Svařování hliníku

Svařování hliníku vyžaduje sadu parametrů včetně čištění, stejnoměrného tepla, svařovacích materiálů a pevných svařovacích dovedností a představuje problémy kvůli své vysoké tepelné vodivosti a vlastní tvorbě oxidační vrstvy. Rychlý odvod tepla může vést ke zkroucení, deformaci a zbytkovým napětím ve svaru, což se objevuje zejména u tenčích plechů a ovlivňuje pevnost spoje.

 

Popis

 

Tepelná vodivost a tepelná citlivost je přibližně 4 až 5krát vyšší než u oceli a bod tání hliníku je nižší než jeho oxidová vrstva, což vytváří bariéry, které brání správnému spojování svarových kovů. Teplo se v hliníku dobře rozptyluje a může při svařování vytvořit velký kráter, a proto je hliník velmi náchylný na praskání kráterů, proto by se krátery měly vyplnit, aby na konci svaru nedošlo k porušení. Svářeč musí jasně vědět, že je přítomno více tepla než na začátku svařování, a proto nemusí dojít k úplnému proniknutí, dokud svar nepostoupí dost daleko od začátku.

 

Hliníková plniva vs. hliníkové třídy

 

Při svařování hliníku je rozhodující výběr správného přídavného materiálu (často ve formě přídavných tyčí nebo drátů), aby byl zajištěn pevný, odolný a kompatibilní svar. Hliníková plniva se vybírají na základě základní hliníkové slitiny, procesu svařování (např. TIG, MIG), použití a požadovaných vlastností, jako je pevnost, odolnost proti korozi nebo tažnost. Níže uvádíme doporučené výplňové materiály pro různé typy hliníku a poskytujeme kontext pro jejich použití.

 

• √Řada 1xxx (čistý hliník, např. 1100, 1350), doporučená plniva: 1100, 4043,

Jak víme, řada 1xxx má vynikající odolnost proti korozi, vysokou tepelnou vodivost s nízkou pevností, zatímco výplň z čistého hliníku jako 1100 odpovídá složení základního kovu z hlediska odolnosti proti korozi a vodivosti. Pro aplikace v elektrických vodičích a chemických zařízeních se 4043 (slitina-křemíku) také používá pro lepší tekutost a odolnost proti prasklinám, zejména při svařování TIG. Stručně řečeno, řada 1xxx je měkká, takže se vyvarujte příliš{7}}legování se silnějšími plnivy, aby nedošlo k prasknutí.

 

• √Řada 2xxx

(Copper-legovaná, např. 2024, 2219, doporučená plniva: 2319 (pro 2219 konkrétně 4043 jako kompromis)

U komponentů pro letectví a kosmonautiku se 2319 používá pro 2219, protože odpovídá obsahu mědi a poskytuje pevnost. 2Slitiny řady xxx mají vysokou pevnost, přesto jsou náchylné k praskání za tepla a jsou často považovány za nesvařitelné, zvláště 2024, a 4043 je záložní pro jiné slitiny 2xxx, aby se snížilo praskání, i když obětuje pevnost. Pokud je to možné, snažte se vyhnout svařování řady 2xxx a pro kritické aplikace je preferováno mechanické upevnění.

 

• √Řada 3xxx (slitina-manganu, např. 3003, 3004), doporučená plniva: 4043, 5356

Řada 3xxx má střední pevnost, dobrou odolnost proti korozi, často se používá v plechu, a 4043 poskytuje dobrou tekutost a odolnost proti praskání pro všeobecné -účelové svařování. 5356 (slitina hořčíku{4}}lze použít, pokud je potřeba vyšší pevnost nebo odolnost proti korozi. 3 řady xxx jsou svařitelné a jejich požadavky na pevnost jsou často používány po svařování{6} kovové, HVAC, nádoby na potraviny.

 

• √Řada 4xxx: Slitina-křemíku (např. 4043), často používaná jako plniva sama o sobě díky dobré tekutosti a odolnosti proti praskání.

 

• √Řada 5xxx (hořčík-legovaný, např. 5052, 5083, 5086), doporučená plniva: 5356, 5183, 5556

Tyto řady mají vysokou pevnost a vynikající odolnost proti korozi a jsou široce používány v námořních, automobilových a tlakových nádobách. V praxi je 5356 nejlepším-plnivem pro většinu slitin 5xxx díky odpovídajícímu obsahu hořčíku, vynikající odolnosti proti korozi (zejména v mořském prostředí) a dobré pevnosti. 5183 a 5556 se používá pro aplikace s vyšší-pevností (např. základní kov 5083 při stavbě lodí). Nezapomeňte se prosím vyhnout plnivům 4xxx, jako je 4043 na slitinách 5xxx, pokud je odolnost proti korozi kritická, protože křemík ji může snížit. Také plniva 5xxx mohou způsobit šmouhy (černé zbytky) při svařování TIG, a proto je často nutné čištění.

