Spawanie aluminium i jego stopów

Spawanie aluminium – informacje ogólne

Spawanie aluminium jest możliwe kilkoma różnymi metodami, jednak w praktyce wykorzystuje się najczęściej tylko dwie z nich – MIG oraz TIG. Podczas spawania należy mieć na uwadze fakt, iż w trakcie procesu dochodzi do reakcji metalu z tlenem, czego efektem jest wytrącanie się tlenku. Jest on dość twardy, a jego temperatura topnienia wynosi aż ok. 2050°C, dlatego też niezwykle łatwo o wady łączenia. Podczas spawania aluminium należy również pamiętać o ryzyku pojawienia się porów, które powstają w wyniku wydzielania się wodoru podczas krzepnięcia materiału. Gaz świetnie rozpuszcza się w roztopionym metalu, ale nie jest to możliwe w momencie jego gęstnienia, toteż bąbelki mogą zatrzymywać się powodując porowatość gotowej konstrukcji.

Dlaczego aluminium?

Mimo dość wysokich wymogów związanych z obróbką, w tym także ze spawaniem, aluminium cieszy się ogromną popularnością. To jeden z najczęściej i najchętniej zarazem wykorzystywanych metali do tworzenia konstrukcji budowlanych, części maszyn, a także urządzeń i innych wyrobów, ponieważ przy stosunkowo niewielkim ciężarze charakteryzuje go wysoka wytrzymałość oraz odporność na zniszczenia i korozję w różnych warunkach.

Własności fizyczne aluminium

Spawanie aluminium jest jednym z istotniejszych procesów obróbki tego metalu podczas wytwarzania dowolnych elementów i konstrukcji. Może ono jednak dostarczyć pewnych trudności związanych z własnościami fizycznymi metalu. Jak wspominaliśmy już wyżej, aluminium bardzo łatwo reaguje z tlenem, co może powodować występowanie trudnych do pozbycia się wtrąceń niemetalicznych w spoinie, które obniżają jej jakość i trwałość. Ponadto, gazy stosunkowo łatwo rozpuszczają się w ciekłym aluminium, co jest często powodem porowatości łączeń. Te, przy źle wykonanym procesie spawania, mogą również odkształcać się lub silnie naprężać, ponieważ aluminium charakteryzuje wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej. Należy też podkreślić, że metal ten stosunkowo trudno nagrzać do temperatury topnienia, a wszystkie wymienione własności powodują, że podczas spawania należy stosować metody, które zapewniają czystość tego procesu, gwarantują wysoce skoncentrowaną energię oraz umożliwiają uniknięcie kłopotów związanych z wprowadzeniem nadmiernej ilości ciepła.

Metody spawania aluminium i jego stopów

Obecnie, podczas spawania aluminium i jego stopów stosuje się najczęściej metody TIG i MIG. Choć w pierwszej z nich wykorzystuje się elektrodę nietopliwą, w drugiej zaś przeciwnie – topliwą, obydwie umożliwiają spawanie w osłonie gazów obojętnych, dzięki czemu zapewniona jest odpowiednia ilość energii, a także ochrona procesu i spoiny przed utlenianiem. Najczęściej stosowanymi gazami są Argon i Hel, które nie reagują z innymi pierwiastkami. Istotne jest to, aby charakteryzowały się one odpowiednim poziomem czystości, który w przypadku dwóch wspomnianych gazów powinien wynosić więcej niż 99,5%. Ich głównym zadaniem jest ochrona elektrody oraz tzw. jeziorka przed utlenieniem. Metoda MIG sprawdza się głównie w spawaniu materiałów o grubości powyżej 1 mm, zaś TIG w przypadku stopów cieńszych niż 1 mm.

Gazy osłonowe – ważny czynnik podczas spawania

Wspomniane gazy osłonowe są bardzo istotne w procesie spawania dowolną metoda. To właśnie one tworzą pewnego rodzaju barierę, która uniemożliwia działanie szkodliwych pierwiastków i związków, które pochodzą z atmosfery i mają negatywny wpływ zarówno na sam łuk w czasie jego jarzenia, jak i stopiony metal. Odpowiedni dobór gazów osłonowych ma ogromne znaczenie dla przebiegu spawania, a co za tym idzie – decyduje także o jakości i własnościach wykonanych spoin. Gazy osłonowe wpływają zarówno na skuteczność osłony jeziorka spawalniczego, jak i stabilność jarzenia się łuku, a także decydują o sposobie formowania się i własnościach łączeń (wyglądu, profilu i głębokości spoiny). Zdarza się, że podczas spawania wykorzystuje się starannie przygotowane mieszanki Argonu i Helu, bowiem każdy z tych gazów wykazuje inne właściwości. Hel, dla przykładu, zapewnia co prawda mniejszą stabilność jarzącego się łuku, jednak posiada bardzo wysoką przewodność cieplną, co korzystnie wpływa na szybkość i jakość procesu. W niektórych przypadkach, podczas spawania metodą TIG i MIG korzysta się również z dodatku tlenku azotu, który redukuje tworzący się ozon.