Come saldare l'alluminio fuso: tecniche, preparazione ed errori comuni

Sì, l’alluminio pressofuso può essere saldato, ma richiede un’attenta preparazione, il giusto processo e la comprensione del motivo per cui si compota in modo diverso dall’alluminio lavorato. Il metodo più affidabile è la saldatura TIG (GTAW) con corrente alternata, utilizzando ER4043 or ER5356 filo di apporto, dopo aver pulito accuratamente e preriscaldato la parte a 150–230°C (300–450°F). Salta uno qualsiasi di questi passaggi e rischierai crepe, porosità o fusione incompleta.

Perché l'alluminio pressofuso è più difficile da saldare rispetto all'alluminio battuto

Le leghe di alluminio pressofuso contengono livelli più elevati di silicio (fino al 12% in alcuni gradi pressofusi) e spesso presentano gas intrappolati, inclusioni di ossidi e porosità interna derivanti dal processo di fusione originale. Quando si applica calore, questi gas intrappolati si espandono e fuoriescono attraverso il bagno di saldatura, provocando bolle e vuoti. La struttura a grana irregolare rende inoltre il materiale più soggetto a fessurazioni a caldo vicino alla zona interessata dal calore (HAZ).

Le comuni leghe di alluminio pressofuso che incontrerai includono:

• A356/356.0 — testate cilindri, collettori di aspirazione (la maggior parte saldabili)
• A380 — alloggiamenti pressofusi, staffe (molto difficile, alto contenuto di zinco)
• 319 — blocchi motore (difficoltà moderata)
• 535 — parti marine (saldabili, ad alto contenuto di magnesio)

Se non conosci la lega esatta, trattala come un lavoro impegnativo e pecca per eccesso di lavoro di preparazione.

Preparazione essenziale prima di colpire un arco

La preparazione rappresenta circa l'80% del successo di una saldatura di alluminio pressofuso. Una scarsa preparazione è la ragione principale per cui le saldature falliscono.

Passaggio 1: identificare e rimuovere la contaminazione

Olio, grasso, vernice e vecchio materiale della guarnizione devono essere rimossi prima di applicare qualsiasi calore. Utilizzare acetone o un detergente specifico per alluminio su un panno privo di lanugine. Non utilizzare solventi a base di petrolio: lasciano residui. Per le parti del motore, un ammollo in vasca calda o un lavaggio delle parti con uno sgrassatore sicuro per l'alluminio seguito da un risciacquo è una pratica standard nelle officine professionali.

Fase 2 — Pulitura meccanica dello strato di ossido

L'alluminio forma quasi istantaneamente uno strato di ossido di alluminio (Al₂O₃) se esposto all'aria. Questo ossido ha un punto di fusione di circa 2.050°C, molto più alto del punto di fusione di 660°C dell'alluminio stesso. Se lo saldi sopra, l'ossido impedisce la fusione. Utilizzare una spazzola metallica dedicata in acciaio inossidabile (mai usata sull'acciaio altrimenti contaminerà l'alluminio) per strofinare l'area del giunto immediatamente prima della saldatura. Un disco lamellare con grana 80 su una smerigliatrice angolare funziona bene anche per aree più grandi.

Passaggio 3: scanalatura a V o smussatura della fessura

Per le crepe, levigare o instradare una scanalatura a V completa fino al metallo pulito e sano. La scanalatura deve essere larga almeno 3–4 mm nella parte superiore e raggiungere l'intera profondità della fessura. Alla fine di ogni fessura, praticare un foro di arresto da 3–4 mm per evitare che la fessura continui sotto calore. Se si salta la foratura a fermo, la fessura spesso si estenderà di 10–15 mm oltre il punto in cui è possibile vederla durante la saldatura.

Passaggio 4: preriscaldare la parte

Il preriscaldamento riduce lo shock termico ed elimina l'umidità. Usa un forno, una pistola termica o un cannello a propano per portare la parte a una temperatura di 150–230°C (300–450°F). Verificare la temperatura con un termometro a contatto o con bastoncini indicatori di temperatura (Tempilstik). Per getti a parete sottile inferiori a 6 mm, il limite inferiore di questo intervallo (150°C) è sufficiente. Le parti spesse come i blocchi motore beneficiano dell'estremità più alta. Non superare i 260°C: al di sopra di questa temperatura, alcune leghe iniziano a perdere resistenza in modo permanente.

Scegliere il giusto processo di saldatura

Per la stragrande maggioranza dei lavori di riparazione (collettori incrinati, staffe rotte, pezzi fusi danneggiati) la saldatura TIG con corrente alternata è la scelta ideale. Imposta la macchina su CA con avvio ad alta frequenza, utilizza gas di protezione argon al 100% a 10-15 l/min e seleziona un elettrodo di tungsteno puro o di tungsteno zirconizzato (non il tipo toriato utilizzato per l'acciaio).

