Заваряване на алуминий

Заваряването на алуминий изисква набор от параметри, включително почистване, равномерна топлина, материали за заваряване и солидни умения за заваряване, и поставя предизвикателства поради високата си топлопроводимост и присъщото образуване на окислителен слой. Бързото разсейване на топлината може да доведе до изкривяване, изкривяване и остатъчни напрежения в заваръчния шев и се появява особено при по-тънки листове и оказва влияние върху здравината на съединението.

 

Описание

 

Топлинната проводимост и топлинната чувствителност са около 4 до 5 пъти в сравнение със стоманата, а точката на топене на алуминия е по-ниска от оксидния му слой, което създава бариери, които спират заваръчните метали да се съединят правилно. Топлината се разпръсква добре в алуминия и може да създаде голям кратер по време на процеса на заваряване и следователно алуминият е много податлив на напукване на кратери, ето защо кратерите трябва да се запълват, така че да не се получи повреда в края на заваръчния шев. Заварчикът трябва ясно да знае, че има повече топлина от началото на заваряването и затова пълното проникване може да не настъпи, докато заваръчният шев не е напреднал доста далеч от началото.

 

Алуминиеви пълнители срещу алуминиеви класове

 

Когато заварявате алуминий, изборът на правилния добавъчен материал (често под формата на пълнежни пръти или телове) е от решаващо значение за осигуряване на здрава, издръжлива и съвместима заварка. Алуминиевите пълнители се избират въз основа на основната алуминиева сплав, процеса на заваряване (напр. TIG, MIG), приложението и желаните свойства като здравина, устойчивост на корозия или пластичност. По-долу сме очертали препоръчителните материали за пълнеж за различни видове алуминий и предоставяме контекст за тяхната употреба.

 

• √Серия 1xxx (чист алуминий, напр. 1100, 1350), препоръчителни пълнители: 1100, 4043,

Както знаем, че серията 1xxx има отлична устойчивост на корозия, висока топлопроводимост с ниска якост, докато чистият алуминиев пълнител като 1100 съответства на състава на основния метал за устойчивост на корозия и проводимост. За приложения в електрически проводници и химическо оборудване, 4043 (силициева-легирана) също се използва за по-добра течливост и устойчивост на пукнатини, особено при TIG заваряване. Накратко, сериите 1xxx са меки, така че избягвайте прекомерното-легиране с по-силни пълнители, за да избегнете напукване.

 

• √Серия 2xxx

(С-медна сплав, напр. 2024, 2219, препоръчителни пълнители: 2319 (за 2219 конкретно, 4043 като компромис)

За аерокосмическите компоненти 2319 се използва за 2219, защото отговаря на съдържанието на мед и осигурява здравина. 2сплавите от серията xxx имат висока якост, но са склонни към горещо напукване и често се считат за незаваряеми, особено 2024, а 4043 е резервно решение за други сплави 2xxx за намаляване на напукването, въпреки че жертва здравината. Ако е възможно, опитайте се да избегнете заваряването на серия 2xxx, а механичното закрепване се предпочита за критични приложения.

 

• √Серия 3xxx (манганова-легирана, напр. 3003, 3004), препоръчителни пълнители: 4043, 5356

Сериите 3xxx имат умерена якост, добра устойчивост на корозия, често се използват в ламарина, а 4043 осигурява добра течливост и устойчивост на пукнатини за общо-заваряване. 5356 (магнезиеви-сплави) може да се използва, ако е необходима по-висока якост или устойчивост на корозия. 3сериите xxx са заваряеми и изборът на пълнител често зависи от външния вид или изискванията за якост след-заваряване и те се използват широко в ламарина, ОВК, контейнери за храна.

 

• √Серия 4xxx: Легирани-силиций (напр. 4043), често използвани като пълнители поради добрата течливост и устойчивост на пукнатини.

 

• √Серия 5xxx (магнезиево-легирано, напр. 5052, 5083, 5086), препоръчителни пълнители: 5356, 5183, 5556

Тези серии имат висока якост и отлична устойчивост на корозия и се използват широко в морски, автомобилни и съдове под налягане. На практика 5356 е-подходящият пълнител за повечето сплави 5xxx поради съответстващото му съдържание на магнезий, отлична устойчивост на корозия (особено в морска среда) и добра якост. 5183, а 5556 се използва за приложения с по-висока-якост (напр. неблагороден метал 5083 в корабостроенето). Моля, не забравяйте да избягвате 4xxx пълнители като 4043 на 5xxx сплави, ако устойчивостта на корозия е критична, тъй като силицият може да я намали. Също така, 5xxx пълнители могат да причинят цапа (черни остатъци) при TIG заваряване и затова често се налага почистване.

