SOLDARGEN

El Aluminio

El aluminio es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.

El aluminio puro es un metal suave, blanco y de peso ligero. Al ser mezclado con otros materiales como: silicón, cromo, tungsteno, manganeso, níquel, zinc, cobre, magnesio, titanio, circonio, hierro, litio, estaño y boro, se producen una serie de aleaciones con propiedades específicas que se pueden aplicar para propósitos diferentes.

El aluminio puede ser fuerte, ligero, dúctil y maleable. Es un excelente conductor del calor y de la electricidad; el valor de su densidad es de 2.7 y las temperaturas de fusión y ebullición son de 660° C y 2.467° C, respectivamente. No se altera en contacto con el aire ni se descompone en presencia de agua, debido a que su superficie queda recubierta por una fina capa de óxido que lo protege del medio. Sin embargo, su reactividad con otros elementos es elevada: al entrar en contacto con oxígeno produce una reacción de combustión que origina una gran cantidad de calor, y al combinarse con halógenos y azufre da lugar a la formación de haluros y sulfuros. -  

Una de las mayores ventajas del aluminio es que puede ser reciclado una y otra vez sin peder su calidad ni sus propiedades.

Constantes Físicas y Químicas del .Aluminio

Peso atómico	26,9
Punto de fusión	660ºC
Punto de ebullición	2.467ºC
Gravedad especifica	2,7 g/ml
Estructura cristalina	Red cubica centrada en las caras
Radio atómico	1,43 A
Valencia	3
Configuración electrónica	1s²2s²2p^63s²3p^1

El aluminio es el metal, de uso común, más recientemente descubierto (hace 28 años). Este metal sólo existe en la naturaleza en combinación con otros materiales - silicatos y óxidos. Como éstos son muy estables, tomó varias décadas para desarrollar métodos para obtener el aluminio en un estado razonablemente puro.

Las primeras civilizaciones utilizaban adobes ricos en aluminio para crear cerámica y sales de aluminio para hacer medicinas y colorantes.

En 1808, Sir Humphrey Davy de Gran Bretaña, estableció la existencia del aluminio y le dio su nombre. En 1821, P. Berthier, de Francia, descubrió un material duro, rojizo y parecido a la arcilla que contenía 52% de óxido de aluminio, cerca de la villa de Les Beaux , al sur de Francia. El lo llamó bauxita, el más común de los minerales de aluminio. No obstante, el elemento no fue aislado como tal hasta que, en 1825, el danés Hans Christian Oersted redujo cloruro a lumínico con una amalgama de potasio. Posteriormente, otros químicos realizaron diferentes experimentos para estudiar las propiedades del metal; destaca Freidrich Wohler, alemán que en 1827 describió el proceso para producir aluminio como polvo haciendo reaccionar al potasio con clorato de aluminio anhídrido. Este científico estableció, también, la densidad específica del aluminio y una de sus propiedades únicas: la ligereza.

En 1854, el francés Henri Saint-Claire de Ville mejoró el método de Wohler para crear el primer proceso comercial. El metal era más caro que el oro o el platino. En la exposición internacional celebrada en París en 1855, se mostraron al público cuatro grandes bloques de aluminio a los que no se daba otra utilidad que la decoración. En 1885, Hamilton Y. Cassner (USA) mejoró el proceso de de Ville con una producción anual de 15 toneladas.

Al año siguiente, dos jóvenes y desconocidos científicos, Paul Louis Toussaint Héroult (francés) y Charles Martin Hall (USA) trabajando de manera separada y sin conocer el trabajo del otro, inventaron simultáneamente un nuevo proceso electrolítico, que es la base para la producción actual del aluminio: el proceso Hall-Héroult. Ellos descubrieron que si disolvían óxido de aluminio (alúmina) en un baño de criolita fundida y pasaban una fuerte corriente eléctrica a través de ésta, el aluminio fundido se depositaba en el fondo del recipiente.

1888. se fundan las primeras compañías de aluminio en Francia, Suiza y Estados Unidos.

1889. Freidrick Bayer (Austria), hijo del fundador de la compañía química Bayer, inventó el proceso Bayer para la producción, en gran escala, de alúmina a partir de la bauxita.

