Umjetnost zavarivanja aluminijskog tig

Aluminij TIG (volfram inertni plin) zavarivanje se često smatra vrhunac zavarivanja zavarivanja. Proces zahtijeva jedinstveni spoj tehničkog znanja, preciznog postavljanja opreme i dobro prihvaćene ručne spretnosti. Kada se pravilno izvede, proizvodi zavare koji nisu samo nevjerojatno jaki i nepropusni, već i estetski lijepi, s njihovim karakterističnim sjajnim, složenim izgledom. Za razliku od čelika za zavarivanje, aluminij predstavlja skup jedinstvenih izazova zbog svojih različitih fizičkih i kemijskih svojstava. Međutim, razumijevanjem ovih izazova i savladavanjem tehnika za njihovo prevladavanje, možete otključati mogućnost stvaranja besprijekornih zavara na svemu, od automobilskih dijelova i zrakoplovnih komponenti do prilagođene izmišljotine i umjetničkih skulptura.

Ovaj konačni vodič provest će vas kroz sve što trebate znati, od temeljne znanosti koja stoji iza procesa do naprednih tehnika koje koriste profesionalci. Bez obzira jeste li početnik koji želi započeti ili iskusni zavarivač koji želi pročistiti svoje vještine, ovaj dubok zaroni u aluminij Tig zavarivanje pružit će znanje koje vam je potrebno za uspjeh.

---

Zašto je aluminij drugačiji: razumijevanje izazova

Prije nego što se čak udari u luk, ključno je razumjeti zašto se aluminij ponaša drugačije od čelika. To je znanje temelj za sve tehnike i postavke koje slijede.

Uporni oksidni sloj

Aluminij prirodno tvori vrlo tanak, vrlo tvrdi sloj aluminij oksida (al₂o₃) kada je izložen zraku. Ovaj sloj ima talište od približno 3.700 ° F (2.037 ° C), što je drastično veće od tališta čistog aluminija ispod njega, što je oko 1.220 ° F (660 ° C). Ako se ovaj oksidni sloj ne ukloni, odupirat će se lokvi zavarivanja, što dovodi do onečišćenja, loše fuzije i ružnog, zrnatog zavara. Ključ za rješavanje ovog problema leži u samom procesu TIG.

Visoka toplinska vodljivost

Aluminij djeluje kao izvrstan hladnjak. Izuzetno izvlači toplinu iz zone zavara. To znači da je potrebno mnogo više unosa topline za pokretanje i održavanje rastaljene lokve u odnosu na čelik. To također znači da se nakupljanje topline brže događa na cijelom obrađenju, povećavajući rizik od iskrivljenja i izobličenja ako se ne upravlja pažljivo.

Nema promjene boje prije topljenja

Čelik svijetli crveno prije nego što se topi, pružajući jasan vizualni znak. Aluminij ne. Ostaje srebrnasto i svijetlo sve do trenutka kad se odmah pretvori u rastopljenu lokvu. To može biti dezorijentirajući za početnike i zahtijeva učenje 'čitati ' površinu metala dok se zagrijava.

Krateri i vruće pucanje

Aluminij ima visoku toplinsku ekspanziju i stopu kontrakcije. Kako se lokva zavarivanja učvršćuje i hladi, ona se značajno smanjuje. Ako se zavari ukida nepravilno, ovo skupljanje može ostaviti krater - depresiju na kraju zrnca zavarivanja. Krateri su vrlo skloni pucanju (vruće pucanje) jer su točka koncentracije stresa tijekom očvršćivanja.

---

Esencijalna oprema i postavljanje za aluminij TIG

Korištenje prave opreme i ispravno konfiguriranje je 80% bitke u aluminijskom zavarivanju.

Izvor napajanja: AC TIG zavarivač

Iako je moguće zavariti tanki aluminij s DCEN -om (negativan na elektrodu s izravnom strujom) i mješavinu helija, standardna i potrebna metoda za kvalitetno aluminijsko zavarivanje je izmjenična struja (izmjenična struja).

• Zašto AC?  Ciklus struje izmjenične struje izmjenjuje se između dvije faze:

• Ciklus pozitivnog (EP) elektroda:  ovo je djelovanje 'čišćenje '. Tijekom ove polovice ciklusa, elektroni skaču s radnog komada na volframsku elektrodu, puštajući tvrdoglavi sloj aluminij oksida. To je vidljivo kao izrazito urezani krug oko luka.

