La saldatura delle leghe di alluminio presenta sfide uniche a causa del loro basso punto di fusione e dell'elevata conduttività termica. Questo articolo approfondisce i vari metodi di saldatura, come la saldatura ad arco TIG, MIG e al plasma, evidenziandone le applicazioni, i vantaggi e gli svantaggi. Imparerete i fattori critici nella selezione dei materiali e le tecniche per ottenere saldature forti e affidabili, garantendo risultati di alta qualità in diverse applicazioni industriali. Scoprirete come scegliere il metodo e i materiali giusti per le vostre esigenze specifiche, migliorando i vostri progetti di saldatura con le leghe di alluminio.
Esistono diverse tecniche di saldatura per le leghe di alluminio, ognuna con i suoi usi specifici. Oltre ai metodi convenzionali di fusione, resistenza e saldatura a gas, anche altre tecniche avanzate come la saldatura ad arco al plasma, la saldatura a fascio elettronico e la saldatura a diffusione sotto vuoto possono saldare efficacemente le leghe di alluminio.
I metodi di saldatura più comuni per le leghe di alluminio e le loro rispettive caratteristiche e campi di applicazione sono presentati nella Tabella 1.
Tabella 1 Caratteristiche e campo di applicazione dei comuni metodi di saldatura per la lega di alluminio
| Metodo di saldatura | Caratteristica | Ambito di applicazione |
|---|---|---|
| Saldatura a gas | Bassa potenza termica, grande deformazione della saldatura, bassa produttività, facilità di produzione di scorie, cricche e altri difetti. | Viene utilizzato per saldatura di testa e saldatura di riparazione di lamiere sottili in occasioni non importanti |
| Saldatura manuale ad arco | Scarsa qualità delle articolazioni | Utilizzato per la saldatura di riparazione e la riparazione generale di alluminio fuso parti |
| Saldatura TIG | Il metallo saldato è compatto, il giunto ha un'elevata resistenza e una buona plasticità e si può ottenere un giunto di alta qualità. | È ampiamente utilizzato e può essere saldato con lamiere di spessore compreso tra 1 e 20 mm. |
| Impulso Saldatura TIG | Il processo di saldatura è stabile, l'apporto di calore è preciso e regolabile, la deformazione della saldatura è ridotta e la qualità del giunto è elevata. | Utilizzato per lamiere, saldatura in tutte le posizioni, saldatura di assemblaggio e leghe di alluminio ad alta resistenza come l'alluminio forgiato e il duralluminio con una forte sensibilità al calore. |
| Saldatura MIG | Elevata potenza d'arco e velocità velocità di saldatura | Può essere utilizzato per la saldatura di parti spesse con spessore inferiore a 50m. |
| Saldatura ad arco di argon a impulsi MIG | La deformazione di saldatura è piccola, la resistenza alla porosità e alle crepe è buona, i parametri di processo sono ampiamente regolati | Viene utilizzato per la saldatura di lamiere o di tutte le posizioni e di solito è utilizzato per pezzi con spessore di 2 ~ 12 mm. |
| Arco al plasma saldatura | La concentrazione di calore, la velocità di saldatura, la deformazione e lo stress di saldatura sono ridotti, il processo è più complesso. | Si utilizza per la saldatura di testa quando i requisiti sono superiori a quelli della saldatura ad arco di argon. |
| Saldatura a fascio elettronico sotto vuoto | I risultati mostrano che la penetrazione è grande, la zona colpita dal calore è piccolo, la deformazione di saldatura è ridotta e le proprietà meccaniche del giunto sono buone. | Utilizzato per la saldatura di saldature di piccole dimensioni |
| Saldatura laser | Piccola deformazione di saldatura ed elevata produttività | Viene utilizzato per la saldatura di precisione di parti |
La scelta di un metodo di saldatura per l'alluminio e le leghe di alluminio deve basarsi sul grado del materiale, sullo spessore del componente da saldare, sulla struttura del prodotto e sul livello desiderato di saldabilità.
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La potenza termica di una fiamma di saldatura ossigeno-acetilene è bassa, con conseguente dispersione del calore e una significativa deformazione della saldatura e una bassa produttività.
Quando si saldano saldature di alluminio spesse, è necessario un preriscaldamento.
Il metallo saldato prodotto con questo metodo ha una grana grossolana e una struttura poco stabile, che lo rende soggetto a difetti come inclusioni di allumina, porosità e cricche.
Questo metodo di saldatura deve essere utilizzato solo per riparare parti strutturali e fusioni in alluminio non importanti con uno spessore compreso tra 0,5 e 10 mm.
Questo metodo, noto come saldatura TIG, viene eseguito sotto la protezione dell'argon, che determina una fonte di calore più concentrata e una combustione stabile dell'arco. Il risultato è un metallo saldato più denso, con elevata resistenza e plasticità, che trova largo impiego nell'industria.
Sebbene la saldatura TIG sia un metodo ideale per la saldatura delle leghe di alluminio, le sue attrezzature sono complesse e la rendono meno adatta alle operazioni all'aperto.
Il gas automatico e semiautomatico Arco di metallo Il processo di saldatura (GMAW) presenta numerosi vantaggi, tra cui l'elevata potenza dell'arco, il calore concentrato e una zona termicamente alterata di dimensioni ridotte. La sua efficienza produttiva è 2-3 volte superiore a quella del GMAW manuale.
Il GMAW può essere utilizzato per saldare alluminio puro e alluminio piastre in lega con uno spessore inferiore a 50 mm. Ad esempio, il preriscaldamento non è necessario per le lamiere di alluminio con uno spessore di 30 mm, e solo gli strati anteriore e posteriore devono essere saldati per ottenere una superficie liscia e una saldatura di alta qualità.
La saldatura semiautomatica a gas inerte di tungsteno (TIG) è ideale per saldature precise, brevi e intermittenti e su strutture irregolari.
Il sistema semiautomatico saldatura ad arco di argon La torcia offre una saldatura comoda e flessibile, ma il diametro del filo di saldatura è più piccolo e la saldatura è più soggetta a porosità.
(1) Saldatura a gas inerte di tungsteno pulsato (TIG)
Questo metodo migliora notevolmente la stabilità dei processi di saldatura a bassa corrente e consente di controllare facilmente la potenza dell'arco e la formazione della saldatura regolando vari parametri. Il saldato presenta una deformazione e una zona interessata dal calore minime, che lo rendono ideale per la saldatura di lamiere sottili, la saldatura in tutte le posizioni e la saldatura di materiali sensibili al calore come l'alluminio forgiato, l'alluminio duro e l'alluminio super duro.
(2) Saldatura ad arco ad argon ad impulsi con gas inerte metallico (MIG)
Questo metodo è adatto a tutte le posizioni saldatura dell'alluminio lastre in lega con uno spessore di 2-10 mm.
Può essere utilizzato per saldare l'alluminio lastre in lega con uno spessore inferiore a 4 mm.
Per i prodotti con elevati requisiti di qualità, la saldatura a punti a onda d'urto in corrente continua e saldatura delle cuciture possono essere utilizzati.
La saldatura richiede attrezzature sofisticate, correnti di saldatura elevate e un'alta produttività, che la rendono particolarmente adatta alla produzione di massa di parti e componenti.
La saldatura per attrito (FSW) è un tipo di tecnologia di giunzione allo stato solido che può essere utilizzata per saldare piastre di varie leghe.
Rispetto ai metodi tradizionali di saldatura per fusione, la FSW offre diversi vantaggi, come l'assenza di spruzzi, la riduzione della polvere, la non necessità di filo di saldatura o gas di schermaturae l'assenza di pori e crepe nel giunto.
Inoltre, rispetto all'attrito ordinario, la FSW non è limitata dalle parti dell'albero e può produrre saldature diritte.
Questo metodo di saldatura vanta anche numerosi altri vantaggi, tra cui il miglioramento delle proprietà meccaniche, l'efficienza energetica, la riduzione dell'inquinamento e i bassi requisiti di preparazione prima della saldatura.
A causa del basso punto di fusione dell'alluminio e delle leghe di alluminio, la FSW è particolarmente adatta a questi materiali.
Quando si saldano leghe di alluminio utilizzando saldatura a gas o la saldatura TIG, si raccomanda l'uso del filo d'apporto.
I fili per saldatura in alluminio e in lega di alluminio possono essere classificati in due tipi: omogenei ed eterogenei.
Per ottenere un sistema forte e affidabile giunto di saldaturaÈ importante scegliere il materiale d'apporto più adatto al metallo di base utilizzato.
Quando si sceglie un filo di saldatura per leghe di alluminio, è importante considerare diversi fattori, tra cui i requisiti di composizione, le proprietà meccaniche, la resistenza alla corrosione, la rigidità strutturale, il colore e la resistenza alle cricche del prodotto finito.
L'utilizzo di un metallo d'apporto con una temperatura di fusione inferiore a quella del metallo di base può ridurre significativamente il rischio di cricche intergranulari nella zona termicamente interessata.
Per le leghe non trattate termicamente, la resistenza della giunto saldato aumenta nel seguente ordine: Serie 1000, Serie 4000 e Serie 5000.
È importante notare che i fili per saldatura della serie 5000 contenenti più di 3% di magnesio non dovrebbero essere utilizzati in strutture con temperature di servizio superiori a 65°C, poiché queste leghe sono altamente suscettibili di cricche da tensocorrosione in queste condizioni.
Per prevenire le cricche, spesso si raccomanda di utilizzare un metallo d'apporto con un contenuto di lega superiore a quello del metallo di base.
I fili di saldatura più comunemente utilizzati per le leghe di alluminio sono fili di grado standard con composizioni simili al metallo base. In assenza di un filo per saldatura di grado standard, è possibile tagliare una striscia dal metallo di base e utilizzarla come riempimento.
Una scelta popolare di filo di saldatura è l'HS311, noto per la sua buona fluidità, il ritiro minimo durante la solidificazione e l'eccellente resistenza alle cricche. Per migliorare ulteriormente la granulometria, la resistenza alle cricche e le proprietà meccaniche della saldatura, si utilizzano piccole quantità di elementi in lega come Ti, V, Zr e altri sono spesso aggiunti come modificatori.
Nella scelta del filo per saldatura in lega di alluminio è necessario prestare attenzione ai seguenti aspetti:
(1) Sensibilità alle cricche dei giunti saldati
Il fattore principale che influisce sulla sensibilità alle cricche è la compatibilità del metallo di base e del filo di saldatura.
L'utilizzo di un metallo saldato con una temperatura di fusione inferiore a quella del metallo di base può ridurre la sensibilità alle cricche sia del metallo saldato che della zona termicamente interessata.
Ad esempio, quando si salda una lega 6061 con un contenuto di silicio pari a 0,6%, l'utilizzo della stessa lega per la saldatura determina una sensibilità alle cricche molto elevata.
Tuttavia, l'utilizzo del filo di saldatura ER4043 con un contenuto di silicio di 5% offre una buona resistenza alle cricche, poiché la sua temperatura di fusione è inferiore a quella della lega 6061 e presenta una maggiore plasticità durante il raffreddamento.
Inoltre, si consiglia di evitare la combinazione di Mg e Cu nel metallo saldato, poiché Al-Mg-Cu presenta un'elevata sensibilità alle cricche.
(2) Proprietà meccaniche del giunto saldato
L'alluminio industriale puro ha la resistenza più bassa, mentre il 4000 serie alluminio Le leghe di alluminio della serie 5000 hanno la resistenza più elevata.
Sebbene il filo di saldatura Al-Si abbia un'elevata resistenza alle cricche, presenta una scarsa plasticità.
Pertanto, per i giunti che richiedono un trattamento di deformazione plastica dopo la saldatura, è meglio evitare il filo di saldatura al silicio.
(3) Prestazioni del giunto di saldatura
La scelta del metallo d'apporto non si basa solo sulla composizione del metallo di base, ma anche sulla geometria del giunto, sui requisiti operativi di resistenza alla corrosione e sui requisiti estetici della saldatura.
Ad esempio, per garantire una buona resistenza alla corrosione o per evitare la contaminazione dei prodotti immagazzinati, un contenitore che immagazzina perossido di idrogeno richiede una lega di alluminio di elevata purezza.
In questo caso, la purezza del metallo d'apporto deve essere almeno pari a quella del metallo di base.
Il modello, le specifiche e le applicazioni della bacchetta per saldatura in lega di alluminio sono riportati nella Tabella 2. La Tabella 3 illustra la composizione chimica e le proprietà meccaniche dell'elettrodo in lega di alluminio.
