ES2301789T3 - Procedimiento para la soldadura de aluminio. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la soldadura sin fundente de piezas de trabajo de aluminio, en el que una pieza de trabajo (1) presenta un material de base (2) con una capa de óxido (3), caracterizado porque la superficie de la pieza de trabajo es sometida, antes de la soldadura, a una oxidación definida y, durante o después de la oxidación, la capa de óxido está dotada con átomos extraños, se disponen los puntos de soldadura de dos piezas de trabajo y el estaño y, a continuación, el material y el estaño son calentados para la soldadura, desprendiéndose la capa de óxido (3) parcialmente del material de base (2) durante el calentamiento y pudiendo penetrar estaño entre las piezas de trabajo en grietas.

Description

Procedimiento para la soldadura de aluminio.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la soldadura de aluminio según el preámbulo de la reivindicación 1.

Para conectar dos piezas de trabajo metálicas mediante una conexión soldada se necesita una superficie rociada con estaño, es decir que esté suficientemente libre de óxido. Esto crea problemas en la práctica, en especial durante la soldadura de piezas de trabajo de aluminio, dado que con frecuencia existen sobre la superficie de la pieza de trabajo capas de óxido continuas. Si estas capas de óxido no son demasiado gruesas, como está representado en la Fig. 2, entonces se agrietan durante el calentamiento de tal manera (verticalmente con respecto a la superficie de la pieza de trabajo 101) que la capa de óxido 103 presenta muchas pequeñas grietas 104, en las cuales puede fluir el estaño. Al mismo tiempo, la capa de óxido 103 se adhiere de manera fija sobre el material de base 102 hasta que se alcanza la temperatura de soldadura, es decir que la adhesión es mayor que la cohesión.

Si la capa de óxido 203, como está representado en la Fig. 3, es tan gruesa que ya no se agrieta a causa de las diferentes dilataciones térmicas del material de base 202 y de la capa de óxido 203 (grieta 204), a continuación la capa de óxido 203 es cizallada del material de base 202, es decir que la adhesión es menor que la cohesión. Está situada entonces como capa de separación entre las dos piezas de trabajo 201 que hay que soldar entre sí e impide la formación de una conexión soldada.

Además se consigue, para la soldadura sin fundente de aluminio, un agrietamiento de la capa de óxido mediante un tratamiento anterior de la pieza de trabajo, difundiéndose elementos en el material de base, o mediante un plaqueado con estaño, por ejemplo soldadura Ni-Al. Además puede tener lugar un agrietamiento de la capa de óxido mediante la evaporación de elementos por ejemplo manganeso, del material de base o del plaqueado con estaño durante la soldadura en vacío. Sin embargo, durante este procedimiento aparece también un agrietamiento incontrolado de la capa de óxido como consecuencia de los coeficientes de dilatación térmica diferentes, de manera que estos procedimientos dejan también deseos insatisfechos.

El documento DE 32 06 809 A1 da a conocer un procedimiento para la soldadura de metales que se oxidan con rapidez tras retirada anterior de la capa de óxido mediante amalgamación.

Partiendo del estado de la técnica, la invención se plantea el problema de proporcionar un procedimiento de soldadura mejorado.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Las estructuraciones ventajosas son el objetivo de las reivindicaciones subordinadas.

De acuerdo con la invención, se proporciona un procedimiento para la soldadura sin fundente de aluminio, según el cual la capa de óxido, la cual cubre el material de base, se desprende parcialmente al calentar. Esto tiene lugar, preferentemente, con la formación de grietas, en dirección vertical con respecto a la superficie del material de base, y con la formación de grietas entre el material de base y la capa de óxido.

El material de base de la pieza de trabajo presenta preferentemente una dilatación térmica diferente que la capa de óxido colindante con el material de base con lo cual, como consecuencia del calentamiento durante el proceso de soldadura, como consecuencia de la dependencia de la temperatura de las variaciones de tamaño del material de base y la capa de óxido, se pueden formar tensiones definidas.

Antes de la soldadura tiene lugar una oxidación definida de la superficie de la pieza de trabajo. Durante o después de la oxidación se dota la capa de óxido con átomos extraños. Los átomos extraños, en especial fluoruros, forman una especie de "puntos de rotura controlada", en los cuales se forman, preferentemente durante el calentamiento, grietas en la capa de óxido. La obtención de la capa de óxido tiene lugar preferentemente de forma química, electroquímica o física mediante un procedimiento conocido.

Para la realización del proceso de calentamiento y soldadura en atmósfera protectora, por ejemplo en un horno de paso continuo con atmósfera protectora, es necesaria para este procedimiento una técnica de instalaciones mucho menos compleja, dado que no se necesita ningún horno de soldadura en vacío. Además, el aluminio se puede soldar sin fundente en atmósfera protectora, siendo el tratamiento previo mucho menos complejo que por ejemplo en la soldadura Ni-Al, dado que ésta requiere una capa de níquel aplicada galvánicamente. Además, el proceso de soldadura es independiente de las propiedades físicas que influyen sobre el proceso de soldadura tales como presión de vapor, comportamiento de difusión de los elementos de aleación o capas superficiales necesarios hasta el momento, con lo cual resulta una alta seguridad de procesamiento. Los elementos (de aleación) adicionales o similares no influyen sobre la resistencia a la corrosión de las piezas de trabajo.