Selezione del filo di apporto corretto

Due leghe di apporto coprono la maggior parte dei lavori di fusione di alluminio:

• ER4043 (4% silicio) — la scelta più comune per la fusione di alluminio. Scorre bene, minimizza le screpolature ed è tollerante. Usalo per componenti del motore, alloggiamenti e leghe sconosciute.
• ER5356 (5% magnesio) — più forte e più duro, ma più soggetto a fessurazioni a caldo su getti ad alto contenuto di silicio. Da utilizzare quando la resistenza post-saldatura è una priorità e si sa che la lega di base è compatibile (ad esempio, fusioni della serie 535 o 5xxx).

Il diametro del riempitivo deve generalmente corrispondere allo spessore del materiale: filo da 1,6 mm per sezioni fino a 4 mm, 2,4 mm per sezioni da 4 a 8 mm e 3,2 mm per sezioni più pesanti.

Saldatura TIG dell'alluminio fuso: impostazioni e tecnica

Ottenere le giuste impostazioni è fondamentale. Utilizzateli come punto di partenza e adattateli alla vostra macchina specifica e allo spessore del materiale:

• Tipo di corrente: AC (corrente alternata)
• Amperaggio: circa 1 A per 0,025 mm (0,001 pollici) di spessore, quindi una fusione da 6 mm necessita di circa 240 A al picco
• Frequenza CA: 80–120 Hz (una frequenza più elevata produce un arco più stretto e più focalizzato)
• Bilanciamento CA: 65–70% elettrodo negativo (EN): pulisce l'ossido senza surriscaldare il tungsteno
• Gas di protezione: 100% argon, 10–15 l/min
• Tungsteno: punta sferica pura (verde) o zirconiata da 2–3 mm su AC

Mantieni una velocità di viaggio costante e muoviti abbastanza velocemente da evitare l'accumulo di calore in un'area. Metti in pausa e lascia che la parte si raffreddi fino alla temperatura di preriscaldamento se vedi che la pozzanghera diventa lenta o il metallo circostante scolorisce eccessivamente. Utilizzare un movimento di tessitura avanti e indietro su scanalature più ampie anziché impilare più passaggi sulla stessa linea.

Trattamento Post Saldatura

Una volta completata la saldatura, non immergere il pezzo in acqua né raffreddarlo rapidamente con aria compressa. Lasciarlo raffreddare lentamente all'aria ferma o avvolgerlo in coperte per saldatura per rallentare la velocità di raffreddamento. Il raffreddamento rapido reintroduce lo stress termico e può rompere la saldatura o la fusione adiacente.

Dopo il raffreddamento, ispezionare la saldatura con colorante penetrante (PT) per verificare la presenza di crepe superficiali. Per le parti soggette a pressione (passaggi del liquido di raffreddamento, sistemi di alimentazione), si consiglia un test della pressione a 1,5 volte la pressione di esercizio prima di rimettere in servizio la parte.

Se il getto verrà lavorato dopo la saldatura, lasciarlo riposare per 24 ore in modo che eventuali tensioni residue possano ridistribuirsi prima di eseguire i tagli finali.

Cause comuni di mancata saldatura su alluminio pressofuso

• Porosità — quasi sempre causato da umidità, contaminazione o copertura di gas insufficiente. Assicurarsi che il metallo di base sia ben asciutto, pulire il filo di apporto con acetone e verificare la presenza di correnti d'aria che disturbano il gas di protezione.
• Cracking a caldo - si verifica quando il bagno di saldatura si solidifica sotto sollecitazione di trazione. Se possibile, ridurre il vincolo sulla parte, utilizzare ER4043 (più resistente alle crepe) e consentire un raffreddamento più lento.
• Mancanza di fusione — solitamente causato da calore insufficiente o da uno strato di ossido che non è stato rimosso. Aumentare leggermente l'amperaggio e pulire nuovamente il giunto.
• Burn-through — il problema più comune su sezioni sottili inferiori a 3 mm. Utilizzare una barra di supporto (una piastra di supporto in rame o acciaio inossidabile dietro il giunto dissipa il calore) e ridurre l'amperaggio.

Quando la saldatura non è la soluzione giusta

Alcune leghe di alluminio pressofuso, in particolare i gradi pressofusi ad alto contenuto di zinco come A380, sono essenzialmente non saldabili con mezzi convenzionali. Il contenuto di zinco provoca gravi fessurazioni a caldo e porosità indipendentemente dalla tecnica. In questi casi, considera:

• Brasatura o saldatura dell'alluminio — per riparazioni cosmetiche o a bassa sollecitazione a temperature inferiori a 450°C
• Cuciture metalliche (lock-n-stitch) — una tecnica di riparazione a freddo che utilizza perni e tappi metallici ad incastro; non richiede calore, preserva le proprietà originali della lega
• Composti epossidici per riparazioni — come JB Weld KwikWeld o Belzona 1111, adatto per riparazioni non strutturali dove pressione e temperatura sono basse
• Fusione sostitutiva — se la fusione originale è gravemente degradata o strutturalmente compromessa