Pochopení svařování hliníku ve srovnání se svařováním oceli

Svařování hliníku je obtížnější než svařování oceli a dalších populárních kovů, zejména proto, že svářeč musí rozumět nejen fyzice procesu, ale i chemii. Hliník je také mnohem náchylnější k praskání.

Svařování hliníku nejčastěji vyžaduje dodržování zvláštních pravidel: výběr správného přídavného materiálu, jeho správné skladování a důkladné čištění kovu. V tomto článku si povíme o hlavních obtížích svařování hliníku a uvedeme několik důležitých doporučení.

Vlastnosti hliníku

Tajemstvím kvalitního svařování je znalost chemie, boj s oxidovým filmem a správná technika svařování. Hliník se přitom v mnoha ohledech liší od ostatních kovů svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Jeho bod tání je mnohem nižší než u oceli: hliník se taví při teplotě 660 °C a ocel při 1371 °C. Ale hliník je pokrytý oxidovým filmem, který taje při teplotě 2038°C. Vrstva oxidů chrání kov před rzí a opotřebením. Při svařování však plní roli izolantu, což způsobuje spoustu nepříjemností.

Pevnost hliníku je nepřímo úměrná teplotě, při které je provozován – čím nižší teplota, tím vyšší pevnost. S klesající teplotou ocel křehne. Proto se hliník používá v kryogenní výrobě a pro přepravu kapalného zemního plynu.

Pokud jde o slitiny, do oceli se nejčastěji přidává železo, zatímco hliník se kombinuje s řadou dalších materiálů.

Kované slitiny řady 1xxx jsou čistý hliník bez příměsí. Používají se další přísady:

• 2xxx – měď
• 3xxx – mangan
• 4xxx – silikon
• 5xxx – hořčík
• 6xxx – hořčík a křemík
• 7xxx – zinek
• 8xxx – zbytek

Potíže při svařování hliníku

Skutečnost, že hliník se liší od ostatních kovů, je zvláště zřejmá při svařování. Jeho dva hlavní rozdíly oproti oceli jsou zvýšená tepelná vodivost a poréznost.

Vodík se snadno rozpouští v tekutém hliníku. A hliník se během svařování rychle stává tekutým, ať už se jedná o materiál obrobku nebo přísadu. Hliník pohlcuje vodík, který vstupuje do svarového spoje. Když roztavený kov začne tuhnout, vodík se začne uvolňovat zpět a tvoří bubliny ve švu.

Pokud jste vyzkoušeli všechny způsoby, jak bojovat s pórovitostí, ale stále se vám ji nepodařilo zbavit, zkuste jako ochranný plyn použít směs helia a argonu. Pamatujte, že pokud plyn obsahuje helium, musíte zvýšit použité napětí, abyste překonali ionizační potenciál takové směsi. Zvýšení napětí znamená zvýšení tepelného příkonu a větší hloubku průniku, proto se tato směs používá pro práci s tlustými obrobky.

Hliníkový šev nepraská vodíkem, jako se to stává u oceli. Když však hliníkový šev ztvrdne, existuje vysoká pravděpodobnost vzniku horkých trhlin. Řešení tohoto problému je v chemii. Pokud dochází k praskání za horka, níže je část o výběru přídavného kovu.

Příkladem kovu citlivého na trhliny se speciálním chemickým složením, který se nehodí pro svařování plynem nebo s přídavným kovem stejné jakosti, je hliník 6061. Pro jeho svařování je lepší použít plnivo s hořčíkem ( ER5XXX) nebo křemíku (ER4XXX), sníží se tím pravděpodobnost praskání svaru.

Další vlastností hliníku je, že jeho tepelná vodivost je 5x vyšší než u oceli. Studené části obrobku odvádějí teplo ze svarové lázně, což má za následek menší průnik při svařování. Hliník tedy vyžaduje při svařování více tepla než ocel.

Výběr přídavného kovu

Tabulka výběru přísad pro hliník vám pomůže vybrat správný přídavný kov pro hliník. Každá slitina má své vlastní doporučené aditivum v závislosti na nejdůležitějších vlastnostech budoucího produktu.

