Aluminium Welding

Zavarivanje aluminijuma zahteva niz parametara uključujući čišćenje, ujednačenu toplotu, materijale za zavarivanje i čvrste veštine zavarivanja, a predstavlja izazove zbog svoje visoke toplotne provodljivosti i inherentnog formiranja oksidacionog sloja. Brzo rasipanje topline može dovesti do savijanja, izobličenja i zaostalih naprezanja u zavaru, a posebno se pojavljuje u tanjim limovima i utječe na čvrstoću spoja.

 

Opis

 

Toplinska provodljivost i osjetljivost na toplinu je oko 4 do 5 puta veća od čelika, a tačka topljenja aluminija je niža od njegovog oksidnog sloja, što stvara barijere koje sprječavaju pravilno spajanje metala zavara. Toplota se dobro raspršuje u aluminijumu i može stvoriti veliki krater tokom procesa zavarivanja, pa je aluminijum veoma podložan pucanju kratera, zato kratere treba popuniti kako ne bi došlo do kvara na kraju vara. Zavarivač mora jasno znati da je prisutno više topline od početka zavarivanja, i zato se potpuna penetracija možda neće dogoditi sve dok zavar ne odmakne prilično daleko od početka.

 

Aluminijska punila naspram aluminijskih razreda

 

Prilikom zavarivanja aluminija, odabir pravog materijala za punjenje (često u obliku šipki za punjenje ili žica) je kritičan kako bi se osigurao jak, izdržljiv i kompatibilan zavar. Aluminijska punila se biraju na osnovu osnovne legure aluminija, procesa zavarivanja (npr. TIG, MIG), primjene i željenih svojstava poput čvrstoće, otpornosti na koroziju ili duktilnosti. U nastavku smo naveli preporučene materijale za punjenje za različite vrste aluminija i pružili kontekst za njihovu upotrebu.

 

• √1xxx serija (čisti aluminijum, npr. 1100, 1350), preporučena punila: 1100, 4043,

Kao što znamo da serija 1xxx ima odličnu otpornost na koroziju, visoku toplotnu provodljivost sa niskom čvrstoćom, dok čisti aluminijumski punilac poput 1100 odgovara sastavu osnovnog metala za otpornost na koroziju i provodljivost. Za primjenu u električnim provodnicima i hemijskoj opremi, 4043 (legirana silikonom{4}}) se također koristi za bolju fluidnost i otpornost na pucanje, posebno kod TIG zavarivanja. Ukratko, 1xxx serije su mekane, stoga izbjegavajte prekomjerno-legiranje sa jačim punilima kako biste izbjegli pucanje.

 

• √2xxx Series

(Bakar-Legirani, npr. 2024, 2219, preporučena punila: 2319 (za 2219 konkretno, 4043 kao kompromis)

Za vazduhoplovne komponente, 2319 se koristi za 2219 jer odgovara sadržaju bakra i pruža čvrstoću. 2Legura serije xxx imaju visoku čvrstoću, a ipak su sklone vrućem pucanju i često se smatraju nezavarljivim, posebno 2024., a 4043 je zamjenski za druge legure 2xxx, iako smanjuje čvrstoću na pucanju. Ako je moguće, pokušajte izbjeći zavarivanje serije 2xxx, a mehaničko pričvršćivanje je poželjno za kritične primjene.

 

• √3xxx serija (legirani mangan-npr. 3003, 3004), preporučena punila: 4043, 5356

Serija 3xxx ima umjerenu čvrstoću, dobru otpornost na koroziju, često se koristi u limu, a 4043 pruža dobru fluidnost i otpornost na pucanje za opće-zavarivanje. 5356 (legirani magnezijum-) može se koristiti ako je potrebna veća čvrstoća ili otpornost na koroziju. 3dxxx često zavisi od zahtjeva za čvrstoću punjenja nakon -zavara, a naširoko se koriste u limovima, HVAC, kontejnerima za hranu.

 

• √4xxx Serija: Silicijum{1}}legiran (npr. 4043), često se koristi kao punilo zbog dobre fluidnosti i otpornosti na pucanje.

