Spawanie łukiem elektrycznym aluminium i jego stopów obarczone jest znacznymi trudnościami, co jest szczególnie ważne w przypadku konieczności spawania aluminium i miedzi, aluminium i mosiądzu. Główne trudności to fizyczne i chemiczne właściwości tych materiałów. Spawanie kontaktowe aluminium, jak również spawanie kontaktowe tego metalu i stopów miedzi usuwa niektóre problemy i jest bardziej technologicznym procesem, jeśli to konieczne, w celu ustanowienia masowej produkcji.
Spawanie aluminium.
Przygotowanie powierzchni
Kluczowym punktem w produkcji trwałych połączeń aluminiowych jest przygotowanie powierzchni spawalniczych przed rozpoczęciem pracy. Szary kolor aluminium wynika z obecności gęstej warstwy tlenku na jego powierzchni. Jego temperatura topnienia przekracza 2000 ° C, podczas gdy samo aluminium topi się w temperaturze tylko 657 °. Już przy 1800 ° aluminium gotuje się. Dlatego trudno jest usunąć tlenki przez spalanie.
Właściwości chemiczne aluminium.
Ponadto warstwa tlenku na powierzchni aluminium jest obojętna chemicznie. Roztwór sody kaustycznej pomaga zmiękczyć tlenki, nadal można używać benzyny. Sama obróbka może prowadzić do korozji aluminium, więc rozpuszczalniki są dokładnie przemywane dużą ilością wody.
Zamiast lub oprócz obróbki chemicznej stosuje się mechaniczne usuwanie tlenków. Przy niewielkiej długości spawanych powierzchni zrób to za pomocą pędzla na metalu. Aby usunąć folię na dużym obszarze, używaj elektronarzędzi z dyszami. Do wymagających prac i powtarzalności wyników używaj skrobaka.
Powłoka tlenkowa na powierzchni aluminium jest przywracana dość szybko, więc jej usuwanie najlepiej jest wykonać bezpośrednio przed procesem spawania. Czas między czyszczeniem a spawaniem nie powinien przekraczać 10 godzin.
Technologia procesu spawania
Tylko kęsy o stosunkowo małej grubości poddawane są łączeniu kontaktowemu. Przy grubości części większej niż 8 mm jest to już nieracjonalne. Im większa grubość detali, tym większa siła prądu niezbędna do wysokiej jakości nagrzewania metalu w strefie kontaktu. Ponieważ nawet przy bardzo małej grubości detali, prąd spawania jest mierzony w tysiącach amperów, to w przypadku masywnych produktów prąd może wynosić setki tysięcy amperów. Powoduje to problemy z chłodzeniem elektrod. Wymagane siły ściskające korpusów roboczych narzędzia również rosną.
Aluminiowa zgrzewarka punktowa.
W każdym z tych rodzajów procesów spawania termomechanicznego, podejście atomów sieci krystalicznej odbywa się za pomocą ciśnienia, gdy strefa kontaktu jest ogrzewana za pomocą prądu elektrycznego przechodzącego przez nią.
Aluminium jest dobrym przewodnikiem prądu. Największa odporność na przepływ prądu i związane z tym ogrzewanie powstają właśnie na połączeniu powierzchni, które mają być połączone. Powierzchnie części ogrzanych do stanu plastycznego są ściśnięte. W wyniku wysokiej temperatury materiał w strefie kontaktu topi się i powstaje ziarno spawalnicze.
Rodzaje zgrzewania oporowego różnią się sposobem zastosowania siły ściskającej i geometrii szwu. W spawaniu szwów powierzchnie są zaciśnięte pomiędzy dwiema rolkami, przez które przechodzi przemienny prąd spawania. Zasilanie prądowe może być dyskretne lub ciągłe. Stąd sam szew może być ciągły, hermetyczny, przerywany, a nawet precyzyjny. Połącz więc krawędzie rur o dużym przekroju z materiałami arkuszowymi. Grubość półwyrobów w tym przypadku nie przekracza 3 mm. Elektrody rolkowe są zwykle wykonane z miedzi. Spawanie aluminium wymaga bardzo silnych źródeł zasilania z wyłącznikami typu jonowego.
