Spawanie aluminium metodą TIG: Kompleksowy przewodnik techniczny

Spawanie aluminium metodą TIG jest powszechnie uważane za jeden z najbardziej wymagających technicznie procesów w dziedzinie spawania. Podczas pracy z aluminium, metalem charakteryzującym się niewielką wagą, odpornością na korozję i wysoką przewodnością, pojawia się zestaw niespotykanych dotąd problemów, które tak bardzo odróżniają go od stali czy stali nierdzewnej. Złe obchodzenie się z aluminium może spowodować, że naturalna warstwa tlenku zapewni słabą, porowatą lub w inny sposób niepożądaną strukturalnie spoinę ze względu na naturalny poziom tlenku, niską temperaturę topnienia i zdolność do pochłaniania wodoru. Dlatego też proces TIG (Tungsten Inert Gas) lub proces spawania łukiem wolframowym (GTAW) jest procesem wybieranym przez przemysł w przypadkach, gdy precyzja, estetyka i integralność spoiny są głównymi czynnikami.

Obejmują one zachowanie materiałów, wybór sprzętu, wybór gazu osłonowego, przygotowanie złącza i metody rozwiązywania problemów, choć duży nacisk zostanie położony na kontrolę jakości i powtarzalność. Dodatkowo, w artykule szczegółowo opisano, jak prawidłowo wybrać i obsługiwać spawarkę tig do aluminium, zarządzać różnymi typami spoin. części do spawania aluminiumi tworzyć spójne, wolne od wad spoiny podczas spawania aluminium metodą TIG. Pod koniec lektury czytelnik będzie miał gruntowną wiedzę na temat tego, jak stworzyć dobry, czysty, strukturalnie dobrze wyglądający aluminiowy zespół spawany metodą tig, zgodnie ze standardami branżowymi w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, morskim, a także w przemyśle wytwórczym. 

Niniejszy artykuł omawia naukę, metody oraz praktyczne aspekty spawania aluminium metodą TIG. Jest on przeznaczony dla ekspertów i osób przeszkolonych technicznie, które chcą poszerzyć swoją wiedzę na temat spawania aluminium w procesach wysokowydajnych lub przemysłowych.

Czym jest spawanie aluminium metodą TIG?

Spawanie aluminium metodą TIG odnosi się do procesu łączenia elementów aluminiowych za pomocą spawania wolframowego w osłonie gazu obojętnego (TIG), znanego również jako spawanie łukowe wolframowo-gazowe (GTAW). W tym przypadku łuk elektryczny jest generowany przez nietopliwą elektrodę wolframową, a aluminiowy metal podstawowy i pręt wypełniający są topione w osłonie gazu obojętnego, zwykle argonu. Ponieważ aluminium ma wysoką przewodność cieplną, niską temperaturę topnienia i warstwę tlenku o wysokiej temperaturze topnienia, spawanie aluminium ma unikalne zabarwienie, a suszenie musi być wykonywane ostrożnie. Spawanie metodą TIG umożliwia kontrolę ilości wprowadzanego ciepła i jeziorka spawalniczego, co oznacza, że doskonale sprawdza się w przypadku cienkich materiałów, zaawansowanych podzespołów i innych wysokowydajnych zastosowań. Między innymi przemysł lotniczy, motoryzacyjny i morski wykorzystuje spawanie TIG do produkcji odpornych, niekorozyjnych i estetycznie wyglądających filmów spawalniczych. Skuteczne spawanie aluminium metodą TIG wymaga umiejętnej techniki, odpowiedniego sprzętu i starannego przygotowania powierzchni, aby zapewnić integralność i wytrzymałość spoiny.

Dlaczego spawanie aluminium metodą TIG?

Spawanie łukiem wolframowym (GTAW), znane również jako spawanie metodą TIG (Tungsten Inert Gas), jest idealną techniką do stosowania tam, gdzie wymagana jest precyzja, kontrola i doskonały wygląd. Oferuje niezrównaną kontrolę nad ilością ciepła wejściowego, dzięki czemu spawacze mają możliwość kontrolowania płynności jeziorka spawalniczego aluminium.

Spawanie TIG w przypadku aluminium jest dość wygodne, głównie dlatego, że:

• Elektroda nietopliwa: Elektroda wolframowa nie topi się, co zapewnia stabilną kontrolę łuku.
• Zamiast zanieczyszczenia: W metodzie TIG pokrycie gazami osłonowymi jest wystarczające, a spoiny kończą się niewielkim zanieczyszczeniem.
• Możliwości polaryzacji AC: Tryb AC umożliwia czyszczenie warstwy tlenku, pozwalając jednocześnie na głębokie wtopienie, niezbędne w spawaniu aluminium metodą TIG.
• Zachowanie aluminium podczas spawania: Zachowanie aluminium podczas spawania, zwłaszcza w strefach wpływu ciepła, wymaga należytej uwagi.

