ALEACIONES DE ALUMINIO
MATERIALES MATERIAL ES Y SU COMPORTAM COMPORTAMIIENTO DURANTE LA SOLDADURA
Baja densidad, que es un tercio la del acero.
Relativamente Re lativamente buena r esistencia mecánica. m ecánica.
A bajas temperaturas no solo aumenta su resistencia mecánica, sino que además además lo hace su ductilidad. ductil idad.
SOLDABILIDAD DEL ALUMINIO Y ALEACIONES
Generalmente Ge neralmente buena resistencia resistencia a la corrosió cor rosión. n.
Con casi todos los procesos habituales de conformación en frío y en caliente se pueden pueden fabricar toda tod a clase de productos.
PROFESOR: PAUL P. LEAN SIFUENTES
ALEACIONES DE ALUMINIO
Las superficies admiten diversos tratamientos.
No se producen, normalmente, chispas por golpe.
Presentan Prese ntan una conductiv con ductividad idad eléctrica y térmica t érmica relativamente alta. alta.
Propiedadess ópticas Propiedade ópti cas y neutralidad magnética.
La vida media del aluminio, después de ser irradiado, es
SOLDABILIDAD
Existencia de una capa superfici superficial al de oxido delgado (Al2O3), pero pero muy estable y adherente, adherente, con un punto de fusión fusió n de 2050 ºC, ºC, insoluble en metal sólido y en el líquido.
particularmente baja.
Admiten el mecanizado mecanizado con facilidad.
Alta conductividad térmica, tres o cuatro veces mayor que la de un acero de bajo bajo contenido con tenido de carbono.
Doble coeficiente de dilatación lineal que el acero, con el consiguiente consig uiente peligro de deformación
y aparición de tensiones
Existencia de aleaciones soldables sin pérdida importante de sus
residuales durante el proceso de soldeo. Alta tendencia a
características caracterí sticas mecánicas.
disminución dismin ución de la separación separación en la l a raíz, raíz, en en el soldeo sold eo a tope.
SOLDABILIDAD
Conductividad Conductivi dad eléctrica eléctrica muy alta.
Amplio
intervalo
de
solidificación
SOLDABILIDAD
en
algunas
Pérdida Pé rdida del tratamiento térmico de envejecimiento, en la ZAC, en las aleaciones alea ciones tratables térmicamente térmic amente..
Calor específico doble que el del acero y calor latente de fusión un 30 % superior.
endurecidas por deformación.
aleaciones,
produciendo produc iendo en algunas aleaciones, aleaciones, fisur fisuración ación en caliente. caliente.
Pérdida de dureza, en la ZAC, en las aleaciones de aluminio
La soldabilidad soldabilidad de una alea aleación ción de aluminio no se puede definir generalmente con claridad, al intervenir un conjunto de factores
Temperatura Te mperatura de fusión baja, de 660 660 ºC ºC para el el aluminio puro p uro y de
como son s on el método de soldeo, sol deo, tipo de aleación aleación de d e aluminio, metal de
unos 560 °C para sus aleacione aleaciones. s.
aporte empleado, prestaciones requeridas, etc., que juntos
El aluminio y sus aleaciones no cambian de color durante el
garantizarán garantiza rán la estabilidad de la construcción constru cción soldada.
calentamiento.
SOLDABILIDAD: CONCEPTOS
Soldabilidad Solda bilidad opera operativa tiva Es la posibilidad, mediante un determinado procedimiento de soldeo
ALEACIONES DE ALUMINIO
Aleaciones de alumini aluminio: o:
de alcanzar alcanzar continuidad conti nuidad metálica.
mecánicas previstas para la unió n fabricada. fabric ada.
tenemos: AA2XXX (Al-Cu), AA6XXX (Al-Mg-Si), AA7XXX (Al-Zn) y algunas algun as de la serie AA4XX AA 4XXXX y AA8XXX (p.e. (p.e. Al-Li).
b) Soldabilidad Soldabilidad local o metalúrgica metalúrgica Implica alcanzar los requisitos o características químicas y
Tratables térmicamente, también denominadas endurecidas por precipitación o endurecibles por envejecimiento. Entre ellas
No
tratables
térmicamente,
también
denominadas
no
endurecibles por precipitación o no endurecibles por tratamiento
c) Soldabilida Soldabilidadd constructiva o global
térmico. Entre ellas están: AA1XXX (Al de alta pureza), AA3XXX
Una vez integrada la unión en una construcción rígida, las tensiones
(Al-Mn), AA5XXX (Al-Mg), la mayoría de la serie AA4XXX y algunas de la serie AA8XXX.
que ésta imponga, no originan probl
COMPORTAMIENTO FRENTE A LA SOLDADURA
TIPO DE ALEACIÓN
BUENA SOLDABILIDAD Pueden clasificarse como aleaciones con buena soldabilidad prácticamente todos los grupos de aleaciones no tratables térmicamente.
