Varjenje aluminija

Varjenje aluminija zahteva nabor parametrov, vključno s čiščenjem, enakomerno toploto, varilnimi materiali in dobrimi spretnostmi pri varjenju, in predstavlja izziv zaradi visoke toplotne prevodnosti in inherentne tvorbe oksidacijske plasti. Hitro odvajanje toplote lahko privede do zvijanja, deformacije in preostalih napetosti v zvaru, predvsem pa se pojavi pri tanjših ploščah in vpliva na trdnost spoja.

 

Opis

 

Toplotna prevodnost in toplotna občutljivost sta približno 4- do 5-krat večji od jekla, tališče aluminija pa je nižje od njegove oksidne plasti, kar ustvarja ovire, ki preprečujejo pravilno spajanje kovin zvara. Toplota se v aluminiju dobro razprši in lahko med postopkom varjenja ustvari velik krater, zato je aluminij zelo dovzeten za pokanje kraterjev, zato je treba kraterje zapolniti, da ne pride do okvare na koncu zvara. Varilec mora jasno vedeti, da je prisotnega več toplote kot na začetku varjenja, zato morda ne bo prišlo do popolne penetracije, dokler zvar ne napreduje precej daleč od začetka.

 

Aluminijeva polnila v primerjavi z razredi aluminija

 

Pri varjenju aluminija je izbira pravega polnilnega materiala (pogosto v obliki polnilnih palic ali žic) ključnega pomena za zagotovitev močnega, vzdržljivega in združljivega zvara. Aluminijasta polnila se izberejo na podlagi osnovne aluminijeve zlitine, postopka varjenja (npr. TIG, MIG), uporabe in želenih lastnosti, kot so trdnost, odpornost proti koroziji ali duktilnost. Spodaj smo orisali priporočene polnilne materiale za različne vrste aluminija in zagotovili kontekst za njihovo uporabo.

 

• √Serija 1xxx (čisti aluminij, npr. 1100, 1350), priporočena polnila: 1100, 4043,

Kot vemo, ima serija 1xxx odlično odpornost proti koroziji, visoko toplotno prevodnost z nizko trdnostjo, medtem ko se polnilo iz čistega aluminija, kot je 1100, ujema s sestavo osnovne kovine glede odpornosti proti koroziji in prevodnosti. Za uporabo v električnih prevodnikih in kemični opremi se uporablja tudi 4043 (legiran-silicij) za boljšo fluidnost in odpornost proti razpokam, zlasti pri TIG varjenju. Skratka, serije 1xxx so mehke, zato se izogibajte prekomernemu-legiranju z močnejšimi polnili, da preprečite razpoke.

 

• √Serija 2xxx

(Baker-legiran, npr. 2024, 2219, priporočena polnila: 2319 (natančneje za 2219 4043 kot kompromis)

Za letalske in vesoljske komponente se 2319 uporablja za 2219, ker ustreza vsebnosti bakra in zagotavlja trdnost. 2zlitine serije xxx imajo visoko trdnost, vendar so nagnjene k vročim razpokam in se pogosto štejejo za nevarljive, zlasti 2024, 4043 pa je nadomestna možnost za druge zlitine 2xxx za zmanjšanje razpok, čeprav žrtvuje trdnost. Če je mogoče, se poskusite izogniti varjenju serije 2xxx, pri kritičnih aplikacijah pa je bolje uporabiti mehansko pritrditev.

 

• √Serija 3xxx (z-legiran mangan, npr. 3003, 3004), priporočena polnila: 4043, 5356

Serije 3xxx imajo zmerno trdnost, dobro odpornost proti koroziji, pogosto se uporabljajo v pločevini, 4043 pa zagotavlja dobro fluidnost in odpornost proti razpokam za splošno -varjenje. 5356 (z-zlitine magnezija) se lahko uporabi, če je potrebna večja trdnost ali odpornost proti koroziji. 3serije xxx so varljive, izbira polnila pa je pogosto odvisna od videza ali zahtev glede trdnosti po-varu in pogosto se uporabljajo v pločevini, HVAC, posodah za hrano.

