Sådan undgår du porøsitet og revner ved svejsning med MIG-tråd af aluminium

Hvorfor er svejsninger af aluminiumslegeringer tilbøjelig til porøsitet og revner?

Aluminiumlegeringssvejsning er modtagelig for porøsitet og revner, primært på grund af dets unikke fysisk-kemiske egenskaber. I modsætning til stål påvirkes aluminium lettere af forskellige faktorer under svejseprocessen, hvilket fører til defekter.

Virkningen af oxidlaget (fører til mangel på fusion og porøsitet)

Aluminium danner hurtigt en tæt aluminiumoxidfilm ($Al_2O_3$) i luften. Dette oxidlag har et smeltepunkt på cirka 2050°C, mens rent aluminium smelter ved kun 660°C. Hvis dette oxidlag ikke effektivt fjernes eller brydes under svejsning, kan det blive fanget i svejsebassinet, hvilket forårsager:

• Mangel på fusion: Oxidlaget med højt smeltepunkt forhindrer tilstrækkelig sammensmeltning mellem tråden og basismetallet, hvilket reducerer svejsestyrken.
• Porøsitet: Oxidlaget fanger gasser (især brint) i svejsebassinet, og disse indespærrede gasser danner porer, efterhånden som svejsningen størkner.

Høj hydrogenopløselighed (fører til porøsitet)

Aluminiumslegeringer har meget høj brintopløselighed i deres flydende tilstand, som falder kraftigt i fast tilstand. Denne betydelige ændring i opløselighed er den primære årsag til porøsitet.

• Brintkilder: Brint kommer hovedsageligt fra fugt og olie på overfladerne af tråden og uædle metaller, samt sporfugt i beskyttelsesgassen.
• Porøsitetsdannelse: Under svejsning optager svejsebassinet en stor mængde brint. Når poolen afkøles og størkner, kan brinten ikke undslippe hurtigt fra det faste metal og danner bobler, der bliver til porer.

Høj termisk udvidelse og krympning af størkning (fører til revner)

Aluminiumslegeringer har en høj termisk udvidelseskoefficient og en høj krympningshastighed for størkning. Dette betyder, at aluminium undergår betydelige volumenændringer under svejsning, hvilket genererer betydelig indre belastning.

• Varme revner: I de sidste stadier af svejsestivning, hvis eutektiske faser med lavt smeltepunkt er til stede, og materialets styrke er lav, kan størkningssvindspændingen rive den endnu ikke fuldt størknede svejsning i stykker, hvilket forårsager varme revner.
• Kolde revner: Stress genereret af ujævnt krympning, når svejsningen og den varmepåvirkede zone afkøles til stuetemperatur, kan forårsage revner i eller nær svejsningen.

Påvirkning af legeringselementer (fører til revner)

Revnemodstanden for forskellige aluminiumslegeringer varierer. Visse legeringselementer, såsom kobber (Cu) og silicium (Si), kan danne eutektiske faser med lavt smeltepunkt ved specifikke forhold, hvilket gør materialet mere modtageligt for varme revner under svejsning.

For at illustrere, her er en sammenligning af almindelige MIG-tråd i aluminium legeringstyper:

Forberedelse til svejsning – Det første skridt til en vellykket svejsning

• Vigtigheden af rengøring før svejsning:

  Forklar, hvorfor det er vigtigt grundigt at fjerne olie, fugt og, vigtigst af alt, oxidlaget fra både basismetallet og MIG-tråd i aluminium .

  Angiv specifikke rengøringsmetoder, såsom brug af en dedikeret rustfri stålbørste, acetone eller isopropylalkohol, og læg vægt på, at svejsningen skal begynde umiddelbart efter rengøring.

• Valg og opbevaring af MIG-tråd i aluminium:

  Understreg vigtigheden af at vælge det rigtige MIG-tråd i aluminium model (f.eks. 4043 vs. 5356) og forklar, hvordan forskellige ledningskarakteristika påvirker revnemodstanden.

  Det anbefales at opbevare ledningen i et tørt, rent miljø for at forhindre fugt og forurening, som er direkte årsager til porøsitet.

Nøgleoperationer under svejseprocessen

Ved svejsning af aluminium er styring af nøgleoperationer under processen lige så afgørende som korrekt forberedelse af svejsningen. Korrekte teknikker kan effektivt reducere porøsitet og revner og sikre svejsninger af høj kvalitet med MIG-tråd i aluminium .

1. Kontrol af beskyttelsesgas og flowhastighed

Beskyttelsesgassen er afgørende for at beskytte svejsebadet mod ilt, nitrogen og fugt i luften.