No Tratable térmicamente
MEDIANA SOLDABILIDAD Dentro del grupo de las aleaciones con mediana soldabilidad tendremos, casi todas de la serie AA6XXX y la mayor parte de las aleaciones tratables térmicamente de las series AA2XXX y AA7XXX. BAJA SOLDABILIDAD Las aleaciones tratables térmicamente de características mecánicas más elevadas, son las que presentan mayores dificultades, y pertenecen a las series AA2XXX y AA7XXX.
Tipo de Aleación
Tratable térmicamente
UNE
AAXXXX
L-3140 L-3191 L-3420 L-3441 L-3431 L-3451 L-3741 L-3731 L-3710
2024 2219 6061 6063 6101 6351 7005 7039 7075
UNE
AAXXXX
L-3001 L-3810 L-3820
1100 3003 3004 5052 5652 5083 5086 5454 5456
L-3360 L-3321 L-3322 L-3390
MIG TIG
PROCESO Soldeo por Soldeo Soldeo resistencia Fuerte Blando
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
C
C
A
A
X
X
A
A
X
X
A
A
X
X
A
A
X
X
A : Aleación soldable por el proceso indicado. B: Aleación medianamente soldable por el proceso indic ado. C: Difícilmente soldable. X: No se recomienda el soldeo.
COMPORTAMIENTO FRENTE A LA SOLDADURA DESIGNACIÓN
DESIGNACIÓN
PROCESO DE SOLDADURA
PROCESO MIG TIG
Soldeo por resistencia
Soldeo Fuerte
Soldeo Blando
C
A
X
C
A
A
X
C
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
C
B
C
A
X
C
Capa de óxido con elevada temperatura de fusión El
aluminio forma una capa natural de óxido, siendo necesario retirar o eliminar la capa de óxido.
El
peso específico de óxido es superior al del metal puro, por lo que el óxido se hunde en el baño de fusión.
Las
grietas en la raíz del cordón de soldadura son frecuentemente atribuibles a los óxidos de aluminio y se eliminan mediante un biselado inferior de la unión.
Biselado en el lado inferior del cordón de sold adura
PROCESO DE SOLDADURA
Decapado del aluminio
PROCESO DE SOLDADURA
Se elimina la capa de óxido y residuos de grasa y aceite que se encuentran en la superficie.
Dilatación térmica Puede llegar a provocar grandes deformaciones y tensiones
internas en las piezas sol dadas.
El decapante más empleado es una solución de 120 g/l a 200 g/l de sosa cáustica en agua a una temperatura entre 50 °C y 70 °C.
Mayor la tendencia a la disminución de la separación en la raíz en las piezas durante el proceso de soldeo a tope.
El tiempo puede variar de 1 a 2 minutos, según el estado de la superficie.
En las soldaduras a tope, es recomendable emplear una adecuada sujeción de las piezas y, en algunas ocasiones, como
Inmediatamente se lava en agua fría y luego, si es necesario, se neutraliza en una solución de ácido nítrico entre el 15 % y 20 %.
en el soldeo de planchas largas, se debe realizar un punteado, el cual se debe llevar a cabo cuidadosamente, recomendándose su eliminación a medida que avanza el soldeo.
PROCESO DE SOLDADURA
Preparación de juntas
Para la preparación de las juntas se suele realizar por plasma.
La limpieza final se puede realizar con un trapo embebido en un disolvente, como alcohol o acetona.
La elección del tipo de junta depende del espesor y geometría de la pieza.
No se requiere preparación normalmente en la soldadura de planchas finas.
TIG:
Cualquier piedra de esmeril, escobilla de acero inoxidable o lija que se utilice, deberá emplearse exclusivamente para el aluminio.
GEOMETRÍA DE LA UNIÓN
No se deberá trabajar otras aleaciones como aceros, latones o bronces, en una misma zona.
Junta en “ I”, una sola pasada hasta 2 mm.
Junta en “ I” con dos pasadas por ambas caras y para espesores de hasta 4 mm.
MIG:
Junta en “ I”, una sola pasada hasta 3 mm.
Junta en “ I” mediante dos pasadas por ambas caras, para espesores de hasta 5 mm.
GEOMETRÍA DE LA UNIÓN
GEOMETRÍA DE LA UNIÓN
Para materiales de mayor espesor se recomiendan juntas en “ V”:
Con ángulo de abertura entre 70 ° y 80 °.
Talón entre 1,5 y 2,0 mm.