Spawanie aluminium wymaga lepszego zrozumienia jego właściwości fizycznych i chemicznych, które znacznie różnią się od właściwości innych powszechnie stosowanych metali. Poniżej znajdują się kluczowe wyzwania związane ze spawaniem aluminium metodą TIG.

1. Bardzo wysoka przewodność cieplna

Aluminium przewodzi ciepło 5 razy szybciej niż stal. Oznacza to, że ciepło szybko rozprasza się ze strefy spawania, wymagając wyższego natężenia prądu podczas próby spawania aluminium TIG, szczególnie w przypadku grubych materiałów. Jeśli nie zostanie to zrobione najlepiej, może skończyć się wtopieniem szczeliny lub nieregularnym wtopieniem spoiny.

2. Problemy z warstwą tlenkową

Gdy powierzchnie aluminiowe są wystawione na działanie powietrza, natychmiast tworzy się cienka warstwa tlenku (niezawodnie przylegająca). Warstwa ta topi się w temperaturze około 2050°C, czyli znacznie powyżej temperatury topnienia aluminium, która wynosi 660°C. Spawanie TIG, gdy używany jest tryb AC, pomaga w rozbiciu tej warstwy, ale ważne jest również, aby wykonać wstępne czyszczenie w celu uzyskania wysokiej jakości aluminium spawanego metodą TIG.

3. Podatność na porowatość wodorową

Wodór łatwo absorbuje się w stopionym aluminium, co może powodować porowatość lub pęknięcia podczas chłodzenia. Olej, wilgoć lub brudne pręty wypełniające były źródłem zanieczyszczeń, które powodowały przedostawanie się wodoru do jeziorka spawalniczego. Prawidłowe czyszczenie i stosowanie suchych prętów wypełniających są niezbędne, aby uniknąć wad części spawanych z aluminium.

Tabela podsumowania technicznego dla spawania aluminium metodą TIG

Oto kompleksowa tabela techniczna podsumowująca kluczowe aspekty spawania aluminium metodą TIG, w tym parametry spawania, rodzaje połączeń, typowe wady i sposoby radzenia sobie z nimi. W tej tabeli połączyłeś pomysły ze swojego artykułu, jest ona oryginalna i wysoce techniczna.

Wskazówka:

Upewnij się, że Twoja spawarka tig do aluminium jest odpowiednio skalibrowana dla używanej serii stopów i zawsze weryfikuj integralność osłony przed rozpoczęciem produkcji. W przypadku aluminium jakość spoin zależy w równym stopniu od jakości przygotowania powierzchni i regulacji parametrów, jak i od jakości pracy operatora.

Wybór odpowiedniej spawarki TIG do aluminium

Wybór odpowiedniej spawarki TIG do aluminium ma kluczowe znaczenie dla uzyskania czystych, mocnych i pozbawionych wad spoin podczas pracy z aluminium. Ponieważ właściwości aluminium wymagają starannej kontroli ciepła, stabilności łuku i polaryzacji, nie każda spawarka TIG może być używana z takim materiałem. Poniżej przedstawiono istotne specyfikacje i cechy, na które należy zwrócić uwagę.

1. Możliwość spawania prądem przemiennym

Aluminium wymaga prądu przemiennego (AC), aby skutecznie przeciąć warstwę tlenku, a jednocześnie uzyskać dobre wtopienie spoiny. Urządzenie bez prądu przemiennego nie nadaje się do spawania aluminium metodą TIG. Zaawansowane technologicznie urządzenia umożliwiają precyzyjną regulację balansu prądu przemiennego, czyli stosunku czyszczenia do wtopienia.

2. HF Arc Start

Inicjowanie wysoką częstotliwością jest obowiązkowe, aby zapobiec zanieczyszczeniu i przywieraniu elektrody. Inicjacja HF umożliwia czyste, bezstykowe zajarzenie łuku, co pomaga zachować integralność wolframu i stabilność łuku, zwłaszcza podczas spawania delikatnych lub cienkich elementów aluminiowych.

3. Możliwość sterowania częstotliwością/kształtem fali

Nowoczesne urządzenia do spawania aluminium tig umożliwiają użytkownikom dostosowanie częstotliwości prądu przemiennego (zwykle 60-200 Hz), co wyostrza stożek łuku i poprawia kontrolę. Dalsze możliwości dostrajania wydajności między różnymi stopami aluminium i złączami spawalniczymi zapewnia kontrola kształtu fali (fala prostokątna lub miękka fala prostokątna).