 

• √5xxx serija (legirani magnezij- npr. 5052, 5083, 5086), preporučena punila: 5356, 5183, 5556

Ove serije imaju visoku čvrstoću i odličnu otpornost na koroziju, te se široko koriste u brodskim, automobilskim i posudama pod pritiskom. U praksi, 5356 je najbolji- punilo za većinu 5xxx legura zbog odgovarajućeg sadržaja magnezijuma, odlične otpornosti na koroziju (posebno u morskim okruženjima) i dobre čvrstoće. 5183, a 5556 se koristi za primjene veće-čvrste (npr. 5083 osnovni metal u brodogradnji). Molimo ne zaboravite da izbjegavate 4xxx punila kao što je 4043 na 5xxx legurama ako je otpornost na koroziju kritična, jer je silicij može smanjiti. Također, 5xxx punila mogu uzrokovati pojavu mrlja (crne taloge) u TIG zavarivanju, te je stoga često potrebno čišćenje.

 

• √6xxx serija (magnezijum-silicijum-legiran, npr. 6061, 6063), preporučena punila: 4043, 5356

Ove serije imaju dobru čvrstoću i zavarljivost, naširoko se koriste u konstrukcijskim aplikacijama, a 4043 se naširoko koristi zbog svoje odlične fluidnosti, niske osjetljivosti na pukotine i dobrog podudaranja boja nakon anodiziranja (uobičajeno za legure 6xxx). 5356 se bira kada je potrebna veća čvrstoća, iako je manje fluidan i možda neće odgovarati boji kao i postojanju{3} Osim toga, 4043 se često preferira za generalne popravke na 6061 zbog jednostavnosti upotrebe, ali 5356 pruža bolja mehanička svojstva za kritične zavare.

 

• √7xxx serija (cink{1}}legirana, npr. 7075, 7050), preporučena punila: 5356 (rijetko), 4043 (kao kompromis)

Ove serije imaju veoma visoku čvrstoću, koriste se u vazduhoplovstvu i komponentama visoke{0}}čvrstoće, ali slabu zavarljivost zbog pucanja, stoga legure 7xxx nisu zavarljive zbog ozbiljnih vrućih pucanja i korozije pod naponom. Kada se pokuša zavarivanje (npr. za popravke), 5356 ili 4043 se koristi za smanjenje pucanja, ali zavar će biti mnogo slabiji od osnovnog metala. Općenito, zavarivanje se općenito ne preporučuje za legure 7xxx, a alternativne metode spajanja ili specijalizirane tehnike (npr. zavarivanje trenjem) se visoko preporučuju.

 

 

Razmatranje zavarivanja aluminijuma

 

Odabir ispravnog dodatnog metala jedna je od najkritičnijih odluka pri zavarivanju aluminija, jer loš izbor može dovesti do pucanja, gubitka čvrstoće i slabe otpornosti na koroziju. Za razliku od čelika, gotovo nikada ne koristite dodatni metal koji odgovara osnovnom metalu, i stoga morate imati sveobuhvatno razmatranje da biste imali dobro zavarivanje aluminija. Ispod je kratka lista:

 

• √Oksidacija

Aluminijum brzo oksidira kada je izložen atmosferi, formirajući tanak sloj oksida sa višom temperaturom topljenja (2072 C stepeni) od aluminijuma (660 C stepeni). Često, zavarivanje kroz ovu barijeru može izgorjeti rupe kroz radni komad. Uklanjanje oksidnog sloja može se postići otapalima, kiselinama ili mehaničkim abrazivnim tehnikama putem ekskluzivne žičane četke od nehrđajućeg čelika ili pjeskarenja.

 

• √Anodiziranje

Anodizacija, ako će zavar biti anodiziran, odaberite punilo koje odgovara reakciji boje osnovnog metala (npr. 4043 za legure 6xxx često izgleda bolje od 5356 nakon eloksiranja).

