Cómo soldar aluminio fundido: técnicas, preparación y errores comunes

Sí, el aluminio fundido se puede soldar, pero requiere una preparación cuidadosa, el proceso corecto y comprender por qué se comporta de manera diferente al aluminio forjado. El método más confiable es la soldadura TIG (GTAW) con corriente alterna, utilizando ER4043 or ER5356 alambre de relleno, después de limpiar a fondo y precalentar la pieza a 150–230 °C (300–450 °F). Si omite cualquiera de estos pasos, corre el riesgo de sufrir grietas, porosidad o una fusión incompleta.

Por qué el aluminio fundido es más difícil de soldar que el aluminio forjado

Las aleaciones de aluminio fundido contienen niveles más altos de silicio (hasta un 12 % en algunos grados de fundición a presión) y, a menudo, tienen gases atrapados, inclusiones de óxido y porosidad interna debido al proceso de fundición original. Cuando se aplica calor, estos gases atrapados se expanden y escapan a través del baño de soldadura, provocando burbujas y huecos. La estructura de grano desigual también hace que el material sea más propenso a agrietarse en caliente cerca de la zona afectada por el calor (HAZ).

Las aleaciones de aluminio fundido comunes que encontrará incluyen:

• A356 / 356.0 — culatas, colectores de admisión (la mayoría soldables)
• A380 — carcasas de fundición a presión, soportes (muy difíciles, alto contenido de zinc)
• 319 — bloques de motor (dificultad moderada)
• 535 — piezas marinas (soldables, con alto contenido de magnesio)

Si no conoce la aleación exacta, trátela como un trabajo desafiante y opte por realizar más trabajo de preparación.

Preparación esencial antes de iniciar un arco

La preparación representa aproximadamente el 80% del éxito de una soldadura de aluminio fundido. La mala preparación es la razón principal por la que fallan las soldaduras.

Paso 1: identificar y eliminar la contaminación

Se deben eliminar el aceite, la grasa, la pintura y el material de junta viejo antes de aplicar calor. Utilice acetona o un limpiador de aluminio específico sobre un paño sin pelusa. No utilice un disolvente a base de petróleo, ya que deja residuos. Para las piezas del motor, una práctica estándar en los talleres profesionales es un remojo en tanque caliente o un lavado de piezas con un desengrasante apto para aluminio seguido de un enjuague.

Paso 2: Limpieza mecánica de la capa de óxido.

El aluminio forma una capa de óxido de aluminio (Al₂O₃) casi instantáneamente al exponerse al aire. Este óxido tiene un punto de fusión de aproximadamente 2050 °C, mucho más alto que el punto de fusión de 660 °C del propio aluminio. Si sueldas sobre él, el óxido evita la fusión. Utilice un cepillo de alambre de acero inoxidable exclusivo (nunca uno que se use en acero o contaminará el aluminio) para fregar el área de la junta inmediatamente antes de soldar. Un disco de láminas de grano 80 en una amoladora angular también funciona bien para áreas más grandes.

Paso 3: ranura en V o bisela la grieta

Para las grietas, esmerile o coloque una ranura en V completa hasta obtener un metal limpio y sano. La ranura debe tener al menos 3-4 mm de ancho en la parte superior y alcanzar toda la profundidad de la grieta. Al final de cada grieta, taladre un orificio de tope de 3 a 4 mm para evitar que la grieta continúe bajo el calor. Si omite la parada de perforación, la grieta a menudo se extenderá entre 10 y 15 mm más allá de donde pueda verla durante la soldadura.

Paso 4: precalienta la pieza

El precalentamiento reduce el choque térmico y expulsa la humedad. Utilice un horno, una pistola de calor o un soplete de propano para llevar la pieza a una temperatura de 150 a 230 °C (300 a 450 °F). Verifique la temperatura con un termómetro de contacto o varillas indicadoras de temperatura (Tempilstik). Para piezas fundidas de paredes delgadas de menos de 6 mm, el extremo inferior de este rango (150°C) es suficiente. Las piezas gruesas, como los bloques de motor, se benefician del extremo superior. No exceda los 260 °C; por encima de este nivel, algunas aleaciones comienzan a perder resistencia de forma permanente.

Elegir el proceso de soldadura adecuado

Para la gran mayoría de los trabajos de reparación (colectores agrietados, soportes rotos, piezas fundidas dañadas), la soldadura TIG con CA es la opción ideal. Configure su máquina en CA con arranque de alta frecuencia, use gas protector 100% argón a 10–15 L/min y seleccione un electrodo de tungsteno puro o de tungsteno circonio (no el tipo toriado que se usa para el acero).