4. Funkcja spawania impulsowego

Ustawienia impulsu są używane do kontrolowania ilości zastosowanego ciepła i odkształceń, szczególnie w przypadku cienkich materiałów lub montażu wrażliwego na temperaturę. Ma to kluczowe znaczenie podczas spawania aluminium metodą TIG w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym lub elektronicznym.

5. Zdalne i nożne sterowanie natężeniem prądu

Zmiany natężenia prądu są łatwiejsze do kontrolowania w czasie rzeczywistym za pomocą pedału nożnego lub pilota zdalnego sterowania i zapobiegają niebezpieczeństwu przegrzania lub niedostatecznej penetracji w złożonych lub zakrzywionych połączeniach, które są popularne w spawaniu aluminium metodą TIG.

Gazy osłonowe i materiały wypełniające

Wybór spoiwa i gazu osłonowego do spawania aluminium metodą TIG ma bezpośredni wpływ na jakość spoiny, parametry mechaniczne i odporność na korozję. Różne stopy aluminium reagują w unikalny sposób na różne składy spoiwa i środowiska osłonowe, co sprawia, że świadomy wybór jest niezbędny, zwłaszcza przy wytwarzaniu krytycznych części spawanych z aluminium.

1. Wybór odpowiedniego pręta wypełniającego

Kompatybilność prętów wypełniających opiera się na stopie bazowym i zamierzonych właściwościach gotowej spoiny. Wypełniacz aluminiowy może być powszechnie stosowany:

ER4043

Ten wypełniacz na bazie silikonu jest płynny, a więc spawalny. Jest dobrze odporny na pęknięcia i pasuje do metali nieszlachetnych serii 6xxx. Jest jednak słaby w porównaniu z ER5356.

ER5356

Ulepszony wypełniacz magnezowy, który jest mocniejszy i bardziej plastyczny. Jest odpowiedni do prac strukturalnych i obszarów wymagających anodowania po spawaniu. Może być powszechnie stosowany do stopów aluminium 5xxx i 6xxx.

ER4045

Podobnie jak ER4043, z większą płynnością i mniejszą tendencją do pękania na gorąco. Ponieważ może spawać szybciej i tworzyć lepiej zwilżoną spoinę, jest powszechnie stosowany w motoryzacji.

Wybór odpowiedniego wypełniacza zapobiegnie pękaniu, porowatości i problemowi kruchości po spawaniu (w przypadku stosowania różnych stopów aluminium).

2. Wybór gazu ekranującego

Osłona jeziorka spawalniczego przed zanieczyszczeniami atmosferycznymi musi być wykonana prawidłowo. Standardowym gazem do spawania aluminium metodą TIG jest:

100% Argon

Argon zapewnia dobry łuk spawalniczy, możliwość czyszczenia prądem przemiennym i doskonałą kontrolę jeziorka spawalniczego. Pasuje do niemal każdej grubości aluminium i każdego zastosowania.

Mieszanki argonu i helu

Dodatek helu zwiększa dopływ ciepła i energię łuku, co poprawia penetrację grubego aluminium. Mieszanka 75% hel / 25% argon jest powszechna w zastosowaniach przemysłowych obejmujących spawanie ciężkich części aluminiowych.

3. Natężenie przepływu gazu i czystość

Natężenie przepływu: Najczęstsze natężenie przepływu wynosi od 15 do 20 CFH (stóp sześciennych na godzinę) dla większości zadań. Niezbędne komory ochronne mogą być zbyt małe, co prowadzi do utleniania, lub zbyt liczne, co prowadzi do powstawania turbulencji i zanieczyszczeń.

Czystość: Do spawania można używać argonu o czystości co najmniej 99,99 procent. Niestabilność łuku i porowate aluminium spawane metodą tig są produktami zanieczyszczonego gazu.

Jeśli chodzi o gazy osłonowe, należy wybrać argon 100%. Hel lub mieszanki argonu i helu mogą być stosowane w szczególnych przypadkach w celu zwiększenia penetracji, zwłaszcza w przypadku spawania grubych części aluminiowych.