• Ciklus negativnog (en) elektroda:  ovo je 'prodor ' ili 'grijanje ' radnje. Tijekom ove polovice, struja teče iz elektrode do obrađenog komada, isporučujući većinu topline i stvarajući lokvu zavarivanja.

Moderni zavarivač AC/DC TIG na bazi pretvarača idealan je jer omogućava precizno prilagođavanje AC ravnoteže (ili kontrola izmjeničnog oblika valnog oblika).

Kritične kontrole: ravnoteža i učestalost

• AC ravnoteža ( %EN vs. %EP):  Ova kontrola prilagođava omjer vremena provedenog u fazi prodora (EN) u odnosu na fazu čišćenja (EP).

• Veći %EN (npr. 70-80 %) pruža više topline i prodora, uže pojasa za čišćenje i oštrije, stabilnije luk. Međutim, previše EN može omogućiti da se volfram pregrijava i pregrijava.

• Viši %EP (npr. 30-40 %) pruža širu radnju čišćenja, što je dobro za prljavi ili oksidirani materijal ili za rješavanje nečistoća. Međutim, previše EP -a može uzrokovati da se volfram brzo podigne i može pretjerano urezati materijal izvan zone zavarivanja.

• Dobra polazište je oko 70% EN / 30% EP.

• AC frekvencija (HZ):  Ova kontrola prilagođava koliko puta u sekundi struja se prebacuje između EN i EP.

• Niža frekvencija (npr. 60-80 Hz) stvara širi, mekši konus luka i širu lokvu za zavarivanje. Više je oprašta za početnike.

• Viša frekvencija (npr. 120-200 Hz) stvara vrlo fokusiran, tijesan i ukočen konus luka. To omogućuje bolju kontrolu usmjerenja, dublju prodor (konus luka 'kopa ' u), a izvrstan je za uske kutove i detaljan rad. Također pomaže koncentrirati toplinu, smanjujući ukupnu zonu pogođenu toplini (HAZ).

Odabir desne volframske elektrode

Elektroda je kritična komponenta. Za aluminijski AC TIG,  čisti volfram  (zeleno) bio je povijesni standard, ali je lako kugnuo i manje je stabilan. Danas su  lanthanirani  (zlato, 1,5% ili 2,0%) i  cerirani  (siva) popularni izbor jer dobro rade i na AC i na DC, pokreću lako i održavaju stabilnu točku za čvršći luk.  Cirkonirani  (bijeli) je također izvrstan, dugotrajni izbor posvećen AC zavarivanju.

Elektroda se mora pooštriti do točke (s namjenskom brusilicom za volfram) za stabilni luk, ali prirodno će formirati kuglu na vrhu tijekom izmjeničnog zavarivanja. Cilj je čista, stabilna lopta, a ne velika, opuštena.

Zaklonjeno postavljanje plina i baklje

• PLUS:  Koristite 100% argon za većinu aluminijskih zavarivanja do oko ½ 'debljine. Za debljim dijelovima koristi se mješavina  argona / helija  (obično 75% HE / 25% AR). Helij povećava unos topline i prodiranje u luk bez promjene električnih postavki.

• Plinska leća:  se preporučuje plinska leća .  toplo  za aluminijsko zavarivanje Zamjenjuje standardno tijelo Collet u vašoj baklji i koristi fini mrežasti zaslon kako bi stvorio mnogo glatkiji, laminarniji protok plina. To pruža vrhunsku zaštitu zaštite, omogućuje vam da se volfram istječe dalje radi bolje vidljivosti i pristupa uskim zglobovima, a manje je podložan nacrtima.

• Veličina čaše:  Veća keramička šalica (npr. #6, #7 ili #8) koja se koristi s plinskom lećom pruža još bolju zaštitu plina u većem zavarivanju aluminija.

Metali za punjenje

Šipke za punjenje aluminija obično se podudaraju s baznom legurom u kojoj se zavarivate. Uobičajeni izbori uključuju:

• 4043:  legura opće namjene s izvrsnom fluidnošću i dobrim otpornošću na pukotinu. Glatko se zavari, ali proizvodi sivkastog zrnca za zavarivanje koja se ne anodizira kako bi odgovarala baznom metalu.