 

• √Serija 4xxx:-legirana s silicijem (npr. 4043), pogosto uporabljena kot polnilo zaradi dobre fluidnosti in odpornosti proti razpokam.

 

• √Serija 5xxx (z-legirana z magnezijem, npr. 5052, 5083, 5086), priporočena polnila: 5356, 5183, 5556

Te serije imajo visoko trdnost in odlično odpornost proti koroziji ter se pogosto uporabljajo v pomorskih, avtomobilskih in tlačnih posodah. V praksi je 5356 najbolj-polnilo za večino zlitin 5xxx zaradi ustrezne vsebnosti magnezija, odlične odpornosti proti koroziji (zlasti v morskih okoljih) in dobre trdnosti. 5183, 5556 pa se uporablja za aplikacije z večjo-trdnostjo (npr. osnovna kovina 5083 v ladjedelništvu). Prosimo, ne pozabite se izogibati polnilom 4xxx, kot je 4043 na zlitinah 5xxx, če je odpornost proti koroziji kritična, saj jo silicij lahko zmanjša. Poleg tega lahko polnila 5xxx povzročijo nastanek črnega ostanka pri varjenju TIG, zato je pogosto potrebno čiščenje.

 

• √Serija 6xxx (z-silicij-legirana z magnezijem, npr. 6061, 6063), priporočena polnila: 4043, 5356

Te serije imajo dobro trdnost in varivost, pogosto se uporabljajo v konstrukcijskih aplikacijah, 4043 pa se pogosto uporablja zaradi svoje odlične fluidnosti, nizke občutljivosti na razpoke in dobrega barvnega ujemanja po eloksiranju (običajno za zlitine 6xxx). 5356 je izbrano, ko je potrebna večja trdnost, čeprav je manj tekoča in se morda ne bo dobro ujemala z barvo po-anodizaciji. Poleg tega je 4043 pogosto prednostna za splošna popravila na 6061 zaradi enostavne uporabe, vendar 5356 zagotavlja boljše mehanske lastnosti za kritične zvare.

 

• √Serija 7xxx (z-legirana cinka, npr. 7075, 7050), priporočena polnila: 5356 (redko), 4043 (kot kompromis)

Te serije imajo zelo visoko trdnost, uporabljajo se v letalstvu in visoko{0}}trdnih komponentah, vendar slabo varljivost zaradi razpok, zato zlitin 7xxx ni mogoče variti zaradi hudih vročih razpok in težav z napetostno korozijo. Pri poskusu varjenja (npr. za popravila) se uporabi 5356 ali 4043 za zmanjšanje razpok, vendar bo zvar veliko šibkejši od osnovne kovine. Na splošno se varjenje na splošno odsvetuje pri zlitinah 7xxx, zelo priporočljivi pa so alternativni načini spajanja ali specializirane tehnike (npr. varjenje s trenjem in mešanjem).

 

 

Premislek o varjenju aluminija

 

Izbira pravilnega dodajnega materiala je ena najbolj kritičnih odločitev pri varjenju aluminija, saj lahko slaba izbira povzroči razpoke, izgubo trdnosti in slabo odpornost proti koroziji. V nasprotju z jeklom skoraj nikoli ne uporabite dodajne kovine, ki se ujema z osnovno kovino, zato morate za dobro varjenje aluminija temeljito razmisliti. Spodaj je kratek seznam:

 

• √Oksidacija

Aluminij hitro oksidira, ko je izpostavljen atmosferi, in tvori tanko oksidno plast z višjo temperaturo taljenja (2072 stopinj C) kot aluminij (660 stopinj C). Pogosto lahko varjenje skozi to pregrado zažge luknje skozi obdelovanec. Oksidno plast lahko odstranite s topili, kislinami ali z mehanskimi abrazivnimi tehnikami z izključno žično krtačo iz nerjavečega jekla ali s peskanjem.