Przygotowanie powierzchni: Rozwiązanie dla czystych spoin

Przygotowanie powierzchni jest jednym z najważniejszych etapów zapewniających wysokiej jakości rezultaty spawania aluminium metodą TIG. W przeciwieństwie do innych metali, aluminium tworzy silną powłokę tlenkową w praktycznie krótkim czasie po wystawieniu na działanie powietrza. Tlenek ten nie tylko topi się w znacznie wyższej temperaturze (2050°C) niż metal podstawowy (660°C), ale także wychwytuje zanieczyszczenia, takie jak wilgoć i olej, a także węglowodory. Brak ich usunięcia skutkowałby słabą stabilnością łuku, porowatością, niepełnym wtopieniem i uszkodzeniami strukturalnymi, w szczególności w przypadku spoin nośnych lub ciśnieniowych.

1. Czyszczenie mechaniczne

Najpierw wyczyść, wycierając brud, olej lub farbę czystą niestrzępiącą się szmatką, używając acetonu lub specjalnego odtłuszczacza do aluminium. Następnie wyszoruj warstwę tlenku za pomocą szczotki drucianej ze stali nierdzewnej, która powinna być używana wyłącznie do aluminium. Szczotkowanie należy przeprowadzić tuż przed spawaniem, aby uniknąć ponownego utlenienia.

2. Czyszczenie chemiczne

W bardziej wymagających zastosowaniach, takich jak płukanie kwasem azotowym, można stosować po chemicznym wytrawianiu przy użyciu płynu alkalicznego (takiego jak wodorotlenek sodu). Usuwa to zarówno osady organiczne, jak i nieorganiczne i sprawia, że powierzchnia jest chemicznie aktywna do spawania.

3. Kondycjonowanie stawów i krawędzi

Dobre dopasowanie i przygotowanie krawędzi pomoże utrzymać łuk pod kontrolą i dobre pokrycie gazem. Szorstkie krawędzie powinny być lekko ścięte, a wszystkie powierzchnie nie powinny mieć zadziorów ani smug tlenkowych, w przypadku gdy połączenia między kawałkami aluminium będą wykonywane za pomocą spawania tig, w którym konieczne jest głębokie wtopienie.

Konsekwentne, czyste przygotowanie jest niezbędne podczas pracy z precyzyjnymi zespołami lub częściami spawanymi z aluminium o wysokiej integralności. Nawet najlepsza spawarka tig do aluminium nie jest w stanie zrekompensować zanieczyszczonej powierzchni.

Parametry i metody spawania TIG

Spójne spoiny aluminiowe o wysokiej integralności można uzyskać tylko poprzez opanowanie parametrów spawania i odpowiednich technik związanych z palnikiem. Szybka reakcja termiczna, niska temperatura topnienia i wrażliwość aluminium na zanieczyszczenia wymagają niemal dokładnej kontroli konfiguracji elektrycznej, odległości łuku, a także dystrybucji spoiwa. Niniejsza sekcja przedstawia najbardziej krytyczne parametry spawania TIG i najlepsze praktyki stosowane do profesjonalnego spawania aluminium metodą TIG.

1. Ustawienia natężenia prądu

Dopływ ciepła jest kontrolowany bezpośrednio przez natężenie prądu. Typowa minimalna grubość aluminium wynosi 1 amper na 0,001 cala grubości metalu bazowego, chociaż aluminium często wymaga więcej ze względu na wysoką szybkość wymiany ciepła. Na przykład:

• Aluminium przy 1/8 (125-140 amperów)
• Cienki arkusz (0,040"): Sterowanie impulsowe 40-50 A

Pedał nożny o dużym natężeniu prądu lub zdalne sterowanie palcem jest zalecane, chyba że spawasz bardzo gruby materiał i możesz dokonywać ciągłych zmian w materiałach/grubości i/lub dokonywać zmian w sekcjach połączeń.

2. Kontrola balansu AC

Najnowsze urządzenia TIG umożliwiają zmianę stosunku prądu przemiennego między elektrodą ujemną (EN) a elektrodą dodatnią (EP):

• PL: Zapewnia bardziej szczegółową penetrację
• EP: Utlenia warstwę tlenku

Normalna wartość wyjściowa to 70 % EN, 30 % EP. Wraz ze wzrostem EN, korzyści z penetracji są uzyskiwane przy utracie działania czyszczącego, co może nie być odpowiednie dla mocno utlenionego aluminium.

3. Regulacja częstotliwości AC

Zwiększenie częstotliwości prądu przemiennego (zwykle od 60 Hz do 200 Hz) zawęża i stabilizuje łuk elektryczny. Zwiększona liczba razy korzystania z toalety:

• Zapewnia lepszą kontrolę nad kierunkiem
• Zmniejsza wędrówkę łuków
• Poprawia wygląd spoiny

Jest to szczególnie korzystne w przypadku spawania cienkich lub kosmetycznych części aluminiowych.

