Hvordan unngå porøsitet og sprekker ved sveising med MIG-tråd av aluminium

Hvorfor er det sveiser av aluminiumslegering utsatt for porøsitet og sprekker?

Sveising av aluminiumslegering er utsatt for porøsitet og sprekker først og fremst på grunn av dens unike fysisk-kjemiske egenskaper. I motsetning til stål, påvirkes aluminium lettere av ulike faktorer under sveiseprosessen, noe som fører til defekter.

Virkningen av oksidlaget (som fører til mangel på fusjon og porøsitet)

Aluminium danner raskt en tett aluminiumoksidfilm ($Al_2O_3$) i luften. Dette oksidlaget har et smeltepunkt på ca. 2050°C, mens rent aluminium smelter ved kun 660°C. Hvis dette oksidlaget ikke effektivt fjernes eller brytes under sveising, kan det bli fanget i sveisebassenget og forårsake:

• Mangel på fusjon: Oksydlaget med høyt smeltepunkt forhindrer tilstrekkelig sammensmelting mellom tråden og basismetallet, og reduserer sveisestyrken.
• Porøsitet: Oksydlaget fanger opp gasser (spesielt hydrogen) i sveisebassenget, og disse fangede gassene danner porer etter hvert som sveisen størkner.

Høy hydrogenløselighet (fører til porøsitet)

Aluminiumslegeringer har svært høy hydrogenløselighet i flytende tilstand, som synker kraftig i fast tilstand. Denne betydelige endringen i løselighet er den primære årsaken til porøsitet.

• Hydrogenkilder: Hydrogen kommer hovedsakelig fra fuktighet og olje på overflaten av tråden og basismetallet, samt sporfuktighet i dekkgassen.
• Porøsitetsdannelse: Under sveising absorberer sveisebassenget en stor mengde hydrogen. Når bassenget avkjøles og stivner, kan ikke hydrogenet unnslippe raskt fra det faste metallet, og danner bobler som blir til porer.

Høy termisk ekspansjon og krymping av størkning (som fører til sprekker)

Aluminiumslegeringer har en høy termisk ekspansjonskoeffisient og en høy krympingshastighet for størkning. Dette betyr at aluminium gjennomgår betydelige volumendringer under sveising, og genererer betydelig indre belastning.

• Hot Cracks: I sluttfasen av sveisestivning, hvis eutektiske faser med lavt smeltepunkt er tilstede og materialets styrke er lav, kan krympespenningen i størkningen rive den ennå ikke helt størknede sveisen, og forårsake varme sprekker.
• Kalde sprekker: Stress generert av ujevn krymping når sveisen og den varmepåvirkede sonen avkjøles til romtemperatur kan forårsake sprekker i eller nær sveisen.

Påvirkning av legeringselementer (fører til sprekker)

Sprekkemotstanden til forskjellige aluminiumslegeringer varierer. Visse legeringselementer, som kobber (Cu) og silisium (Si), kan danne eutektiske faser med lavt smeltepunkt ved spesifikke forhold, noe som gjør materialet mer utsatt for varmesprekker under sveising.

For å illustrere, her er en sammenligning av vanlige MIG-tråd i aluminium legeringstyper:

Forberedelse før sveising—Det første trinnet til vellykket sveising

• Viktigheten av rengjøring før sveising:

  Forklar hvorfor det er viktig å fjerne olje, fuktighet og, viktigst av alt, oksidlaget grundig fra både basismetallet og MIG-tråd i aluminium .

  Sørg for spesifikke rengjøringsmetoder, for eksempel bruk av en dedikert børste i rustfritt stål, aceton eller isopropylalkohol, og legg vekt på at sveising bør starte umiddelbart etter rengjøring.

• Valg og lagring av MIG-tråd i aluminium:

  Understrek viktigheten av å velge riktig MIG-tråd i aluminium modell (f.eks. 4043 vs. 5356) og forklar hvordan ulike ledningsegenskaper påvirker sprekkmotstanden.

  Råd til å lagre ledningen i et tørt, rent miljø for å forhindre fuktighet og forurensning, som er direkte årsaker til porøsitet.

Nøkkeloperasjoner under sveiseprosessen

Ved sveising av aluminium er det like viktig å kontrollere nøkkeloperasjoner under prosessen som riktig forberedelse av sveising. Riktige teknikker kan effektivt redusere porøsitet og sprekker, og sikre høykvalitets sveiser med MIG-tråd i aluminium .

1. Dekkgass og strømningshastighetskontroll

Beskyttelsesgassen er avgjørende for å beskytte sveisebassenget mot oksygen, nitrogen og fuktighet i luften.