 

• √Anodiziranje

Anodiziranje, če bo zvar anodiziran, izberite polnilo, ki se ujema z barvnim odzivom osnovne kovine (npr. 4043 za zlitine 6xxx po anodiziranju pogosto izgleda bolje kot 5356).

 

• √Predgretje

Predgretje lahko pomaga zmanjšati razpoke in nastajanje poroznih površin v obsežnih aluminijastih profilih in posebnih vrstah zlitin. Vendar lahko prekomerno predgrevanje povzroči negativne posledice. Poleg tega predgretje aluminija pomaga preprečiti nenadne temperaturne spremembe, ki lahko povzročijo težave pri varjenju.

 

• √Poroznost

V staljenem stanju lahko aluminij absorbira velike količine vodika, kar povzroči nastanek majhnih praznin ali mehurčkov v zvaru. To oslabi strukturno celovitost kovine, zaradi česar je občutljiva na odpoved zaradi pritiska in obremenitev. Zato lahko uporaba zaščitnega plina ter odstranjevanje olja in masti z obdelovanca zmanjša poroznost.

 

• √Nečistoče

Da bi preprečili razbarvanje, zrnatost, korozijo in oksidacijo, ki predstavljajo znake nečistoč v zvarnem spoju, mora upravljavec pred varjenjem z obdelovanca odstraniti olje, umazanijo in ostanke. lahko negativno vpliva na območje zvara, kar vpliva na trdnost in videz obdelovanca. Da bi zmanjšali -pripravljalna dela pred varjenjem, sta pravilno shranjevanje in vzdrževanje opreme vedno najboljša možnost.

 

• √Debelina

Istočasno varjenje tankega in debelega aluminijastega materiala je vedno izziv, saj se lahko uporabljena toplota stopi skozi tanek material, vendar ne more prodreti v debel material za močan zvar. Varilci morajo nastaviti parameter, ki zajema razrede aluminija, način varjenja, amperažo, vnos toplote in vrsto polnila, da dosežejo optimalno kakovost varjenja.

 

 

Lastnosti aluminijastega polnila

 

Varjenje aluminija je zapleten postopek, ki zahteva dobro poznavanje lastnosti polnil, ki so na kratko navedena spodaj:

 

• √4043, silicij-legiran z 4.5 - 6.0% silicija, silicij znižuje tališče in izboljša fluidnost zvarnega bazena, kar olajša delo in zmanjša tveganje vročih razpok. Njegova kemična sestava zagotavlja enostavno varjenje in gladek videz zvarov, čeprav žrtvuje nekaj trdnosti in odpornosti proti koroziji v primerjavi s polnili-na osnovi magnezija, kot je 5356. Je odlična izbira za-splošno varjenje, popravila in aplikacije, kjer je pomemben videz po-varu (npr. eloksiranje), vendar ni idealen za visoko-trdnost ali visoko korozijo okoljih. Najboljše za-splošno varjenje, zlasti pri serijah 6xxx in 3xxx. Dobro za TIG in MIG. Ni idealno za visoko-magnezijeve zlitine (5xxx), če je odpornost proti koroziji pomembna. Pri uporabi z zlitinami serije 6xxx (npr. 6061, 6063) zagotavlja 4043 boljše barvno ujemanje po eloksiranju v primerjavi s polnili-na osnovi magnezija, kot je 5356, ki so lahko videti temnejša ali se ne ujemajo.
• √ 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), da se prepreči krhkost. Običajno za MIG varjenje.
• √5183/5556, višje{2}}trdne alternative 5356 za zlitine 5xxx (npr. 5083) v zahtevnih aplikacijah, kot je ladjedelništvo.
• √2319, bakr-legiran, specifičen za 2219 (varljiva zlitina 2xxx) za uporabo v vesolju.
• √1100/1070: polnila iz čistega aluminija za serijo 1xxx, ujemajoča sestava za prevodnost in odpornost proti koroziji.
•  

Tehnika varjenja aluminija

 

