La saldatura TIG in alluminio (gas inerte in tungsteno) è spesso considerata l'apice dell'artigianato di saldatura. Il processo richiede una miscela unica di conoscenze tecniche, impostazione precisa delle attrezzature e destrezza manuale ben respinta. Se eseguito correttamente, produce saldature non solo incredibilmente forti e a prova di perdite ma anche esteticamente belle, con il loro caratteristico aspetto lucido e impilato. A differenza dell'acciaio di saldatura, l'alluminio presenta una serie di sfide uniche grazie alle sue distinte proprietà fisiche e chimiche. Tuttavia, comprendendo queste sfide e padroneggiando le tecniche per superarle, è possibile sbloccare la capacità di creare saldature impeccabili su tutto, dalle parti automobilistiche e ai componenti aerospaziali alla fabbricazione personalizzata e alle sculture artistiche.
Questa guida definitiva ti porterà attraverso tutto ciò che devi sapere, dalla scienza fondamentale dietro il processo alle tecniche avanzate utilizzate dai professionisti. Che tu sia un principiante che cerca di iniziare o un saldatore esperto che cerca di perfezionare le tue abilità, questo profondo tuffo in alluminio La saldatura TIG fornirà le conoscenze necessarie per avere successo.
Perché l'alluminio è diverso: comprendere le sfide
Prima ancora di colpire un arco, è fondamentale capire perché l'alluminio si comporta in modo diverso dall'acciaio. Questa conoscenza è la base per tutte le tecniche e le impostazioni che seguono.
Lo strato di ossido tenace
L'alluminio forma naturalmente uno strato molto sottile e molto duro di ossido di alluminio (al₂o₃) quando esposto all'aria. Questo strato ha un punto di fusione di circa 3.700 ° F (2.037 ° C), che è drasticamente più alto del punto di fusione dell'alluminio puro sotto di esso, che è di circa 1.220 ° F (660 ° C). Se questo strato di ossido non viene rimosso, resisterà alla pozza di saldatura, portando a contaminazione, cattiva fusione e saldatura brutta e granulosa. La chiave per risolvere questo problema risiede nel processo TIG stesso.
Alta conduttività termica
L'alluminio funge da eccellente dissipatore di calore. Allontana il calore dalla zona di saldatura estremamente rapidamente. Ciò significa che sono necessari molti più input di calore per iniziare e mantenere una pozzanghera fusa rispetto all'acciaio. Significa anche che l'accumulo di calore si verifica più velocemente in tutto il pezzo, aumentando il rischio di deformazione e distorsione se non gestiti con attenzione.
Nessun cambio di colore prima di sciogliersi
L'acciaio si illumina di rosso caldo prima che si scioglie, fornendo un chiaro segnale visivo. L'alluminio no. Rimane argenteo e luminoso fino al momento in cui si trasforma istantaneamente in una pozzanghera fusa. Questo può essere disorientante per i principianti e richiede l'apprendimento a 'leggere ' la superficie del metallo mentre si riscalda.
I crateri e il crack a caldo
L'alluminio ha un'elevata espansione termica e un tasso di contrazione. Mentre la pozza di saldatura si solidifica e si raffredda, si restringe in modo significativo. Se la saldatura viene interrotta in modo improprio, questo restringimento può lasciare un cratere: una depressione alla fine del tallone della saldatura. I crateri sono altamente inclini a crack (cracking a caldo) perché sono un punto di concentrazione di stress durante la solidificazione.
Attrezzatura essenziale e configurazione per TIG in alluminio
L'uso dell'attrezzatura giusta e la configurazione corretta è l'80% della battaglia nella saldatura TIG in alluminio.
La fonte di alimentazione: saldatore AC TIG
Sebbene sia possibile saldare un sottile alluminio con DCEN (elettrodo a corrente continua) e una miscela di elio, il metodo standard e richiesto per la saldatura in alluminio di qualità è CA (corrente alternata).
Un moderno saldatore TIG AC/DC a base di inverter è ideale perché consente una regolazione precisa del bilanciamento CA (o controllo della forma d'onda CA).
