El aluminio y sus aleaciones son muy susceptibles a la deformación durante la soldadura debido a su alta conductividad térmica, alto coeficiente de expansión térmica y película de óxido superficial. Controlar la deformación en la soldadura del aluminio requiere un enfoque sistemático.

A continuación, se presentan doce pasos clave para reducir la deformación en la soldadura del aluminio, que abarcan todo el proceso, desde el diseño y la preparación hasta las técnicas de soldadura y el tratamiento posterior:

一. Fase de Diseño y Preparación

1. Optimización del Diseño de la Unión

① Principio: Minimizar la cantidad de metal de aporte de soldadura, cumpliendo al mismo tiempo con los requisitos de resistencia.

② Método:
● Preferir las soldaduras de ranura a las de filete, ya que las soldaduras de ranura suelen producir menos metal depositado.
● Utilizar el espesor de placa más delgado permitido.
● Diseñar la soldadura para que se asiente sobre el eje neutro de la estructura para compensar la deformación.
● Para placas gruesas, utilizar una ranura en U en lugar de una ranura en V para reducir el mecanizado y el metal de aporte.

2. Uso de fijaciones

① Principio: Limite la expansión y contracción libre de la pieza de trabajo durante la soldadura sujetándola rígidamente.

② Método:
● Utilice abrazaderas o placas de presión resistentes para fijar firmemente la pieza de trabajo a la plataforma o base de soldadura.
● Para soldaduras largas, utilice placas de sujeción cerca de la soldadura como refuerzo.
③ Precaución: Una sujeción excesiva puede generar una tensión interna significativa, lo que podría provocar grietas. Es fundamental encontrar un equilibrio entre controlar la deformación y evitar las grietas.

3. Consideración de la contracción
① Principio: Anticipe la cantidad de deformación y aplique compensaciones en la dirección opuesta a la deformación antes del ensamblaje.
② Método:
● Con base en la experiencia o los cálculos, considere la contracción de la soldadura en las dimensiones de la pieza o en las holguras de ensamblaje. Esto requiere amplia experiencia práctica y recopilación de datos.

4. Método de preestiramiento (mecánico o térmico)

① Principio: Antes de soldar, aplique una tensión previa a la pieza de trabajo en dirección opuesta a la deformación de la soldadura.
② Método:
● Preestiramiento mecánico: Utilice una herramienta como un gato hidráulico para aplicar una tensión previa al área de soldadura.
● Preestiramiento térmico: Utilice una llama o cinta calefactora para precalentar un área específica de la soldadura y provocar la preexpansión. Durante la soldadura, la expansión de esta área se ve agravada por la preexpansión, y la contracción disminuye tras el enfriamiento.

二. Etapas del proceso de soldadura

5. Seleccione un método de soldadura con bajo aporte de calor

① Principio: El calor es la causa principal de la deformación, por lo que reducir el aporte total de calor es fundamental.

② Método:
● Se recomienda la soldadura con gas inerte metálico (MIG/GMAW) o la soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG/GTAW).

● Para piezas de trabajo exigentes, considere métodos avanzados como la soldadura por arco de plasma de polaridad variable (VPPAW) o la soldadura láser (LBW), que ofrecen una mayor densidad de energía y una zona afectada por el calor más estrecha.

6. Utilice la tecnología de soldadura pulsada

① Principio: La soldadura pulsada reduce significativamente la corriente de soldadura promedio y el aporte de calor, manteniendo una penetración profunda.

② Método:
● Las soldadoras MIG y TIG modernas cuentan con una función de pulso. Al ajustar los parámetros del pulso, se puede lograr una transición “pulso a pulso, gota a gota”, lo que permite un control preciso del aporte de calor.

7. Utilice la secuencia y dirección de soldadura correctas

① Principio: Distribuya la acumulación de calor y permita que la deformación se compense entre sí.
② Método:
● Método de soldadura posterior segmentada: Divida una soldadura larga en varias secciones, soldando cada sección de atrás hacia adelante. De esta manera, el calor de la sección posterior templa la sección anterior y distribuye la tensión.

● Soldadura simétrica: Para estructuras simétricas, dos soldadores deben soldar simultáneamente desde el centro hacia los extremos, o desde los extremos hacia el centro.
● Método de soldadura por saltos: Suelde con un patrón de saltos para evitar el sobrecalentamiento en zonas localizadas.

8. Controle los parámetros de soldadura

① Principio: Utilice la corriente más baja y la velocidad de soldadura más alta posibles, garantizando la fusión y la penetración.
② Método:
● Evite usar una corriente de soldadura excesiva.
● Una vez que domine la técnica, aumente la velocidad de soldadura al máximo para reducir el tiempo de calentamiento del metal base.
● Utilice un electrodo de alambre/tungsteno de diámetro pequeño y los parámetros adecuados.

9. Utilice un soporte de soldadura

① Principio: Controle el baño de soldadura y la forma de la raíz para facilitar la disipación rápida del calor.

② Método:
● Para soldaduras de penetración completa, utilice un soporte de cobre o cerámica. El soporte de cobre puede disipar rápidamente el calor de la raíz de la soldadura, reduciendo la deformación en esta zona.

三. Tratamiento Post-Soldadura

10. Granallado de la Soldadura

① Principio: El granallado mecánico provoca la expansión plástica del metal de soldadura, compensando así parte de la tensión de contracción.

② Método:
● Utilice un martillo de bola o un martillo neumático de aguja para granallar el metal de soldadura (especialmente el cordón de soldadura superficial).
● Precaución: El granallado endurece el material y no es adecuado para el cordón de soldadura final ni para componentes con requisitos estrictos de resistencia a la fatiga. Se requiere precaución y experiencia.

11. Corrección Térmica

① Principio: Utilizando el principio de expansión y contracción térmica, se aplica calor localizado en puntos específicos de la zona deformada, lo que provoca que esta se contraiga en dirección opuesta al enfriarse, corrigiendo así la deformación.

② Método:
● Utilice un soplete de soldadura TIG (sin hilo de relleno) o un soplete de llama específico para aplicar calor puntual o lineal alrededor o detrás de la protuberancia deformada.
●La temperatura de calentamiento generalmente se mantiene por debajo de 250 °C para evitar el sobrecalentamiento. Este método requiere una habilidad excepcional.

12. Reducción de la Tensión por Vibración o Envejecimiento Natural

①Principio: Las tensiones residuales de la soldadura se igualan y liberan mediante vibración o almacenamiento natural.
②Método:
●Reducción de la Tensión por Vibración (VSR): Conecte la pieza de trabajo a un vibrador mediante un equipo especializado y vibre a una frecuencia resonante durante decenas de minutos para reducir eficazmente las tensiones internas.
●Envejecimiento Natural: Deje reposar la soldadura durante semanas o meses para que las tensiones se liberen de forma natural. Este método requiere tiempo, pero es rentable.

Resumen

No existe una solución milagrosa para reducir la distorsión de la soldadura de aluminio; se trata de un enfoque sistemático. El enfoque más eficaz es primero la prevención, seguida de la corrección. En la práctica, se debe aplicar una combinación de estas medidas según la estructura, los requisitos y las condiciones de producción del producto para lograr resultados óptimos de control. La planificación desde el inicio del diseño y el control estricto del aporte de calor durante todo el proceso de soldadura son claves para el éxito.