Во апликациите за заварување на алуминиум на самото место, многу инженери и производствени тимови често се среќаваат со повторливи проблеми како што се прекумерно прскање, неконзистентна големина на грутката на заварот, често лепење на електродата, па дури и недоволна цврстина на заварот и покрај прифатливиот изглед на површината. Кога ќе се појават овие проблеми, вообичаено е да се претпостави дека самиот алуминиум е тежок за заварување. Сепак, врз основа на големото производствено искуство, повеќе од 70% до 80% од дефектите на алуминиумското заварување не се предизвикани од самиот материјал, туку од поставките на параметрите што не се совпаѓаат правилно со физичките карактеристики на алуминиумот.
Во споредба со благиот челик, алуминиумот покажува значително различни термички и површински својства. Неговата топлинска спроводливост обично е наоколу237 W/m·K, што е приближно два до три пати повеќе од ниско-јаглероден челик. Ова значи дека топлината што се создава за време на заварувањето брзо се расфрла, што го отежнува одржувањето на стабилна висока{2}}зона на температурата на интерфејсот на заварувањето. Покрај тоа, алуминиумските површини природно формираат густ оксиден слој (Al2O3) со многу висок електричен отпор.
Ако овој оксиден слој не е соодветно скршен пред да започне протокот на струја, тоа може сериозно да влијае на стабилноста на електричната спроводливост. Понатаму, алуминиумот има силна тенденција да се прилепува на бакарни електроди при покачени температури. Ако силата на електродата или условите за ладење не се правилно контролирани, абењето на електродата може значително да се забрза. Поради овие причини, воспоставувањето параметри засновани на однесувањето на материјалот на алуминиумот е од суштинско значење за постигнување конзистентен и сигурен квалитет на заварот.
Зошто алуминиумското заварување на место е поголем предизвик од челикот
Пред да ги прилагодите параметрите за заварување, важно е да се разберат основните причини за нестабилноста на алуминиумското заварување. Во многу производствени средини, се прават повторени прилагодувања на тековното или времето на заварување без да се земат предвид основните својства на материјалот, што често води до неефикасно решавање проблеми.
1. Површинскиот оксиден слој го ограничува стабилниот тек на струја
Алуминиумот брзо формира тенок, но многу густ оксиден слој кога е изложен на воздух. Иако овој оксиден слој е исклучително тенок, тој има многу висок електричен отпор и делува како бариера за протокот на струја во основниот материјал. Ако не се примени доволна сила на електродата и време на стискање пред да започне струјата на заварувањето, оксидниот слој може да остане делумно недопрен. Како резултат на тоа, протокот на струја станува концентриран на локализирани точки за контакт наместо да биде рамномерно распореден низ областа на заварувањето.
Во производните поставки, оваа состојба вообичаено резултира со завари кои изгледаат прифатливи однадвор, но внатре содржат мали или нецелосни грутки за заварување. За време на тестирањето на кора или истегнување, овие завари честопати предвреме пропаѓаат поради недоволно формирање на грутка. Затоа, обезбедувањето целосно распаѓање на оксидниот слој е еден од најкритичните чекори во заварувањето на алуминиумско место, често поважно од едноставно зголемување на струјата на заварувањето.
2. Високата топлинска спроводливост предизвикува брзо дисипација на топлина
Високата топлинска спроводливост на алуминиумот предизвикува топлината брзо да се шири подалеку од зоната на заварување. За време на заварувањето, оваа брза дисипација на топлина го спречува интерфејсот на заварот да одржува стабилна стопена состојба. Ако на алуминиум се применат конвенционалните методи на единечно-пулсно заварување што вообичаено се користат за челик, површината на заварот може брзо да се прегрее и да произведе прекумерно прскање, додека внатрешниот материјал не може да достигне доволна температура за да формира стабилна грутка за заварување.
Овој феномен често се забележува во производните линии каде што се појавува видливо топење на површината, но јачината на заварот останува несоодветна. За да се надмине овој проблем, процесот на внесување топлина мора да се контролира постепено, овозможувајќи топлината да се гради прогресивно наместо да се применува во еден наплив.