• 5356:  Drugi najčešći izbor. Omogućuje svjetlije, svjetrijeva zavare koji se pobliže podudaraju s bojom baznih metala i anodiziraju se. Ima veću vlačnu čvrstoću od 4043, ali je manje fluidna i može biti osjetljiviji na vruće pucanje u određenim situacijama.

• Ostale legure poput 4943, 5183 i 5556 koriste se za specifične primjene i zahtjeve veće čvrstoće.

Uvijek se posavjetujte s metalom za punjenje metala kako biste odabrali ispravnu šipku za svoj specifični osnovni metal i primjenu.

---

Korak po korak tehnika zavarivanja

S pravilno postavljenim strojem, ostatak se svodi na tehniku.

Priprema je najvažnija

1. Čišćenje:  To se ne može precijeniti. Sva oksidacija, ulje, mast i prljavštinu moraju se ukloniti.

• Mehaničko čišćenje:  Upotrijebite namjensku četkicu od nehrđajućeg čelika (koja se koristi samo za aluminij) za pročišćavanje područja spoja. Alternativno, upotrijebite brusilicu ili disk. Uvijek četkajte u jednom smjeru, a ne naprijed -natrag.

• Kemijsko čišćenje:  obrišite područje otapalom poput acetona ili namjenskim odmašćivanjem za uklanjanje bilo kakvih ugljikovodika. To bi trebalo učiniti  nakon  mehaničkog čišćenja.

2. Fit-up:  Osigurajte da se dijelovi čvrsto uklapaju zajedno s minimalnim jazom. Aluminijska visoka fluidnost može dovesti do taline ako su praznine prevelike.

Započinjući luk i uspostavljanje lokve

1. Pokrenite luk:  Upotrijebite visokofrekventni početak kako biste izbjegli kontaminaciju volframa.

2. Napravite 'Puddle ':  držite čvrstu duljinu luka (oko 1/16 'do 1/8 ') i držite baklja stabilnu. Vidjet ćete da oksidni sloj nestaje i metal će postati sjajan. Zatim će odjednom 'srušiti ' u tekuću lokvu. To može potrajati nekoliko sekundi, posebno na debljem materijalu.  Budite strpljivi.

3. Dodajte metal za punjenje:  Jednom kada se uspostavi stalna, fluidna lokva u promjeru oko 1/4 ', uronite vrh vašeg punila u vodeći rub lokve. Držite šipku pod vrlo niskim kutom (gotovo paralelno s radnom komadom) i unutar štitnika plina kako biste spriječili oksidaciju prije nego što uđe u lovu.

Kretanje i ritam

Klasična tehnika za aluminij je metoda 'hodati čašicom ', iako je slobodna ručka također uobičajena.

• Slobodno ručno:  To uključuje pomicanje baklje neprestano prema naprijed, dok ritmički ubacite štap za punjenje u lokvu. Pokret bi trebao biti gladak i dosljedan.

• Hodajte šalicom:  Keramička šalica baklje odmara se na radnom komadu ili štapu za punjenje. Ljubanjem baklje s jedne strane na stranu stalnim pokretom, zavarivač 'hoda ' čašu duž spoja. To pruža nevjerojatnu konzistenciju, kontrolu i čistoću, posebno na cijevima i dugim spojevima. To je preferirana metoda za mnoge profesionalce.

Završavajući zavarivanje i sprečavanje kratera

Nemojte se jednostavno zaustaviti i izvlačiti baklja. Ovo će jamčiti pukotinu kratera.

1. Usporite:  Kako se približavate kraju zavara, malo povećajte brzinu putovanja kako biste smanjili veličinu lokve.

2. Dodajte dodatno punilo:  neposredno prije nego što završite, dodajte jedan ili dva konačna namotanja metala za punjenje da biste prepunili kraj zavara.

3. Koristite funkciju punjenja kratera:  Većina modernih zavarivača ima postavku punjenja kratera. Kada otpuštate papučicu ili okidač, stroj će automatski smanjiti amperažu tijekom određenog vremena (npr. 5 sekundi), omogućujući da se lokva polako očvrsne bez da se ne smanji u krater.  Naučite koristiti ovu funkciju.

4. Nastavite zaštititi:  Nakon dodavanja konačnog punila, držite baklja na mjestu dok plin nakon protoka ne prestane kako bi se zaštitili vrući, očvrsni metal od oksidacije.