Puede emplearse junta en “X” con un ángulo de abertura de 90 °.
En general se puede decir que la geometría de los bordes son similares a las empleadas para el soldeo de los aceros, teniendo en cuenta que las juntas aquí:
Presentan menor separación en la raíz
Mayores ángulos de abertura, pues el aluminio es mas fluido
GEOMETRÍA DE LA UNIÓN
PRECALENTAMIENTO
El precalentamiento, si es necesario, dependerá del espesor de la plancha.
El precalentamiento es necesario cuando el calor aportado se elimina tan rápidamente que no se pueden fundir los bordes de la junta y el material de aportación.
No se debe abusar del precalentamiento pues puede ser perjudicial para el aluminio que esta tratado térmicamente, pues puede disminuir sus pr opiedades mecánicas mediante un sobreenvejecimiento.
La temperatura de precalentamiento en las aleaciones que co ntienen entre 3,0 y 5,5 de Mg no debe estar por encima de 65 ºC y la temperatura entre pasadas deberá ser inferior a 100 ºC
TEMPERATURAS DE PRECALENTAMIENTO PLANCHA ESPESOR ( mm )
TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO ( ºC ) TIG
MIG
3–9
Ninguna
Ninguna
9 – 19
150 – 175
Ninguna
19 – 75
NR
65 (opcional)
NR : Proceso no recomendado Ninguna : No es necesario precalentar
FORMA DEL BAÑO SEGÚN EL GAS DE PROTECCIÓN
Argón
Argón + Helio
Helio
GAS DE PROTECCIÓN
Se emplea normalmente argón, aunque p ara piezas de gran espesor se puede utilizar mezclas de argón + helio.
El caudal del gas suele ser mayor que el empleado en el soldeo del acero al carbono.
A parte de la función principal del gas en la protección de la unión, es posible también realizar un control sobre la distribución de calor en la soldadura.
Este a su vez influye en la forma de la sección transversal del cordón y en la velocidad de soldadura, siendo posible modificar la penetración, actuando sobre la composición del gas de protección evitando de esta forma tener que variar la velocidad de aportación.
GAS DE PROTECCIÓN
GAS DE PROTECCIÓN
GAS DE PROTECCIÓN
Influencia de la composición del gas en el calor aportado ARGÓN PURO 75 % He + 25 % Ar INTENSIDAD (A) VOLTAJE (V) ENERGÍA (J) VOLTAJE (V) ENERGÍA (J) 200
24,5
4900
26,0
5200
225
26,0
5900
28,0
6300
250
27,5
6900
32,5
8100
275
28,0
7700
33,0
9100
300
29,0
8700
33,5
10000
325
29,5
9600
34,5
11200
De lo anterior se observa que el arco es más “ caliente” en el caso de la mezcla.
A un mismo valor de intensidad, los valores de voltaje son mayores empleando mezcla de Ar+He, y con ello la energía aportada.
Se puede usar helio como gas de protección, pero su precio es mayor y el arco es inestable, además de que al tener un peso específico muy bajo hay que utili zar caudales helio muy altos.
El argón es el gas mas utilizado en transferencia pulverizada, ya que proporciona una excelente estabilidad al arco eléctrico y la posibi lidad de utilizarse en todas las posiciones.
GAS DE PROTECCIÓN – MIG GAS DE PROTECCIÓN
VENTAJAS
Argón
0 a 25 mm de espesor: mejor transferencia de aporte y estabilidad del arco; mínimas salpicaduras.
35 % de Ar + 65 % de He
25 a 76 mm de espesor: mayor aporte térmico que argón puro
25 % de Ar + 75 % de He
sobre 76 mm de espesor: el mayor aporte térmico; mínima porosid ad.
FISURACIÓN EN CALIENTE
Hay un número de mecanismos de fisuramiento asociados con la soldadura de aleaciones metálicas. La fisuración por hidrogeno es frecuentemente una mayor preocupación cuando se suelda aceros. Cuando se suelda aleaciones de aluminio, la fisuración por hidrógeno no puede ocurrir.
La mayoría de aleaciones de aluminio pueden ser soldadas por procesos de soldadura por fusión sin que presenten problemas de fisuración
La fisuración en caliente es la causa de casi todas los fisuramientos que se producen en las estructuras sol dadas de aluminio.
FISURACIÓN EN CALIENTE
FISURACIÓN EN CALIENTE
La fisuración en caliente es un mecanismo de fisuración a altas temperaturas y es principalmente una función de cómo solidifica el sistema del metal aleado. Este mecanismo de fisuramiento es también conocido como fragilización en caliente, grietas en caliente, fisuramiento por solidificación y fisuramiento por licuación. Se produce a causa de las elevadas tensiones de tracción que se generan en la unión soldada debido a la elevada dilatación térmica (dos veces la del acero) y a la importante cont racción que el material experimenta durante la solidificación, aproximadamente un 5 % mayor que en las uniones realizadas sobre acero.