1900, se producen anualmente 8,000 toneladas de aluminio. 1913, se producen anualmente 65,000 toneladas de aluminio. 1920, se producen anualmente 128,000 toneladas de aluminio. 1938, se producen anualmente 537,000 toneladas de aluminio. 1946, se producen anualmente 681,000 toneladas de aluminio. 1997, se producen anualmente 22, 000,000 toneladas de aluminio.

El aluminio sólo se ha producido comercialmente durante 144 años, esto indica que es un metal muy joven. El hombre ha usado bronce, plomo y estaño por miles de años; a pesar de esto, el aluminio los ha ido reemplazando poco a poco.

De la Bauxita

Existen numerosos depósitos de bauxita principalmente en la zona tropical y subtropical del mundo y también en Europa. Forman estratos o bolsas que se encuentran generalmente a 12 metros o más abajo del suelo o de una cubierta de vegetación. La clase de bauxita comercial debe de contener al menos 40% de óxido de aluminio. La bauxita es generalmente extraída por una mina de tiro abierto. La cubierta se quita, se remueve la bauxita y se transporta a la refinería. Una vez que la extracción haya sido terminada, la capa del suelo y la vegetación se reemplazan. En Brasil y Australia, por ejemplo, hay programas de plantación y conservación que ayudan a la vegetación a regenerarse por sí misma.

Dos de tres toneladas de bauxita son requeridas para producir una tonelada de alúmina dependiendo de la clase de bauxita.

Alúmina

La bauxita es refinada en alúmina usando el proceso Bayer.

La bauxita se lava y se disuelve en sosa cáustica (hidróxido de sodio) a una presión y temperatura alta. El resultado es un licor que contiene una solución de aluminato de sodio y residuos de bauxita sin disolver que contienen hierro, silicio y titanio. Estos residuos se hunden gradualmente hasta el fondo del tanque y son removidos. Son comúnmente conocidos como "barro rojo".

La solución clara de aluminato de sodio es bombeada a un tanque muy grande llamado precipitado. Las partículas finas de alúmina son agregadas para despepitar la precipitación de partículas de alúmina puras mientras que el licor se enfría. Las partículas se hunden hasta el fondo del tanque y son removidas y luego se pasan a un calcinador rotador o fluidizador a 1100°C para apartar el agua que está combinada. El resultado es un polvo blanco, alúmina pura. La sosa cáustica se regresa el principio del proceso y se vuelve a utilizar.

Dos toneladas de alúmina se requieren para producir una tonelada de aluminio.

La base de todas las plantas fundidoras de aluminio primario es el proceso Hall-Héroult, inventado en 1886. La alúmina se disuelve mediante un baño electrolítico de criolita fundida (fluoruro alumínico sódico) en un recipiente de hierro revestido de carbón o grafito conocido como "crisol". Una corriente eléctrica se pasa por el electrolito a un bajo voltaje pero con una corriente muy alta generalmente 150,000 amps. La comente eléctrica fluye entre el ánodo (positivo) de carbono hecho del coque de petróleo y brea, y un cátodo (negativo) formado por un recubrimiento de carbón grueso o grafito del crisol.

El aluminio fundido es depositado en el fondo del crisol y se revuelve periódicamente, se lleva a un horno, de vez en cuando se mezcla a una aleación especificada, se limpia y generalmente se funde.

Un fundidor de aluminio típico consiste de alrededor de 300 crisoles. Estos producirían como 125,000 toneladas de aluminio anualmente. Sin embargo, algunos de las fundidoras de la última generación producen entre 350mil y 400 mil toneladas.

En promedio alrededor del mundo toma 15.7 kW/hr. Para producir un kilogramo de aluminio de la alúmina. Mejoramientos en los diseños y procesos han reducido progresivamente este aspecto de 21 kW/hr de los años cincuenta.

El aluminio se forma a cerca de 900°C pero una vez que se ha formado tiene un punto de fusión de solo 660°C. En algunas fundidoras este ahorro de calor es utilizado para fundir metal reciclado que luego es mezclado con el metal nuevo.

El metal reciclado requiere solo 5% de la energía necesaria para producir el metal nuevo. Mezclar metal reciclado con un nuevo metal permite ahorrar energía considerablemente así como el uso eficiente del calor procesado. No hay diferencia entre el metal primario y el metal reciclado en términos de calidad y propiedades.

Fundir el aluminio requiere de intensa energía que es por lo que fundidoras mundiales están localizados en áreas dónde tienen acceso a un recurso de energía abundante (hidroeléctricas, gas natural, carbón y nuclear). Muchas localidades son remotas y la electricidad es generada específicamente para las plantas de aluminio.

