Las aleaciones de aluminio se utilizan a menudo debido a su alta relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión , bajo costo y alta conductividad térmica y eléctrica . Existe una variedad de técnicas para unir aluminio que incluyen sujetadores mecánicos, soldadura , unión adhesiva , soldadura fuerte , soldadura por fricción y agitación (FSW) , etc. Se utilizan varias técnicas según el costo y la resistencia requerida para la unión. Además, se pueden realizar combinaciones de procesos para proporcionar medios para conjuntos difíciles de unir y reducir ciertas limitaciones del proceso.
.jpg/1280px-Grunge_Blue_Metal_Panel_with_Numbers_Texture_(6648832785).jpg)
Un método sencillo y económico para unir aluminio es utilizar sujetadores mecánicos (es decir, pernos y tuercas). Normalmente se perfora un agujero en el material base y se coloca un sujetador en su interior. Este tipo de carpintero requiere algún tipo de material superpuesto para realizar la unión. Se pueden utilizar remaches o pernos y tuercas de aluminio; sin embargo, las aplicaciones de alta tensión requerirían un material de fijación de mayor resistencia, como el acero. Esto podría provocar corrosión galvánica de diferentes materiales que tienen diferentes potenciales electroquímicos. Una corrosión significativa debilitaría el conjunto con el tiempo y posiblemente provocaría fallas. Además, diferentes materiales podrían provocar grietas por fatiga térmica debido a diferentes coeficientes de expansión térmica . A medida que el conjunto se calienta repetidamente, se pueden acumular tensiones y agrandar el orificio de montaje. Un lugar común en el que se utilizan sujetadores mecánicos es el remachado de paneles de aluminio en el exterior de los aviones. [1]
El aluminio se puede unir con una variedad de adhesivos. El aluminio puede requerir cierto nivel de preparación de la superficie y pasivación para eliminar cualquier químico no deseado de la superficie. La pasivación podría ser tan simple como frotar alcohol o una limpieza ultrasónica. Antes de la unión, un ajuste en seco puede confirmar el ajuste adecuado de los componentes. Los adhesivos pueden requerir calor, presión o ambos durante el curado. [2]
Para lograr una unión adhesiva adecuada, es necesaria cierta preparación de la superficie. Se realiza una limpieza superficial para eliminar posibles impurezas. La superficie de las piezas a unir se puede hacer rugosa con un abrasivo como papel de lija, lo que proporciona asperezas superficiales entrelazadas y aumenta la superficie de unión. También puede ser necesario un tratamiento químico para aumentar la energía superficial del adherente y eliminar la capa de óxido. El óxido de aluminio está débilmente unido al aluminio subyacente; Sin eliminación del óxido, la junta adhesiva se debilita drásticamente. Las capas de óxido pueden separarse del sustrato metálico; Un principio clave para la teoría de falla adhesiva es la capa límite débil de Bikerman. Una forma de fortalecer la capa de óxido y evitar la falla del óxido al sustrato es anodizar el material, creando una fuerte capa de óxido hexagonal con una superficie adicional para la unión adhesiva.
La selección del adhesivo puede depender del costo, la resistencia y la ductilidad necesaria. Los aficionados suelen utilizar cianoacrilato (superpegamento), epoxi o JB Weld . La silicona también se puede utilizar en una aplicación en la que se necesita impermeabilización.
La mayoría de las aleaciones de aluminio se pueden unir mediante soldadura; sin embargo, ciertos aluminios de calidad aeronáutica y otras aleaciones especiales no se pueden soldar utilizando métodos convencionales. El aluminio se suelda comúnmente con soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). Debido a la capa de óxido de aluminio, se necesita una polaridad positiva para romper la superficie y garantizar una soldadura adecuada. La corriente alterna (CA) también se utiliza para permitir los beneficios de una polaridad negativa que proporciona penetración y suficiente polaridad positiva para una soldadura sin contención. Se pueden encontrar más detalles sobre los parámetros de soldadura de los códigos de soldadura de aluminio estructural en AWS D1.2. [3]
La soldadura de aluminio normalmente crea una región ablandada en el metal de soldadura y la zona afectada por el calor. Es posible que se necesiten tratamientos térmicos adicionales para obtener un material aceptable para una aplicación específica. [4] La soldadura industrial también se utiliza habitualmente para unir aluminio: la soldadura por fricción y agitación , la soldadura por láser y la soldadura por ultrasonidos son algunos de los muchos procesos utilizados.
El aluminio se puede soldar a casi cualquier material, incluido hormigón, cerámica o madera. La soldadura fuerte y fuerte se puede realizar manualmente o mediante una técnica automatizada. La soldadura fuerte manual de aluminio puede resultar difícil ya que no se observa ningún cambio de color antes de fundirse. Al igual que con otras técnicas, el fuerte óxido del aluminio puede impedir una unión adecuada. Se pueden usar ácidos y bases fuertes para debilitar el óxido, o se pueden usar fundentes agresivos. Las aleaciones para soldadura fuerte de aluminio deben fundirse por debajo de la temperatura de fusión del aluminio de 660 °C. Las aleaciones de aluminio con alto contenido de magnesio pueden "envenenar" los fundentes y reducir la temperatura de fusión, lo que puede provocar una unión débil. En algunos casos, las piezas de aluminio se pueden revestir con un material diferente y soldar con una técnica y material de relleno más comunes. Las uniones soldadas requieren la superposición de piezas; la cantidad de superposición puede afectar en gran medida la resistencia de la unión. [5]
La soldadura por fricción y agitación (FSW) es un proceso de unión de estado sólido que utiliza una herramienta no consumible para unir dos piezas de trabajo enfrentadas sin fundir el material de la pieza de trabajo. [6] [7] El calor se genera por la fricción entre la herramienta giratoria y el material de la pieza de trabajo, lo que conduce a una región ablandada cerca de la herramienta FSW. Mientras la herramienta recorre a lo largo de la línea de unión, mezcla mecánicamente las dos piezas de metal y forja el metal caliente y ablandado mediante la presión mecánica, que aplica la herramienta, de forma muy parecida a unir arcilla o masa. [7] Se utilizó principalmente en aluminio forjado o extruido, particularmente para estructuras que necesitan una resistencia de soldadura muy alta.
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )