Kunsten af ​​aluminiumstig -svejsning

Aluminium tig (wolfram inert gas) svejsning betragtes ofte som højdepunktet i svejsning af håndværk. Processen kræver en unik blanding af teknisk viden, præcist udstyrsopsætning og veludviklet manuel fingerfærdighed. Når det udføres korrekt, producerer det svejsninger, der ikke kun er utroligt stærke og lækage, men også æstetisk smukke, med deres karakteristiske skinnende, stablede-dime-udseende. I modsætning til svejsestål præsenterer aluminium et sæt unikke udfordringer på grund af dets forskellige fysiske og kemiske egenskaber. Ved at forstå disse udfordringer og mestre teknikkerne til at overvinde dem kan du imidlertid låse muligheden for at skabe fejlfri svejsninger på alt fra bildele og rumfartskomponenter til brugerdefineret fabrikation og kunstneriske skulpturer.

Denne definitive guide fører dig gennem alt hvad du har brug for at vide, fra den grundlæggende videnskab bag processen til de avancerede teknikker, der bruges af fagfolk. Uanset om du er en nybegynder, der ønsker at komme i gang eller en erfaren svejser, der søger at forfine dine evner, dette dybe dykke ned i aluminium TIG -svejsning giver den viden, du har brug for for at få succes.

---

Hvorfor aluminium er anderledes: at forstå udfordringerne

Før det endda slår en bue, er det vigtigt at forstå, hvorfor aluminium opfører sig anderledes end stål. Denne viden er grundlaget for alle de teknikker og indstillinger, der følger.

Det ihærdige oxidlag

Aluminium danner naturligt et meget tyndt, meget hårdt lag af aluminiumoxid (al₂o₃), når den udsættes for luft. Dette lag har et smeltepunkt på ca. 3.700 ° F (2.037 ° C), som er drastisk højere end smeltepunktet for det rene aluminium under det, som er omkring 1.220 ° F (660 ° C). Hvis dette oxidlag ikke fjernes, vil det modstå svejsespytten, hvilket fører til forurening, dårlig fusion og en grim, kornet svejsning. Nøglen til at løse dette problem ligger i selve TIG -processen.

Høj termisk ledningsevne

Aluminium fungerer som en fremragende køleplade. Det trækker varme væk fra svejsningszonen ekstremt hurtigt. Dette betyder, at der kræves meget mere varmeindgang for at starte og opretholde en smeltet vandpyt sammenlignet med stål. Det betyder også, at varmeopbygning sker over hele emnet hurtigere, hvilket øger risikoen for vridning og forvrængning, hvis den ikke styres omhyggeligt.

Ingen farveændring før smeltning

Stål lyser rødt varmt, før det smelter, hvilket giver en klar visuel signal. Aluminium gør det ikke. Det forbliver sølvfarvet og lyst lige indtil det øjeblik, det omdannes øjeblikkeligt til en smeltet vandpyt. Dette kan være desorienterende for begyndere og kræver at lære at 'læse ' metaloverfladen, når det varmer op.

Kraterne og den varme revner

Aluminium har en høj termisk ekspansion og sammentrækningshastighed. Når svejsepuden størkner og afkøles, krymper den markant. Hvis svejsningen afsluttes forkert, kan denne krympning efterlade et krater - en depression i slutningen af ​​svejseperlen. Kratere er meget tilbøjelige til at revne (varm krakning), fordi de er et punkt med stresskoncentration under størkning.

---

Væsentligt udstyr og opsætning til aluminiumstig

Brug af det rigtige udstyr og konfiguration af det korrekt er 80% af slaget i aluminium TIG -svejsning.

Strømkilden: AC TIG WELDER

Selvom det er muligt at svejse tyndt aluminium med DCEN (jævnstrømselektrode negativ) og en heliumblanding, er standarden og den krævede metode til aluminiumsvejsning af høj kvalitet (vekslende strøm).

• Hvorfor AC?  AC -strømcyklussen skifter mellem to faser:

• Elektrode -positiv (EP) cyklus:  Dette er 'rengøring ' -handlingen. I løbet af denne halvdel af cyklussen hopper elektroner fra emnet til wolframelektroden og sprænger det stædige aluminiumoxidlag. Dette er synligt som en tydelig ætset cirkel omkring buen.

• Elektrode negativ (EN) cyklus:  Dette er 'Penetration ' eller 'opvarmning ' handling. I løbet af denne halvdel strømmer strømmen fra elektroden til emnet, leverer størstedelen af ​​varmen og skaber svejsespyt.

En moderne inverterbaseret AC/DC TIG-svejser er ideel, fordi den giver mulighed for præcis justering af AC-balancen (eller AC-bølgeformkontrol).

De kritiske kontroller: balance og hyppighed

• AC -balance ( %EN vs. %EP):  Denne kontrol justerer forholdet mellem den tid, der bruges i penetrationsfasen (EN) mod rengøringsfasen (EP).

• En højere %EN (f.eks. 70-80 %) giver mere varme og penetration, et smallere rengøringsbånd og en skarpere, mere stabil bue. Imidlertid kan for meget en Tolfram mulighed for at overophedes og bold overdreven.

• En højere %EP (f.eks. 30-40 %) giver en bredere rengøring, hvilket er godt for beskidt eller oxideret materiale eller til håndtering af urenheder. Imidlertid kan for meget EP få tungsten til at kugle hurtigt op og kan ætses materialet uden for svejsningszonen overdreven.

• Et godt udgangspunkt er omkring 70% EN / 30% EP.

• AC -frekvens (Hz):  Denne kontrol justerer, hvor mange gange i sekundet de aktuelle skifter mellem EN og EP.

• En lavere frekvens (f.eks. 60-80 Hz) skaber en bredere, blødere lysbuekegle og en bredere svejsespyt. Det er mere tilgivende for begyndere.

• En højere frekvens (f.eks. 120-200 Hz) skaber en meget fokuseret, stram og stiv lysbue. Dette giver bedre retningsstyring, dybere penetration (bue kegle 'graver ' in) og er fremragende til stramme hjørner og detaljeret arbejde. Det hjælper også med at koncentrere varme, reducere den samlede varmepåvirkede zone (HAZ).

Valg af den rigtige wolframelektrode

Elektroden er en kritisk komponent. For aluminiums AC TIG var  ren wolfram  (grøn) den historiske standard, men den kugler let og er mindre stabil. I dag er  lanthaneret  (guld, 1,5% eller 2,0%) og  ceriated  (grå) populære valg, da de fungerer godt på både AC og DC, starter let og opretholder et stabilt punkt for en strammere bue.  Zirkoneret  (hvid) er også et fremragende, langvarigt valg dedikeret til AC-svejsning.

Elektroden skal skærpes til et punkt (med en dedikeret wolfram -slibemaskine) til en stabil bue, men den vil naturligvis danne en bold ved spidsen under vejen. Målet er en ren, stabil bold, ikke en stor, hængende.

Afskærmning af gas og fakkelopsætning

• Gas:  Brug 100% argon til de fleste aluminiumsvejsning op til ca. ½ 'tyk. For tykkere sektioner bruges en blanding af  argon / helium  (typisk 75% HE / 25% AR). Helium øger ARC's varmeindgang og penetration uden at ændre de elektriske indstillinger.

• Gaslinse:  En gaslinse  anbefales stærkt  til aluminiumsvejsning. Det erstatter standard Collet Body i din fakkel og bruger en fin mesh -skærm til at skabe en meget glattere, mere laminær gasstrøm. Dette giver overlegen afskærmning af afskærmning, giver dig mulighed for at stikke wolfram ud længere for bedre synlighed og adgang til stramme led og er mindre modtagelig for udkast.

• Kopstørrelse:  En større keramisk kop (f.eks. #6, #7 eller #8), der bruges med en gaslinse, giver endnu bedre afskærmning af gasdækning over den større svejsespids af aluminium.

Fyldstofmetaller

Aluminiums fyldestænger matches typisk med den basislegering, du svejser. Almindelige valg inkluderer:

• 4043:  En generel legering med fremragende fluiditet og god knækresistens. Det svejser jævnt, men producerer en grålig svejsningsperle, der ikke anodiseres for at matche basismetallet.

• 5356:  Det andet mest almindelige valg. Det giver lysere, skinnende svejsninger, der mere stemmer overens med basismetalfarven og er anodiserbare. Det har en højere trækstyrke end 4043, men er mindre flydende og kan være mere følsom over for varm krakning i visse situationer.

• Andre legeringer som 4943, 5183 og 5556 bruges til specifikke applikationer og krav til højere styrke.

Konsulter altid et fyldningsmetaludvælgelsesdiagram for at vælge den rigtige stang til dit specifikke basismetal og anvendelse.

---

Den trinvise svejsningsteknik

Når din maskine er indstillet korrekt, kommer resten ned på teknikken.

Forberedelse er vigtigst

1. Rengøring:  Dette kan ikke overdrives. Al oxidation, olie, fedt og snavs skal fjernes.

• Mekanisk rengøring:  Brug en dedikeret stålbørste af rustfrit stål (kun brugt til aluminium) til at skrubbe det fælles område. Alternativt kan du bruge en Sander eller en klapskive. Børst altid i en retning, ikke frem og tilbage.

• Kemisk rengøring:  Tør området ned med et opløsningsmiddel som acetone eller en dedikeret affedtningsmiddel til at fjerne kulbrinter. Dette skal gøres  efter  mekanisk rengøring.

2. Fit-up:  Sørg for, at dele passer tæt sammen med minimal hul. Aluminiums høje fluiditet kan føre til smeltning, hvis huller er for store.

Start buen og etablering af puden

1. Start buen:  Brug en højfrekvent start for at undgå tungstenforurening.

2. Opret en 'Puddle ':  Hold en stram lysbue (ca. 1/16 'til 1/8 ') og hold faklen stabil. Du vil se oxidlaget forsvinde, og metallet bliver skinnende. Derefter vil det pludselig 'kollapse ' i en flydende vandpyt. Dette kan tage et par sekunder, især på tykkere materiale.  Vær tålmodig.

3. Tilsæt fyldningsmetal:  Når der er et stabilt, flydende, flydende, er der etableret en stabil, flydende vandpyt ca. 1/4.

Bevægelsen og rytmen

Den klassiske teknik til aluminium er 'Walk the Cup ' -metoden, skønt frihånd også er almindelig.

• Freehand Dabbing:  Dette involverer at bevæge faklen støt fremad, mens rytmisk dabbes på fyldestangen i vandpyt. Bevægelsen skal være glat og konsekvent.

• Gå på koppen:  Den keramiske kop på faklen er udhvilet på emnet eller fyldestangen. Ved at rocke faklen fra side til side i en stabil bevægelse, går svejseren '' koppen langs leddet. Dette giver utrolig konsistens, kontrol og renlighed, især på rør og lange led. Det er den foretrukne metode for mange fagfolk.

Afslutte svejsningen og forhindre kratere

Stop ikke blot og træk faklen væk. Dette garanterer en krater crack.

1. Langsomt ned:  Når du nærmer dig afslutningen af ​​svejsningen, skal du øge din rejsehastighed lidt for at reducere størrelsen på vandpyt.

2. Tilføj ekstra fyldstof:  Lige inden du er færdig, tilsættes en eller to sidste dips med fyldningsmetal for at overfylde enden af ​​svejsningen.

3. Brug kraterfyldningsfunktionen:  De fleste moderne svejsere har en kraterfyldningsindstilling. Når du frigiver pedalen eller triggeren, tilspidser maskinen automatisk nedstrømningen over en bestemt tid (f.eks. 5 sekunder), hvilket gør det muligt for vandet at størkne langsomt uden at krympe til et krater.  Lær at bruge denne funktion.

4. Hold afskærmning:  Efter at have tilsat det endelige fyldstof, skal du holde faklen på plads, indtil den efterstrømningsgas stopper for at beskytte det varme, størkning af metal mod oxidation.

---

Avancerede teknikker og fejlfinding

Svejsning tyndt aluminium (f.eks. 16ga - 0,125 ')

Tyndt materiale er tilbøjeligt til at fordrive og smelte gennem.

• Brug en mindre wolfram (1/16 ').

• Brug lavere strømstyrke og en mindre kop ( #5 eller #6 med gaslinse).

• Pulssvejsning er yderst fordelagtig. Pulserende veksler mellem en høj spidsstrøm (for at smelte metallet) og en lav baggrundsstrøm (for at lade vandpyt afkøle lidt). Dette reducerer den samlede varmeindgang, minimerer fordrejning og giver dig mere kontrol. En god startpulsindstilling er 100 pps (pulser pr. Sekund) med et 50% top/baggrundsforhold.

• Brug en kobber- eller aluminiums bageste bjælke bag leddet for at hjælpe med at sprede varme.

Svejsning tyk aluminium (f.eks. 0,25 'og derover)

Tyk materiale kræver massiv varmeindgang.

• Forvarm emnet til 300-400 ° F (150-200 ° C) med en fakkel. Dette er ofte vigtigt. Det reducerer det termiske chok for metallet, driver fugt af og giver dig mulighed for at bruge mindre strømstyrke fra din maskine.

• Brug en større wolfram (3/32 'eller 1/8 ').

• Brug en helium/argonblandingsgas til dybere penetration.

• Skrå tykke kanter for at skabe en 'v ' rille, der giver mulighed for fuld penetration. Der kræves flere pas.

Almindelige problemer og løsninger

• -  Tungsten Stop, brød den forurenede ende af, regrind tungsten og genstart.

• Oxidation (sort sottrester):  Ikke nok rengøringshandling (stigning %EP), gasstrømmen for lav, kladder eller materiale var ikke rent nok.

• Porøsitet (små huller i svejsning):  forårsaget af forurening (fugt, olie, fedt) eller tab af afskærmningsgas. Kontroller dine gaslinjer, strømningshastighed (20-25 CFH), og sørg for, at dit arbejde er rent og tørt.

• Manglende fusion:  Ikke nok varmeindgang. Forøg Amperage, sænk rejsehastigheden, eller brug en mere fokuseret bue (højere frekvens).

---

Sikkerhed først: Beskyttelse af dig selv

Prioriter altid sikkerhed, når du svejser:

• Åndedrætsbeskyttelse:  Svejse dampe kan være skadelige. Brug en godkendt åndedrætsværn med P100 -filtre, især i dårligt ventilerede områder. EN Fume Extractor er ideel.

• Øjenbeskyttelse:

• Svejsningshjelm:  Brug en auto-mørkende hjelm med en skygge #11-13 til TIG-svejsning.

• Sikkerhedsbriller:  Brug altid UV-beskyttende sikkerhedsbriller under din hjelm for at beskytte dine øjne mod omstrejfende buer og affald.

• Hudbeskyttelse:  Bær flammebestandigt tøj (læderjakke eller ærmer, svejsekleder) for at beskytte mod UV-stråling og sprøjt (skønt TIG har mindre sprøjt end andre processer).

• Elektrisk sikkerhed:  Undersøg dit udstyr for beskadigede kabler og forbindelser. Hold dit arbejdsområde tørt.

Konklusion

Aluminium TIG -svejsning er en udfordrende, men alligevel enormt givende dygtighed. Det er et sandt ægteskab med kunst og videnskab, der kræver en forståelse af metallurgi, elektricitet og gasdynamik, alt oversat gennem svejserens stabile hænder. Der er ingen erstatning for praksis. Start med enkle perler på flad plade, skrider derefter videre til samlinger og til sidst til komplekse projekter. Fokus på de grundlæggende elementer: upåklagelig rengøring, præcis maskinopsætning og udvikling af en stabil, rytmisk teknik. Ved at respektere aluminiumets unikke karakter og anvende viden i denne vejledning, vil du være godt på vej til at producere rene, stærke og smukke svejsninger, der er et vidnesbyrd om din dygtighed og dedikation.