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN)
Generalmente la fisuración en caliente genera una fisura en el centro del cordón, que suele extenderse a lo largo de toda la línea central del mismo.
La tendencia a la fisuración en caliente de cuatro series de aleaciones de aluminio, AA2XXX (Al-Cu), AA4XXX (Al-Si), AA5XXX (Al-Mg), y AA6XXX (Al-Mg2Si), se muestran a continuación.
Las curvas muestran que para altos contenidos en Cu, Si y Mg, menor es la susceptibilidad a la fisuración en caliente.
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN) Contenidos de aleación y su tendencia a la fisuración en caliente en las aleaciones de aluminio
6,0
n ó i c 5,0 a r u s i f 4,0 e d a v 3,0 i t a l e r d 2,0 a d i l i b 1,0 i s n e S
Al-Si Al-Mg2Si Al-Mg Al-Cu
Serie
Máxima tendencia a la Contenido mínimo Intervalo crítico de fisuración en caliente practico útil temperatura
AA 4XXX
0,75 % Si
2,0 % Si
660 – 577 C
AA 2XXX
3,0 % Cu
5,0 % Cu
660 – 547 C
AA 5XXX
1,2 Mg
3,5 Mg
660 – 549 C
AA 6XXX
0,5 Mg – 0,3 Si 0,5 a 0,8 Si
0,0 0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
% en peso del aleante
6,0
7,0
8,0
0,2 a 1,2 Mg
° ° °
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN)
Las aleaciones de la serie AA2XXX contienen entre 2,5 – 4,4 % Cu.
La aleación AA2219 contiene 6,3 % Cu y 0,3 %Mn, es estructural y se emplea en la fabricación de tanques en la industria aerospacial y tiene buena soldabilidad.
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN)
– 2,5 Mg – 5,6 Zn – 0,23 Cr) y AA7178 (2,0 Cu – 2,8 Mg – 6,8 Zn – 0,23 Cr), no pueden soldarse mediante procesos de soldadura por arco.
de aleaciones AA4XXX ó AA5XXX).
Las aleaciones de la serie AA7XXX según su contenido de Cu aumentarán el riesgo de sufrir fisuración en caliente.
Las aleaciones con contenidos bajos en Cu como: AA7004, AA7005 y AA7039, pueden ser soldados con aportes ER5356, ER5158 o ER5556.
Cuando se quiere realizar tratamientos térmicos postsoldadura en
FISURACIÓN EN CALIENTE: RECOMENDACIONES
aleaciones que son tratables térmicamente, los metales de aporte son limitados.
En el soldeo de las aleaciones AA2219 y AA2014 se deberá emplear el aporte ER2319 (6,3 Cu – 0,3 Mn – 0,02 Mg – 0,1 Zn – 0,15 Ti) si se desea obtener la mayor resistencia a la tracción en la unión.
Generalmente el inconveniente de esta práctica es que la unión que resulte tiene una resistencia mecánica más baja que la del m etal base y no responde adecuadamente al tratamiento térmico posterior.
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN)
El riesgo de que se produzca agrietamiento en caliente, se puede reducir utilizando un metal de aportación diferente al material base, resistente al agrietamiento (usualmente que forme parte de las series
Las aleaciones de la serie AA6XXX contienen entre 0,3 – 1,5 % Mg y de 0,2 hasta 1,6 % Si. Esto es: 0,4 a 1,6 % de Mg2Si.
Las aleaciones de la serie AA7XXX de alto Cu como la AA7075 (1,6 Cu
Evitar el uso de metales base que son extremadamente sensibles al fisuramiento en caliente.
Usar un apropiado cuadro de selección de metales de aporte.
Seleccionar un metal de aporte con un punto de solidificación cercano o por debajo que el metal base.
Seleccionar la más apropiada preparación de bordes y abertura de raíz.
Usar metales de aportes certificados que contengan la adición refinadores de grano, tales como el titanio o zirconio.
FISURACIÓN EN CALIENTE: RECOMENDACIONES
Usar las más alta velocidad de soldeo p osible. Cuanto mas rápida es la la soldadura, estará en el rango de temperatura de fisuramiento en
serie AA2XXX, se agregan contenidos de Cu mayores al 6,0 %, en la
caliente.
serie AA7XXX, donde el Cu es responsable de la fisuració n en caliente, se fabrican aleaciones de bajo Cu.