Tabella 2 Tipo (marca), specifiche e applicazione delle bacchette per saldatura in alluminio e leghe di alluminio
| Tipi | Grado | Tipi di pelle | Materiale di base | Specifiche dell'elettrodo / mm | Scopo | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1100 | L109 | Tipo di base | Alluminio puro | 3.2,4.5 | 345〜355 | Saldatura di lamiere e contenitori in alluminio puro |
| E4043 | L209 | Tipo di base | Lega Al Si | 3.2,4.5 | 345〜355 | Saldatura di lamiere di alluminio, colate di alluminio al silicio, leghe di alluminio generiche, alluminio forgiato, duralluminio (eccetto alluminio). lega di magnesio) |
| E3003 | L309 | Tipo di base | Lega di alluminio e manganese | 3.2,4.5 | 345〜355 | Saldatura di leghe di alluminio e manganese, alluminio puro e altre leghe di alluminio |
Tabella 3 Composizione chimica e proprietà meccaniche degli elettrodi di alluminio e leghe di alluminio
| Tipi | Grado | Tipi di pelle | Tipi di alimentazione | Composizione chimica del nucleo della saldatura /% | Resistenza alla trazione del metallo depositato / MPa | In trazione resistenza del giunto saldato / MPa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1100 | L109 | Tipo di base | DCEP (elettrodo positivo a corrente continua) | Si+Fe≤0,95,Co0,05〜0,20 Mn≤0,05,Be≤0,0008 Zn≤0,10,altri≤0,15 AI≥99,0 | ≥64 | ≥80 |
| E4043 | L209 | Tipo di base | DCEP | Si4.5〜6.0,Fe≤0.8 Cu≤0.30,Mn≤0.05 Zn≤0.10,Mg≤0.0008 altri≤0.15,Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
| E3003 | L309 | Tipo di base | DCEP | Si≤0,6,Fe≤0,7 Cu0,05〜0,20,Mn1,0 〜1,5 Zn≤0,10,altri≤0,15 Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
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I gas inerti preferiti per la saldatura delle leghe di alluminio sono l'argon e l'elio.
I requisiti tecnici dell'argon sono un livello di purezza pari o superiore a 99,9%, un contenuto di ossigeno inferiore a 0,005%, un contenuto di idrogeno inferiore a 0,005%, un contenuto di umidità inferiore a 0,02 mg/L e un contenuto di azoto inferiore a 0,015%.
Un aumento dei livelli di ossigeno e azoto degrada l'atomizzazione catodica.
Se il contenuto di ossigeno è superiore a 0,3%, la perdita di fiamma dell'elettrodo di tungsteno si intensifica e se il contenuto di ossigeno supera 0,1%, la superficie di saldatura diventa opaca o annerita.
Per la saldatura TIG, si sceglie l'argon puro per la saldatura AC più HF, adatta alla saldatura di lamiere spesse. Per la saldatura a elettrodo positivo in corrente continua, si utilizza una miscela di Ar + He o Ar puro.
Per le lastre di spessore inferiore a 25 mm si utilizza argon puro.
Per le lastre con uno spessore di 25-50 mm, si utilizza una miscela di Ar + He con 10% a 35% di Ar.
Per le lastre con uno spessore di 50-75 mm, è necessario utilizzare una miscela di Ar + He con 10% a 35% o 50% He.
Per le lastre di spessore superiore a 75 mm, si raccomanda una miscela di Ar + He con 50% - 75% He.
L'efficienza termica della saldatura a gas ossigeno-acetilene è bassa e l'apporto di calore non è concentrato, rendendo la qualità e le prestazioni del giunto non elevate. Inoltre, per la saldatura di alluminio e leghe di alluminio è necessario un flussante e i residui devono essere rimossi dopo la saldatura.
Nonostante questi inconvenienti, le apparecchiature per la saldatura a gas sono comunemente utilizzate per la saldatura di leghe di alluminio con requisiti qualitativi bassi, come lamiere sottili e piccole parti, nonché per la riparazione di leghe e fusioni di alluminio. Ciò è dovuto alla sua semplicità, alla mancanza di alimentazione elettrica e alla sua natura comoda e flessibile.
(1) Saldatura a gas in forma congiunta
I giunti a T e le giunzioni a T non sono ideali per la saldatura a gas delle leghe di alluminio, poiché è difficile rimuovere il flusso residuo e le scorie di saldatura nell'intercapedine. Pertanto, si raccomanda di utilizzare giunti di testa quando possibile.
Per garantire una saldatura completa senza cedimenti o bruciature, si raccomanda l'uso di una piastra di supporto con una scanalatura. La piastra di supporto è generalmente in acciaio inox o rame puro.
La saldatura con una piastra di supporto può ottenere una buona formatura inversa e migliorare la produttività della saldatura.
(2) Selezione del flusso per la saldatura a gas
Quando si saldano a gas le leghe di alluminio, l'uso di un flussante è necessario per garantire una saldatura omogenea. processo di saldatura e una buona qualità della saldatura. Il flusso, noto anche come flusso gassoso, rimuove la pellicola di ossido e altre impurità sulla superficie della lega di alluminio durante la saldatura.
La funzione principale del flussante è quella di rimuovere la pellicola di ossido che si forma sulla superficie dell'alluminio durante la saldatura, migliorare la bagnabilità del metallo di base e promuovere la formazione di una microstruttura di saldatura densa.
Il flussante viene in genere spruzzato direttamente sulla scanalatura del pezzo da saldare prima della saldatura, oppure aggiunto nel bagno fuso del filo di saldatura.
I fondenti per leghe di alluminio sono in genere costituiti da cloruri di elementi quali potassio, sodio, calcio e litio. Questi composti vengono macinati, setacciati e miscelati in proporzioni specifiche per creare il fondente.
Ad esempio, la criolite di alluminio (Na3AlF6) può fondere l'allumina a 1000°C e il cloruro di potassio può trasformare l'allumina refrattaria in cloruro di alluminio fusibile. Il fondente ha un basso punto di fusione e una buona fluidità, che può anche migliorare la fluidità del metallo fuso e garantire una corretta formazione della saldatura.
(3) Selezione dell'ugello e della fiamma di saldatura
Le leghe di alluminio hanno una forte tendenza a ossidarsi e ad assorbire aria. Durante la saldatura a gas, è importante utilizzare una fiamma neutra o una debole fiamma carbonizzante (con un eccesso di acetilene) per evitare l'ossidazione dell'alluminio. In questo modo si manterrà il bagno di alluminio fuso in un'atmosfera riducente e si eviterà l'ossidazione.
È severamente vietato utilizzare una fiamma di ossidazione, poiché ossiderebbe fortemente l'alluminio e ostacolerebbe il processo di saldatura.
Tuttavia, se la quantità di acetilene è eccessiva, l'idrogeno libero può dissolversi nel bagno fuso, causando porosità nella saldatura e rendendola poco stabile.
(4) Saldatura a stagno
Per evitare variazioni di dimensione e posizione relativa durante la saldatura, è necessario effettuare una saldatura preliminare.
La saldatura a gas ha un elevato coefficiente di espansione lineare, una rapida velocità di conduzione del calore e un'ampia area di riscaldamento, per cui le saldature di posizionamento devono essere più dense di quelle per le parti in acciaio.
Il filo d'apporto utilizzato per la saldatura di posizionamento è lo stesso utilizzato per la saldatura del prodotto. Prima della saldatura di posizionamento, è necessario applicare uno strato di flusso di gas nel gap di saldatura.
La potenza della fiamma durante la saldatura di posizionamento deve essere leggermente superiore a quella della saldatura a gas.
(5) Operazione di saldatura a gas
Quando si saldano materiali in acciaio, la temperatura di riscaldamento può essere determinata osservando il cambiamento di colore dell'acciaio. Tuttavia, questo non è possibile quando si saldano leghe di alluminio, in quanto non vi è un evidente cambiamento di colore durante il riscaldamento.
Per controllare il temperatura di saldatura, il tempo di saldatura può essere determinato sulla base delle seguenti osservazioni:
Per il gas fogli di saldaturaÈ possibile utilizzare il metodo di saldatura a sinistra, con il filo di saldatura davanti alla fiamma di saldatura. In questo modo si evita il surriscaldamento del bagno fuso e la formazione di grani o la bruciatura nella zona termicamente interessata, riducendo la perdita di calore.
Per i metalli di base con uno spessore superiore a 5 mm, è possibile utilizzare il metodo di saldatura corretto, con il filo di saldatura dietro la torcia di saldatura. In questo modo si riduce al minimo la perdita di calore, si aumenta la profondità di fusione e si migliora l'efficienza del riscaldamento.
Per la saldatura a gas di parti di spessore inferiore a 3 mm, l'angolo di inclinazione della torcia deve essere di 20-40°. Per i pezzi spessi, l'angolo di inclinazione della torcia deve essere di 40-80°, con un angolo tra il filo di saldatura e la torcia di 80-100°.
Per la saldatura a gas delle leghe di alluminio, è meglio completare il giunto in una sola passata, poiché il deposito di un secondo strato può provocare l'inclusione di scorie nella saldatura.
(6) Trattamento post-saldatura
Il corrosione dell'alluminio I giunti causati dal flusso residuo e dalla scoria sulla superficie di saldatura della saldatura a gas sono una potenziale causa di danni futuri al giunto.
Entro 1-6 ore dalla saldatura a gas, è necessario pulire il flusso e le scorie residue per evitare la corrosione della saldatura.
Il processo di pulizia dopo la saldatura prevede le seguenti fasi:
Conosciuta anche come saldatura a gas inerte di tungsteno (TIG), prevede l'uso del tungsteno come elettrodo per generare un arco tra il tungsteno e il pezzo da saldare. Il calore generato dall'arco fonde il metallo da saldare, che viene poi unito dal filo di apporto per formare un solido giunto di saldatura.
La saldatura ad arco ad argon dell'alluminio sfrutta le proprietà di "atomizzazione catodica" dell'argon per rimuovere la pellicola di ossido dalla superficie.
Il processo di saldatura TIG protegge l'elettrodo di tungsteno e l'area di saldatura schermandola con un gas inerte, come l'argon, emesso dall'ugello. In questo modo si evita qualsiasi reazione tra l'area di saldatura e l'aria circostante.
Il processo di saldatura TIG è ideale per la saldatura di lamiere sottili con uno spessore inferiore a 3 mm. Rispetto alla saldatura a gas e alla saldatura manuale ad arco, la deformazione del pezzo è minore.
Il metodo di saldatura TIG in corrente alternata è particolarmente utile per la saldatura di leghe di alluminio, in quanto il catodo è in grado di rimuovere la pellicola di ossido e prevenire la corrosione. Si ottiene così una superficie brillante e liscia, con una forma del giunto priva di limitazioni. Il flusso di argon raffredda inoltre rapidamente il giunto, migliorandone la microstruttura e le proprietà, rendendolo adatto alla saldatura in tutte le posizioni.
Tuttavia, il processo di saldatura TIG richiede una pulizia più rigorosa prima della saldatura a causa dell'assenza di flusso. La saldatura TIG in corrente alternata e la saldatura TIG a impulsi in corrente alternata sono i metodi preferiti per la saldatura delle leghe di alluminio, seguiti dalla saldatura TIG inversa in corrente continua.
In generale, la saldatura in corrente alternata è la più utilizzata per le leghe di alluminio, in quanto offre la migliore combinazione di capacità di trasporto della corrente, controllo dell'arco e pulizia dell'arco. Quando si utilizza la connessione positiva in corrente continua (elettrodo collegato all'elettrodo negativo), il calore generato sulla superficie del pezzo da saldare determina una penetrazione profonda e si può utilizzare una corrente di saldatura maggiore per una determinata dimensione dell'elettrodo.
Questo metodo non richiede un preriscaldamento anche per sezioni spesse e provoca una deformazione minima del metallo di base. Tuttavia, il metodo di saldatura TIG a connessione inversa in corrente continua (elettrodo contro elettrodo positivo) è raramente utilizzato per la saldatura dell'alluminio. Nonostante ciò, offre vantaggi quali una bassa profondità di fusione, un facile controllo dell'arco e buoni effetti di purificazione per la saldatura dell'alluminio. saldatura continua o saldatura di riparazione di scambiatori di calore a parete sottile e componenti simili con uno spessore del tubo inferiore a 2,4 mm.
(1) Elettrodo di tungsteno
Il punto di fusione del tungsteno è di 3410°C.
Il tungsteno ha una forte capacità di emissione di elettroni ad alte temperature.
Con l'aggiunta di tracce di elementi di terre rare come torio, cerio e zirconio, l'efficienza dell'emissione di elettroni diminuisce significativamente e la capacità di trasporto di corrente viene notevolmente migliorata.
Nella saldatura TIG delle leghe di alluminio, un elettrodo di tungsteno viene utilizzato principalmente per condurre la corrente, innescare un arco e mantenere la normale combustione dell'arco.
I materiali per elettrodi di tungsteno comunemente utilizzati includono tungsteno puro, torio-tungsteno e cerio-tungsteno.
(2) Parametri del processo di saldatura
Per ottenere un'eccellente formazione e qualità della saldatura, i parametri del processo di saldatura devono essere selezionati in base ai requisiti tecnici della saldatura.
I principali parametri di processo per la saldatura TIG manuale delle leghe di alluminio includono il tipo di corrente, la polarità, la dimensione della corrente, la portata del gas di protezione, la lunghezza di estensione dell'elettrodo di tungsteno e la distanza tra l'ugello e il pezzo.
I parametri di processo per la saldatura TIG automatica comprendono anche la tensione dell'arco (lunghezza dell'arco), la velocità di saldatura e la velocità di avanzamento del filo.
A seconda del materiale e dello spessore da saldare, i parametri di processo includeranno il diametro e la forma dell'elettrodo di tungsteno, il diametro del filo di saldatura, il tipo di gas di protezione, la portata del gas, il diametro dell'ugello, la corrente di saldatura, la tensione dell'arco, la velocità di saldatura, e questi parametri possono essere regolati in base ai risultati effettivi della saldatura fino a soddisfare i requisiti desiderati.
Di seguito sono riportate le considerazioni chiave per la selezione dei parametri di saldatura TIG per le leghe di alluminio:
Difetti e cause comuni della saldatura dell'alluminio
Cause di chiusura degli stomi
Misure preventive:
Cause di Cricche da saldatura
Misure preventive:
Cause di incompletezza Penetrazione della saldatura
Misure preventive:
Cause dell'inclusione del tungsteno nella saldatura
Misure preventive:
Cause del sottosquadro
Misure preventive:
I difetti dell'alluminio getti in lega possono generalmente essere riparati mediante saldatura ad arco di argon, con risultati migliori utilizzando la saldatura TIG in corrente alternata.
Quando si utilizza la saldatura di riparazione per fissare difetti di fusioneÈ importante pulire il filo di saldatura e le parti prima della saldatura, selezionare materiali appropriati per il filo di saldatura e utilizzare fili di saldatura ad arco corto e ad angolo ridotto. Nella pratica, sono state fatte molte esperienze di successo con diversi tipi di tipi di difetticome ad esempio l'utilizzo di una bassa corrente di saldatura ogni volta che è possibile.
Il filo di saldatura deve avere una composizione di lega superiore a quella del metallo di base per integrare la lega bruciata durante la saldatura di riparazione e mantenere la coerenza della composizione della saldatura.
Per i getti con difetti di cricca, prima di procedere alla saldatura di riparazione, è necessario eseguire dei fori di arresto della cricca su entrambe le estremità. Il pezzo deve essere preriscaldato e saldato con un metodo di saldatura a sinistra per osservare la fusione della saldatura. Il filo deve essere riempito in modo da formare un bagno di fusione completamente bagnato.
Quando il difetto è grande, è possibile applicare un sottile strato di tensioattivo (tensioattivo ATIG) sulla posizione di saldatura per aumentare l'efficienza durante la saldatura TIG tradizionale. Il tensioattivo fa sì che l'arco di saldatura si restringa o che il flusso di metallo nel bagno di saldatura si modifichi, con il risultato di un aumento del penetrazione della saldatura.
Nella saldatura TIG in corrente alternata di leghe di alluminio, uno strato di SiO2 L'agente attivo può essere applicato alla superficie di saldatura per modificare la penetrazione, ridurre il preriscaldamento e facilitare il processo di saldatura.
(1) L'alluminio è altamente incline all'ossidazione nell'aria e durante la saldatura, formando ossido di alluminio (Al2O3) che ha un elevato punto di fusione ed è molto stabile, rendendolo difficile da rimuovere. Ciò ostacola la fusione e la fusione del materiale di base. Il pesante film di ossido non affiora facilmente in superficie, causando inclusioni di scorie, fusione incompleta e penetrazione insufficiente.
La pellicola di ossido superficiale dell'alluminio e la grande quantità di umidità adsorbita possono causare porosità nella saldatura. Prima della saldatura, è necessario eseguire una rigorosa pulizia della superficie con metodi chimici o meccanici per rimuovere questa pellicola di ossido. Durante il processo di saldatura, la protezione deve essere rafforzata per prevenire l'ossidazione. Quando si utilizza la saldatura a gas inerte di tungsteno, è necessario scegliere una sorgente di corrente alternata per rimuovere il film di ossido attraverso la "pulizia catodica".
Nella saldatura a gas, è necessario utilizzare un flusso per rimuovere il film di ossido. Nella saldatura di lamiere spesse, il calore di saldatura può essere aumentata. Ad esempio, il calore dell'arco di elio è elevato, quindi si può utilizzare una protezione con gas elio o misto argon-elio, oppure una saldatura ad arco schermata da gas con specifiche elevate. Nel caso di connessione positiva in corrente continua, la "pulizia catodica" non è necessaria.
(2) La conducibilità termica e la capacità termica specifica dell'alluminio e delle leghe di alluminio sono più del doppio di quelle dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio a bassa lega. La conducibilità termica conduttività dell'alluminio è decine di volte superiore a quello dell'acciaio inossidabile austenitico.