4. Wybór i przygotowanie elektrody wolframowej

• Spawanie aluminium prądem przemiennym: Używaj odpowiedniego typu wolframu.
• Czysty wolfram: Wytwarza kulistą końcówkę z AC, jest stabilny ze starymi maszynami
• 2 procent Lantanowany lub Cerowany: wybór we współczesnych falownikach ze względu na lepsze zajarzenie łuku i mniejsze zużycie.

Natężenie prądu musi być dopasowane do rozmiaru wolframu (np. 3/32, 1/8″), ponieważ praca ze zbyt dużym rozmiarem może spowodować niestabilność łuku lub stopienie elektrody.

5. Technika i obsługa prętów wypełniających

Pręt należy wprowadzać do jeziorka spawalniczego w stałym tempie do przedniej części jeziorka spawalniczego, a nigdy bezpośrednio do łuku. Ogranicza to liczbę turbulencji i utleniania. Stosuj stopy drutu spawalniczego odpowiednie dla metalu podstawowego (najczęściej ER4043 lub ER5356) i unikaj zamoczenia lub zabrudzenia drutu, aby uniknąć bardzo niebezpiecznej absorpcji wodoru.

6. Wysokość i kąt pochodni

Długość łuku powinna być zminimalizowana - najlepiej poniżej 1/8 cala, aby zminimalizować wędrówkę łuku i zanieczyszczenie. Palnik: Powinien być nachylony pod kątem około 10-15 o w górę, zgodnie z kierunkiem jazdy. Zapewnia to lepszą widoczność i pokrycie gazem osłonowym.

Parametry te są ważne do nauczenia się i opanowania wraz z praktyką, a dogłębne zrozumienie zachowania materiałów jest tym, co powinno stać za wysokiej jakości połączeniami z aluminium uzyskanymi za pomocą spawania TIG, szczególnie w przemyśle lotniczym, samochodowym i konstrukcyjnym.

Technika spawania aluminium metodą TIG

Podczas spawania aluminium metodą TIG technika ma równie duże znaczenie, co ustawienia urządzenia. Profesjonaliści stosują następujące zasady:

• Kąt pochodni: Utrzymuj ją pod kątem 15 stopni względem pionu, aby była skierowana w kierunku, w którym idziesz.
• Długość łuku: Długość łuku powinna być niewielka (1/8″ lub mniej), aby ograniczyć porowatość i zanieczyszczenia.
• Prędkość podróży: Zbyt wolna praca powoduje nadmierne nagrzewanie, a zniekształcenia są uciążliwe. Działaj wystarczająco szybko, aby mieć kontrolę, ale nie za szybko, aby się nie nagrzewać.
• Pręt wypełniający: Wykonuj powtarzalne i regularne kroki wypełniania i zanurzaj wypełniacz w przedniej części jeziorka spawalniczego, a nie w łuku.

Należy zwrócić szczególną uwagę na jeziorko spawalnicze. Ze względu na szybkie topnienie aluminium, stopione jeziorko może być trudne do wyraźnego zobaczenia, ponieważ odbija światło, gdy szybko zamienia się w ciecz.

Projektowanie połączeń - spawanie aluminium

Efektywne projektowanie spoin ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania solidnych strukturalnie, estetycznie czystych i wolnych od wad spoin w spawaniu aluminium metodą TIG. Aluminium bardzo dobrze przewodzi ciepło, ma niską temperaturę topnienia i może łatwo ulec wypaczeniu w przypadku przegrzania; dlatego też konfiguracja spoiny powinna być dokładnie przemyślana. W tej sekcji wyjaśniono, w jaki sposób prawidłowe zaprojektowanie spoiny może zmniejszyć koncentrację naprężeń, zapobiec wypaczaniu i zoptymalizować jakość spoiny, szczególnie w przypadku korzystania ze spawarki tig do aluminium.

Ważne zasady projektowania zbiorowego

Termodynamiczna natura aluminium wymaga, aby konstrukcja połączeń uwzględniała fakt, że szybko rozprasza ono ciepło i rozszerza się wraz z obciążeniem cieplnym. Aluminium, w przeciwieństwie do stali, rośnie znacznie bardziej po podgrzaniu, nawet dwukrotnie, co powoduje, że każda luźno dopasowana część może łatwo ulec zniekształceniu lub wydmuchaniu. Zwykle pozostawia się niewielką szczelinę w złączach doczołowych (zwykle 1/16"), aby skompensować rozszerzanie i zapewnić pełne wtopienie. Rola spawania TIG, gdzie wymagany jest wysoki poziom precyzji, polega na tym, że złącze musi również utrzymywać stabilne jeziorko spawalnicze i zapewniać możliwość całkowitego pokrycia za pomocą gazu osłonowego. W przypadku wąskich geometrii lub zadań wielościegowych, palnik i drut spawalniczy muszą być zaprojektowane w sposób możliwie najprostszy.