• Gastype: Til MIG-svejsning i aluminium anvendes typisk ren argon (Ar). Argon er tættere end luft og dækker effektivt svejsebassinet og forhindrer atmosfærisk forurening. Til tykkere aluminium eller applikationer, der kræver højere varmetilførsel, kan en argon-helium-blanding bruges, da helium øger lysbuevarme og penetration.
• Flowhastighedsindstilling: Gasflowhastigheden skal justeres baseret på svejsestrømmen og den omgivende vindhastighed.
  • For lavt: Fører til dårlig beskyttelse, hvilket tillader luft at forurene svejsebassinet og forårsage porøsitet.
  • For høj: Skaber turbulens, som kan trække den omgivende luft ind, hvilket også forårsager porøsitet.
  • Referenceparametre: En flowhastighed på $15-25$ liter/minut ($30-50$ kubikfod/time) er et almindeligt udgangspunkt, men finjustering er nødvendig.

2. Svejseparameteroptimering

Præcis kontrol af svejseparametre er central for at sikre svejsekvalitet.

• Spænding og strømstyrke:
  • Spænding: Bør justeres baseret på tråddiameter og basismetaltykkelse. For høj spænding resulterer i en lang, ustabil lysbue, hvilket forårsager sprøjt og porøsitet. For lav spænding fører til en kort lysbue og potentiel kortslutning.
  • Strømstyrke: Styrer primært varmetilførslen. For lidt strømstyrke resulterer i dårlig sammensmeltning og kan forårsage kolde revner. For meget kan brænde gennem basismetallet eller føre til varme revner.
• Trådfremføringshastighed: Direkte relateret til strømstyrke i MIG-svejsning.
  • For hurtigt: Strømstyrken er for høj, hvilket fører til et for stort svejsebad og øget risiko for varme revner.
  • For langsom: Strømstyrken er for lav, hvilket resulterer i utilstrækkelig fusion.

3. Svejseteknik og håndtering

Korrekt teknik hjælper med at kontrollere svejsebadet og forhindre defekter.

• Pistolvinkel: Den Skubbeteknik anbefales, hvor pistolen skubbes langs svejseretningen. Denne metode giver bedre gasafskærmning og skubber oxider og urenheder væk fra forkanten af ​​svejsebadet, hvilket hjælper med at forhindre porøsitet. Den er generelt overlegen i forhold til trækteknikken til MIG-svejsning i aluminium.
• Rejsehastighed: Det er altafgørende at opretholde en konstant kørehastighed.
  • For hurtigt: Den weld pool is not adequately shielded, and insufficient heat input leads to poor fusion.
  • For langsom: For høj varmekoncentration kan forårsage gennembrænding eller øge risikoen for varme revner på grund af varmeopbygning.
• Buelængde: En stabil, kort buelængde giver koncentreret varme og bedre afskærmning. En lang bue reducerer stabiliteten og øger chancen for atmosfærisk forurening.

Parametersammenligning: skubbeteknik vs. trækteknik

Sådan håndteres almindelige svejsefejl

Svejsefejl kan ikke helt undgås, men forståelse af deres årsager og løsninger kan reducere skrotmængden betydeligt og forbedre svejsekvaliteten. Her er løsninger til porøsitet og revner, de to mest almindelige fejl ved svejsning med MIG-tråd i aluminium .

1. Løsninger til porøsitet

Porøsitet er forårsaget af gas (primært brint) fanget i svejsebassinet før størkning. For at løse dette skal du eliminere brintkilder og optimere svejseparametrene for at tillade gas at undslippe.

• Utilstrækkelig rengøring før svejsning: Dette er den mest almindelige årsag til porøsitet.
  • Problem: Olie-, fugt- eller oxidrester på basismetal- og trådoverfladen nedbrydes og producerer brintgas under høj varme.
  • Løsning: Den base metal must be thoroughly cleaned with a dedicated stainless steel brush and a degreasing agent (e.g., acetone) before welding. Ensure the MIG-tråd i aluminium opbevares også i et tørt, rent miljø for at forhindre fugtoptagelse.
• Forkert beskyttelsesgas:
  • Problem: Lav gasrenhed eller forkert strømningshastighed, hvilket fører til forurening af svejsebassinet af atmosfæren.
  • Løsning: Brug højrent argon og sørg for, at flowhastigheden er passende (typisk $15-25$ l/min). Kontroller gasledningerne for utætheder, og sørg for, at svejsepistolens dyse er fri.
• Forkerte svejseparametre:
  • Problem: Den welding speed is too fast, causing the weld pool to solidify too quickly for gases to escape.
  • Løsning: Reducer svejsehastigheden en smule for at forlænge svejsebadets eksistens, hvilket giver gasserne mere tid til at slippe ud. Kontroller også, at strøm og spænding er afstemt for at sikre en stabil lysbue og passende svejsebassintemperatur.

2. Løsninger til revner

Revner kan være varme eller kolde og dannes henholdsvis under eller efter størkning. Nøglen til at løse revneproblemer er at kontrollere termisk stress og vælge den rigtige ledning.

