Cómo el tratamiento de superficies mejora el rendimiento y la capacidad de alimentación del alambre de soldadura de aluminio

La superficie de un cable decide si una buena aleación se mantiene en buen estado.

Un fabricante carga un nuevo carrete de alambre MIG de aluminio ER5356 de 1,2 mm, ajusta el voltaje, la velocidad de alimentación del alambre y el gas de protección de acuerdo con el procedimiento aprobado y luego observa cómo el arco comienza a oscilar. Después de veinte metros de soldadura, la punta de contacto vuelve a quemarse. La aleación es correcta. Los parámetros son correctos. El gas es correcto. El problema suele ser la superficie del alambre, no la química de la aleación en sí, sino la forma en que esa química se transmite a la soldadura.

Esta es una escena común en la fabricación pesada y explica por qué los fabricantes de alambre invierten en el tratamiento de superficies. El tratamiento superficial es el conjunto de pasos de limpieza, eliminación de óxido y lubricación que se aplican después del trefilado. No cambia la clasificación AWS, pero cambia la consistencia con la que se alimenta el alambre, la cantidad de porosidad que contiene la soldadura y la duración del equipo. Un cable que parece limpio aún puede contener residuos de trefilado, óxido suelto o una capa de lubricante inestable. En este artículo, nos centramos en el cable en sí, no en el anodizado o revestimiento de la pieza de aluminio acabada.

Qué significa el "tratamiento de superficie" para el alambre de soldadura de aluminio

El tratamiento superficial comienza después de la pasada final de embutición. El alambre de aluminio se trefila a través de matrices de carburo o diamante con lubricantes a base de aceite. Es necesario algo de lubricante para evitar rayaduras, pero se debe controlar la cantidad que queda en el alambre terminado. Demasiados residuos atraen polvo y crean humos en el arco; muy poco puede hacer que el cable vibre en el revestimiento. Por lo tanto, un fabricante confiable diseña el proceso de superficie en torno a una ventana operativa estrecha.

Limpieza y Desengrase

El primer paso elimina los aceites de trefilado, los finos de aluminio y los residuos incrustados en el alambre. La mayoría de las líneas de producción utilizan una secuencia de baños de limpieza acuosos, cepillado o limpieza y enjuague desionizado. El objetivo no es una superficie perfectamente seca; es una superficie químicamente limpia y lista para el siguiente paso. Si el baño de limpieza no se mantiene adecuadamente, el alambre puede dejar vetas de aceite diluido que luego causan porosidad en la soldadura.

Eliminación de óxido y control de la capa de óxido.

El aluminio ya forma una capa de óxido en el momento en que se exponen al aire. Ese óxido se derrite arriba. 2.000°C , mientras que el metal base de aluminio se funde a 660°C . Si el óxido espeso y suelto llega al baño de soldadura, puede convertirse en una inclusión sólida o atrapar un gas. El proceso de tratamiento de superficies elimina la capa de óxido suelta y deja una película de óxido delgada y uniforme. El espesor exacto depende de la aleación y de la aplicación prevista, pero lo más importante es la consistencia.

Lubricación y Acabado Final

Después de la limpieza y el acondicionamiento con óxido, el alambre recibe un recubrimiento final. Puede ser un lubricante de película seca, un aceite ligero o un compuesto de dibujo especialmente formulado. Este recubrimiento controla la fricción contra el revestimiento, el conducto y la punta de contacto. La cantidad ideal es lo suficientemente delgada como para evitar el humo y la porosidad, pero lo suficientemente fuerte como para soportar largos cables robóticos y altas velocidades de desplazamiento. Los productores de alambre también controlan la rugosidad de la superficie final durante la última pasada de trefilado; un acabado rugoso puede rayar el interior del revestimiento y arrojar partículas al sistema de alimentación.

Incluso con un recubrimiento perfecto, un diámetro inconsistente anulará el tratamiento de la superficie. El ajuste entre el cable y la punta de contacto cambia inmediatamente cuando el cable es demasiado grande o demasiado pequeño. Nuestro artículo sobre cómo La tolerancia del diámetro afecta la soldadura MIG. Explica por qué este problema aparece en el taller.

Alimentabilidad: dónde el tratamiento de superficies afecta la productividad

La alimentabilidad es el primer lugar donde se hace evidente una superficie mal tratada. El cable debe viajar a través de un revestimiento, un conducto y una punta de contacto sin pandearse. Cada aumento de la fricción cambia la resistencia de los rodillos impulsores y puede convertir un arco estable en un nido de pájaros. La capa superficial controla gran parte de esta fricción. Un cable seco o áspero puede sobrecalentar la punta de contacto y quemarse, mientras que un cable con exceso de lubricante puede ensuciar el revestimiento y requerir una limpieza frecuente.

Química de lubricantes y control de residuos

El aluminio tiene un alto coeficiente de fricción en comparación con el acero, especialmente cuando está seco. Un lubricante compatible reduce esa fricción sin contaminar la soldadura. La química debe ser estable a temperaturas elevadas dentro del cable de un soplete y no debe reaccionar con el óxido de aluminio. El control de residuos es igualmente importante. Cuando un fabricante cambia de un carrete a otro, la carga de lubricante debe ser constante; una capa espesa en un carrete y una capa seca en el siguiente harán que el proceso se comporte de manera diferente. Para una operación MIG de alto volumen, un cable como Alambre de soldadura de aluminio ER5356 con un recubrimiento fino y consistente hace que los procesos robóticos sean predecibles.