Powszechne rodzaje połączeń stosowanych w spawaniu aluminium metodą TIG

Złącza doczołowe, zakładkowe, teowe i narożne to najpopularniejsze rodzaje połączeń wykonywanych na aluminium. Oba różnią się pod względem korzyści i względów technicznych.

• Złącza doczołowe bardzo dobrze sprawdzają się w procesie spawania płaskich blach. Niewielki otwór graniowy pomaga zapewnić dobrą penetrację i umożliwia rozszerzalność cieplną.
• Połączenia zakładkowe są łatwe do wyrównania, mają dobrą wytrzymałość mechaniczną i są podatne na zatrzymywanie tlenków między powierzchniami, chyba że zostaną dobrze oczyszczone przed spawaniem.
• Złącza teowe są najczęściej spotykane w ramach, kratownicach i podporach. Powinny być one dobrze zamocowane, aby uniknąć wibracji, ponieważ aluminium jest miękkim metalem i topi się pod wpływem ciepła.
• Złącza narożne są dobre w obudowach i skrzynkach, ale przepalają cienki materiał, chyba że zwróci się szczególną uwagę na ilość zastosowanego ciepła.

We wszystkich tych przypadkach spawacze muszą wziąć pod uwagę zarówno wytrzymałość strukturalną, jak i dostępność spoiny, aby zapewnić sukces, szczególnie podczas tworzenia krytycznych części do spawania aluminium.

Przygotowanie krawędzi i mocowanie

W przypadku spawania TIG przygotowanie krawędzi jest bardzo ważne, ponieważ aluminium jest bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia i niepełne wtopienie. W przypadku grubszych materiałów (powyżej 3/16") krawędzie spoiny powinny być ukosowane (30-37,5 ), aby utworzyć rowek umożliwiający prawidłowe wprowadzenie spoiwa. Krawędzie powinny być wolne od tlenków i zadziorów i wymagają wstępnej obróbki szczotką ze stali nierdzewnej lub wytrawiaczem chemicznym.

To mocowanie jest również niezwykle ważne, aby poradzić sobie z miękką naturą aluminium i jego podatnością na ruchy termiczne. Miedź, aluminiowe pręty chłodzące, zaciski sztywności i spoiny sczepne powinny być stosowane w celu zapewnienia braku wypaczeń. W przypadku cienkich blach można użyć płyt pomocniczych do podparcia jeziorka spawalniczego. Niska wytrzymałość aluminium na odkształcenia w obecności ciepła sprawia, że odpowiednie unieruchomienie połączeń jest kwestią pierwszorzędną.

Spawanie aluminium metodą TIG Uwagi dotyczące maszyny

Wydajność spawarki tig do aluminium ma bezpośredni wpływ na to, jak dobrze konstrukcja złącza sprawdzi się podczas spawania. Wysokiej jakości urządzenia TIG do spawania aluminium oferują takie funkcje, jak kontrola balansu prądu przemiennego (używana do czyszczenia i wtopienia), regulacja częstotliwości (używana do ustawiania precyzji łuku) i start wysokiej częstotliwości (używany do oddzielania wolnej od zanieczyszczeń inicjacji łuku). W przypadku ich braku, nawet najbardziej starannie zaprojektowane spoiny mogą dawać słabe wyniki z powodu niewystarczającej stabilności łuku, słabego stapiania lub uwięzienia tlenków. W przypadku prac precyzyjnych lub wymagających przenoszenia obciążeń, spawacze muszą upewnić się, że rodzaj wykonywanej spoiny jest współmierny do rodzaju obsługiwanej maszyny.

Ogólne wady aluminium spawanego metodą Tig i zapobieganie im

Nawet przy odpowiednim sprzęcie i umiejętnościach, spawanie aluminium metodą TIG wiąże się z wyjątkowymi wyzwaniami, które mogą skutkować wadami spoin, jeśli nie są starannie zarządzane. Zanieczyszczenie tlenkami, nieprawidłowy dopływ ciepła lub słaba osłona mogą pogorszyć wygląd i wytrzymałość spoiny. Nowe potencjalne problemy wraz z najczęstszymi przyczynami i możliwymi sposobami systematycznego zapobiegania im poprzez praktykę i kontrolę przedstawiono poniżej w problemach, które najprawdopodobniej wystąpią podczas pracy z aluminium spawanym metodą Tig.