I controlli critici: equilibrio e frequenza
Bilancio CA ( %EN vs. %EP): questo controllo regola il rapporto tra il tempo trascorso nella fase di penetrazione (EN) rispetto alla fase di pulizia (EP).
Un %EN più elevato (ad es. 70-80 %) fornisce più calore e penetrazione, una banda di pulizia più stretta e un arco più nitido e più stabile. Tuttavia, troppo EN può consentire al tungsteno di surriscaldarsi e palla eccessiva.
Un EP %più elevato (ad es. 30-40 %) fornisce un'azione di pulizia più ampia, che è buona per materiale sporco o ossidato o per affrontare le impurità. Tuttavia, troppo EP può far sì che il tungsteno si sfoglia rapidamente e può incidere il materiale all'esterno della zona di saldatura eccessiva.
Un buon punto di partenza è di circa il 70% EN / 30% EP.
Frequenza CA (Hz): questo controllo regola quante volte al secondo la corrente passa tra EN ed EP.
Una frequenza più bassa (ad es. 60-80 Hz) crea un cono ad arco più ampio e più morbido e una pozza di saldatura più ampia. È più indulgente per i principianti.
Una frequenza più elevata (ad es. 120-200 Hz) crea un cono ad arco molto focalizzato, stretto e rigido. Ciò fornisce un migliore controllo direzionale, una penetrazione più profonda (cono ad arco 'digs ' in) ed è eccellente per angoli stretti e lavori dettagliati. Aiuta anche a concentrare il calore, riducendo la zona complessiva colpita dal calore (HAZ).
Scegliere l'elettrodo di tungsteno giusto
L'elettrodo è un componente critico. Per l'AC TIG in alluminio, il tungsteno puro (verde) era lo standard storico, ma si sfoglia facilmente ed è meno stabile. Oggi, le lantana (oro, 1,5% o 2,0%) e ceriate (grigio) sono scelte popolari in quanto funzionano bene sia su AC che su DC, iniziano facilmente e mantengono un punto stabile per un arco più stretto. Zircondato (bianco) è anche una scelta eccellente e duratura dedicata alla saldatura AC.
L'elettrodo deve essere affilato a un punto (con una smerigliatrice di tungsteno dedicata) per un arco stabile, ma forma naturalmente una palla sulla punta durante la saldatura AC. L'obiettivo è una palla pulita e stabile, non una grande, cadente.
Setup di gas di protezione e torcia
Gas: utilizzare l'argon al 100% per la maggior parte della saldatura in alluminio fino a circa ½ 'di spessore. Per le sezioni più spesse, viene utilizzata una miscela di argon / elio (in genere il 75% HE / 25% AR). L'elio aumenta l'ingresso di calore dell'arco e la penetrazione senza modificare le impostazioni elettriche.
Lente a gas: una lente a gas è altamente raccomandata per la saldatura in alluminio. Sostituisce il corpo da collezione standard nella torcia e utilizza uno schermo a maglia fine per creare un flusso di gas molto più fluido e più laminare. Ciò fornisce una copertura di schermatura superiore, ti consente di mettere in tappa il tungsteno più lontano per una migliore visibilità e accesso a giunti stretti ed è meno suscettibile alle bozze.
Dimensione della tazza: una tazza di ceramica più grande (ad es. #6, #7 o #8) utilizzata con una lente a gas offre una copertura del gas di protezione ancora migliore sulla più grande pozza di saldatura di alluminio.
Metalli di riempimento
Le aste di riempimento in alluminio sono in genere abbinate alla lega di base che si salda. Le scelte comuni includono:
4043: una lega per uso generale con eccellente fluidità e buona resistenza alle crepe. Salda senza intoppi ma produce un tallone di saldatura grigiastro che non anodizza per abbinare il metallo di base.
5356: l'altra scelta più comune. Fornisce saldature più luminose e più brillanti che corrispondono più da vicino al colore metallico di base e sono anodizzabili. Ha una resistenza alla trazione più elevata di 4043 ma è meno fluido e può essere più sensibile alle crepe calde in determinate situazioni.
Altre leghe come 4943, 5183 e 5556 sono utilizzate per applicazioni specifiche e requisiti di forza più elevati.