• Varme revner: Opstår hovedsageligt i de sidste stadier af størkning, når svejsekrympningsspændingen overstiger svejsningens styrke.
  • Problem: Uoverensstemmende legeringssammensætninger af basismetallet og tråden kan danne eutektiske faser med lavt smeltepunkt, eller ukorrekt samlingsdesign kan føre til stresskoncentration.
  • Løsning:
    1. Vælg den rigtige MIG-tråd i aluminium: For eksempel ved svejsning af revnefølsomt 6061-aluminium ved brug af en siliciumholdig 4043 wire giver bedre revnemodstand end at bruge 5356 ledning. Silicium ændrer svejsebassinets størkningsvej, hvilket reducerer tendensen til varme revner.
    2. Forvarmning: For tykkere plader kan forvarmning af materialet før svejsning reducere temperaturforskellen mellem svejsningen og basismetallet, sænke afkølingshastigheden og minimere krympespændingen.
    3. Optimer leddesign: Undgå samlingsdesign, der koncentrerer stress, såsom skarpe hjørner og overdreven tilbageholdenhed.
• Kolde revner: Revner, der dannes, når svejsningen afkøles til stuetemperatur på grund af opbygning af indre spændinger.
  • Problem: Ofte relateret til høj svejsehårdhed og høj tilbageholdenhed.
  • Løsning:
    1. Styr afkølingshastigheden: Undgå tvungen køling og lad delen afkøle naturligt.
    2. Vælg den rigtige MIG-ledning i aluminium: Vælg en tråd med styrke og duktilitet, der matcher basismetallet, så svejsningen ikke bliver for hård.

Common Wire Performance Comparison

Kontinuerlig øvelse og opmærksomhed på detaljer

Aluminiumslegeringssvejsning er en yderst teknisk proces, der kræver omhyggelig opmærksomhed på detaljer. Uden kontinuerlig øvelse og streng kontrol over produktionsprocessen er det udfordrende at opretholde en ensartet svejsekvalitet. Som eksemplificeret af Hangzhou Kunli svejsematerialer Co., Ltd.'s professionelle erfaring inden for aluminiumslegeringstrådsområdet, kommer højkvalitetsoutput fra en ubarmhjertig stræben efter ekspertise i hvert trin.

1. Forbedring af erfaring og færdigheder

Svejsefærdigheder opnås ikke over natten. Gennem kontinuerlig praksis kan svejsere:

• Forbedre hånd-øje koordination: Få bedre kontrol over pistolvinklen, rejsehastigheden og opretholdelse af en stabil buelængde.
• Forstå forskellige materialeegenskaber: Bliv fortrolig med, hvordan forskellige aluminiumslegeringskvaliteter smelter og flyder under svejsning, hvilket giver mulighed for fleksible parameterjusteringer.
• Fejlfind hurtigt: Når der opstår problemer som porøsitet eller revner, giver erfaring mulighed for hurtig diagnose og korrigerende handling.

2. Udstyrsvedligeholdelse og parameterkalibrering

Svejsning af høj kvalitet afhænger af pålideligt, stabilt udstyr. Forsømmelse af rutinevedligeholdelse og parameterkalibrering kan føre til inkonsekvent svejsekvalitet.

• Vedligeholdelse af udstyr: Efterse regelmæssigt sliddele som trådføderen, pistolmundstykket, kontaktspidsen og gasledningerne for at sikre, at de er i god stand. En slidt kontaktspids kan for eksempel påvirke strømoverførslen og føre til en ustabil lysbue.
• Parameterkalibrering: Kontroller med jævne mellemrum, at svejserens spænding og strømudgang er nøjagtige og stemmer overens med de indstillede parametre. Dette er afgørende for svejsning med MIG-tråd i aluminium , da selv mindre parameterafvigelser kan påvirke indtrængning og svejsevulstform.

3. Et strengt kvalitetskontrolsystem

Et robust kvalitetskontrolsystem er grundlaget for produktkvalitet. Hangzhou Kunli Welding Materials Co., Ltd.'s mere end 20 års produktionserfaring og talrige internationale certificeringer er et vidnesbyrd om deres strenge kvalitetskontrol.

• Råvarekontrol: Råmaterialer screenes strengt fra indkøbsstedet for at sikre, at hvert parti af aluminiumslegeringstråd opfylder høj renhed og specifikke krav til legeringssammensætning.
• Produktionsproces kontrol: Hvert trin i produktionen, såsom trådtrækning, rengøring og spole, overvåges og testes for at sikre, at trådens overfladefinish, dimensioner og fremføringsstabilitet opfylder standarderne.
• Eftersyn af færdigt produkt: Den final product undergoes comprehensive performance testing, including chemical composition analysis, mechanical property tests, and weldability tests, to ensure stable and reliable performance.

Sammenligning af trådkvalitet vs. svejseresultater