1. Porowatość (uwięzienie gazu)

Porowatość: Jest to skutek uwięzienia wodoru w ciekłym nośniku podczas krzepnięcia jeziorka spawalniczego. Jest na to szczególnie podatne w przypadku aluminium, które jest wysoce reaktywne z wodorem, który może znajdować się w wilgoci z powietrza, zanieczyszczonych prętach wypełniających i nieoczyszczonych metalach nieszlachetnych.

Zapobieganie:

• Należy stosować argon o czystości 99,99% i utrzymywać odpowiedni przepływ (15-20 CFH).
• Zaleca się przechowywanie końcowych prętów napełniających w stanie suchym i niezanieczyszczonym olejami lub utlenianiem.
• Dobrze wyczyść dolny metal acetonem, a następnie wyszczotkuj specjalną szczotką drucianą ze stali nierdzewnej.
• Należy unikać przeciągów lub wentylatorów, aby nie zakłócać pokrycia gazem podczas spawania.

2. Niekompletna fuzja

Przyczyna: Gdy metal spoiny nie jest całkowicie połączony z metalem podstawowym lub sąsiednimi ściegami, pojawia się ta wada. Zwykle jest to wynikiem niskiego natężenia prądu, dużej prędkości przesuwu lub nieoczyszczonych powierzchni.

Zapobieganie:

• Zastosuj odpowiednie natężenie prądu do grubości materiału (z reguły 1 amper na 0,001" aluminium).
• Zmniejsz prędkość ruchu do takiej, która umożliwi całkowite stopienie metalu podstawowego.
• Ostrożnie myj przestrzenie, a dopuszczalne połączenia będą całkowicie otwarte i odsłonięte.
• Zastosuj krótki łuk i wygnij go pod odpowiednim kątem do jednego z przegubów.

3. Pękanie

Powód: Pękanie może mieć miejsce podczas krzepnięcia (pękanie na gorąco: pękanie gorące) lub po schłodzeniu (pękanie na zimno: pękanie zimne), szczególnie w przypadku spoin aluminiowych o wysokiej wytrzymałości lub spoin z różnych materiałów. Zwykle dzieje się tak z powodu złego spoiwa lub szybkiego chłodzenia.

Zapobieganie:

• Należy wybrać metale wypełniające. W jednym przypadku ER5356 jest mocny i odporny na pęknięcia, w przeciwieństwie do ER4043.
• Ze względu na problemy związane z szokiem termicznym, należy wstępnie podgrzać grubsze obszary do 150 200 oF.
• Nie spawać na zanieczyszczonych powierzchniach i upewnić się, że warstwy tlenków zostały oczyszczone przed spawaniem.
• Skorzystaj z dobrej geometrii złącza, aby zmniejszyć koncentrację naprężeń.

4. Zbyt duża ilość ciepła i zniekształcenia

Powód: Aluminium ma wysoką przewodność cieplną, co może prowadzić do propagacji nadmiernego ciepła do obszaru spoiny, czego nie można kontrolować. Cienkie sekcje ulegają przepaleniu lub większe struktury po prostu się wypaczają.

Zapobieganie:

• Zastosuj spawanie impulsowe TIG, aby uzyskać niższy średni dopływ ciepła, a także penetrację.
• Podczas zaciskania komponentów użyj prętów oporowych lub bloków chłodzących, jeśli to konieczne.
• Na grubych odcinkach należy zastosować kilka przejść, zamiast próbować wykonać spoinę w jednym przejściu.
• Poprzez regulację balansu AC i materiału do ustawiania częstotliwości, energia łuku może zostać udoskonalona, a nagrzewanie boczne zminimalizowane.

5. Spawy utlenione (wtrącenia i utlenianie)

Wyjaśnienie: Aluminium ma przylegającą warstwę tlenku (temperatura topnienia ~2050 °C), którą należy usunąć przed spawaniem. W przeciwnym razie może ona tworzyć wtrącenia i hamować idealne wtopienie, osłabiając spoinę.

Zapobieganie:

• Zwiększ oczyszczanie powierzchni spawania za pomocą kontroli balansu AC.
• Szczotkowanie i odtłuszczanie powierzchni musi być wykonywane przez cały czas przed spawaniem.
• Unikaj kontaktu gołych rąk z czyszczonymi powierzchniami, ponieważ może to prowadzić do ich zanieczyszczenia, podobnie jak oleje, które czynią je wolnymi od zanieczyszczeń.
• Od czasu do czasu należy wymieniać soczewki gazowe i kubki, aby utrzymać odpowiednie pokrycie ekranowania.