 

• √Серия 6xxx (магнезий-силиций-сплав, напр. 6061, 6063), препоръчителни пълнители: 4043, 5356

Тези серии имат добра якост и заваряемост, широко се използват в структурни приложения, а 4043 се използва широко заради отличната си течливост, ниска чувствителност към пукнатини и добро съвпадение на цветовете след анодизиране (обичайно за сплави 6xxx). 5356 се избира, когато е необходима по-висока якост, въпреки че е по-малко течен и може да не съвпада добре с цвета след-анодизиране. Плюс това, 4043 често се предпочита за общи ремонти на 6061 поради лесната употреба, но 5356 осигурява по-добри механични свойства за критични заварки.

 

• √Серия 7xxx (цинкова-легирана, напр. 7075, 7050), препоръчителни пълнители: 5356 (рядко), 4043 (като компромис)

Тези серии имат много висока якост, използвани в космическата промишленост и високо{0}}якостни компоненти, но слаба заваряемост поради напукване, следователно сплавите 7xxx не са заваряеми поради тежки горещи пукнатини и проблеми с корозия под напрежение. Когато се прави опит за заваряване (напр. за ремонт), 5356 или 4043 се използва за минимизиране на напукването, но заваръчният шев ще бъде много по-слаб от основния метал. Като цяло, заваряването обикновено не се препоръчва за сплави 7xxx и алтернативни методи за свързване или специализирани техники (напр. заваряване чрез триене) са силно препоръчителни.

 

 

Съображение за заваряване на алуминий

 

Изборът на правилния добавъчен метал е едно от най-важните решения при заваряване на алуминий, тъй като лошият избор може да доведе до напукване, загуба на якост и лоша устойчивост на корозия. За разлика от стоманата, вие почти никога не използвате добавъчен метал, който съответства на основния метал, и следователно трябва да имате цялостно обмисляне, за да имате добро заваряване на алуминий. По-долу е кратък списък:

 

• √Окисляване

Алуминият бързо се окислява, когато е изложен на атмосферата, образувайки тънък оксиден слой с по-висока температура на топене (2072 градуса C) от алуминия (660 градуса C). Често заваряването през тази бариера може да прогори дупки в детайла. Отстраняването на оксидния слой може да се постигне чрез разтворители, киселини или чрез механични абразивни техники чрез изключителна телена четка от неръждаема стомана или пясъкоструене.

 

• √Анодиране

Анодиране, ако заваръчният шев ще бъде анодизиран, изберете пълнител, който съответства на цветовата реакция на основния метал (напр. 4043 за сплави 6xxx често изглежда по-добре от 5356 след анодизиране).

 

• √Предварително загряване

Предварителното загряване може да помогне за минимизиране на напукването и образуването на порести зони в обширни алуминиеви профили и специфични видове сплави. Прекомерното предварително загряване обаче може да доведе до негативни последици. Освен това предварителното загряване на алуминий помага за предотвратяване на внезапни температурни промени, които могат да причинят проблеми със заваряването.

 

• √Порьозност

По време на стопено състояние алуминият може да абсорбира големи количества водород, което води до образуване на малки кухини или мехурчета в заваръчния метал. Това отслабва структурната цялост на метала, което го прави уязвим на повреда от натиск и напрежение. Следователно, използването на защитен газ плюс премахването на масло и грес от детайла може да сведе до минимум порьозността.

 

• √Примеси

За да се избегнат признаци на обезцветяване, зърнистост, корозия и окисление в заваръчното съединение, операторът трябва да отстрани маслото, мръсотията и отломките от детайла преди заваряване. може да повлияе отрицателно на зоната на заваряване, като повлияе на здравината и външния вид на детайла. За да сведете до минимум подготовката преди заваряване, правилното съхранение и поддръжката на оборудването винаги са най-добрият вариант.

 

• √Дебелина

Едновременното заваряване на тънък и дебел алуминиев материал винаги е предизвикателство, тъй като приложената топлина може да се разтопи през тънкия материал, но да не може да проникне в дебелия материал за здрава заваръчна връзка. Заварчиците трябва да настроят параметър, обхващащ класове алуминий, метод на заваряване, ампераж, вложена топлина и тип пълнител, за да постигнат оптимално качество на заваряване.