Intentar usar secuencias, técnicas de soldadura y ensamble, que
Cuando sea posible, aplicar una fuerza de compresión sobre la junta
En general, el riesgo de que se produzca fisuración en caliente, se puede reducir utilizando un metal de aporte diferente al material base, resistente a la fisuración en caliente, usualmente que forme parte de las series de aleaciones AA4XXX (5 % de Si) ó AA5XXX (5% Mg).
fisuración.
MATERIALES DE APORTACIÓN Las aleaciones no tratables térmicamente se pueden soldar, en la mayoría de los casos, con un aporte de la misma composición química que el material base.
Una forma de evitarla es emplear aleaciones con contenidos menores o mayores al máximo, por ejemplo, en las aleaciones de aluminio de la
soldada durante la soldadura, para contrarrestar los mecanismos de
velocidad, mas rápido es la velocidad de enfriamiento y menos tiempo,
minimicen las restricciones y reduzcan las tensiones residuales.
FISURACIÓN EN CALIENTE: RECOMENDACIONES
Las aleaciones tratables térmicamente son más susceptibles al agrietamiento en caliente. Se utiliza un aporte con una resistencia mecánica inferior a la del material base, como son:
Aluminio-Si, con un contenido en Si entre 4 y 12 % (a veces con contenidos de 0,2 a 0,6 % de Mg).
Aluminio-Mg, con un contenido 3 a 6 % (aleado además con elementos como Mn, Si, Zr y Ti).
MATERIALES DE APORTACIÓN
ALAMBRES O VARILLAS
MATERIALES DE APORTACIÓN Electrodos revestidos para aluminio y sus aleaciones de acuerdo con AWS A5.3 DESIGNACIÓN
COMPOSICIÓN QUÍMICA
CLASIFICACIÓN AWS A5.10 ER1100 ER2319
E 1100
Aluminio puro
ER4043
E 3003
Aluminio - 1 % manganeso
ER4047
E 4043
Aluminio - 5,2% silicio
ER5554
Todos ellos se emplean en corriente continua electrodo positivo (CCEP).
Su revestimiento tiene tendencia a absorber humedad. Deben almacenarse en lugares con temperatura y humedad controladas.
ER5356 ER5183 ER5556
COMPOSICIÓN QUÍMICA Al > 99,5; Si = 0,2; Fe = 0,2 Zn = 0,03; Mn = 0,03 Cu = 5,8 - 6,8; Mn = 0,2 - 0,4; Mg = 0,2 - Si = 0,2; Fe = 0,2 Si = 5; Mn > 0,02; Fe = 0,2 Zn = 0,05; Al = resto Si = 12; Mn > 0,1; Fe = 0,2 Zn = 0,05; Al = resto Mg = 3; Fe = 0,2; Zn = 0,1 Si = 0,2; Al = resto Mg = 5; Fe = 0,2; Si = 0,2 Mn = 0,15; Al = resto Mg = 4,8; Mn = 0,6; Si = 0,2 Fe = 0,2; Al = resto Mg = 5,2; Mn = 0,7; Si = 0,2 Fe = 0,2; Al = resto
METAL DEPOSITADO Dureza (HV)
máx (MPa)
75
29 – 35
258
70 – 80
165
56 – 64
170
60 – 70
230
60 – 75
265
72 – 82
285
72 – 82
295
84 – 95
MATERIALES DE APORTACIÓN - SELECCIÓN
MATERIALES DE APORTE - PENETRACIÓN
PARÁMETROS DE SOLDEO: MIG-P 200 ) A160 ( l a e r d120 a d i s n e 80 t n I
ER4043 (AlS i5) ER5356 (AlMg5)
40 3
4
5
6
7
Velocidad de aportación (m/min)
8
9
PARÁMETROS DE SOLDEO: MIG-P
VOLTAJE – AMPERAJE VS. VELOCIDAD DE APORTACIÓN Relación de la variación del amperaje y voltaje con respecto a la velocidad de aportación (Wfs) en el soldeo de la aleación de aluminio AA6082 empleando el proceso MIG-P.
26 ER4043 (AlS i5) 24
ER5356 (AlMg5)
) V ( e 22 j a t l o V 20
18 3
4
5
6
7
Velocidad de aportación (m/min)
PARÁMETROS DE SOLDEO: MIG
8
Aporte
Intensidad promedio (A)
Voltaje promedio (V)
ER5356
16,0 * Wfs – 4,0
0,6 * Wfs + 17,6
ER4043
22,7 * Wfs – 14,1
Wfs + 17,0
9
Wfs: velocidad de aportación en: metros / minuto.