Zgrzewanie doczołowe jest odpowiednie do łączenia końców prętów, profili, rur o małej średnicy. Półfabrykaty są zaciskane w uchwytach, przykłada się do nich prąd spawania i jednoczesną siłę osiową. Równocześnie bardzo ważne jest dokładne przygotowanie powierzchni: czyszczenie, zapewnienie równoległych krawędzi i łączenie osi obrabianych przedmiotów. Wielkość prądu spawania osiąga 15 kA na centymetr kwadratowy powierzchni końców elementów.
Najczęściej spotykane w połączeniu z blachami cienkimi otrzymały zgrzewanie punktowe aluminium. Ze względu na niską oporność elektryczną aluminium, nagrzewanie i topienie metalu zachodzą bardzo szybko. Czas ekspozycji na jeden punkt zajmuje tylko około 0, 005 sekundy lub mniej. Wymaga to szybkiego zbliżenia krawędzi ściskających narzędzia. W przeciwnym razie kompresja nie nadąży za stopieniem metalu. Wysoka szybkość rozładowania jest osiągana przez zastosowanie kondensatorów w obwodzie zasilania.
W tego typu spawaniu elektrody są również wykonane z miedzi. Miedź i niektóre jej stopy mają wysoką twardość i doskonałą przewodność elektryczną. Dobry do takich celów stop EV. Przy spawaniu punktowym za pomocą miedzianych elektrod można spawać miedź elektrod stykowych i aluminium obrabianego przedmiotu. Następnie należy oczyścić końce elektrod, usuwając warstwę powierzchniową metalu.
Związki bimetaliczne
Wymiary połączeń spawanych punktowo.
W spawaniu punktowym kęsów aluminiowych spawanie miedzi z aluminium jest zjawiskiem niepożądanym, ale czasami istnieje potrzeba uzyskania trwałego połączenia dwóch metali. Szczególnie często jest to wymagane do zapewnienia niezawodnego kontaktu elektrycznego w połączeniu. Dzięki odpinanym złączom izolacyjna folia tlenkowa zwiększa odporność w miejscu kontaktu.
Spawanie łukiem elektrycznym miedzi i aluminium wiąże się z pewnymi trudnościami. Temperatury topnienia tych substancji są różne. Przy dużej strefie topienia aluminium miedź pozostaje w stanie krystalicznym. Metale te wzajemnie się rozpuszczają. Ze względu na wcześniejsze stopienie aluminium szew powstaje z roztworu miedzi w aluminium. Przy wysokich stężeniach miedzi roztwór staje się kruchy.
Jeśli trudno jest znaleźć alternatywę dla spawania łukiem elektrycznym w warunkach budowlanych, to w fabryce łączenie tych metali jest częściej przeprowadzane przy użyciu tych samych metod kontaktowych, co przy łączeniu kęsów aluminiowych. Podczas spawania kontaktowego możliwe jest zapewnienie minimalnej wzajemnej penetracji metali i zapobieganie kruchości połączenia. Dobre wyniki uzyskuje się dzięki zastosowaniu niskich temperatur w połączeniu z krótkim czasem ekspozycji.
Powłoka, czyli powlekanie blach aluminiowych czystą miedzią, odnosi się do zgrzewania na zimno tych metali. Połączenie uzyskuje się przez walcowanie z zachodzeniem na siebie do 70%. Tak więc na wlewku aluminiowym zwiń warstwę miedzi do 0, 8 mm.
Aby uzyskać warstwę okładziny o grubości do 2, 5 mm, stosuje się walcowanie na gorąco z ogrzewaniem do 450 ° C. Operacja jest wykonywana w dwóch etapach, aby zmniejszyć utlenianie miedzianych okładzin.