Consultare sempre un grafico di selezione di metallo di riempimento per scegliere l'asta corretta per il metallo e l'applicazione di base specifici.
La tecnica di saldatura passo-passo
Con la tua macchina impostata correttamente, il resto si riduce alla tecnica.
La preparazione è fondamentale
Pulizia: questo non può essere sopravvalutato. Tutta l'ossidazione, l'olio, il grasso e lo sporco devono essere rimossi.
Pulizia meccanica: utilizzare una spazzola in acciaio inossidabile dedicato (utilizzata solo per l'alluminio) per strofinare l'area dell'articolazione. In alternativa, utilizzare una levigatrice o un disco a flap. Spazzola sempre in una direzione, non avanti e indietro.
Pulizia chimica: pulire l'area verso il basso con un solvente come acetone o uno sgrassatore dedicato per rimuovere eventuali idrocarburi. Questo dovrebbe essere fatto dopo la pulizia meccanica.
Adattamento: assicurarsi che le parti si adattino strettamente insieme al gap minimo. L'elevata fluidità dell'alluminio può portare a fusione se gli spazi sono troppo grandi.
Avvio dell'arco e stabilire la pozzanghera
Inizia l'arco: utilizzare un inizio ad alta frequenza per evitare la contaminazione da tungsteno.
Crea un 'Puddle ': tieni premuto una lunghezza ad arco stretto (circa 1/16 'a 1/8 ') e mantieni la torcia stabile. Vedrai scomparire lo strato di ossido e il metallo diventerà lucido. Quindi, improvvisamente 'crolla ' in una pozza di liquido. Questo può richiedere alcuni secondi, specialmente su materiale più spesso. Essere pazientare.
Aggiungi il metallo di riempimento: una volta che viene stabilita una pozza di fluido costante di circa 1/4 'di diametro, immergi la punta dell'asta di riempimento nel bordo anteriore della pozzanghera. Mantieni l'asta ad un angolo molto basso (quasi parallela al pezzo) e all'interno dello scudo del gas per prevenire l'ossidazione prima di entrare nella puddella.
Il movimento e il ritmo
La tecnica classica per l'alluminio è il metodo 'Walk the Cup ', anche se a mano libera è anche comune.
Dabbing a mano libera: questo comporta lo spostamento della torcia costantemente in avanti mentre tampone ritmicamente l'asta di riempimento nella pozzanghera. Il movimento dovrebbe essere liscio e coerente.
Walk the Cup: la tazza di ceramica della torcia è appoggiata sul pezzo o sull'asta di riempimento. Indossando la torcia da un lato all'altro con un movimento costante, il saldatore 'cammina ' la tazza lungo l'articolazione. Ciò fornisce una coerenza, un controllo e una pulizia incredibili, in particolare su tubi e giunti lunghi. È il metodo preferito per molti professionisti.
Terminare la saldatura e prevenire i crateri
Non fermarti e allontanare la torcia. Ciò garantirà una crepa per crater.
Rallenta: mentre ti avvicini alla fine della saldatura, aumenta leggermente la velocità di viaggio per ridurre le dimensioni della pozzanghera.
Aggiungi un riempimento extra: poco prima di finire, aggiungi uno o due cali di metallo di filler per riempire troppo la fine della saldatura.
Utilizzare la funzione di riempimento del cratere: la maggior parte dei saldatori moderni ha un'impostazione di riempimento del cratere. Quando si rilascia il pedale o il grilletto, la macchina si accumulerà automaticamente l'amperaggio per un tempo prestabilito (ad esempio, 5 secondi), consentendo alla pozzanghera di solidificarsi lentamente senza restringersi in un cratere. Impara a usare questa funzione.
Continua a schermare: dopo aver aggiunto il riempimento finale, tieni la torcia in posizione fino a quando il gas post-flusso si ferma per proteggere il metallo caldo e solidificante dall'ossidazione.
Tecniche avanzate e risoluzione dei problemi
Saldatura sottile in alluminio (ad es. 16ga - 0,125 ')
Il materiale sottile è soggetto a deformazioni e fusione.