PARÁMETROS DE SOLDEO Tabla: amperaje aconsejado para la soldadura MIG DIÁMETRO DEL APORTE (mm)
CORRIENTE (A)
0,8
80 – 140
1,2
120 – 210
1,6
160 – 300
2,4
240 – 450
TÉCNICAS DE SOLDADURA
Se pueden soldar mediante la mayoría de los procesos de soldeo por fusión: arco eléctrico manual, soldadura oxiacetilénica, TIG y MIG, plasma, láser y haz de electrones. También se puede realizar la soldadura por soldeo fuerte y blando.
Los procesos SMAW y oxiacetilénico son utilizados generalmente en operaciones de mantenimiento y reparación.
Si se quiere garantizar la calidad del trabajo se utilizan TIG o MIG.
El proceso TIG es recomendado cuando se trabaja con planchas delgadas.
Mientras que el MIG, por su mayor velocidad de deposición, se prefiere en mayores espesores.
El soldeo por arco sumergido no s e utiliza.
SOLDADURA TIG
CCEP:
SOLDADURA TIG
Corriente alterna (CA):
Se produce un calentamiento excesivo del electrodo.
Es el tipo de corriente mas utilizada.
Se produce el efecto decapante.
Se emplea solo para espesores inf eriores a 1,5 mm.
Se suele emplear una corriente de alta frecuencia para facilitar el cebado sin contacto y para conseguir el reencendido del arco.
CCEN:
No existe acción decapante.
Se emplea en mayores espesores.
Se debe utilizar helio o argón + helio.
No es necesario usar gas de respaldo.
Un proceso mejorado es la soldadura TIG por pulsos, en donde se realiza la soldadura con corriente continua superpuesta con pulsos utilizando el electrodo de volframio p olarizado positivamente.
Se puede modificar la corriente de pulsos, la corriente de base, la frecuencia de los pulsos y con ello controlar la fusión y solidificación, de tal manera que durante el pulso se funda y en la
SOLDADURA TIG
SOLDADURA TIG
En el soldeo con corriente alterna el extremo del electrodo deber ser ligeramente redondeado.
Valores referenciales para la soldadura TIG con corriente alterna
El electrodo sobresaldrá de la tobera un longitud aproximadamente igual a la mitad del diámetro interior de la tobera.
ELECTRODO DIÁMETRO ESPESOR INTENSIDAD VELOCIDAD DE DEL ARGÓN DE CHAPA DE SOLDEO DE SOLDEO PASADAS VOLFRAMIO APORTE (l/min) (mm) (A) (cm/min) (mm) (mm)
SOLDADURA TIG
1
50 – 60
1,6
30
2
3–5
1
2
80 – 100
1,6 – 2,4
30
2
4–7
1
4
160 – 190
2,4
28
3
4–9
1
6
250 – 290
3,2 – 4,0
25
4
6 – 10
2
8
300 – 350
4,8
20
4
8 – 12
2–3
10
330 – 380
4,8 – 6,4
15
6
10 – 14
3–4
SOLDADURA TIG
SOLDADURA TIG
SOLDADURA MIG
La soldadura del aluminio empleando el proceso MIG normalmente se realiza con corriente continua y el electrodo (alambre de aportación) conectado al polo positivo.
Se emplea argón puro como gas de protección, en algunos casos se utilizan mezclas de argón + helio.
En el proceso MIG existen tres formas de transferir el material de aporte: Corto circuito Globular Arco
SOLDADURA MIG TRANSFERENCIA
APLICACIÓN
Transferencia por arco pulverizado.
Es la transferencia normal en el soldeo MIG del aluminio.
Transferencia globular.
No se utiliza porque sólo se consigue una fusión incompleta.
Transferencia por corto circuito.
No se utiliza porque no permite una buena fusión ni buena limpieza, persistiendo la capa de óxido.
Transferencia por arco pulsado.
Se utiliza para soldeo en cualquier posición.
pulverizado (“ spray”)
SOLDADURA MIG-P
Una forma de lograr elevadas tasas de deposición de material de aporte, similares a las de transferencia por arco pulverizado, pero pudiéndose soldar en cualquier posición es trabajar con una corriente pulsada (arco pulsado).
El proceso MIG pulsado es un proceso que consiste en suministrar la corriente controlada por pulsos, de manera que se logra un proceso mejorado, con alta deposición de material, que puede trabajar con un menor aporte de calor.
Además, permite el uso de materiales de aportación de mayor diámetro (mayores valores de intensidad) para el soldeo de secciones gruesas de aleaciones de aluminio.
SOLDADURA MIG-P
SOLDADURA MIG-P El sistema de soldeo MIG con arco pulsado posee una serie de ventajas, para unas mismas condiciones estas ventajas son:
Variación de la corriente en arco pulsado I (A)
Tp
Tb
Ip Ib
Menor aporte térmico que produce menores deformaciones y un baño de fusión y una ZAC mas estrecha.