---

Napredne tehnike i rješavanje problema

Zavarivanje tankog aluminija (npr. 16ga - 0,125 ')

Tanki materijal sklon je iskrivljenju i rastopljenju.

• Koristite manji volfram (1/16 ').

• Koristite donju amperažu i manju šalicu ( #5 ili #6 s plinskom lećom).

• Puls zavarivanje je izuzetno korisno. Pulsiranje se izmjenjuje između visoke vršne struje (za otopljenje metala) i niske pozadinske struje (kako bi se lokva lagano ohladila). To smanjuje ukupni unos topline, minimizira prikrivanje i daje vam veću kontrolu. Dobra početna postavka impulsa je 100 pps (impulsi u sekundi) s 50% vršnim/pozadinskim omjerom.

• Upotrijebite bakrenu ili aluminijsku traku iza spoja kako biste pomogli rasipati toplinu.

Zavarivanje debelog aluminija (npr. 0,25 'i više)

Debeli materijal zahtijeva masivan unos topline.

• Prethodno zagrijte radni komad na 300-400 ° F (150-200 ° C) s bakljom. To je često neophodno. Smanjuje toplinski udar na metal, vozi vlagu i omogućuje vam korištenje manje amperaže iz vašeg stroja.

• Koristite veći volfram (3/32 'ili 1/8 ').

• Koristite plin helija/argona za dublje prodor.

• Debeli rubovi za stvaranje 'v ' utor koji omogućava potpunu prodor. Bit će potrebno više prolaza.

Uobičajeni problemi i rješenja

• Kontaminacija volframa (crne mrlje u zavarivanju):  elektroda je dodirnula šipku lokve ili punila. Zaustavite se, razbijte kontaminirani kraj, povucite volfram i ponovno pokrenite.

• Oksidacija (crni ostatak čađe):  Nema dovoljno djelovanja čišćenja (povećanje %EP), protok plina prenisko, nacrti ili materijal nisu bili dovoljno čisti.

• Poroznost (sitne rupe u zavarivanju):  uzrokovane zagađenjem (vlaga, naftom, mast) ili gubitkom oklopnog plina. Provjerite svoje plinske linije, brzinu protoka (20-25 CFH) i osigurajte da je vaš rad čist i suh.

• Nedostatak fuzije:  Nema dovoljno unosa topline. Povećajte amperažu, usporite brzinu putovanja ili upotrijebite fokusiraniji luk (veća frekvencija).

---

Prvo sigurnost: Zaštita sebe

Uvijek prioritet sigurnosti prilikom zavarivanja:

• Respiratorna zaštita:  pare za zavarivanje mogu biti štetne. Koristite odobreni respirator s P100 filtrima, posebno u slabo prozračenim područjima. A Ekstraktor dima je idealan.

• Zaštita očiju:

• Kaciga za zavarivanje:  Upotrijebite kacigu za automatsko uklanjanje s nijansom #11-13 za zavarivanje TIG.

• Sigurnosne naočale:  Ispod kacige uvijek nosite sigurnosne naočale zaštitne zaštitne naočale kako biste zaštitili oči od lukavih lukova i krhotina.

• Zaštita kože:  Nosite odjeću otpornu na plamen (kožna jakna ili rukavi, rukavice za zavarivanje) kako biste zaštitili od UV zračenja i prskanja (iako TIG ima manje prskanja od ostalih procesa).

• Električna sigurnost:  Pregledajte svoju opremu na oštećene kablove i spojeve. Održavajte svoje radno područje suhim.

Zaključak

Aluminijsko zavarivanje je izazovna, ali neizmjerno korisna vještina. To je pravi brak umjetnosti i znanosti, koji zahtijeva razumijevanje metalurgije, struje i dinamike plina, sve prevedeno kroz stalne ruke zavarivača. Nema zamjene za praksu. Započnite s jednostavnim perlicama na ravnom ploči, zatim napredujte do zglobova i na kraju do složenih projekata. Usredotočite se na osnove: besprijekorno čišćenje, precizno postavljanje stroja i razvijanje stalne, ritmičke tehnike. Poštujući jedinstvenu prirodu aluminija i primjenom znanja u ovom vodiču, bit ćete na dobrom putu da proizvedete čiste, snažne i lijepe zavare koji svjedoče o vašoj vještini i predanosti.