Seleccionar el alambre de relleno correcto

Dos aleaciones de relleno cubren la mayoría de los trabajos de fundición de aluminio:

• ER4043 (4% silicio) — la opción más común para el aluminio fundido. Fluye bien, minimiza las grietas y es indulgente. Úselo para componentes de motor, carcasas y aleaciones desconocidas.
• ER5356 (5% magnesio) — más fuertes y duros, pero más propensos a agrietarse en caliente en piezas fundidas con alto contenido de silicio. Úselo cuando la resistencia posterior a la soldadura sea una prioridad y sepa que la aleación base es compatible (por ejemplo, piezas fundidas de las series 535 o 5xxx).

El diámetro del relleno generalmente debe coincidir con el espesor del material: alambre de 1,6 mm para secciones de hasta 4 mm, 2,4 mm para secciones de 4 a 8 mm y 3,2 mm para secciones más pesadas.

Soldadura TIG de aluminio fundido: configuración y técnica

Es fundamental realizar la configuración correcta. Úselos como punto de partida y ajústelos según su máquina específica y el espesor del material:

• Tipo de corriente: CA (corriente alterna)
• Amperaje: aproximadamente 1 amperio por 0,025 mm (0,001 pulgadas) de espesor, por lo que una pieza fundida de 6 mm necesita aproximadamente 240 amperios en su punto máximo.
• Frecuencia CA: 80–120 Hz (una frecuencia más alta produce un arco más estrecho y enfocado)
• Equilibrio de CA: 65–70% electrodo negativo (EN): esto limpia el óxido sin sobrecalentar el tungsteno
• Gas de protección: 100% argón, 10–15 L/min
• Tungsteno: punta esférica pura (verde) o circonita de 2 a 3 mm en AC

Mantenga constante la velocidad de desplazamiento y muévase lo suficientemente rápido para evitar la acumulación de calor en un área. Haga una pausa y permita que la pieza se enfríe nuevamente a la temperatura de precalentamiento si ve que el charco se vuelve lento o que el metal circundante se decolora excesivamente. Utilice un movimiento de tejido de ida y vuelta en ranuras más anchas en lugar de apilar varias pasadas en la misma línea.

Tratamiento post-soldadura

Una vez finalizada la soldadura, no enfríe la pieza en agua ni la enfríe rápidamente con aire comprimido. Deje que se enfríe lentamente en aire tranquilo o envuélvalo en mantas de soldadura para reducir la velocidad de enfriamiento. El enfriamiento rápido reintroduce estrés térmico y puede agrietar la soldadura o la pieza fundida adyacente.

Después de enfriar, inspeccione la soldadura con tinte penetrante (PT) para verificar si hay grietas en la superficie. Para piezas que soportan presión (conductos de refrigerante, sistemas de combustible), se recomienda una prueba de presión a 1,5 veces la presión de trabajo antes de devolver la pieza al servicio.

Si la pieza fundida se mecanizará después de soldarla, déjela reposar durante 24 horas para que cualquier tensión residual pueda redistribuirse antes de realizar los cortes finales.

Causas comunes de fallas de soldadura en aluminio fundido

• Porosidad — casi siempre causado por humedad, contaminación o cobertura de gas insuficiente. Asegúrese de que el metal base esté completamente seco, limpie el alambre de relleno con acetona y verifique que no haya corrientes de aire que perturben el gas protector.
• craqueo caliente — ocurre cuando el baño de soldadura se solidifica bajo tensión de tracción. Si es posible, reduzca la restricción de la pieza, utilice ER4043 (más resistente a las grietas) y permita un enfriamiento más lento.
• Falta de fusión — generalmente causado por calor insuficiente o una capa de óxido que no se eliminó. Aumente ligeramente el amperaje y vuelva a limpiar la junta.
• Quemado — el problema más común en secciones delgadas de menos de 3 mm. Utilice una barra de respaldo (una placa de respaldo de cobre o acero inoxidable detrás de la junta disipa el calor) y reduzca el amperaje.

Cuando soldar no es la opción correcta

Algunas aleaciones de aluminio fundido, en particular los grados de fundición a presión con alto contenido de zinc como el A380, son esencialmente no soldables por medios convencionales. El contenido de zinc provoca graves grietas en caliente y porosidad independientemente de la técnica. En estos casos, considere:

• Soldadura o soldadura fuerte de aluminio — para reparaciones cosméticas o de baja tensión a temperaturas inferiores a 450°C
• Costuras de metal (lock-n-stitch) — una técnica de reparación en frío que utiliza clavijas y tapones metálicos entrelazados; no requiere calor, conserva las propiedades originales de la aleación
• Compuestos reparadores epoxi — como JB Weld KwikWeld o Belzona 1111, adecuados para reparaciones no estructurales donde la presión y la temperatura son bajas
• Fundición de repuesto — si la fundición original está gravemente degradada o estructuralmente comprometida