 

• √Řada 6xxx (slitina hořčíku-křemíku-, např. 6061, 6063), doporučená plniva: 4043, 5356

Tyto řady mají dobrou pevnost a svařitelnost, široce se používají ve strukturálních aplikacích, a 4043 je široce používán pro svou vynikající tekutost, nízkou citlivost na trhliny a dobrou shodu barev po eloxování (běžné pro slitiny 6xxx). 5356 se volí, když je potřeba vyšší pevnost, i když je méně tekutý a po -eloxování nemusí odpovídat barvě. Navíc je 4043 často preferován pro generální opravy na 6061 kvůli snadnému použití, ale 5356 poskytuje lepší mechanické vlastnosti pro kritické svary.

 

• √Řada 7xxx (Zinek-legovaný, např. 7075, 7050), doporučená plniva: 5356 (zřídka), 4043 (jako kompromis)

Tyto řady mají velmi vysokou pevnost, používají se v letectví a{0}}vysokopevnostní součásti, ale mají špatnou svařitelnost kvůli praskání, proto slitiny 7xxx nelze svařovat kvůli silnému praskání za tepla a problémům s korozí pod napětím. Při pokusu o svařování (např. při opravách) se používá 5356 nebo 4043 k minimalizaci praskání, ale svar bude mnohem slabší než základní kov. Obecně se u slitin 7xxx obecně nedoporučuje svařování a důrazně se doporučují alternativní metody spojování nebo specializované techniky (např. svařování třením s promícháním).

 

 

Úvahy o svařování hliníku

 

Výběr správného přídavného kovu je jedním z nejkritičtějších rozhodnutí při svařování hliníku, protože špatná volba může vést k praskání, ztrátě pevnosti a špatné odolnosti proti korozi. Na rozdíl od oceli téměř nikdy nepoužíváte přídavný kov, který odpovídá základnímu kovu, a proto musíte mít komplexní zvážení, abyste měli spolehlivé svařování hliníku. Níže je krátký seznam:

 

• √Oxidace

Hliník při vystavení atmosféře rychle oxiduje a vytváří tenkou vrstvu oxidu s vyšší teplotou tání (2072 °C) než hliník (660 °C). Často může svařování přes tuto bariéru vypálit otvory skrz obrobek. Odstranění oxidové vrstvy lze dosáhnout rozpouštědly, kyselinami nebo mechanickými abrazivními technikami prostřednictvím exkluzivního drátěného kartáče z nerezové oceli nebo pískováním.

 

• √Eloxování

Eloxování, pokud bude svar eloxován, zvolte výplň, která odpovídá barevné odezvě základního kovu (např. 4043 pro slitiny 6xxx často vypadá lépe než 5356 po eloxování).

 

• √Předehřívání

Předehřev může pomoci minimalizovat praskání a vytváření porézních oblastí u rozsáhlých hliníkových profilů a specifických typů slitin. Nadměrné předehřívání však může mít negativní důsledky. Kromě toho předehřívání hliníku pomáhá předcházet náhlým změnám teploty, které mohou způsobit problémy se svařováním.

 

• √Poréznost

Během roztaveného stavu může hliník absorbovat velké množství vodíku, což má za následek vznik drobných dutin nebo bublinek ve svarovém kovu. To oslabuje strukturální integritu kovu, což jej činí náchylným k selhání vlivem tlaku a napětí. Proto použití ochranného plynu a odstranění oleje a maziva z obrobku může minimalizovat poréznost.

 

• √Nečistoty

Aby se zabránilo změně barvy, zrnitosti, korozi a oxidaci, které představují známky nečistot ve svarovém spoji, musí obsluha před svařováním z obrobku odstranit olej, nečistoty a úlomky. může negativně ovlivnit zónu svaru a ovlivnit pevnost a vzhled obrobku. Chcete-li minimalizovat práci před{2}}svařovací přípravou, je vždy nejlepší možností správné skladování a údržba zařízení.

 

• √Tloušťka

Současné svařování tenkého a tlustého hliníkového materiálu je vždy výzvou, protože aplikované teplo by se mohlo roztavit skrz tenký materiál, ale nemohlo by proniknout tlustým materiálem pro pevný svar. Svářeči musí nastavit parametr zahrnující jakost hliníku, metodu svařování, proud, tepelný příkon a typ plniva, aby dosáhli optimální kvality svařování.