Pokud je například obrobek vyroben z hliníku 6061, jsou pro něj vhodná aditiva: 4043, 4943, 5356. První dvě aditiva pomáhají snižovat poréznost a 5356 zlepšuje pevnost svaru.

Existuje 8 nejdůležitějších vlastností: praskání, pevnost, kujnost, odolnost proti korozi, schopnost odolávat vysokým teplotám, změna barvy po eloxování, odezva na opětovné zahřátí, odolnost proti roztržení. To, co nakonec potřebujete získat, závisí na tom, které vlastnosti jsou tentokrát nejdůležitější. Je důležité si uvědomit, že pro hliník je rozsah vysokých teplot 65-176 C. Podrobnější popis charakteristik lze nalézt v samotném Schématu výběru přísad pro hliník.

Další možností výběru aditiva je použití speciální mobilní aplikace.

Doporučení

Kromě správného výběru přídavného kovu existuje několik dalších důležitých pravidel, která je třeba dodržovat:

Udržujte hořák rovně

U oceli je široce používána metoda svařování s příčnou oscilací hořáku. Pro hliník je však vhodnější úzká hluboká svarová housenka. Při svařování MIG budete muset zvýšit příkon tepla a rychlost podávání drátu.

Před svařováním obrobek očistěte

Před svařováním pečlivě připravte kovový povrch: odstraňte olej, nečistoty, uhlíkové usazeniny a vlhkost. Tím se sníží pravděpodobnost poréznosti. Na čištění dobře poslouží aceton nebo speciální čistič. Nefoukejte kov stlačeným vzduchem, nečistoty z nástrojů se mohou snadno dostat na obrobek.

Vyčistěte vrstvu oxidu

K tomuto účelu použijte ocelový kartáč – nový nebo takový, který byl použit pouze na hliníkové obrobky. Jak bylo uvedeno výše, bod tání oxidového filmu je vyšší než bod tání hliníku. Fólie působí jako dielektrikum a proto je na samém začátku svařování potřeba zvýšený tepelný příkon, který může propálit obrobek.

Správně skladujte obrobky

Dalším důležitým opatřením k zamezení poréznosti je správné skladování obrobků. Pokud je to možné, je nejlepší skladovat hliník uvnitř. Pokud to není možné, pak je nejlepší neskládat listy na sebe (nahromadí se na nich více vlhkosti, je lepší je skladovat ve svislé poloze); Přineste obrobky a přísadu do místnosti den před svařováním – nechte teplotu kovu vyrovnat se pokojové teplotě, aby se na obrobku hromadilo méně kondenzátu.

Zkontrolujte stav spotřebního materiálu

Kořen některých problémů (zejména u svařování MIG) často spočívá ve stavu přídavných materiálů. Abyste snížili riziko poréznosti, použijte nové plynové hadice a zajistěte, aby byly všechny konektory těsné, aby se do plynu nedostal vzduch.

Je důležité zvolit správné vodicí kanály a hnací kladky. V případě hliníku je lepší použít kanály a role z plastu, protože měkký drát se může otírat o kov nebo mosaz. Malé třísky mohou ucpat kanál podávání drátu. Také pro hliník jsou vodicí kanály ve tvaru U nejlepší, protože jiné tvarované kanály deformují drát při jeho podávání.

Udržujte teplotu pod kontrolou

Po určení slitiny hliníku zkontrolujte doporučený rozsah teploty mezi válci a teploty zahřívání. Ale přesto je v případě hliníku lepší snížit zahřívání na požadované minimum.

Tepelně kalitelné kovy a kovy řady 5xxx obsahující maximálně 3 % hořčíku by se měly zahřívat maximálně 15 minut při teplotě nepřesahující 121 °C. Překročení teploty sníží pevnost materiálu a zvýší riziko vzniku trhlin.

Závěry

Potíže svařování hliníku často spočívají v chemii. Ale správná kombinace přídavného kovu a obrobku pravděpodobně bude řešením tohoto problému. Je důležité dodržovat osvědčené pokyny a pamatovat na to, že rady pro svařování oceli neplatí pro hliník.