• Gasstype: For MIG-sveising i aluminium brukes vanligvis ren argon (Ar). Argon er tettere enn luft, og dekker effektivt sveisebassenget og forhindrer atmosfærisk forurensning. For tykkere aluminium eller applikasjoner som krever høyere varmetilførsel, kan en argon-helium-blanding brukes, da helium øker lysbuevarme og penetrasjon.
• Innstilling for strømningshastighet: Gassstrømningshastigheten må justeres basert på sveisestrømmen og omgivelsesvindhastigheten.
  • For lavt: Fører til dårlig beskyttelse, slik at luft kan forurense sveisebassenget og forårsake porøsitet.
  • For høy: Skaper turbulens, som kan trekke inn omgivelsesluft, og også forårsake porøsitet.
  • Referanseparametre: En strømningshastighet på $15-25$ liter/minutt ($30-50$ kubikkfot/time) er et vanlig utgangspunkt, men finjustering er nødvendig.

2. Sveiseparameteroptimalisering

Nøyaktig kontroll av sveiseparametere er sentralt for å sikre sveisekvaliteten.

• Spenning og strømstyrke:
  • Spenning: Bør justeres basert på tråddiameter og tykkelse av basismetall. For høy spenning resulterer i en lang, ustabil lysbue, som forårsaker sprut og porøsitet. For lav spenning fører til kort lysbue og potensiell kortslutning.
  • Strømstyrke: Styrer primært varmetilførselen. For lite strømstyrke gir dårlig fusjon og kan forårsake kalde sprekker. For mye kan brenne gjennom grunnmetallet eller føre til varme sprekker.
• Trådmatingshastighet: Direkte relatert til strømstyrke i MIG-sveising.
  • For raskt: Strømstyrken er for høy, noe som fører til et for stort sveisebasseng og økt risiko for varme sprekker.
  • For sakte: Strømstyrken er for lav, noe som resulterer i utilstrekkelig fusjon.

3. Sveiseteknikk og håndtering

Riktig teknikk hjelper til med å kontrollere sveisebassenget og forhindre defekter.

• Pistolvinkel: Den Skyveteknikk anbefales, hvor pistolen skyves langs sveiseretningen. Denne metoden gir bedre gassskjerming og skyver oksider og urenheter bort fra forkanten av sveisebassenget, og bidrar til å forhindre porøsitet. Den er generelt overlegen trekkteknikken for MIG-sveising i aluminium.
• Reisehastighet: Å opprettholde en jevn reisehastighet er avgjørende.
  • For raskt: Den weld pool is not adequately shielded, and insufficient heat input leads to poor fusion.
  • For sakte: For høy varmekonsentrasjon kan forårsake gjennombrenning eller øke risikoen for varme sprekker på grunn av varmeoppbygging.
• Buelengde: En stabil, kort buelengde gir konsentrert varme og bedre skjerming. En lang bue reduserer stabiliteten og øker sjansen for atmosfærisk forurensning.

Parametersammenligning: skyveteknikk vs. trekketeknikk

Hvordan håndtere vanlige sveisefeil

Sveisefeil er ikke helt unngåelige, men å forstå årsakene og løsningene deres kan redusere utfallsmengden betydelig og forbedre sveisekvaliteten. Her er løsninger for porøsitet og sprekker, de to vanligste feilene ved sveising med MIG-tråd i aluminium .

1. Løsninger for porøsitet

Porøsitet er forårsaket av gass (primært hydrogen) fanget i sveisebassenget før størkning. For å fikse dette må du eliminere hydrogenkilder og optimalisere sveiseparametere for å la gass slippe ut.

• Utilstrekkelig rengjøring før sveising: Dette er den vanligste årsaken til porøsitet.
  • Problem: Olje, fuktighet eller oksidrester på grunnmetall- og trådoverflaten brytes ned for å produsere hydrogengass under høy 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 lagres også i et tørt, rent miljø for å hindre fuktighetsabsorpsjon.
• Feil dekkgass:
  • Problem: Lav gassrenhet eller feil strømningshastighet, noe som fører til forurensning av sveisebassenget av atmosfæren.
  • Løsning: Bruk argon med høy renhet og sørg for at strømningshastigheten er passende (vanligvis $15-25$ l/min). Sjekk gassledningene for lekkasjer og sørg for at sveisepistolens munnstykke er fri.
• Feil sveiseparametere:
  • Problem: Den welding speed is too fast, causing the weld pool to solidify too quickly for gases to escape.
  • Løsning: Reduser sveisehastigheten litt for å forlenge sveisebassengets eksistens, noe som gir gassene mer tid til å unnslippe. Kontroller også at strømmen og spenningen er tilpasset for å sikre en stabil lysbue og passende sveisebassengtemperatur.

