Tudi za najbolj izkušene varilce lahko varjenje aluminija predstavlja izziv. Varjenje aluminija namreč zahteva drugačne tehnike in postopke kot varjenje jekla. Ključnega pomena je torej poznati te razlike, da lahko ustvarite uspešne zvare in delate na različnih projektih.
Čeprav je varjenje aluminija lahko zahtevno, je to spretnost, ki jo je mogoče razviti s pravim znanjem in prakso. V prispevku bomo zapisali vse, kar morate vedeti o varjenju aluminija – od različnih vrst varjenja, ki jih lahko uporabite, do splošnih nasvetov za uspešno varjenje s tem materialom.
Zakaj je varjenje aluminija zahtevno?
Aluminij je vrsta kovine, ki se pogosto uporablja pri izdelavi. Je nejedka, lahka in prijetna za oko, zaradi česar je idealna izbira materiala za najrazličnejše zvare. Vendar pa lahko te iste lastnosti, zaradi katerih je aluminij zaželen, tudi otežijo delo.
Zakaj je torej aluminij tako težko variti? Ta material je mehak, zelo občutljiv in je izoliran s trdno oksidirano plastjo. Ko je aluminij v staljenem stanju, je občutljiv na nečistoče, ki lahko povzročijo porozne, šibke zvare.
Aluminij in njegove zlitine imajo veliko afiniteto do kisika, z njim se rade spajajo. Čisti aluminij se topi pri 650°C, oksid, ki ščiti kovino, pa se topi pri 2.037°C. Ker se oksid topi pri temperaturi približno 1.370 °C, ki je višj< od samega aluminija, je treba oksid očistiti iz kovine, preden se lahko začne varjenje.
Ker ima aluminij višjo toplotno prevodnost in nizko tališče, je časa za obdelovanje manj kot pri drugih kovinah in lahko zlahka povzroči izgorevanje. To v kombinaciji s tem, da je težje oceniti napredek in kakovost zvara, lahko povzroči, da je aluminij težaven material za delo.
Nekaj najpogostejših dejavnikov, zaradi katerih je varjenje aluminija zahtevno:
Oksidacija: Aluminij je prekrit s plastjo aluminijevega oksida, ki se topi pri bistveno višji temperaturi kot aluminij. Taljenje skozi to plast zahteva visoko toploto, vendar mora varilec paziti, da ne zažge lukenj v aluminiju pod njim.
Poroznost: V staljenem stanju aluminij absorbira vodik hitreje, bolj ko se segreje. Ta vodik se loči, ko se kovina vrne v trdno obliko in lahko pusti mehurčke v materialu. To povzroči, da kovina postane porozna in šibka.
Nečistoče: Ker je aluminij zelo občutljiv, obstaja več načinov, da se med varjenjem lahko umaže z umazanijo, zrakom in vodo. Aluminij se lahko onesnaži zaradi slabe zaščite ali predolgih lokov onesnaži z zrakom, ki doseže zvar. Kisik lahko zmanjša trdnost aluminija in povzroči nastanek oksida na zvarih aluminija. To vpliva na njegov videz in otežuje večpasovno varjenje. Vodik lahko prihaja iz številnih virov, kot so vlaga v tokovih elektrod, vlažen zrak, vlažni zvarni spoji in drugo. Zaradi vseh teh razlogov je pomembno, da aluminij pred varjenjem temeljito očistite in ga pravilno shranite.
Debelina: Varjenje aluminija vključuje delo z različnimi debelinami materiala. Varilci morajo vedeti, kako se izogniti prežganju tanjšega materiala, hkrati pa prodreti v dovolj debel material, da ustvarijo močan zvar.
Čeprav so pri varjenju aluminija zagotovo izzivi, se tega ni nemogoče naučiti. Na srečo obstajajo orodja in tehnike, ki so zasnovane za pomoč pri delu z edinstvenimi lastnostmi aluminija.
Z znanjem o tem, kako aluminij reagira in kako učinkovito uporabljati ta orodja in tehnike, boste na dobri poti, da obvladate umetnost varjenja aluminija.
Najboljši način za varjenje aluminija
Varjenje aluminija je odvisno od izbire pravega postopka varjenja. Za varjenje jekla je zasnovanih veliko orodij in metod, a aluminij zahteva lastno tehniko in opremo.
Še pred začetkom postopka varjenja mora varilec aluminij temeljito očistiti. Kot smo že omenili, je eden od izzivov aluminija ta, da je bolj nagnjen k nečistočam. Zato je ključnega pomena pravilna priprava materiala. Sledite spodnjim korakom:
Uporabite topilo, kot je aceton, ali blago alkalno raztopino, kot je močno milo, da odstranite olje, maščobo in vodno paro s površine aluminija.
Za odstranitev površinskih oksidov uporabite žično krtačo iz nerjavnega jekla (uporablja se izključno za aluminij). To lahko storite tudi z močno alkalno raztopino ali kislino. Pred varjenjem aluminij vedno sperite in ga popolnoma posušite.
Sestavite spoj in ga pokrijte, če ga ne boste takoj varili. To bo preprečilo, da bi umazanija ali pesek kontaminirala spoj.