 

• √Prethodno zagrevanje

Predgrijavanje može pomoći u smanjenju pucanja i formiranja poroznih područja u velikim aluminijskim profilima i specifičnim vrstama legura. Međutim, pretjerano zagrijavanje može dovesti do negativnih posljedica. Štaviše, predgrijavanje aluminija pomaže u sprječavanju naglih promjena temperature koje mogu uzrokovati probleme sa zavarivanjem.

 

• √Poroznost

Tokom rastaljenog stanja, aluminijum može apsorbovati velike količine vodonika, što dovodi do sitnih šupljina ili mjehurića koji se formiraju u metalu šava. Ovo slabi strukturni integritet metala, čineći ga osjetljivim na kvar zbog pritiska i naprezanja. Stoga, korištenje zaštitnog plina, plus uklanjanje ulja i masnoće sa radnog komada može minimizirati poroznost.

 

• √Nečistoće

Kako bi se izbjegla promjena boje, zrnastost, korozija i oksidacija koji predstavljaju znakove nečistoća u zavarenom spoju, operater mora prije zavarivanja ukloniti ulje, prljavštinu i ostatke iz radnog predmeta. može negativno uticati na zonu zavara, utičući na čvrstoću i izgled radnog komada. Da bi se minimizirali radovi prije-pripremnog zavarivanja, pravilno skladištenje, održavanje opreme su uvijek najbolja opcija.

 

• √Debljina

Istovremeno zavarivanje tankog i debelog aluminijumskog materijala uvek je izazov jer se toplota koja se primenjuje može da se otopi kroz tanak materijal, ali ne može da prodre u debeli materijal za jak zavareni spoj. Zavarivači moraju postaviti parametar koji pokriva klase aluminija, način zavarivanja, amperažu, unos topline i vrstu punila kako bi postigli optimalan kvalitet zavarivanja.

 

 

Karakteristike aluminijumskog punila

 

Zavarivanje aluminijuma je složen proces koji zahteva solidno poznavanje karakteristika punila, a oni su ukratko navedeni u nastavku:

 

• √4043, silicijum-legiran sa 4.5 - 6.0% silicijuma, silicijum snižava tačku topljenja i poboljšava fluidnost zavarenog bazena, što olakšava rad sa njim i smanjuje rizik od vrućih pukotina. Njegov hemijski sastav osigurava lako zavarivanje i izgled glatke perle, iako žrtvuje određenu čvrstoću i otpornost na koroziju u poređenju sa punilima na bazi magnezijuma- kao što je 5356. Odličan je izbor za opće-zavarivanje, popravke i primjene gdje izgled nakon -zavarivanja (npr. eloksiranje) nije važan za visoku koroziju{0} okruženja. Najbolje za zavarivanje-opće namjene, posebno za serije 6xxx i 3xxx. Dobro za TIG i MIG. Nije idealno za legure sa visokim{17}}magnezijumom (5xxx) ako je otpornost na koroziju bitna. Kada se koristi sa legurama serije 6xxx (npr. 6061, 6063), 4043 pruža bolju podudarnost boja nakon eloksiranja u poređenju sa punilima na bazi magnezijuma{26}} kao što je 5356, koja mogu izgledati tamnije ili neusklađene.
• √ 5356, magnesium-alloyed with 5% of magnesium which can enhance strength and corrosion resistance. It excels in marine and structural welding but is temperature-limited. Its balance of strength, feedability, and color-matching makes it a top choice for welding 5xxx/6xxx aluminum alloys for marine or structural applications. Worthwhile to remember that avoid welding high Mg alloys (>3% Mg) za sprečavanje lomljivosti. Uobičajeno za MIG zavarivanje.
• √5183/5556, alternative-veće čvrstoće za 5356 za 5xxx legure (npr. 5083) u zahtjevnim primjenama kao što je brodogradnja.
• √2319, legirana bakra{1}}, specifična za 2219 (zavariva legura 2xxx) za upotrebu u svemiru.
• √1100/1070: Punila od čistog aluminijuma za seriju 1xxx, odgovarajući sastav za provodljivost i otpornost na koroziju.
•  