Durante il processo di saldatura, una grande quantità di calore può essere rapidamente convogliata nel metallo di base, quindi quando si salda l'alluminio e le leghe di alluminio, oltre all'energia consumata per fondere il pool di metallo, si spreca più calore in altre parti del metallo. Questo spreco di energia è più significativo che in saldatura dell'acciaio.
Per ottenere giunti saldati di alta qualità, è necessario utilizzare il più possibile fonti di energia concentrate e di elevata potenza. A volte si possono adottare anche misure di preriscaldamento e altre misure di processo.
(3) Il coefficiente di espansione lineare dell'alluminio e delle sue leghe è circa il doppio di quello dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio a bassa lega. L'alluminio subisce un significativo ritiro volumetrico al momento della solidificazione, con conseguenti notevoli deformazioni e sollecitazioni nella saldatura, che richiedono misure per prevenire la deformazione della saldatura. I bacini di saldatura in alluminio sono soggetti a buchi da ritiro, porosità, cricche a caldo e alti livelli di corrosione. stress interno durante la solidificazione.
In fase di produzione, la regolazione della composizione del filo di saldatura e del processo di saldatura può prevenire il verificarsi di crepe calde. Il filo per saldatura in lega di alluminio e silicio può essere utilizzato per la saldatura di leghe di alluminio, diverse dalle leghe di alluminio e magnesio, dove la resistenza alla corrosione è ammissibile. Nelle leghe di alluminio e silicio, la tendenza alla criccatura a caldo è maggiore quando il contenuto di silicio è pari a 0,5%.
Con l'aumento del contenuto di silicio, l'intervallo di temperatura di cristallizzazione della lega diminuisce, la fluidità migliora significativamente, il tasso di ritiro diminuisce e la tendenza alle cricche a caldo si riduce di conseguenza. In base all'esperienza di produzione, le cricche a caldo non si verificano quando il contenuto di silicio è compreso tra 5% e 6%. Pertanto, l'utilizzo di barre SAlSi (con contenuto di silicio compreso tra 4,5% e 6%) per la saldatura può garantire una migliore resistenza alle cricche.
(4) L'alluminio ha una forte riflettività alla luce e al calore. Durante la transizione solido-liquido non si nota alcun cambiamento di colore, il che lo rende difficile da valutare durante le operazioni di saldatura. L'alluminio per alte temperature ha una bassa resistenza, che lo rende difficile da sostenere il bagno di saldatura e facile da bruciare.
(5) L'alluminio liquido e le sue leghe possono sciogliere una grande quantità di idrogeno, mentre l'alluminio allo stato solido non ne scioglie quasi per niente. Durante la solidificazione e il rapido raffreddamento del bagno di saldatura, l'idrogeno non ha tempo sufficiente per uscire, portando facilmente alla formazione di pori di idrogeno. L'umidità presente nell'atmosfera della colonna d'arco, i materiali di saldatura e l'umidità adsorbita dalla pellicola di ossido superficiale del materiale di partenza sono tutte fonti critiche di idrogeno nel cordone di saldatura. Pertanto, le fonti di idrogeno devono essere rigorosamente controllate per evitare la formazione di pori.
(6) Gli elementi della lega tendono a evaporare e a bruciare, causando una riduzione delle prestazioni del cordone di saldatura.
(7) Se il metallo base del materiale di partenza è deformato o subisce un rafforzamento per invecchiamento in soluzione, il calore della saldatura può ridurre la resistenza della zona interessata dal calore.
La saldatura ad arco TIG e MIG, comoda ed economica, può essere utilizzata per la saldatura e la riparazione di leghe di alluminio.
L'impiego della saldatura a fascio ad alta energia e della saldatura per attrito nella saldatura delle leghe di alluminio consente di risolvere efficacemente i problemi di bruciatura degli elementi della lega, di rammollimento del giunto e di deformazione della saldatura. La saldatura per attrito, in particolare, è una connessione a stato solido che ha il vantaggio di essere ecologica.
Quando si utilizzano i metodi di saldatura di riparazione convenzionali per riparare i difetti delle fusioni in lega di alluminio, è importante prestare attenzione alla pulizia prima della saldatura, alla scelta di un filo di apporto adatto e al rispetto delle specifiche del processo di saldatura. La saldatura di riparazione TIG in corrente alternata è in genere preferibile per evitare difetti di saldatura.
Per migliorare la riparazione qualità della saldatura di fusioni in lega di alluminio, è possibile utilizzare metodi speciali di saldatura di riparazione in combinazione con la situazione reale quando i difetti della fusione sono unici e le condizioni lo consentono.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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