Este procedimiento de soldadura se utiliza preferentemente para la soldadura de componentes individuales para un radiador, por ejemplo, para una instalación de climatización de un vehículo automóvil.

A continuación, se explica con detalle la invención a partir de un ejemplo de forma de realización haciendo referencia al dibujo, en el que:

la Fig. 1 muestra una superficie de pieza de trabajo preparada según la invención,

la Fig. 2 muestra una primera superficie de pieza de trabajo poco adecuada, según el estado de la técnica, y

la Fig. 3 muestra una segunda superficie de pieza de trabajo inadecuada, según el estado de la técnica.

La Fig. 1 muestra una pieza de trabajo 1 con un material de base 2 de aluminio en cuya superficie se encuentra una capa de óxido 3, es decir una capa de óxido de aluminio. La capa de óxido 3 presenta unas grietas 4 las cuales se extienden tanto en dirección vertical, con respecto a la superficie del material de base 2 (grietas 4a), como también parcialmente a lo largo de la superficie del material de base 2 (grietas 4b).

En el caso de la capa de óxido 3 se trata de una capa obtenida de manera definida la cual se obtiene, por ejemplo, químicamente. Para ello se considera por ejemplo el procedimiento Böhmit. Además, la superficie de la pieza de trabajo 1 puede ser tratada correspondientemente con un medio de oxidación líquido, por ejemplo peróxido de hidrógeno, o mediante la acción de ozono en una cámara de plasma (plasma oxidante). Alternativamente, la superficie puede ser tratada electroquímicamente, por ejemplo con un procedimiento de anodización, mediante reacción electroquímica con disolventes activos iónicamente especiales, por ejemplo carbonato de propileno, o mediante procedimientos catódicos. Además, se tienen en cuenta los procedimientos físicos PVD y CVD.

Durante o tras la oxidación tiene lugar una dotación de la capa de óxido con átomos extraños. Al mismo tiempo, los átomos extraños forman "puntos de rotura controlada" mediante los cuales se puede optimizar el comportamiento de desprendimiento de la capa de óxido, es decir la formación de grietas.

Si existe una capa de óxido 3 correspondiente, entonces se posicionan correspondientemente los puntos de soldadura de dos piezas de trabajo 1 y estaño (sólido) y la totalidad de la disposición se introduce en un horno con atmósfera protectora, en especial en un horno de paso continuo con atmósfera protectora, en el cual son calentadas las piezas de trabajo 1 y el estaño. A causa de los diferentes coeficientes de dilatación térmica del material de base 2 y de la capa de óxido 3 aparecen tensiones en especial en la capa de óxido 3, si bien también en la zona límite entre el material de base 2 y la capa de óxido 3, las cuales, al continuar el calentamiento hasta la temperatura de soldadura propiamente dicha, se hacen tan grandes que se forman las grietas 4 descritas anteriormente. Cuando se alcanza la temperatura de soldadura entonces entra - como consecuencia del efecto capilar - estaño líquido en las ranuras entre las piezas de trabajo 1 y además en las grietas 4a y 4b, hasta que estas, en el caso óptimo, están completamente rellenas con estaño. Después tiene lugar el enfriamiento y las piezas de trabajo 1 soldadas son retiradas del horno con atmósfera protectora.

Lista de signos de referencia

1, 101, 201

pieza de trabajo

2, 102, 202

material de base

3, 103, 203

capa de óxido

4, 104, 204

grieta

4a, 4b

grieta

Claims (8)

1. Procedimiento para la soldadura sin fundente de piezas de trabajo de aluminio, en el que una pieza de trabajo (1) presenta un material de base (2) con una capa de óxido (3), caracterizado porque la superficie de la pieza de trabajo es sometida, antes de la soldadura, a una oxidación definida y, durante o después de la oxidación, la capa de óxido está dotada con átomos extraños, se disponen los puntos de soldadura de dos piezas de trabajo y el estaño y, a continuación, el material y el estaño son calentados para la soldadura, desprendiéndose la capa de óxido (3) parcialmente del material de base (2) durante el calentamiento y pudiendo penetrar estaño entre las piezas de trabajo en grietas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la capa de óxido (3), durante el calentamiento, se forman unas grietas (4a) en dirección vertical con respecto a la superficie del material de base (2).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante el calentamiento se forman unas grietas (4b) entre el material de base (2) y la capa de oxidación (3).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de base (2) de la pieza de trabajo (1) presenta una dilatación térmica distinta a la capa de oxidación (3) contigua al material de base (2).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como átomos extraños se utilizan fluoruros.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la preparación de la capa de óxido (3) tiene lugar de forma química, electroquímica o física.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el calentamiento y la soldadura se llevan a cabo en atmósfera protectora.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se sueldan los componentes para un radiador.