MIG in TIG varjenje sta najpogostejši tehniki varjenja za spajanje aluminija zaradi svoje natančnosti in kakovosti. Poleg teh dveh varilnih tehnik obstajajo tudi druge varilne rešitve, ki so sprejete za posebne aplikacije, in spodaj je kratek kratek uvod:

 

• √TIG varjenje (volframov inertni plin)

TIG Deluje lahko na polariteto izmeničnega toka, kar zagotavlja stabilnost obloka in odstranjuje oksidno plast, izkušen varilec TIG pa lahko dosledno ustvari dovolj toplote za taljenje aluminijevih zlitin, z možnostjo varjenja tako tankih kot debelih delov. Inertni zaščitni plin, najpogosteje argon, se dovaja v gorilnik TIG, da prepreči kontaminacijo varilne mlake.

 

• √MIG varjenje (plinsko obločno varjenje, GMAW)

MIG varjenje je priljubljena tehnika varjenja debelejšega aluminijastega materiala, saj je vnos toplote večji kot pri TIG varjenju. Ta varilna metoda je precej podobna postopku TIG, vendar namesto uporabe ne-potrošljive volframove elektrode uporablja žico z elektrodo z avtomatskim dovajanjem, ki omogoča hitrejše premikanje iz pištole za navijanje. Za zaščito zvarov pred kontaminacijo se uporabljajo tudi zaščitni plini.

 

• √Varjenje z elektronskim žarkom

Metoda elektronskega varjenja se izvaja v vakuumski komori, ki ščiti zvar pred nečistočami brez potrebe po dodatnih zaščitnih plinih, zato je zelo dobra možnost za debele profile, saj ustvari majhen in natančen zvar.

 

• √Lasersko varjenje

Lasersko varjenje ponuja natančnost tako pri ozki širini kot tudi globini zvara, kar ima za posledico čista območja zvara z dodatkom zaščitnega plina. 6serije xxx so na splošno izvedljive za lasersko varjenje z aluminijastimi polnili 4032 ali 4047. To je hiter postopek varjenja, ki koncentrira žarek visoke gostote moči na površini obdelovanca.

 

• √Uporovno varjenje

Uporovno varjenje uporablja tlak in tok za taljenje, slabost te tehnike pa so možni izzivi pri visoki toplotni in električni prevodnosti.

 

• √Torno varjenje

Varjenje s trenjem je zasnovano za uporabo toplote, ki nastane zaradi mehanskega trenja, za spajanje aluminijastih materialov. Prednost varjenja s trenjem je, da se lahko uporablja za vse vrste aluminijevih zlitin, vključno s serijama 2xxx in 7xxx, ki jih je-{2}}za varjenje težko -za varjenje, in ni potrebe po uporabi zaščitnega sredstva za zaščito zvarnega bazena.

 

Varilne storitve

 

Varjenje aluminija je lahko zahtevno, tudi za izkušene varilce, zato so za visokokakovostno varjenje potrebne posebne tehnike in previdnostni ukrepi. Napake lahko povzročijo šibke spoje, napake ali celo popolno odpoved zvara. Fabmann je lahko vaš zaupanja vreden partner in lahko dosledno zagotavljamo visoke standarde kakovosti varjenja ter ponujamo široko paleto storitev varjenja aluminija, ki ustrezajo različnim potrebam in vašim posebnim zahtevam. Naši inženirji materialov in varilci imajo izkušnje z delom z različnimi vrstami aluminijevih zlitin in vam lahko zagotovijo visokokakovostne varilne storitve. Naša ekipa se osredotoča na naslednje vidike, ko izvajamo vaše projekte, kot so splošne komponente, cevi in ​​plošče, pomorska oprema in gradbene strukture.

 

• √TIG varjenje in MIG varjenje aluminija
• √Natančno varjenje z ozkimi tolerancami
• √Sekundarna izdelava po meri, kot je lasersko rezanje, žigosanje, sestavljanje
• √ Močni premazin eloksiranje