El proceso de fundición es continuo. Un horno no se para y se vuelve a poner en funcionamiento con facilidad. Si la producción es interrumpida por una falta de energía de más de 4 horas, el metal en los crisoles se solidificará, requiriendo un proceso de reconstrucción con un alto costo.

La mayoría de los hornos produce aluminio del 99.7% de pureza que es aceptable para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, el aluminio muy puro de 99.99% es utilizado para aplicaciones especiales, generalmente aquellas dónde la alta ductilidad y conductividad es requerida. El margen de diferencia en pureza del aluminio da cambios significantes en las propiedades del metal.

 SOLDADURA DEL ALUMINIO

El número y variedad de los conjuntos de pie­zas soldadas de aluminio aumenta constantemen­te, y las personas que han trabajado en el perfec­cionamiento de las técnicas y equipos para su sol­dadura, encontrarán que esto es muy satisfacto­rio, ya que muchas de las estructuras que ahora se unen, eran consideradas anteriormente como imposibles de soldar.

Actualmente no existen límites prácticos pa­ra el tamaño o espesores de aluminio que se pue­den emplear, pues, per ejemplo, las chapas para aparatos de energía nuclear se han soldado has­ta con espesores de 150 mm. MAQUINAS Y

PROCEDIMIENTOS PARA SOLDADURA

Se ha hecho un estudio muy completo de las caracterís­ticas del arco en el procedimiento de soldadura por arco auto-regulable, y ha demostrado que solamente puede trabajarse entre ciertos lí­mites de las variables que influyen en el trabajo práctico, pues, fuera de los mismos aparecen al­gunos defectos en la soldadura. Si se emplean in­tensidades y velocidades del alambre reducidas, el metal se transfiere en glóbulos intermitentes; en el estado «deficiente» de alimentación de alambre producido por velocidades elevadas e in­tensidades mayores de 350 amp, se producen de­fectos serios en la soldadura, llamados «plegaduras», y en casos extremos pueden producirse cavi­dades internas más graves llamadas «túneles». Estos defectos están producidos por el arrastre de películas gruesas de óxido por turbulencia.

En los últimos años se ha prestado una gran atención al generador más apropiado para el pro­cedimiento de soldadura por arco auto-regulable, y se cree que algunos tipos de aparatos existentes que tienen características inclinadas presentan grandes inconvenientes para muchas aplicaciones, ya que al disminuir la intensidad también baja el voltaje, dando un arco inestable, quemaduras y otros defectos. Los fabricantes de aparatos e in­vestigadores privados han realizado una gran la­bor sobre este asunto. Ahora aparece muy cla­ro que para la mayoría de las aplicaciones, es más adecuado para las exigencias de la soldadura del aluminio, un generador de potencial constante, o sea que tenga característica «plana» y «estable», careciendo de las desventajas de las aparatos co­rrientes.

Se ha conseguido una mejora al descubrir una fuente de fuerza con característica creciente, que está lla­mada a producir corrientes más apropiadas para la soldadura. Este equipo llamado, tiene diferentes variantes,  especialmen­te con respecto al mando de alimentación del alambre. En la mayoría de los aparatos, los rodillos de alimentación de alambre, están si­tuados cerca del carrete y a cierta distancia de la pistola para soldar y por consiguiente, los rodi­llos tienen que empujar la varilla a través de la pistola. En el equipo push pull el mando está si­tuado realmente en la pistola y tira del alambre a través de la misma, permitiendo el paso de éste, con diámetros mucho más finos. Esto permite sol­dar chapas de aluminio de espesores más delga­dos que hasta ahora siendo posible unir materia­les de 1 ,5 mm de espesor a grandes velocidades.

Con generadores de corriente adecuados pue­den obtenerse cordones de soldadura satisfacto­rios sobre materiales de 3 mm de espesor. Sería una ventaja considerable poder soldar materiales más delgados que éstos, pues están comprendidos en la escala de los que se pueden unir con aparatos de arco en atmósfera protectora. En el laboratorio de aplicaciones especiales, se hizo notar que estas técnicas habían sido ya tan perfeccionadas, que se podía dar un cordón sobre una chapa, por soldadura por arco metálico en gas inerte, sin que el calor afectase al reverso de la misma. El significado de esto, es que los materiales con tratamiento térmico  endurecidos mecánicamente, no tienen por qué ablandarse necesariamente durante su soldadura, y esto podría tener una utilidad considerable para la construcción de estructuras, que con frecuencia se tienen que proyectar solamente, para la resistencia mecánica de aleación recocida.

