Como soldar alumínio?

Sabia que?
O termo soldadura MAG não é utilizado para o alumínio. Na verdade, o gás utilizado é inerte: o processo é, por isso, denominado de soldadura MIG (“Metal Inert Gas”). Por outro lado, a soldadura de aços utiliza um gás ligeiramente oxidante e denomina-se, por isso, MAG (“Metal Active Gas”).

Conselhos para soldar alumínio

O alumínio e as suas ligas (com exceção das que contêm cobre) podem ser soldados por TIG. Estas ligas requerem uma atenção extrema durante cada operação do processo de soldadura, a fim de evitar a formação de fissuras e porosidades. Vale a pena recordar as seguintes precauções e procedimentos a adotar:

Precauções e procedimentos: limpeza superficial e o desafio da alumina

O processo de soldadura do alumínio tem dois inimigos declarados: os hidrocarbonetos (óleo, gordura, sujidade) e o óxido de alumínio (alumina).

A alumina é uma camada de óxido de aspeto opaco que se cria instantaneamente em contacto com a atmosfera para proteger o metal base. O grande desafio reside no choque de propriedades físicas destes materiais:

• O alumínio base funde a uma temperatura aproximada de 660 °C.
• A camada de alumina (óxido) possui um ponto de fusão superior a 2000 °C (cerca de 2038 °C).

Este diferencial térmico extremo de mais de 1300 °C torna o processo de soldadura inviável se a camada de alumina não for removida. Caso se tente soldar diretamente, o alumínio por baixo da camada irá fundir primeiro, ficando "aprisionado" pelo óxido não derretido, originando defeitos graves de fusão, inclusões e porosidades no cordão. Por esta razão, as seguintes operações — e a parametrização correta de cada equipamento (como a corrente alternada no TIG ou a corrente pulsada no MIG) — são absolutamente obrigatórias:

• Fase 1: Desengorduramento É possível utilizar acetona pura ou álcool isopropílico aplicados num pano limpo (tendo o cuidado de garantir que o pano não liberte fiapos ou microelementos de tecido), até conseguir uma limpeza completa da superfície.
• Fase 2: Remoção do óxido (ação mecânica) Recomenda-se a utilização de uma escova com cerdas de aço inoxidável. Evite utilizar mós ou discos abrasivos: o alumínio é macio e tende a empastar o disco, com o consequente risco de inclusão tanto dos grãos de abrasivo como do próprio óxido na junta.
  • Regra de ouro: a escova deve ser dedicada EXCLUSIVAMENTE ao alumínio. Evite utilizar uma escova com a qual tenha trabalhado anteriormente, por exemplo, em aços comuns, devido ao elevado risco de contaminação por partículas de carbono e ferrugem.
• Fase 3: O fator tempo (Janela de execução) O óxido de alumínio começa a voltar a formar-se imediatamente assim que o metal limpo entra em contacto com o oxigénio do ar. Embora demore dias até recuperar a espessura da camada original, recomenda-se que a soldadura seja executada num período máximo de 8 horas após a limpeza mecânica.
• Fase 4: A técnica operacional ("Empurrar" / Push) Ao contrário da soldadura de aço, onde é comum puxar a tocha, no alumínio a regra técnica exige a técnica de "empurrar". O soldador deve avançar empurrando a tocha para a frente. Isto garante que o fluxo de gás inerte corra sempre à frente do banho de fusão, varrendo o oxigénio e preparando o caminho para a deposição correta do metal.

Metal de adição

O metal de adição deve ser mantido o mais protegido possível do contacto com o ar (retirar a bobina ou vareta da embalagem apenas no último momento).

Existem diferentes tipos de metal de adição (alumínio, silício, manganês, etc.), sob a forma de varetas ou arame de soldadura, escolhidos em função do resultado desejado. Para as ligas com um longo intervalo de solidificação, é preferível utilizar um metal de adição cuja composição tenda a reduzir esse intervalo, de forma a mitigar o risco de fissuras (fissuração) no cordão de soldadura. Para fazer a escolha certa, recomendamos que consulte o fornecedor do metal de adição.