Tehnika zavarivanja aluminijuma

 

MIG i TIG zavarivanje su najčešće tehnike zavarivanja za spajanje aluminijuma zbog njegove preciznosti i kvaliteta. Uz ove dvije tehnike zavarivanja, postoje i druga rješenja zavarivanja koja su usvojena za specifičnu primjenu, a ispod je kratak kratki uvod:

 

• √TIG zavarivanje (volfram inertni plin)

TIG Može raditi na AC polaritetu, nudeći stabilnost luka i brisanje oksidnog sloja, a iskusni TIG zavarivač može dosljedno generirati dovoljno topline za spajanje aluminijskih legura, uz mogućnost zavarivanja i tankih i debelih profila. Inertni zaštitni gas, najčešće argon, se dovodi u TIG gorionik kako bi se zavareni lonac zaštitio od kontaminacije.

 

• √MIG zavarivanje (gasno zavarivanje metala, GMAW)

MIG zavarivanje je popularna tehnika zavarivanja debljeg aluminijumskog materijala jer je unos toplote veći nego kod TIG zavarivanja. Ova metoda zavarivanja je prilično slična TIG procesu, ali umjesto upotrebe volframove elektrode koja nije-potrošna, koristi žicu sa automatskim dovodom elektrode koja nudi veće brzine kretanja iz svog kalema. Zaštitni plinovi se također koriste za zaštitu zavara od kontaminacije.

 

• √Zavarivanje elektronskim snopom

Metoda elektronskog zavarivanja se izvodi unutar vakuum komore, štiteći zavar od nečistoća bez potrebe za dodatnim zaštitnim plinovima, te je stoga vrlo dobra opcija za debele rezove jer daje mali i precizan zavareni bazen.

 

• √Lasersko zavarivanje

Lasersko zavarivanje nudi preciznost i uske širine i dubine zavara, što rezultira čistim zonama zavarivanja uz dodatak zaštitnog gasa. 6xxx serije su generalno izvodljive za lasersko zavarivanje sa 4032 ili 4047 aluminijumskim punilima. To je brz proces zavarivanja koji koncentriše snop velike gustine snage na površini radnog komada.

 

• √Otporno zavarivanje

Otporno zavarivanje koristi pritisak i struju da se podvrgne fuziji, a nedostatak ove tehnike su mogući izazovi kada se doživljava visoka toplinska i električna provodljivost.

 

• √Zavarivanje trenjem

Zavarivanje trenjem je dizajnirano da koristi toplinu generiranu mehaničkim trenjem za spajanje aluminijskih materijala. Prednost zavarivanja trenjem je u tome što se može koristiti za sve vrste aluminijskih legura, uključujući--teške za zavarivanje serije 2xxx i 7xxx, i nema potrebe za korištenjem zaštitnog sredstva za zaštitu bazena za zavarivanje.

 

Usluge zavarivanja

 

Zavarivanje aluminija može biti izazov čak i za iskusne zavarivače, a za visokokvalitetno zavarivanje potrebne su posebne tehnike i mjere opreza. Greške mogu dovesti do slabih spojeva, defekta ili čak do potpunog kvara zavara. Fabmann može biti vaš partner od povjerenja, a mi možemo isporučiti visoke standarde kvalitete zavarivanja s dosljednošću, a nudimo širok spektar usluga zavarivanja aluminija za različite potrebe za vaše specifične zahtjeve. Naši inženjeri materijala i zavarivači imaju iskustvo u radu sa raznim vrstama aluminijskih legura, te Vam mogu pružiti visokokvalitetne usluge zavarivanja. Naš tim se fokusira na sljedeće aspekte kada izvodimo vaše projekte kao što su opće komponente, cijevi i ploče, brodska oprema i građevinske strukture.

 

• √TIG zavarivanje i MIG zavarivanje aluminijuma
• √Precizno zavarivanje sa malim tolerancijama
• √Sekundarna izrada po narudžbi kao što je lasersko rezanje, štancanje, montaža
• √ Power coatingi eloksiranje