3. Високата-температурна адхезија го забрзува абењето на електродата
При покачени температури, алуминиумот има тенденција да се прилепува на бакарните електроди, понекогаш формирајќи локализирани врски од легура на контактната површина. Ако условите за ладење се недоволни или силата на електродата е нестабилна, температурите на електродата брзо се зголемуваат, забрзувајќи ја адхезијата и абењето. Со текот на времето, ова доведува до деформација на електродата, оштетување на површината и неконзистентна распределба на густината на струјата, што дополнително го намалува квалитетот на заварот.
Во средини за производство со голем-волумен волумен, ова прашање значително ја зголемува фреквенцијата на замена на електродата, што резултира со прекини и повисоки трошоци за одржување. Затоа, силата на електродата и перформансите на ладењето секогаш треба да се третираат како примарни контролни параметри наместо секундарни размислувања.
Три клучни параметри поставки кои ја одредуваат стабилноста на заварувањето на алуминиумско место
Повеќето проблеми со заварување на алуминиум на самото место може да се проследат до три основни параметри: време на стегање, дизајн на тековната бранова форма и сила на електродата при услови на ладење. Воспоставувањето на логичен однос меѓу овие параметри може значително да ги намали дефектите на заварувањето и да ја подобри конзистентноста.
1. Времето на стегање мора да биде доволно: Скршете го оксидниот слој пред тековниот проток
Времето на стискање игра клучна улога во заварувањето на алуминиумско место. Неговата примарна функција не е едноставно да ги доведе електродите во контакт со работното парче, туку да примени постојан притисок кој механички го нарушува оксидниот слој пред да се примени електрична струја. Ако времето на стискање е прекратко, струјата ќе се концентрира на ограничени допирни точки, што ќе резултира со локализирано прегревање и нецелосно формирање на грутка.
Во повеќето индустриски апликации, кога дебелината на алуминиумскиот лист се движи од0,8 mm до 1,5 mm, времето на стискање обично се препорачува помеѓу0,30 и 0,40 секунди. Кога дебелината на листот се зголемува до1,5 mm до 3,0 mm, времето на стискање треба да се продолжи до0,40 до 0,50 секунди или подолго. Во споредба со заварувањето на челик, заварувањето на алуминиум генерално бара30% до 50% подолго време на стискање, што значително ја подобрува конзистентноста на заварот.
2. Повеќе-Пулсната струја е посоодветна отколку единечна-Импулсно заварување
Во алуминиумското заварување, единечните пулсирања со висока-струја често предизвикуваат прекумерно загревање на површината и прскање додека не успеваат да генерираат соодветна внатрешна топлина за правилно формирање на грутка. Како резултат на тоа, стратегиите за повеќе{2}}пулсни струи станаа префериран пристап во модерните апликации за заварување на алуминиум.
Типична повеќе-секвенца на заварување со импулси вклучува три фази. Првата фаза користи пулс за претходно загревање со помала струја што го подобрува електричниот контакт и го ослабува оксидниот слој. Втората фаза го применува главниот пулс на заварување, при што се случува најголемиот дел од формирањето на грутка. Третата фаза функционира како пулс за ковање или обликување, помагајќи да се згусне грутката на заварот и да се намалат внатрешните дефекти. Индустриските податоци покажуваат дека правилно конфигурираното повеќе-заварување со импулси може да го зголеми дијаметарот на грутката за15% до 30%, додека се намалува прскањето за приближно40%.
3. Силата на електродата и ладењето мора да се оптимизираат заедно
Силата на електродата директно влијае и на распаѓањето на оксидниот слој и на стабилноста на формирање на грутка. При алуминиумско заварување, силата на електродата обично треба да биде20% до 30% повисока од онаа што се користи за челиксо слична дебелина. Зголемената сила на електродата помага да се контролира експанзијата на стопениот метал и да се намали прскањето.
Условите за ладење се подеднакво важни. Одржувањето конзистентен проток на вода помага да се стабилизира температурата на електродата и да се намали адхезијата на алуминиум. Во многу индустриски средини, кога протокот на вода за ладење се одржува на4 литри во минута или повеќе, температурите на електродите остануваат доволно стабилни за значително да го намалат лепењето. Со соодветна оптимизација на ладењето, животниот век на електродата може да се зголеми од приближно500 завари на повеќе од 3.000 завари, што во голема мера ја подобрува ефикасноста на производството.