 

 

Vlastnosti hliníkové výplně

 

Svařování hliníku je složitý proces, který vyžaduje důkladné znalosti o vlastnostech plniv, a jsou stručně uvedeny níže:

 

• √4043, křemík-legovaný s 4.5 - 6.0 % křemíku, křemík snižuje bod tání a zlepšuje tekutost svarové lázně, což usnadňuje práci a snižuje riziko praskání za tepla. Jeho chemické složení zajišťuje snadné svařování a hladký vzhled housenky, i když obětuje určitou pevnost a odolnost proti korozi ve srovnání s hořčíkovými-plnidly, jako je 5356. Je to vynikající volba pro všeobecné-svařování, opravy a aplikace, kde je důležitý vzhled po-svaru (např. eloxování), ale není ideální pro vysoce{10}}korozní prostředí. Nejlepší pro všeobecné-svařování, zejména u řad 6xxx a 3xxx. Dobré pro TIG a MIG. Není ideální pro slitiny s vysokým-hořčíkem (5xxx), pokud je důležitá odolnost proti korozi. Při použití se slitinami řady 6xxx (např. 6061, 6063) poskytuje 4043 lepší barevnou shodu po eloxování ve srovnání s plnivy na bázi hořčíku-, jako je 5356, která se mohou zdát tmavší nebo neladící.
• √ 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), aby se zabránilo křehkosti. Společné pro svařování MIG.
• √5183/5556, alternativy s vyšší-pevností k 5356 pro slitiny 5xxx (např. 5083) v náročných aplikacích, jako je stavba lodí.
• √2319, slitina mědi-, specifická pro 2219 (svařitelná slitina 2xxx) pro použití v letectví.
• √1100/1070: Plniva z čistého hliníku pro řadu 1xxx, odpovídající složení pro vodivost a odolnost proti korozi.
•  

Technika svařování hliníku

 

MIG a TIG svařování jsou nejběžnější svařovací techniky pro spojování hliníku kvůli jeho přesnosti a kvalitě. Spolu s těmito dvěma svařovacími technikami existují další svařovací řešení, která jsou přijata pro konkrétní aplikaci a níže je krátký stručný úvod:

 

• √TIG svařování (wolframový inertní plyn)

TIG Může pracovat se střídavou polaritou, nabízí stabilitu oblouku a stírá vrstvu oxidu a zkušený svářeč TIG dokáže trvale generovat dostatek tepla pro tavení hliníkových slitin se schopností svařovat tenké i tlusté části. Do hořáku TIG se přivádí inertní ochranný plyn, nejčastěji argon, aby se svarová louže neznečistila.

 

• √MIG svařování (Gas Metal Arc Welding, GMAW)

MIG svařování je oblíbená svařovací technika pro silnější hliníkové materiály, protože tepelný příkon je vyšší než u TIG svařování. Tato svařovací metoda je dosti podobná procesu TIG, ale namísto použití -tavitelné wolframové elektrody používá automaticky přiváděný elektrodový drát, který nabízí vyšší rychlosti pohybu z cívkové pistole. Ochranné plyny se také používají k ochraně svarů před znečištěním.

 

• √Svařování elektronovým paprskem

Metoda elektronového svařování se provádí uvnitř vakuové komory, která chrání svar před nečistotami bez potřeby dalších ochranných plynů, a proto je velmi dobrou volbou pro tlusté profily, protože vytváří malou a přesnou svarovou lázeň.

 

• √Laserové svařování

Laserové svařování nabízí přesnost jak úzké šířky svaru, tak hloubky svaru. Výsledkem jsou čisté svarové zóny s doplněním ochranného plynu. 6 série xxx jsou obecně vhodné pro laserové svařování s hliníkovými plnivy 4032 nebo 4047. Jedná se o rychlý svařovací proces, který koncentruje paprsek s vysokou hustotou výkonu na povrch obrobku.

 

• √Odporové svařování

Odporové svařování využívá k tavení tlak a proud a nevýhodou této techniky jsou možné problémy při vysoké tepelné a elektrické vodivosti.

 

• √Třecí svařování

Třecí svařování je navrženo pro využití tepla generovaného mechanickým třením ke spojování hliníkových materiálů. Výhodou třecího svařování je, že jej lze použít pro všechny druhy hliníkových slitin, včetně těžko svařitelných--řad 2xxx a 7xxx, a není třeba používat ochranný prostředek k ochraně svarové lázně.

 

Svařovací servis

 

Svařování hliníku může být náročné, dokonce i pro zkušené svářeče, a pro vysoce kvalitní svařování jsou zapotřebí speciální techniky a opatření. Chyby mohou vést ke slabým spojům, defektům nebo dokonce úplnému selhání svaru. Fabmann může být vaším důvěryhodným partnerem a dokážeme zajistit vysoké standardy kvality svařování s důsledností a nabízíme širokou škálu služeb svařování hliníku, které uspokojí různé potřeby vašich specifických požadavků. Naši materiáloví inženýři a svářeči mají zkušenosti s prací s různými typy hliníkových slitin a mohou vám poskytnout vysoce kvalitní svařovací služby. Náš tým se při realizaci vašich projektů zaměřuje na následující aspekty, jako jsou obecné komponenty, trubky a desky, námořní zařízení a stavební konstrukce.

 

• √TIG svařování a MIG svařování hliníku
• √Přesné svařování s úzkými tolerancemi
• √Sekundární zakázková výroba jako je řezání laserem, lisování, montáž
• √ Silový nátěra eloxování