Se puede soldar material más d elgado.
Al ser un arco estable hace disminuir el riesgo de defectos de soldadura.
Mayor penetración.
Mejor control del baño de fusión en posicio nes más difíciles.
Reducción de las salpicaduras.
tiempo Ip: Corriente de pulso máxima Ib: Corriente de base
T p: Tiempo de pico o de pulso T b: Tiempo de base
SOLDADURA MIG
VALORES REFERENCIALES PARA LA SOLDADURA MIG CON CORRIENTE CONTINUA
Utilización de los diferentes sistemas de alimentación de alambre para soldeo MIG de aleaciones de alumin io Sistema de alimentación Empuje "push" Arrastre "pull" Arrastreempuje "push-pull"
Situación d e los rodillos Próximos a la bobina de alambre
En la pistola En la pistola y próximos a la bobina de alambre
Espesor Intensidad Velocidad Velocidad Diámetro Tipo de de chapa de soldeo del aporte de soldeo del aporte Pasadas junta (mm) (A) (m/min) (cm/min) (mm)
Distancia máxima desde la bobina a pistola (m)
APLICACIONES
3- 5
Aleaciones de aluminio de alta resistencia de diámetros mayores de 1,6 mm.
3
20
Aleaciones de aluminio blandas y diámetros de alambre inferiores a 1,6 mm.
30
2
Aplicable a todo tipo de aleaciones y diámetros
90
8,7
96
0,8
1
130
8,9
90
1,0
1
4
190
8,8
90
1,2
1
5
190
8,8
60
1,2
1
200
9,3
46
1,2
1
200 / 230
9,3 / 10,5
82 / 40
1,2
2
200 / 230
9,3 / 10,5
60 / 30
1,2
2
6 8 10
“I”
“V”
TIPOS DE SOLDADURA SEGÚN LA INCLINACIÓN DE LA PISTOLA
SOLDADURA MIG
DIRECCIÓN DE SOLDADURA
Hacia adelante
Hacia atrás
SOLDADURA MIG
SOLDADURA MIG
CONDICIONES DE SOLDEO Y RESULTADOS DE ENSAYOS DE TRACCIÓN REALIZADOS EN MUESTRAS SOLDADAS Material Espesor Aporte Proceso Junta Pasada base (mm) AA2017
3,0
ER4043
AA7015
6,0
ER5183
CONDICIONES DE SOLDEO Y RESULTADOS DE ENSAYOS DE TRACCIÓN REALIZADOS EN MUESTRAS SOLDADAS Material Espesor base (mm) Aport e Proceso Junta Pasada
máx
(MPa)
(%)
“ I”
1
171 (50%)
-----
“ X”
2
290 (75%)
-----
AA6061
6,0
ER5356
TIG–AC AA5083
ER5183 15,0
AA6082
“ V”
8
301 (72%)
-----
“ V”
8
235 (69%)
-----
AA7020
5,0
AA 7020
Los valores entre paréntesis indican el porcentaje con respecto al material base antes de su soldadura.
ER4043 ER5356
MIG–DC ER5183
ER4043
5,0
ER5356
máx
(MPa)
(%)
MIG Pulsado
“ V”
2
227 (69%)
2,3 (15%)
“ V”
2
230 (70%)
1,7 (11%)
MIG Pulsado
“ V”
2
276 (71%)
1,8 (11%)
“ V”
2
265 (68%)
2,0 (13%)
“ I”
2
272 (69%)
6,0 (40%)
“ V”
2
266 (67%)
5,7 (37%)
MIG–DC
Los valores entre paréntesis indican el porcentaje con respecto al material base antes de su soldeo.
PERFIL DE DUREZA DE UNA UNIÓN SOLDADA AA6082-T6 baño fundido
ZAC
ZAC
120
(5)
(5) ) 5 H V ( 100 s r e k c i V a z e 80 r u D
(4)
(4)
(2)
(2)
(3)
(3)
ZONA DE ROTURA
ZONA DE ROTURA (1)
60 -30
-20
-10
0
10
20
30
Posición en milímetros
Zonas representativas de una curva de dureza obtenida de una sección transversal a la unión soldada
PERFIL DE DUREZA DE UNA UNIÓN SOLDADA AA6082-T6
ANCHO DE LA ZAC A6082-T6 / ER4043
120 1 Pasada 110
La longitud de la ZAC disminuye al aumentar el número de pasadas y, para un mismo número de pasadas, disminuye al disminuirse el aporte térmico máximo.