 

 

Характеристики на алуминиев пълнител

 

Заваряването на алуминий е сложен процес, който изисква солидни познания за характеристиките на пълнителите и те са кратко изброени по-долу:

 

• √4043, силиций-легиран с 4.5 - 6.0% силиций, силицийът понижава точката на топене и подобрява течливостта на заваръчната вана, което улеснява работата и намалява риска от горещи пукнатини. Неговият химичен състав осигурява лесно заваряване и гладък външен вид на перлата, въпреки че жертва известна здравина и устойчивост на корозия в сравнение с пълнители на базата на магнезий- като 5356. Той е отличен избор за-заваряване с общо предназначение, ремонти и приложения, където външният вид след-заварката (напр. анодизиране) е важен, но не е идеален за висока-якост или силно корозивни среди. Най-доброто за-заваряване с общо предназначение, особено за сериите 6xxx и 3xxx. Добър за TIG и MIG. Не е идеален за високо-магнезиеви сплави (5xxx), ако устойчивостта на корозия има значение. Когато се използва със сплави от серия 6xxx (напр. 6061, 6063), 4043 осигурява по-добро съвпадение на цвета след анодизиране в сравнение с пълнители на базата на магнезий- като 5356, които могат да изглеждат по-тъмни или несъответстващи.
• √ 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% от Mg), за да се предотврати чупливост. Обичайно за MIG заваряване.
• √5183/5556, алтернативи с по-висока -якост на 5356 за сплави 5xxx (напр. 5083) при взискателни приложения като корабостроенето.
• √2319, с-медна сплав, специфична за 2219 (заваряема сплав 2xxx) за космическа употреба.
• √1100/1070: Чисти алуминиеви пълнители за серия 1xxx, подходящ състав за проводимост и устойчивост на корозия.
•  

Техника за заваряване на алуминий

 

MIG и TIG заваряването са най-често срещаните заваръчни техники за свързване на алуминий поради своята прецизност и качество. Наред с тези две техники за заваряване, има и други решения за заваряване, приети за конкретно приложение, и по-долу е кратко кратко въведение:

 

• √TIG заваряване (волфрамов инертен газ)

TIG Може да работи с AC полярност, като предлага стабилност на дъгата и изтрива оксидния слой, а опитен TIG заварчик може постоянно да генерира достатъчно топлина за стопяване на алуминиеви сплави, с възможност за заваряване както на тънки, така и на дебели секции. Инертен защитен газ, най-често аргон, се подава към ВИГ горелката, за да предпази заваръчната вана от замърсяване.

 

• √MIG заваряване (заваряване с газова метална дъга, GMAW)

MIG заваряването е популярна заваръчна техника за по-дебел алуминиев материал, тъй като входящата топлина е по-висока, отколкото при TIG заваряване. Този метод на заваряване е доста подобен на процеса TIG, но вместо да използва не-консумативен волфрамов електрод, той използва електродна тел с автоматично подаване, която предлага по-бързи скорости на движение от своя пистолет за макара. Защитните газове също се използват за защита на заваръчните шевове от замърсяване.

 

• √Електронно-лъчево заваряване

Електронният метод за заваряване се извършва във вакуумна камера, предпазвайки заваръчния шев от примеси без необходимост от допълнителни защитни газове, поради което е много добър вариант за дебели профили, тъй като произвежда малка и прецизна заваръчна вана.

 

• √Лазерно заваряване

Лазерното заваряване предлага прецизност както с тясна ширина, така и с дълбочина на заваръчния шев, което води до чисти заваръчни зони с добавка на защитен газ. 6серията xxx обикновено е приложима за лазерно заваряване с алуминиеви пълнители 4032 или 4047. Това е бърз процес на заваряване, който концентрира лъч с висока плътност на мощността върху повърхността на детайла.

 

• √Съпротивително заваряване

Съпротивителното заваряване използва налягане и ток, за да се подложи на топене, а недостатъкът на тази техника е възможните предизвикателства при висока топлинна и електрическа проводимост.

 

• √Заваряване чрез триене

Фрикционното заваряване е предназначено да използва топлината, генерирана от механично триене, за свързване на алуминиеви материали. Предимството на заваряването чрез триене е, че може да се използва за всички видове алуминиеви сплави, включително трудни{1}}за-заваряване серии 2xxx и 7xxx, и не е необходимо да се използва екраниращ агент за защита на заваръчната вана.

 

Заваръчни услуги

 

Заваряването на алуминий може да бъде предизвикателство дори за опитни заварчици и са необходими специални техники и предпазни мерки за висококачествено заваряване. Грешките могат да доведат до слаби съединения, дефекти или дори пълна повреда на заваръчния шев. Fabmann може да бъде ваш доверен партньор и ние можем да предоставим високи стандарти за качество на заваряване с последователност и предлагаме широка гама от услуги за заваряване на алуминий, обслужващи разнообразните нужди за вашите специфични изисквания. Нашите инженери по материали и заварчици имат опит в работата с различни видове алуминиеви сплави и могат да ви осигурят висококачествени заваръчни услуги. Нашият екип се фокусира върху следните аспекти, когато изпълняваме вашите проекти като общи компоненти, тръби и плочи, морско оборудване и строителни конструкции.

 

• √TIG заваряване и MIG заваряване на алуминий
• √Прецизно заваряване с тесни допуски
• √Вторична изработка по поръчка като лазерно рязане, щамповане, сглобяване
• √ Силово покритиеи анодиране