2. Løsninger for sprekker

Sprekker kan være varme eller kalde, henholdsvis dannes under eller etter størkning. Nøkkelen til å løse sprekkproblemer er å kontrollere termisk stress og velge riktig ledning.

• Hot Cracks: Oppstår hovedsakelig i sluttfasen av størkning når krympespenningen overstiger sveisens styrke.
  • Problem: Mismatchede legeringssammensetninger av basismetallet og tråden kan danne eutektiske faser med lavt smeltepunkt, eller feil skjøtdesign kan føre til spenningskonsentrasjon.
  • Løsning:
    1. Velg riktig MIG-tråd i aluminium: For eksempel ved sveising av sprekkfølsom 6061 aluminium, ved bruk av en silisiumholdig 4043 wire gir bedre sprekkmotstand enn å bruke 5356 ledning. Silisium endrer størkningsbanen til sveisebassenget, og reduserer tendensen til varme sprekker.
    2. Forvarming: For tykkere plater kan forvarming av materialet før sveising redusere temperaturforskjellen mellom sveisen og basismetallet, redusere kjølehastigheten og minimere krympespenningen.
    3. Optimaliser ledddesign: Unngå skjøtdesign som konsentrerer stress, som skarpe hjørner og overdreven tilbakeholdenhet.
• Kalde sprekker: Sprekker som dannes når sveisen avkjøles til romtemperatur på grunn av oppbygging av indre stress.
  • Problem: Ofte knyttet til høy sveisehardhet og høy tilbakeholdenhet.
  • Løsning:
    1. Kontroller kjølehastigheten: Unngå tvangsavkjøling og la delen avkjøles naturlig.
    2. Velg riktig MIG-tråd i aluminium: Velg en tråd med styrke og duktilitet som matcher basismetallet, slik at sveisen ikke blir for hard.

Common Wire Performance Comparison

Kontinuerlig øvelse og oppmerksomhet på detaljer

Sveising av aluminiumslegering er en svært teknisk prosess som krever grundig oppmerksomhet på detaljer. Uten kontinuerlig øvelse og streng kontroll over produksjonsprosessen, er det utfordrende å opprettholde jevn sveisekvalitet. Som eksemplifisert av Hangzhou Kunli sveisematerialer Co., Ltd.s profesjonelle erfaring innen aluminiumslegeringstrådfeltet, kommer høykvalitets output fra en nådeløs jakt på fortreffelighet i hvert trinn.

1. Forbedring av erfaring og ferdigheter

Sveiseferdigheter oppnås ikke over natten. Gjennom kontinuerlig praksis kan sveisere:

• Forbedre hånd-øye-koordinasjonen: Få bedre kontroll over pistolvinkelen, reisehastigheten og opprettholde en stabil buelengde.
• Forstå ulike materialegenskaper: Bli kjent med hvordan ulike aluminiumslegeringskvaliteter smelter og flyter under sveising, noe som gir mulighet for fleksible parameterjusteringer.
• Feilsøk raskt: Når problemer som porøsitet eller sprekker oppstår, tillater erfaring rask diagnose og korrigerende handling.

2. Utstyrsvedlikehold og parameterkalibrering

Sveising av høy kvalitet er avhengig av pålitelig, stabilt utstyr. Forsømmelse av rutinemessig vedlikehold og parameterkalibrering kan føre til inkonsekvent sveisekvalitet.

• Utstyrsvedlikehold: Inspiser regelmessig slitedeler som trådmateren, pistoldysen, kontaktspissen og gassledningene for å sikre at de er i god stand. En slitt kontaktspiss kan for eksempel påvirke strømoverføringen og føre til en ustabil lysbue.
• Parameterkalibrering: Kontroller med jevne mellomrom at sveiserens spenning og strømutgang er nøyaktige og samsvarer med de innstilte parameterne. Dette er avgjørende for sveising med MIG-tråd i aluminium , da selv mindre parameteravvik kan påvirke penetrering og sveisestrengform.

3. Et strengt kvalitetskontrollsystem

Et robust kvalitetskontrollsystem er grunnlaget for produktkvalitet. Hangzhou Kunli sveisematerialer Co., Ltd.s mer enn 20 års produksjonserfaring og tallrike internasjonale sertifiseringer er et bevis på deres strenge kvalitetskontroll.

• Råvarekontroll: Råvarene er strengt skjermet fra anskaffelsesstedet for å sikre at hver batch av aluminiumslegeringstråd oppfyller høy renhet og spesifikke legeringssammensetningskrav.
• Produksjonsprosesskontroll: Hvert trinn i produksjonen, som trådtrekking, rengjøring og spole, overvåkes og testes for å sikre at trådens overflatefinish, dimensjoner og matestabilitet oppfyller standarder.
• Inspeksjon av ferdig 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 av trådkvalitet vs. sveiseresultat