Aluminij naj bo vedno suh in shranjen pri sobni temperaturi. Zavariti ga je treba v nekaj dneh, če ne, ponovno očistite spoj.
Varnost je še ena kritična komponenta za varjenje aluminija ali katerega koli materiala. Vedno poskrbite, da nosite ustrezno zaščitno opremo, kot so očala, zaščitna očala, varilno masko z ustrezno številko senčila leč za zaščito oči, rokavice in usnje za zaščito pred kovinskimi iskrami in škropljenjem, ustrezne čevlje za zaščito stopal in prezračevanje hlapov, da varilni hlapi ne sežejo stran do vašega dihalnega območja.
Ali lahko aluminij lahko varite z elektrodo?
Aluminij je mogoče variti s pomočjo varilnih elektrod, vendar je končni rezultat lahko neestetski. Najboljši metodi varjenja aluminija sta vsekakor TIG varjenje z izmeničnim ali enosmernim tokom ali varjenje MIG.
Medtem ko varjenje z elektrodo običajno ni prva izbira, ko gre za varjenje aluminija, obstaja nekaj prednosti pri uporabi tega postopka, vključno s prilagodljivostjo dela brez zaščitnega plina in dejstvom, da postopek dobro deluje na zarjavelih ali barvanih kovinskih obdelovancih.
Vrste varjenja aluminija
Kot smo že zapisali zgoraj, stan najbolj primerni metodi za varjenje aluminija:
- GTAW/TIG varjenje
- GMAW/MIG varjenje
GTAW/TIG
Plinsko obločno varjenje z volframovim oblokom (GTAW), znano tudi kot varjenje z volframovim inertnim plinom (TIG), je eden izmed najbolj priljubljenih postopkov varjenja, izbranih za aluminij. To tehniko varjenja pogosto uporabljajo avtomobilski navdušenci in varilci za profesionalne dirkalne ekipe.
TIG zahteva opremo s stalnim tokom z zmogljivostjo AC (izmenični tok), ki uporablja 100-odstotni argon kot zaščitni plin. Ne zahteva mehanskega podajanja žice, ki bi lahko povzročilo težave s podajanjem.
Namesto tega bo varilec dodal polnilni material v talino. Ta postopek je tudi zelo čist, saj izmenični tok med varjenjem očisti oksidirano plast aluminija. Prav tako preprečuje kontaminacijo aluminija med postopkom.
Nasveti za TIG varjenje aluminja:
- Izberite pravo volframovo elektrodo, najboljša izbira za aluminij je običajno čista volframova elektroda
- Vzemite si čas in pripravite aluminij tako, da ga očistite in predgrejete
- Prepričajte se, da v gorilniku ni prevelikega toka argona, kar lahko povzroči nepravilen oblok
- Da preprečite upogibanje, uporabite hladilno telo
- Pri varjenju hranite dodajni material ustrezno. Dodajni material – palico ohranite brez onesnaževalcev in jo stopite z osnovnim materialom, da ustvarite konstanten varilno talino.
GMAW/MIG
Plinsko kovinsko obločno varjenje (GMAW), običajno imenovano varjenje z inertnim plinom (MIG), je še ena pogosta metoda, ki se uporablja za varjenje aluminija.
Ta vrsta varjenja ima običajno večje hitrosti varjenja in višje stopnje nanašanja dodajnega materiala kot TIG varjenje, kar vpliva na kakovost zvara. Vendar pa uporablja mehanski sistem za podajanje žice, kar pomeni, da bo varilec morda moral uporabiti varilno pištolo ali potisno pištolo, da omogoči podajanje žice.
Poleg tega morate paziti, da je sta osnovni material in dodajni material čista, brez vlage in imeta odlično pokritost z zaščitnim plinom, običajno čistim argonom.
Nasveti za MIG varjenje aluminija:
- Pripravite podajalnik žice
- Očistite aluminij, odstranite morebitne okside in izpilite robove, ki bodo spojeni
- Izogibajte se vlečenju med varjenjem – namesto tega potiskajte pod kotom od 10 do 15 stopinj
- Uporabite manjšo amperažo z več prehodi, da izboljšate celoten videz zvara in preprečite napake
- Uporabite hladilno telo, ki bo absorbiralo dodatno toploto in vam omogočilo počasneje varjenje
Drugi načini varjenja aluminija
Medtem ko sta MIG in TIG običajno uporabljeni metodi za varjenje aluminija, obstaja več drugih vrst varjenja, ki se lahko uporabljajo:
Varjenje z laserskim in elektronskim žarkom: Tehnike varjenja z žarkom se običajno uporabljajo za aluminij. Varjenje z elektronskim žarkom ima zelo natančno ciljano toplotno območje, ki ga je mogoče enostavno nadzorovati, zaradi česar je odlično za aluminij. Varjenje z laserskim žarkom je odlično za hitre, čiste zvare in je idealno za materiale, občutljive na razpoke, kot je aluminij.