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Fundición, hélice y diámetro como comprobaciones complementarias

El estado de la superficie no lo es todo. El molde y la hélice describen la forma del cable cuando se suelta un trozo del carrete. AWS A5.10 documenta valores aceptables y deben ser estables de un carrete a otro. Si la hélice es alta, el alambre presiona contra la pared del revestimiento, aumenta la fricción y el lubricante se raspa de manera desigual. Si el modelo es demasiado pequeño, es posible que el alambre no se enderece antes de llegar a la punta de contacto. La superficie y la geometría deben comprobarse juntas porque un lubricante no puede compensar una mala geometría del alambre. Los operadores experimentados saben que abordar comportamiento de alimentacion de alambre A veces significa cambiar la fuente del cable, no el revestimiento de la pistola.

Calidad de la soldadura: porosidad, inclusiones de óxido y humedad

El tratamiento superficial también afecta los resultados metalúrgicos. El óxido de aluminio atrae la humedad del aire húmedo y forma óxidos hidratados. En el arco de soldadura, esta humedad se disocia en hidrógeno y oxígeno. El aluminio fundido puede disolver una gran cantidad de hidrógeno, pero cuando el baño de soldadura se solidifica, la solubilidad del hidrógeno cae bruscamente y el gas queda atrapado en forma de porosidad. Es por eso que un alambre con una capa de óxido incontrolada puede producir porosidad incluso cuando la base metálica está limpia.

El lubricante de trefilado residual es una segunda fuente de gas. Cuando una capa de petróleo pesado entra en el arco, se vaporiza rápidamente. Si el gas protector no puede purgar el vapor del baño de soldadura, el resultado son poros y decoloración de la superficie. El tratamiento superficial adecuado no necesariamente elimina todo el lubricante; elimina el exceso y deja una cantidad controlada. La misma lógica se aplica a los finos de aluminio provenientes del cepillado. Si la superficie del alambre transporta partículas sueltas, esas partículas pueden caer al baño de soldadura y actuar como inclusiones de óxido.

Para la fabricación estructural y marina, la porosidad no es sólo un defecto cosmético; Reduzca la resistencia a la fatiga y puede hacer que una soldadura caiga bajo carga dinámica. Masillas de aleación de magnesio de alta resistencia, como Alambre de soldadura de aluminio ER5183 A menudo se eligen para estas aplicaciones, pero la aleación solo funciona si la superficie del alambre está limpia y la carga de lubricante es correcta.

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Las familias de aleaciones tienen diferentes sensibilidades superficiales.

Las distintas aleaciones de aluminio responden de forma diferente al tratamiento superficial. Los alambres 5xxx que contienen magnesio son más duros y abrasivos contra el revestimiento, por lo que el paso de lubricación debe ser lo suficientemente robusto para soportar largas distancias de alimentación. También son más sensibles a la humedad porque los óxidos de magnesio se forman fácilmente y pueden aumentar la captación de hidrógeno. Los alambres 4xxx que contienen silicio son más suaves y más propensos a rayar la superficie durante el trefilado. Si el último troquel de embutición está desgastado, la superficie puede desarrollar finas ranuras que acumulan lubricante y suciedad.

La aplicación también cambia los requisitos de la superficie. Cuando la soldadura va a ser anodizada, la aleación de relleno a menudo se selecciona para que coincida el color; Alambre de soldadura de aluminio y silicio ER4043 Es una opción común para piezas fundidas y aluminio arquitectónico porque su contenido de silicio ayuda a que la soldadura se mezcle con la base metálica. Pero una superficie de alambre mal tratada puede aparecer como rayas oscuras o un acabado anodizado turbio. Esto hace que el tratamiento de la superficie sea parte de la especificación de apariencia, no solo una preocupación mecánica.

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Lo que los compradores y los ingenieros de soldadura deben verificar

Los compradores suelen comparar la composición, el precio y el tiempo de entrega de la aleación, pero el tratamiento de la superficie es difícil de evaluar sin hacer las preguntas adecuadas. hay varios Factores más allá del precio que deben impulsar las decisiones de compra de cables. , y la consistencia de la superficie es una de ellas. La siguiente tabla enumera comprobaciones prácticas utilizadas por ingenieros de soldadura y departamentos de calidad. Utilícelos cuando califique a un nuevo proveedor o audite uno existente.

Un fabricante confiable debería poder proporcionar cifras, no sólo afirmaciones. Si un proveedor no puede describir el proceso de limpieza y lubricación, el cable puede parecer aceptable y aun así funcionar mal.

El tratamiento de superficies merece un lugar en las especificaciones de sus cables.

El tratamiento de superficies no es un paso cosmético. Es un proceso funcional que determina si una aleación clasificada correctamente se desempeña en la planta de producción. La mejor especificación de alambre incluye la química de la aleación, la clasificación AWS, la tolerancia del diámetro, la fundición, la hélice, la limpieza de la superficie y la carga de lubricante. Cuando se controlan esas variables, la calidad de la soldadura se vuelve repetible y el costo del retrabajo disminuye.

En Kunli Welding, tratamos el tratamiento de superficies como un punto de control de producción, no como una ocurrencia tardía. Nuestros pasos de limpieza, acondicionamiento de óxido y lubricación se verifican antes del embalaje, y la misma disciplina se aplica en toda nuestra gama de alambres para soldar de aluminio. Para el fabricante que alguna vez ha perseguido un problema de porosidad o un problema de quemador, la respuesta a menudo no es una aleación diferente; es una superficie de alambre que es exactamente como se especifica.