Al investigar sobre las características del procedimiento de soldadura por arco de tungsteno (TIG), se ha descubierto el principio de inyección de impulsos para cebar y conservar un buen arco, superponiéndole una corriente de alta frecuencia, se considera gran interés, pues se consiguen soldaduras más seguras, limpias y fáciles de realizar.

Soldadura en gas inerte

La soldadura eléctrica del aluminio puede efectuarse mediante electrodos metálicos recu­biertos, si bien está mucho más extendido en la actualidad el procedimiento de soldadura eléctrica en atmósfera inerte, habitualmente ar­gón, que protege el metal fundido de la oxida­ción. No se utilizan fundentes. En esta clase de soldadura se suele diferenciar entre la sol­dadura con electrodo no consumible (procedi­miento TIG) y la soldadura con electrodo con­sumible, en el que el mismo electrodo constituye el metal de aportación (procedimiento MIG).

La soldadura en gas inerte supone el esta­blecimiento de un arco eléctrico entre el electrodo y el metal a soldar, cuya temperatura es muy superior a la de la llama oxiacetilénica. Por esta razón, la aportación térmica está más concentrada que en el caso de la soldadura oxiacetilénica, y por lo tanto la zona afectada tér­micamente es más reducida. De esto se deduce que la velocidad de soldadura en este caso es mayor, y que pueden soldarse entre sí pie/as con espesores diferentes. Del hecho de que la zona afectada térmicamente sea más restringida y de que el ciclo térmico calentamiento-enfriamiento sea más breve, se deduce también que las transformaciones de fase sufridas por el material de base por efecto de la operación de la soldadura, afecten a una menor cantidad de material, y se efectúen además en un grado menor que en la soldadura oxiacetilénica, con lo cual el peligro de agrietamiento en la zona afectada es menor, y las propiedades di: las uniones son mejores. En la figura M se reproduce la macro-grafía de una sección transversal de dos uniones efectuadas en chapa de 4 muí. a izquierdas en atmósfera inerte y por oxiacetilénica. Por esta razón, en la soldadura eléctrica en atmósfera inerte es más fácil de observar la regla general de utilizar como metal de aportación el de composición química igual al del metal de base en el caso de soldar aleaciones de una cierta tendencia a la fisuración (Al-Zn-Mg, Al-Mg altas en Mg). Por otra parte, la mayor concentración de calor que se logra mediante soldadura en atmósfera inerte permite que las reparaciones de piezas moldeadas puedan efectuarse con cierta frecuencia en frío, en vez de pre calentarlas como es el caso en el método de soldadura oxiacetilénica.

M derecha: Soldadura oxiacetilénica a tope

M izquierda: soldadura tig a tope

Preparación de las piezas a soldar

Siempre que sea posible, conviene soldar a tope y no a solape. Esta regla general es especialmente aplicable al aluminio y sus aleaciones, porque, como luego se indicará, en este caso deben eliminarse totalmente los restos de fundente, cuyo empleo es necesario Por esta razón también tienen que proyectarse las uniones en la construcción de forma que sean accesibles por ambos lados una vez efectuada la soldadura. En la figura 1 se indica a la izquierda la situación correcta de la soldadura en diversas uniones y a la derecha las incorrectas. Según (1).

La preparación de los bordes es diferente, según sea el espesor de las chapas; en todos los casos es necesario que los bordes estén limpios, para lo que se emplean cepillos de púas o limas.

Hasta espesores de 1 mm se puede soldar a tope, puestos en contacto los bordes, sin metal de aportación.

Las chapas hasta 1.5-2 mm de espesor se rebordean en su extremo, según se indica en la figura 2 a, y se sueldan sin aportar material. Sin embargo, el operar de esta forma sólo es prudente en caso de que se trate de un soldador bien experimentado, ya que en caso contrario es posible que no fundan totalmente los bordes y que se produzcan mordeduras en la unión, tal como se indica en la figura 2 b.

Las chapas hasta 3 mm de espesor pueden soldarse a tope por un solo lado, sin prepararon de los bordes, tal como se indica en figura 2 c. También sin achaflanar los bordes pueden soldarse chapas de hasta 8 mm., para lo que se recomienda soldar por ambos lados.