2 Pasadas
) 5 V H (100 s r e k 90 c i V a z 80 e r u D
Junta
rotura 8 mm
rotura 6 mm
70
10
15
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
EBAmín
Baño fundido
Anchura de la ZAC
(J/mm)
(HV5)
(mm)
“I”
1
400
60
15
“ V”
2
200 - 250
61
10
En las uniones con dos pasadas se indica: primera pasada - segunda pasada.
60 -30
Pasadas
15
20
25
30
Posici ón en milímetros
PERFIL DE DUREZA DE UNA UNIÓN SOLDADA AA6082-T6 TRATADA TÉRMICAMENTE (T6) 120
) 110 5 V H ( 100 s r e k c 90 i V a z 80 e r
530-1 h
70
560-3 h
u D
IMPERFECCIONES EN LAS UNIONES
STT
SOLDADAS
60 -30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
Posición en milímetros
STT: As welded (sin tratamiento térmico) 530-1h: solubilizado a 530 °C, templado y envejecimiento artificial (1 h)
POROSIDAD
POROSIDAD Efecto de la posici ón de soldadura y del baño fundi do en la porosidad.
Temperatura ( ºC ) 400
600
800
1000
1200
1400
100 ) l a t e m e 10 d g m 0 1 0 1 / l m ( 2 0,1 H 0,01
Solubilidad del hidrógeno en el aluminio.
POROSIDAD
POROSIDAD RELACIÓN ENTRE LONGITUD DEL ARCO Y POROSIDAD DEBIDA AL HIDRÓGENO EN LA SOLDADURA TIG 2,0
) g 0 0 1 / l m1,5 ( o n e g ó r 1,0 d i h e d o d i 0,5 n e t n o C 0,0 0,5
1,0
1,5
2,0
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN) El agrietamiento en caliente se produc e a causa de las elevadas tensiones que se generan en la unión soldada debido a la elevada dilatación térmica (dos veces la del acero) y a la importante contracción que el material experimenta durante la solidificación, aproximadamente un 5 % mayor que en las uniones realizadas sobre acero.
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN) Problemas que se pueden presentar en el soldeo del aluminio y su posible solución
Esquema
Problema
Solución
Excesiva convexidad Incrementar la longitud del arco1 Reducida resistencia a la Incrementar el ángulo de la fatiga pistola de soldeo Insuficiente garganta o cateto Cambiar el ángulo de la pistola Propiedades mecánicas Cambiar la posición de la pistola reducidas Disminuir la longitud del arco1 Insuficiente garganta Propiedades mecánicas reducidas
Incrementar la velocidad del aporte Disminuir la velocidad de soldeo Disminuir la longitud del arco1
1 Recordar, que cuando se cambia la longitud del arco, el voltaje también lo hará, y si se quiere que el
FISURACIÓN EN CALIENTE.
calor de aporte no varíe, se debe cambiar también la intensidad.
FISURACIÓN EN CALIENTE (GRIETAS DE SOLIDIFICACIÓN) Problemas que se pueden presentar en el soldeo del aluminio y su posible solución
Esquema
Problema
Solución
Cambiar la Posición de la pistola Socavación (mordedura) para compensar diferentes: Propiedades mecánicas Espesores o conductividades reducidas térmicas
FALTA DE PENETRACIÓN
Baja intensidad de corriente.
Elevada velocidad de soldadura.
Demasiado espaciamiento en la raíz. Mezcla de gases inadecuados en grandes espesores.
Penetración incompleta Resistencia mecánica Incrementar el calor de aporte reducida Disminuir la longitud del arco Incremento de sensibilidad Disminuir la velocidad de soldeo a la fisuración
FALTA DE PENETRACIÓN
CÓDIGO ESTRUCTURAL DE SOLDADURA – ALUMINIO
TRABAJO GRUPAL 1. Se pide elaborar el WPS que permita soldar planchas de aleación de
ANSI/AWS D1.2 – 02
aluminio AA2219 de 6 mm de espesor mediante el proceso MIG.
STRUCTURAL WELDING CODE
2. Se desea realizar una unión, mediante el proceso TIG, entre la
Aluminum
TRABAJO GRUPAL 3. Elaborar el correspondiente WPS de la soldadura de la aleación de aluminio AA6082 de 20 mm de espesor, para ello tome en c uenta los siguientes requerimientos:
Unión a tope
Que la zona fundida presente la mayor ductilidad posible
Se tiene acceso por ambos lados
aleación de aluminio AA6061 y AA6063 se le pide que elabore el WPS del proceso teniendo en cuenta lo s iguiente:
Ambas de 10 mm de espesor
La unión será sometida a un proceso de anodizado
Unión a tope