Uporovno varjenje: Ta vrsta varjenja povezuje kovine s pritiskom in prehajanjem toka skozi kovinska področja, ki se spajajo. Lahko se uporablja za aluminij, vendar se mora varilec zavedati visoke toplotne in električne prevodnosti te kovine.
Ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo (SMAW): Ta vrsta varjenja se lahko uporablja za varjenje aluminija, vendar ni priporočljiva. V nekaterih primerih se uporablja za popravilo litega aluminija z uporabo opreme s konstantnim tokom z aluminijasto elektrodo z uporabo pozitivne polarnosti elektrode.
Katere vrste varjenja se je torej pri aluminiju treba izogibati? Na splošno vsaka vrsta varjenja, ki uporablja jedro, ni idealna za aluminij, saj lahko povzroči poroznost. Sem spadajo obločno varjenje s polnjeno žico (FCAW), obločno varjenje pod vodo in varjenje z elektrodo.
Česa se je treba izogibati pri varjenju aluminija
Zdaj, ko smo obravnavali različne metode, ki jih je mogoče uporabiti za varjenje aluminija, se pogovorimo o nekaterih pogostih napakah, ki se jim je treba izogniti.
Pristop “ena velikost za vse”: Ko gre za varjenje aluminija, mora varilec uporabiti popolnoma drugačen pristop kot pri materialu, kot je jeklo. Za varilca je ključnega pomena, da svoje tehnike ne izvaja na podlagi izkušenj, ki jih ima z drugimi kovinami ali materiali, saj je aluminij zelo edinstven in lahko predstavlja nevarnost, če z njim ne ravnamo pravilno.
Ne nosite ustrezne osebne zaščitne opreme: Ko že govorimo o nevarnostih, je varjenje aluminija ali kakršnega koli materiala samo po sebi nevarno. Pomembno je, da varilci vedno nosijo ustrezno osebno zaščitno opremo in se izobražujejo o varnostnih postopkih in najboljših praksah. To je ključno za dolgo, uspešno kariero v industriji.
Neustrezna priprava: Priprava je ključna – tako za varilca kot za material, ki se vari. Vedno se prepričajte, da pravilno očistite aluminij in ga pravilno shranite, preden začnete z varjenjem. Poleg tega se pripravite tako, da preučite umetnost varjenja aluminija in se izobrazite o obrti. Nikoli ne skočite v projekt, dokler niste ustrezno pripravljeni.
Ignoriranje manjših podrobnosti: Najuspešnejši varilci vam bodo povedali, da so podrobnosti vse. V tej panogi lahko najmanjši napačni korak povzroči zapleteno napako – zlasti pri varjenju aluminija. Vedno bodite pozorni na vsako podrobnost in še enkrat preverite svoje delo, saj bo to dolgoročno koristilo vašim strankam in vaši karieri.
Pomanjkanje potrpljenja: Učenje varjenja aluminija zahteva čas. Vadite in vztrajajte – vaše trdo delo in vztrajnost se bosta na koncu obrestovala!
Prednosti uporabe aluminija
Ker varjenje aluminija predstavlja izzive, se morda sprašujete: “Zakaj sploh uporabljati aluminij?”
Uporaba aluminija kot konstrukcijskega materiala je dokaj mlada. Pravzaprav je bil Washingtonski spomenik, ki je bil dokončan leta 1884, pokrit s piramido iz čistega aluminija, ker je veljal za plemenito kovino. V tem času aluminij ni bil široko uporabljen.
Šele leta 1886 je aluminij postal na voljo v komercialnih količinah zaradi odkritja elektrolitskega postopka za pridobivanje čistega aluminija iz aluminijevega oksida. Od takrat varilci po vsem svetu prepoznavajo njegove edinstvene lastnosti in ga uporabljajo v številnih aplikacijah, kot so osebni avtomobili, tovornjaki, cestne prikolice, železniški vagoni, letala, kuhinjska posoda in celo pomorska oprema.
Čeprav je z aluminijem težko delati, ima ta material več ključnih prednosti:
Lahek: V primerjavi z jeklom ima aluminij boljše razmerje med trdnostjo in težo, z nižanjem temperature pa postane močnejši in ne krhek. Zaradi tega je odlična izbira za projekte, ki zahtevajo moč, vendar morajo ostati lahki.
Električna energija in toplota: Aluminij prevaja elektriko in toploto skoraj tako dobro kot baker.
Nejedek: Medtem ko oksidacija ustvarja izzive med postopkom varjenja, je ta kakovost tudi prednost pri uporabi aluminija, saj ni koroziven.
Recikliranje: Aluminij je stroškovno učinkovit in ga je mogoče reciklirati, kar je eden od razlogov, da postaja vse bolj priljubljen.
Videz: Aluminij učinkovito vpija barvo in tesnilno maso, zato je pogosto izbran zaradi njegovih estetskih lastnosti.
Ker je varjenje aluminija vse bolj priljubljeno, je za današnje varilce pomembno, da imajo veščine dela s tem materialom. To pogosto zahteva neko vrsto formalnega, praktičnega usposabljanja. Pri nas se lahko te veščine naučite na Institutu za varilstvo in na številnih tečajih.