Para espesores entre 8 y 12 mm. se achafla­na en V, (fig. 2 d). Para espesores superiores a 12 mm. se preparan uniones en X o U (fi­guras 2 e y 2 f). Si las dos partes a unir tie­nen diferente espesor, la más gruesa debe re­bajarse paulatinamente (fig. 2 g) al de la del­gada. Es importante que la transición de los espesores sea suave para evitar concentracio­nes locales de tensiones durante e] servicio, como consecuencia de efectos de estrangula -miento de esfuerzos.

La distancia entre las piezas en la raíz debe ser constante. El lograrlo exige precau­ciones especiales, porque el coeficiente de di­latación térmica del aluminio es elevado, y la contracción de solidificación lo es tam­bién.

Por efecto de ello, si las piezas se dis­pusieran antes de la soldadura paralelamen­te, en el extremo opuesto a aquel en que se empieza a soldar, las piezas quedarían sola­padas, tal como se indica en la figura 3 a. Por eso en caso de soldar piezas sencillas, se re­comienda disponerlas de forma que sus bor­des formen una línea divergente que com­pense los efectos de dilatación y contracción originados por el ciclo térmico (fig. 3 b). Si la distancia en la raíz inicial es d, en un pun­to que diste de éste  l debe ser aproximadamente d + 2l/100 No pueden darse, sin embargo, a este particular datos más exactos, ya que la divergencia conveniente depende también de la velocidad a que se suelda, de­biendo ser mayor al soldar lentamente. Para mantener las piezas en la posición convenien­te se utilizan en ocasiones pinzas de sujeción adecuadas.

Si las chapas son finas por punteado, pue­den disponerse de forma que la distancia en la raíz sea constante. Los puntos en chapas de hasta 2 mm. y uniones a tope deben dis­tar entre sí de unos 40-50 mm.; serán peque­ños para que al soldar las piezas se fundan c incorporen al metal aportado. Antes de depositarlos deben calentarse uniformemente; las piezas.

Espesor de la capa     en mm	1 - 2	3 - 4	5 – 6 – 7	8 – 9 – 10 - 12
Tamaño del soplete	0,5 - 1	1 - 2	4 - 6	9 – 14 - 20
Ø de la varilla de Aporte	3	3	4 - 6	8
Distancia en la raíz	----	2	3 - 4	5

Tabla I

La distancia, de las piezas medida en la raíz del chaflán depende del espesor de la pieza, como se indica en la tabla I.

LA LLAMA

De las diversas llamas la más común es la oxiacetilénica. El empleo del acetileno tiene las ventajas de su fácil regulación y de que, como consecuencia de su elevado poder calo­rífico (14 Kcal/nf¹ frente a 2,5 Kcal/nr¹ para H,-Oo), concentra la zona de calentamiento más que otras llamas. De éstas se emplean la de hidrógeno-oxígeno, propano-oxígeno y la de gas de alumbrado-oxígeno, que, por su menor poder calorífico, resultan más venta­josas para soldar chapas muy delgadas, de un espesor inferior a 1 mm., ya que el peli­gro de agujerear las piezas es en este caso menor. No obstante, las aleaciones aluminio-magnesio disuelven hidrógeno, daño lugar a uniones porosas, caso de utilizar la llama hi­drógeno-oxígeno.

La llama debe ser blanda, poco ruidosa, lo que se logra empleando una presión de oxí­geno inferior en aproximadamente 0,2-0,4 at­mósferas a la que se indica como adecuada para el soplete que se esté utilizando. En ningún caso se debe utilizar para el aluminio y sus aleaciones una llama oxidante, esto es, con exceso de oxígeno; por el contrario, se recomienda trabajar con un ligero exceso de acetileno. Una llama correctamente regulada para la soldadura del aluminio debe presen­tar el aspecto que se indica en la figura 4. Esto es, el dardo (cono interior) debe ser lim­pio y presentar un solo vértice; si es inquieta y presenta varios vértices es que la boqui­lla está sucia o averiada, en cuyo caso debe limpiarse o repararse. A continuación del dardo debe presentarse el penacho con una ligera coloración blanco-verdosa; su longitud debe ser 4-5 veces la del dardo.