Препорачана референтна табела за почетни параметри за заварување на алуминиумско место
За време на пробното заварување, изборот на соодветни почетни параметри може значително да го скрати времето на поставување. Следниве вредности ги претставуваат најчесто користените почетни опсези за стандардни апликации за алуминиумски листови.
| Дебелина на алуминиум | Време на стегање (и) | Време на заварување (ms) | Струја на заварување (kA) | Сила на електрода (kN) | Препорачан режим |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,8 мм | 0.30–0.35 | 120–160 | 16–20 | 2.5–3.0 | Двоен пулс |
| 1,0 мм | 0.30–0.40 | 140–180 | 18–22 | 3.0–3.5 | Двоен пулс |
| 1,5 мм | 0.35–0.45 | 160–220 | 22–28 | 3.5–4.5 | Троен пулс |
| 2,0 мм | 0.40–0.50 | 200–260 | 26–32 | 4.5–5.5 | Троен пулс |
| 3,0 мм | 0.50–0.60 | 240–320 | 32–40 | 5.5–6.5 | Троен пулс |
Овие вредности треба да се користат како појдовни точки, со дополнителни прилагодувања направени врз основа на вистинската големина на грутката на заварот и резултатите од механичкиот тест.
Како да изберете еденMFDC точка заварувачПогоден за алуминиумско заварување
При изборот на опрема за заварување, важно е да се процени не само номиналниот капацитет, туку и дали машината вклучува карактеристики специјално потребни за алуминиумско заварување.
1. Повеќе-Способност за програма за заварување
Машините дизајнирани за алуминиумско заварување треба да овозможат независна контрола на времето на стискање, времето на заварување и времето на задржување. Оваа флексибилност овозможува прецизно прилагодување врз основа на дебелината на материјалот и конфигурацијата на споеви.
2. Стабилна затворена-Контрола на струја на јамка
Заварувањето на алуминиум бара високостабилна струја. Опремата со контрола на струјата во затворена{1}}јамка обично може да ја одржува тековната варијација внатре±1%, значително подобрување на конзистентноста на заварот-на-заварот.
3. Сигурен систем за ладење со висок- капацитет
Ефикасните системи за ладење помагаат да се стабилизира температурата на електродата и да се продолжи животниот век на електродата. Во услови на континуирано производство, стабилните перформанси на ладењето го намалуваат времето на застој и фреквенцијата на одржување.
Најчесто поставувани прашања
П: Зошто заварувањето на алуминиумско место произведува прекумерно прскање?
О: Прекумерното прскање обично е предизвикано од брзиот пораст на струјата или недоволната сила на електродата. Кога струјата пребрзо ќе ги достигне максималните нивоа, температурата на површината нагло се зголемува, предизвикувајќи растопениот метал да исфрли од областа на заварувањето. Користењето повеќе-профили на струја и зголемувањето на силата на електродата обично значително го намалуваат прскањето.
П: Зошто електродите често се лепат за време на алуминиумско заварување?
О: Лепењето на електродата често е предизвикано од несоодветно ладење или прекумерна температура на електродата. Алуминиумот има тенденција да се прилепува на бакарните електроди при високи-температурни услови. Зголемувањето на протокот на вода за ладење и одржувањето на соодветна геометрија на електродата може во голема мера да ги намали проблемите со лепење.
П: Како може да се оцени квалитетот на заварот при заварување на алуминиумско место?
О: Квалитетот на заварот не треба да се оценува само според изгледот на површината. Наместо тоа, треба да се користат тестови за големината на грутката и механичката сила за да се потврдат перформансите. Тестирањето на лушпата и тестирањето на истегнување се најчесто користени методи за да се потврди интегритетот на заварот.
Завршни мисли: Стабилното заварување на алуминиум зависи од точната логика на параметарот
Во многу дефекти на алуминиумско заварување, основната причина не е способноста на опремата, туку несоодветните односи на параметрите. Самото зголемување на струјата ретко го решава проблемот. Наместо тоа, времето на стискање, дизајнот на тековната бранова форма, силата на електродата и условите за ладење мора да се сметаат како интегриран систем.
За производителите кои редовно вршат заварување на алуминиумско место, воспоставувањето стандардизирани параметри засновани на типот и дебелината на материјалот е еден од најефикасните начини за подобрување на конзистентноста. Со текот на времето, овој систематски пристап го намалува материјалниот отпад, го продолжува животниот век на електродата и ја подобрува севкупната ефикасност на производството.