Utilizzare un tungsteno più piccolo (1/16 ').
Usa l'amperaggio inferiore e una tazza più piccola (n. 5 o #6 con lente a gas).
La saldatura a impulsi è estremamente vantaggiosa. Pulsing si alterna tra una corrente di picco elevato (per sciogliere il metallo) e una corrente di sfondo bassa (per consentire alla pozzanghera di raffreddare leggermente). Ciò riduce l'input di calore complessivo, riduce al minimo la deformazione e ti dà un maggiore controllo. Una buona impostazione dell'impulso di avvio è di 100 pps (impulsi al secondo) con un rapporto di picco/sfondo del 50%.
Utilizzare una barra di supporto in rame o alluminio dietro l'articolazione per aiutare a dissipare il calore.
Saldatura in alluminio spesso (ad es. 0,25 'e superiore)
Il materiale spesso richiede un enorme ingresso di calore.
Preriscaldare il pezzo a 300-400 ° F (150-200 ° C) con una torcia. Questo è spesso essenziale. Riduce lo shock termico al metallo, allontana l'umidità e ti consente di utilizzare meno amperaggio dalla macchina.
Utilizzare un tungsteno più grande (3/32 'o 1/8 ').
Usa un gas di mix di elio/argon per una penetrazione più profonda.
Bordi spessi smussati per creare una scanalatura 'v ' che consente la piena penetrazione. Saranno richiesti più passaggi.
Problemi e soluzioni comuni
Contaminazione del tungsteno (SPECKS NERA IN WELD): l'elettrodo ha toccato la pozzanghera o l'asta di riempimento. Fermarsi, interrompere l'estremità contaminata, rimborsare il tungsteno e riavviare.
Ossidazione (residui di fuliggini neri): azione di pulizia non sufficiente (aumento %EP), flusso di gas troppo basso, bozze o materiale non era abbastanza pulito.
Porosità (piccoli fori in saldatura): causata da contaminazione (umidità, petrolio, grasso) o perdita di gas di protezione. Controlla le linee del gas, porta a flusso (20-25 CFH) e assicurati che il tuo lavoro sia pulito e asciutto.
Mancanza di fusione: non abbastanza input di calore. Aumenta l'amperaggio, rallenta la velocità di viaggio o usa un arco più mirato (frequenza più alta).
Sicurezza prima: proteggerti
Dai la priorità sempre alla sicurezza durante la saldatura:
Protezione respiratoria: i fumi di saldatura possono essere dannosi. Utilizzare un respiratore approvato con filtri P100, specialmente in aree scarsamente ventilate. UN Fume Extractor è l'ideale.
Protezione degli occhi:
Casco di saldatura: utilizzare un casco auto-darking con una tonalità #11-13 per la saldatura TIG.
OCCHI DI SICUREZZA: indossano sempre gli occhiali di sicurezza-protettivi UV sotto il casco per proteggere gli occhi da archi e detriti vaganti.
Protezione della pelle: indossare abiti resistenti alla fiamma (giacca di pelle o maniche, guanti da saldatura) per proteggere dalle radiazioni UV e dagli schizzi (sebbene TIG abbia meno schizzi di altri processi).
Sicurezza elettrica: ispezionare le apparecchiature per cavi e collegamenti danneggiati. Mantieni la tua area di lavoro asciutta.
Conclusione
La saldatura TIG in alluminio è un'abilità impegnativa ma immensamente gratificante. È un vero matrimonio di arte e scienza, che richiede una comprensione della metallurgia, dell'elettricità e delle dinamiche del gas, tutte tradotte attraverso le mani ferme del saldatore. Non vi è alcun sostituto per la pratica. Inizia con perle semplici su piastre piatte, quindi avanza alle articolazioni e infine a progetti complessi. Concentrati sui fondamenti: pulizia impeccabile, impostazione precisa della macchina e sviluppo di una tecnica ritmica costante. Rispettando la natura unica dell'alluminio e applicando le conoscenze in questa guida, sarai sulla buona strada per produrre saldature pulite, forti e belle che sono una testimonianza della tua abilità e dedizione.
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