 FUNDENTES

La finalidad de los fundentes es la de evi­tar la incorporación a la unión soldada del óxido de aluminio. Se ha indicado anterior­mente que el aluminio fundido forma rápi­damente en contacto con el aire una capa de ALO₃, cuya presencia impide una solda­dura perfecta. La utilización de una llama reductora no impide la formación del óxido; una agitación mecánica del baño metálico dispersa la película de óxidos en pequeñas partículas que quedan incorporadas en la sol­dadura, cuyas propiedades mecánicas que­dan empeoradas por este hecho. De ahí la necesidad de evitar la incorporación del óxi­do de aluminio a la unión, y, por tanto, la de utilizar fundentes.

El fundente debe ser capaz de fundir el óxido de aluminio a la temperatura a que se trabaja; debe cumplir además otras condi­ciones tales como que su densidad, disueltos ya los óxidos en él, sea menor que la del me-, tal fundido para que flote sobre él, y que la temperatura a que actúe sea aproximada­mente de 50 a 100°C inferior a la de fusión del material de que se trate. Esta última con­dición es la causa de que no haya un funden­te único perfecto para toda clase de aleacio­nes. No obstante, hay algunas composiciones cuyo empleo general es bastante satisfacto­rio; concretamente las siguientes (2):

28 a 32 %  de cloruro sódico.

24 a 30 %  de cloruro potásico.

20 a 30 %  de cloruro de litio.

10 a 20 %  de fluoruro sódico.

Existen también en el comercio diversos fundentes cuya utilización es recomendable para las aleaciones que se prescriben en caso de tratarse de productos que ofrezcan garan­tías.

Las aleaciones Al-Si ricas en silicio pue­den soldarse sin el empleo de fundentes, aun cuando se aconseja su utilización para evitar pérdidas en este elemento.

De ordinario el fundente se suministra como polvos; son higroscópicos, por lo que deben conservarse en recipientes bien cerrados, ya que la humedad los estropea. Antes de em­plearlos debe formarse una papilla espesa con agua destilada; esta papilla no debe con­servarse en recipientes metálicos, ya que los ataca, ni mantenerse en contacto con el alu­minio más tiempo que el estrictamente ne­cesario, por la misma razón. El fundente, ya formada la papilla, se aplica con un pincel limpio a los bordes de las piezas a unir y a las partes contiguas, y también a la varilla de aportación. Cuando se suelda aluminio pu­ro basta aplicar el fundente a la varilla de aportación.

Cuando se sueldan chapas de un espesor superior a B mm., o se hacen cordones cor­tos en piezas coladas, no es necesario prepa­rar la papilla de fundente, sino que el extre­mo de la varilla de aportación, caliente, se lleva sobre el fundente en polvo, que queda adherido a aquélla.

Debe tenerse muy en cuenta que los restos de los fundentes habitualmente utilizados corroen al aluminio, por lo que deben elimi­narse totalmente una vez efectuada la solda­dura, según se indicará posteriormente. Esta medida es muy necesaria y no debe omitirse jamás.

Existen fundentes denominados neutros, no corrosivos, cuyo empleo es aconsejable cuando no sea posible por alguna razón efec­tuar satisfactoriamente la limpieza de la sol­dadura una vez realizada ésta. Algunas vari­llas de aportación contienen en su núcleo el fundente, que es siempre del tipo neutro. De­be advertirse que los fundentes neutros son adecuados para las aleaciones con un conte­nido de magnesio superior aproximadamente al 2 %.

EL MATERIAL DE APORTACIÓN

La aleación del material de aportación ade­cuado es importante. Siempre que sea posi­ble, debe aplicarse un material de aportación de la misma composición que el metal de ba­se. Esta circunstancia debe tenerse muy en cuenta sobre todo cuando la unión debe so­meterse posteriormente a un tratamiento superficial, tal cuino el anodizado, ya que la respuesta de las diversas aleaciones a tal tra­tamiento puede ser diferente; o cuando sea preciso tratar térmicamente la pieza soldada para lograr determinadas propiedades mecá­nicas, ya que las condiciones del tratamiento, temperatura y ciclo térmico varían según las aleaciones de que se trate. También la necesidad de que la unión resista la corrosión que puede producirse por las condiciones a que esté sometida durante su servicio puede ha­cer muy aconsejable, o incluso necesario, uti­lizar un material de aporte de la misma com­posición química (aleaciones Al-Mg exentas de cobre, como la L-332). La heterogeneidad química entre el metal de base y el de apor­tación puede dar lugar a la formación de pa­res electroquímicos.