Gases para soldadura por arco (MIG e TIG)

O gás mais amplamente utilizado é o árgon. Dada a altíssima condutibilidade térmica do alumínio, à medida que a espessura das peças aumenta, é possível utilizar misturas enriquecidas com Hélio. O principal efeito do hélio é aumentar o aporte térmico no banho de fusão e, consequentemente, abrandar a velocidade de arrefecimento.

Por outro lado, a escolha da mistura resulta sempre de um compromisso entre a necessidade de equilibrar o aporte térmico específico correto e uma maior instabilidade do arco elétrico, especialmente no processo TIG.

Conceção da junta

Devem projetar-se geometrias de junta (como chanfros) que, combinadas com técnicas operacionais específicas, reduzam o risco de fissuração a quente. Outro fator que mitiga este risco é a escolha de materiais de adição adequados, como ligas com micro-adições de titânio e zircónio.

Pré-aquecimento

O alumínio tem uma condutibilidade térmica cerca de 5 vezes superior à do aço. Comporta-se como uma verdadeira "esponja térmica": assim que o arco elétrico é iniciado, o calor propaga-se muito rapidamente pelo material circundante. Isto causa dois problemas principais que podem ser resolvidos com um pré-aquecimento adequado:

• Evitar os "arranques a frio" (Cold Laps): nos primeiríssimos centímetros de soldadura, o calor gerado ainda não é suficiente para fundir o metal de base, o que resulta num risco elevado de falta de fusão (as chamadas colagens).
• Eliminar a humidade (porosidades): o alumínio, pela sua natureza, atrai a humidade superficial e, em particular, o hidrogénio. Durante a soldadura, este hidrogénio entra no banho de fusão e, não conseguindo escapar antes da solidificação do metal, cria micro porosidades internas no cordão.

Temperaturas de pré-aquecimento

As ligas de alumínio mais comuns em estruturas metálicas e serralharia (como, por exemplo, a série 6000) já vêm submetidas a tratamentos térmicos de fábrica para aumentar a sua resistência. Por conseguinte, é necessário ter o cuidado de não adotar temperaturas de pré-aquecimento demasiado elevadas, que possam comprometer e reverter essas características mecânicas.

• Para remover a humidade: é possível aplicar um pré-aquecimento muito ligeiro, entre 40 °C e 50 °C, o que é suficiente para fazer evaporar qualquer camada de condensação, deixando o metal pronto para a operação.
• Para fortes espessuras (acima de 8 a 10 mm): para favorecer uma boa penetração do cordão, o pré-aquecimento deve ser mantido num intervalo entre 90 °C e 120 °C.

Aviso crítico: O limite máximo absoluto a não ultrapassar são os 150 °C, de forma a evitar o risco de degradação e perda das propriedades mecânicas da liga.

Normalmente, para o pré-aquecimento, utiliza-se um maçarico a gás (oxi-propano ou oxi-acetileno), regulado com uma chama neutra ou ligeiramente carburante, de modo a evitar a oxidação da peça de alumínio.

Técnicas de Hot Start (rampa de arranque)

Hoje em dia, com as modernas máquinas de soldar MIG sinérgicas e pulsadas, é possível evitar o ciclo de pré-aquecimento manual, mesmo em espessuras consideráveis.

A função designada por Hot Start (ou corrente de arranque) debita, durante frações de segundo, uma corrente entre 30% a 50% superior à que foi regulada para a soldadura.

Este aporte térmico inicial compensa a elevada condutibilidade térmica do alumínio, garantindo uma penetração adequada logo desde os primeiros milímetros. Logo de seguida, o equipamento reduz automaticamente a energia para os parâmetros de projeto pré-definidos, evitando assim o sobreaquecimento desnecessário de toda a peça.

Não hesite em contactar os nossos especialistas, de modo a obter mais informações sobre a soldadura de alumínio. Estes poderão fornecer respostas personalizadas relativas à montagem de peças, à escolha da melhor máquina de soldadura, ao seu gás ou ainda ao seu metal de adição (sob a forma de varetas ou de arame).

É soldador e deparou-se com um problema específico? Se necessário, os nossos especialistas também podem visitar o local para ajudar a resolver as suas dúvidas técnicas.