Saldare l'alluminio fuso pulendo prima la superficie con una spazzola in acciaio inossidabile e uno sgrassatore. Preriscaldare il pezzo a 300 °C (150 °F) per ridurre le cricche. Utilizzare la saldatura TIG AC con bacchetta d'apporto 4047 per risultati ottimali. Dopo la saldatura, lasciare raffreddare lentamente per evitare tensioni e cricche.
La fusione in sabbia produce parti in alluminio con livelli di porosità moderati e buona saldabilità. Questo processo crea getti con strutture granulari che accettano relativamente bene la saldatura.
La fusione in stampo permanente crea parti in alluminio più dense con strutture a grana più fine rispetto a colata in sabbiaQuesti getti presentano livelli di porosità compresi tra lo 0.05% e lo 0.2%. La ridotta porosità rende i getti in conchiglia più facili da saldare rispetto ai getti in sabbia. Tuttavia, la struttura a grana più fine richiede un controllo termico più accurato durante la saldatura.
La saldatura dell'alluminio fuso proveniente da operazioni di pressofusione spesso provoca l'espansione della porosità. I gas intrappolati si espandono quando riscaldati, causando difetti di saldatura. Molti componenti pressofusi sono considerati non saldabili senza speciali tecniche di preparazione.
La stragrande maggioranza delle fusioni di alluminio impiegate nella fabbricazione e riparazione generale, stimata all'80-90%, appartiene alle leghe delle serie 3xx.x e 5xx.x.
Serie 3xx.x (Al-Si-Mg/Cu)
Queste leghe di alluminio-silicio, come 319.0, 356.0 e A356, sono le più comuni e sono considerate facilmente saldabili. Vengono solitamente saldate con un metallo d'apporto della serie 4xxx.
Serie 5xx.x (Al-Mg)
Queste leghe di alluminio e magnesio, come la 535.0 (spesso commercializzata con nomi commerciali come Almag 35), sono anche facilmente saldabili e note per la loro buona robustezza e resistenza alla corrosione. Devono essere saldate con un metallo d'apporto della serie 5xxx.
Le leghe delle serie 2xx.x e 7xx.x sono generalmente considerate difficili o addirittura impossibili da saldare con i processi ad arco convenzionali a causa della loro composizione chimica, che le rende altamente soggette a cricche a caldo durante la solidificazione.
Serie 2xx.x (Al-Cu)
Il contenuto di rame, che varia dal 4% al 10%, crea un ampio intervallo di temperature di solidificazione, aumentando la suscettibilità alla criccatura a caldo.
Leghe come la 206 e la 242 richiedono un preriscaldamento prolungato e metalli d'apporto specifici. Molti produttori evitano completamente la saldatura di queste leghe.
Serie 7xx.x (Al-Zn)
Le leghe della serie 700 a base di zinco sono considerate non saldabili nella maggior parte delle applicazioni. Il contenuto di zinco, in genere compreso tra il 6% e l'8%, causa gravi cricche a caldo durante la saldatura.
Queste leghe sono soggette anche a cricche da corrosione sotto sforzo nella zona termicamente alterata. Leghe comuni come la 713 e la 771 dovrebbero essere unite utilizzando elementi di fissaggio meccanici anziché tramite saldatura.
Rimuovere tutti gli oli, i grassi e i contaminanti organici utilizzando acetone o detergenti specifici per alluminio. Applicare il solvente con panni puliti e privi di lanugine, procedendo in un'unica direzione.
Cambiare frequentemente i panni per evitare la ridistribuzione dei contaminanti. Lasciare asciugare completamente la superficie prima di procedere. Non utilizzare mai solventi clorurati, poiché possono causare porosità nelle saldature.
Utilizzare una spazzola metallica in acciaio inossidabile dedicata esclusivamente alla lavorazione dell'alluminio. Spazzolare in una sola direzione con una pressione moderata per rimuovere lo strato di ossido.
Per applicazioni critiche, utilizzare una fresa o una lima al carburo per rimuovere il materiale fino a una profondità di 0.005 pollici. Lo strato di ossido si riforma in pochi minuti, quindi saldare subito dopo la pulizia.
Soffiare l'area di giunzione con aria compressa pulita e asciutta a 30-40 PSI. Tenere l'ugello dell'aria a un angolo di 45 gradi per allontanare le particelle dalla zona di saldatura.
Pulire l'area con alcol isopropilico e un panno pulito. Questa pulizia finale rimuoverà eventuali residui di polvere o residui di spazzola.
Preriscaldare le sezioni spesse oltre 0.25 pollici a 200-300 °F. Utilizzare pastelli indicatori di temperatura per monitorare con precisione i livelli di calore.
Applicare il calore in modo uniforme su tutto il pezzo utilizzando una torcia ossicombustibile con fiamma neutra. Mantenere la temperatura di preriscaldamento durante l'intero processo di saldatura. Un preriscaldamento eccessivo, superiore a 400 °C, può ridurre le proprietà meccaniche.
La saldatura TIG utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile per creare l'arco, mentre il saldatore inserisce manualmente una bacchetta di materiale d'apporto separata nel bagno di saldatura. Questa separazione della fonte di calore dal materiale d'apporto offre all'operatore un controllo senza pari su ogni aspetto della saldatura, inclusi l'apporto termico, la velocità di avanzamento e la deposizione del metallo d'apporto.
La saldatura MIG utilizza un filo di consumo alimentato in continuo che funge sia da elettrodo che da metallo d'apporto. Il filo viene alimentato attraverso una pistola di saldatura, rendendo il processo semiautomatico e significativamente più veloce rispetto alla saldatura TIG. Il processo funziona bene per sezioni più spesse, superiori a 1 mm.
| caratteristica | Saldatura TIG | Saldatura MIG |
|---|---|---|
| Controllo dell'apporto di calore | Eccellente – Amperaggio variabile | Buono – Risolto dalla velocità del filo |
| Tasso di deposizione | 1-3 libbre/ora | 3-8 libbre/ora |
| Spessore minimo | 0.020 pollici | 0.125 pollici |
| Controllo della porosità | Superior | Buone |
| Abilità richiesta | Alta | Adeguata |
| Costo dell'attrezzatura | $ 1,500-3,000 | $ 800-2,000 |
| Le migliori applicazioni | Riparazioni, sezioni sottili | Produzione, sezioni spesse |
Per l'alluminio fuso, la scelta è quasi sempre tra una lega della serie 4xxx (alluminio-silicio) e una della serie 5xxx (alluminio-magnesio).
ER4043
ER4043 contiene il 5% di silicio e rimane il riempitivo più versatile per l'alluminio fuso. Questa lega offre buona fluidità e ritiro minimo durante la solidificazione.
Utilizzare 4043 per la saldatura generica di getti della serie 3xx.x. ER4043 è la scelta ideale per qualsiasi componente che dovrà resistere a temperature di esercizio prolungate superiori a 150 °F (65 °C).
ER4047
ER4047 contiene il 12% di silicio, garantendo una fluidità superiore rispetto a 4043. Questo maggiore contenuto di silicio riduce la formazione di cricche a caldo nelle fusioni difficili da saldare.
La lega è particolarmente indicata per le fusioni a pressione quando è necessaria la saldatura. L'elevato contenuto di silicio contribuisce a superare i problemi di contaminazione. Tuttavia, l'elevato contenuto di silicio riduce leggermente la duttilità.
ER5356
Questa lega contiene circa il 5% di magnesio e offre una resistenza alla trazione, al taglio e una duttilità significativamente superiori rispetto all'ER4043. È la scelta obbligata per la saldatura di metalli base della serie 5xx.x ad alto contenuto di magnesio, per evitare la formazione di fragili composti di siliciuro di magnesio.
L'ER5356 garantisce una corrispondenza cromatica molto precisa dopo l'anodizzazione, mentre una saldatura 4043 assumerà un colore grigio scuro o nero, rendendo la riparazione altamente visibile.
Lasciare raffreddare lentamente i getti saldati fino a temperatura ambiente. Coprire il pezzo con coperte in fibra ceramica per ridurre la velocità di raffreddamento.
Un raffreddamento rapido può indurre tensioni residue e distorsioni. Per applicazioni di piccole dimensioni, posizionare il pezzo in vermiculite o sabbia asciutta. Monitorare l'abbassamento della temperatura per assicurarsi che non superi i 50 °C all'ora.
Riscaldare il getto saldato a 650 °C e mantenere la temperatura per 1 ora per ogni pollice di spessore. Utilizzare un forno programmabile per controllare la velocità di riscaldamento fino a 100 °C all'ora.
La temperatura di distensione è inferiore a quella del trattamento di soluzione. Ciò preserva le proprietà del metallo base riducendo al contempo le tensioni residue dell'80-90%. Raffreddare il pezzo nel forno a velocità non superiori a 50 °C all'ora.
Anche con procedure accurate, possono verificarsi dei difetti. I difetti più comuni nella saldatura dell'alluminio fuso sono porosità e cricche.
La porosità si manifesta sotto forma di piccoli fori o vuoti nel metallo saldato. Nell'alluminio fuso, la porosità è spesso causata dall'assorbimento di idrogeno o da gas intrappolati.
La criccatura a caldo si verifica durante la solidificazione quando le sollecitazioni termiche superano la resistenza del metallo. Crepe in genere si presentano lungo la linea centrale della saldatura o nella zona interessata dal calore.
Una fusione incompleta crea legami deboli tra la saldatura e il metallo base. Questo difetto si verifica spesso quando si saldano sezioni spesse o si utilizza un apporto termico insufficiente.