Como material de aportación para soldar e: aluminio sin alear se utiliza aluminio de la misma calidad; las aleaciones no son adecua­das con esta finalidad. Para evitar la corro­sión ulterior de la unión soldada interesa que la varilla de aportación esté exenta de cobre, cuya presencia se reconoce mediante los ensayos a la gota, que anteriormente se han detallado. Interesa que el metal deposi­tado tenga un grano fino, por cuya razón se recomienda martillear la unión una vez efec­tuada. Cuando esto no sea posible, conviene utilizar como material de aportación alumi­nio con bajas adiciones de titanio (hasta 0,30 por 100), ya que la presencia de este elemen­to afina el grano.

Aun cuando como regla general debe utili­zarse como material de aportación el de igual composición al del metal de base, en ocasio­nes conviene recurrir a un material de apor­tación diferente, concretamente cuando sea preciso que la unión posea una cierta capa­cidad de deformación que evite el agrieta­miento que puede producirse porque la sensi­bilidad a la fisuración del metal de base sea elevada (caso de aleaciones muy resistentes, como L-315). O también cuando interese que el material de aporte sea muy fluido y, por tanto, llegue a sitios difícilmente accesibles a través de canales estrechos. La aleación de utilización más extendida como material de aportación de aplicación general es la de ba­se aluminio con 5 % de silicio, por tener una temperatura de fusión baja, fluir fácilmente y presentar una contracción de solidificación baja. También se recurre, sobre todo en pie­zas moldeadas, a la aleación Al-Si de compo­sición eutéctica, con aproximadamente 12 % Si.

El aluminio no debe utilizarse como mate­rial de aportación para soldar las aleaciones, por ser su punto de fusión superior a éstas. No deben tampoco utilizarse, en la medida de lo posible, aleaciones con puntos de fusión mucho más bajos que el del metal o aleación de base, ya que en este caso la unión puede tener las características de una pegadura, >• no las de soldadura; éste es el inconveniente de la aleación con 12 % de silicio.

En ocasiones se utiliza como material de aportación recortes en forma de tiras alarga das extraídas de la misma chapa que se va a soldar; en este caso la anchura de estas ti­ras debe ser dos veces el espesor de la chapa.

precauciones generales para soldar

El aluminio y sus aleaciones funden bruscamente por lo que es difícil para el operario saber cuándo se ha alcanzado la temperatu­ra necesaria. Por eso, para evitar que se per­fore la chapa con el soplete debe comprobarse por contacto con la varilla si el metal de base ha comenzado ya a volverse blando, pastoso; después de cierta práctica se conoce el mo­mento en que las chapas han alcanzado la temperatura adecuada. También puede de­ducirse que se ha alcanzado la temperatura para soldar en el hecho de que un poco por debajo de ella el fundente que se ha aplicado ya funde y se extiende.

En la tabla III se indica el tamaño del so­plete que debe utilizarse para cada espesor. Prescindiendo del caso de piezas de peque­ño espesor, hasta 1 mm., el material a soldar debe precalentarse. Esto es debido a la gran conductividad térmica del aluminio, que es causa de la eliminación del calor hacia las partes más frías, con lo que la zona a unir no alcanza la temperatura necesaria para que se lograra una verdadera soldadura. El precalentamiento de piezas moldeadas se realiza por lo general en horno; para las piezas peque­ñas bastan temperaturas del orden de 250-300°, en tanto que las piezas grandes o de formas complicadas, con secciones transver­sales de diversos espesores, se precalientan hasta temperaturas de 300-400ºC. Algunas aleaciones son frágiles en caliente, y por eso sólo deben moverse una vez frías.

Las piezas forjadas generalmente se ca­lientan con un gran soplete, describiendo con él círculos concéntricos por encima de la zo­na a soldar, que debe alcanzar una tempera­tura uniforme. Un calentamiento no uniforme o excesivo en algunos puntos da origen a tensiones en el enfriamiento, con el consi­guiente peligro de fisuración.

La temperatura a que se precalienta el ma­terial no debe ser demasiado alta, ya que de ello puede deducirse una fragilización de la aleación. Las aleaciones Al-Mg son sensibles a la fragilidad por sobrecalentamiento. La L-333 lo es marcadamente, por lo que sólo puede soldarse haciendo cordones sucesivos de corta longitud. En estos casos debe pre-calentarse las piezas sólo justo a la temperatura necesaria para soldar. Se recomienda el -aso de lápices termo colores para efectuar co­rrectamente el precalentamiento.