Rzeczywiste zastosowania spawania aluminium metodą TIG

Spawanie TIG aluminium jest niezbędne w branżach, w których estetyka, wytrzymałość i odporność na korozję mają kluczowe znaczenie:

• Aerospace: Panele strukturalne kadłuba, wsporniki i zbiorniki paliwa
• Motoryzacja i sporty motorowe: Orurowanie intercoolera, podwozie, koła
• Inżynieria morska: Stopy aluminium, które są odporne na korozję, jako kadłuby, drabiny i szyny
• Sprzęt medyczny: Aluminiowa rama stosowana w urządzeniach do obrazowania i mobilności
• Lekkie obudowy: Obudowy ochronne, tworzące obudowy, które nie tylko zakrywają technologię, ale także dodają element projektu do konsumenckiego urządzenia elektronicznego lub przemysłowego sprzętu elektronicznego.

We wszystkich tych zastosowaniach najważniejszy jest wybór odpowiedniej spawarki tig do aluminium i opanowanie umiejętności bezpiecznego i czystego spawania aluminium tig.

Porady i wskazówki ekspertów

Profesjonaliści, którzy chcą udoskonalić swoje umiejętności w zakresie spawania aluminium metodą TIG, powinni rozważyć poniższe zaawansowane wskazówki:

• Czyszczenie wsteczne: Podczas spawania na zamkniętych rurach lub skrzynkach konieczne jest przedmuchanie rury lub skrzynki argonem, w przeciwnym razie nastąpi wewnętrzne utlenianie.
• Podgrzewanie wstępne: Jest to przydatne w przypadku grubych sekcji. Aby zmniejszyć szok termiczny i poprawić stapianie, podgrzej wstępnie w temperaturze 65-93°C (150-200°F).
• Korzystanie z pedału nożnego: Precyzyjna kontrola natężenia prądu w czasie rzeczywistym umożliwia regulację w oparciu o zachowanie jeziorka spawalniczego - jest to niezbędne w przypadku spawania delikatnych elementów aluminiowych.
• Czyszczenie po spawaniu: usuwanie sadzy i tlenków po spawaniu, zwykle na spoinach kosmetycznych, za pomocą szczotki ze stali nierdzewnej.

Wnioski

Opanowanie spawania aluminium metodą TIG to kamień milowy w karierze każdego spawacza. Ta umiejętność rzemieślnicza jest perfekcyjna - zapewnia najwyższy stopień kontroli i estetyczny wygląd spoin, a także najsilniejsze właściwości mechaniczne, ale wymaga dogłębnej wiedzy, szczegółowości i najwyższego poziomu umiejętności rzemieślników.

Proces ten stanowi wyzwanie nawet dla najlepszych - od przygotowania metalu podstawowego i wyboru odpowiedniej spawarki do spawania aluminium metodą tig, po doskonalenie techniki łuku spawalniczego i radzenie sobie z defektami w aluminiowych złączach spawanych metodą tig. Jednak ci, którzy potrafią konsekwentnie spawać aluminium TIG na profesjonalnym poziomie, otwierają drzwi do branż o wysokim popycie i precyzyjnych ról produkcyjnych.

Niezależnie od tego, czy produkujesz ramy konstrukcyjne, komponenty morskie czy skomplikowane obudowy, zdolność do pewnej pracy z aluminium Spawanie części metodą TIG pozostaje złotym standardem we współczesnym świecie. 

Często zadawane pytania

1. Jaka konfiguracja jest najlepsza do spawania aluminium tig?

Zastosuj spawarkę TIG AC z wysoką częstotliwością startu, 2-procentowym lantanowym wolframem i czystym argonem. Przed rozpoczęciem spawania należy upewnić się, że łuk jest napięty i gładki.

2. Dlaczego aluminium spawane metodą tig jest porowate?

Wilgoć lub zanieczyszczenia są zwykle przyczyną porowatości. Nigdy nie czyścić rozpuszczalnikami innymi niż aceton i szczotka ze stali nierdzewnej, a pręty wypełniające przechowywać w suchym miejscu.

3. Jakie cechy powinna mieć spawarka tig do aluminium?

Znajdź balans AC, tryb impulsowy i start z wysoką częstotliwością. Te cechy zapewniają kontrolę ciepła, stabilność łuku i zmniejszenie defektów aluminium.

4. Jak mogę zapewnić mocne części do spawania aluminium?

Należy wybrać odpowiedni metal spoiwa (np. ER5356), oczyścić, podgrzać w razie potrzeby i sprawdzić spoinę po zakończeniu, aby zweryfikować jej wytrzymałość.