MÉTODO   OPERATORIO

Es muy importante la distancia a que debe mantenerse el soplete respecto a la pieza; en la figura 4 se indica la distancia correcta.

El procedimiento normal para soldar  aluminio y sus aleaciones en espesores de hasta 12 mm. es a izquierdas, o sea el operario lleva el soplete en la mano derecha y la varilla de aportación en la izquierda, desplazándoles de derecha a izquierda. En ocasiones se recomienda para lograr una mejor penetración soldar en una sola pasada chapas de un espesor superior a 4 mm. en vertical ascendente. Se suelda a derechas en chapa gruesas de aleaciones Al-Mg, ya que de esta forma la zona de calentamiento es menor.

En la figura 5 se indica comparativamente las características operativas de los métodos de soldadura a derechas y a izquierdas (3).

Tanto el soplete como la varilla han de desplazarse uniforme y regularmente. La punta del soplete se dirige hacia la raíz del chaflán. Si la chapa es delgada se desplaza el soplete en línea recta; en caso contrario, haciendo movimiento pendular.

La varilla debe introducirse en el baño fundido a breves intervalos y uniformemente para obtener un cordón regular; la introduc­ción de la varilla enfría el baño, y de esta for­ma puede controlarse su temperatura. Al in­troducir la varilla se debe retirar un poco el soplete.

A medida que se va soldando la pieza, se eleva su temperatura; para evitar que se ta­ladre la chapa hay que soldar a mayor velo­cidad, para evitar así la acumulación del ca­lor; conviene asimismo inclinar más fuerte­mente el mechero.

Cuando se interrumpe un cordón debe fun­dirse nuevamente su terminación al continuar soldando, ya que en caso contrario no se logra una buena unión de ambos trozos.

Por lo demás deben seguirse las instruc­ciones operatorias generales en soldadura en cuanto a eliminación de tensiones.

Cuando la soldadura ha dado origen a una grieta, los extremos de ésta deben redon­dearse taladrando en ellos la pieza, con lo que se elimina el peligro del efecto de enta­lla; el resto de la grieta se agranda para que pueda sanearse aportando material. Lo mis­mo se efectúa si han aparecido poros en el  metal depositado.

Tratamiento después de la soldadura

Una vez terminada de efectuar la unión las piezas deben enfriarse lentamente, en es­pecial las aleaciones con tendencia al agrieta­miento.

Deben eliminarse totalmente los restos de escoria procedentes del fundente utilizado, examinando cuidadosamente si se presentan en rincones u otros lugares en que hayan quedado adheridos con preferencia. Se re­comienda para ello utilizar una solución de ácido nítrico al 10 %, que se aplicará en toda unión soldada, posteriormente se enjua­ga con agua abundantemente. Se seca poste­riormente. No se insistirá bastante en la ne­cesidad de eliminar totalmente estos restos de escorias, ya que en caso contrario se ori­ginan fenómenos de corrosión que pueden deteriorar casi totalmente la unión.

Interesa que el tamaño de grano, el del material en la unión, sea pequeño, puesto que de esta forma se logran las mejores pro­piedades mecánicas. Por esta razón las sol­daduras efectuadas en aluminio o en las alea­ciones no bonificables se martillean con gol­pes suaves aplicados uniformemente. Poste­riormente deben calentarse con un soplete a temperaturas de 300 a 400 para que recristalice el material que ha quedado acre por efecto de la deformación en frío anterior, obteniéndose de esta forma la estructura gra­nular fina. También puede martillearse en caliente para lograr este efecto. Este trata­miento térmico es además necesario para eliminar las tensiones residuales que hayan podido originarse, que, caso de estar pre­cisamente en el material, lo hacen más sen­sible respecto al ataque químico que pueden sufrir las piezas posteriormente durante el servicio. Las aleaciones bonificables por lo general se someten a tratamiento térmico de bonificación, una vez efectuada la unión, ya que por efecto del ciclo de calentamiento enfriamiento que han experimentado durante la soldadura, pierden sus propiedades mecá­nicas. En ocasiones se martillean después de este tratamiento térmico, ya que de esta for­ma puede mejorarse en cierto modo la duc­tilidad del material.