Spawanie aluminium

Jak spawać aluminium – wszystko, co trzeba wiedzieć

Aluminium jest bardzo powszechnie wykorzystywanym materiałem. Często stosowane jest między innymi w przemyśle lotniczym, elektronicznym, maszynowym, stoczniowym i wielu innych. Jak za chwilę się przekonamy, spawanie tego materiału nie jest wcale takie proste. Jak zatem przebiega proces spawania aluminium krok po kroku? Jakie metody wyróżniamy i z czym wiąże się zastosowanie każdej z nich? Odpowiedzi na te i wiele innych pytań dotyczących spawania aluminium znajdziecie poniżej!

Na czym polega spawanie aluminium?

Proces spawania polega na trwałym połączeniu niezależnych elementów przez ich podgrzanie i częściowe stopienie. Po wystygnięciu w miejscu łączenia powstaje trwała i nierozerwalna spoina. Spawanie aluminium różni się znacznie od spawania innych materiałów, a ponieważ jest to materiał trudno spawalny, wymagający od spawacza specjalistycznych umiejętności. 

Spawanie aluminium przysparza wiele kłopotów zarówno doświadczonym jak i początkującym spawaczom. Spowodowane jest to przede wszystkim stosunkowo niską temperaturą topnienia tego metalu (ok. 660 stopni Celsjusza). Dodatkowo przygotowanie materiału do spawania może być bardzo pracochłonne. Dobór prawidłowego materiału spawalniczego zależy od konkretnego spawanego stopu aluminium. Niedoświadczony spawacz aluminium może mieć spore problemy z interpretacją. 

Jak przygotować aluminium do spawania?

Pierwszym krokiem przygotowywania aluminium do spawania jest dokładne oczyszczenie powierzchni metalu z wszelkich olejów, zanieczyszczeń oraz smarów. Do tego celu wystarczy wykorzystać specjalny środek odtłuszczający lub zanurzyć element w kadzi, wypełnionej łagodnym związkiem zasadowym. Następnie należy dokładnie wyczyścić powierzchnię aluminiowego elementu przy użyciu specjalnej szczotki drucianej lub szlifierki (wykorzystując szlifierkę, należy zachować szczególną ostrożność, aby nie naruszyć powierzchni metalu). 

Czy należy podgrzewać aluminium przed spawaniem?

Konieczność podnoszenia temperatury elementów z tego materiału przed spawaniem to mit, który pojawia się w Internecie niezwykle często. Wielu się z nim zgadza, jednak podgrzewanie aluminium przed spawaniem niezbędne jest niezwykle rzadko, na przykład, gdy spawanie odbywa się na zewnątrz, a warunki atmosferyczne są wyjątkowo niesprzyjające. Nie zapominajmy, że niewłaściwe podgrzanie, może spowodować poważne uszkodzenia struktury materiału! 

Metody spawania aluminium

Spawanie elementów wykonanych z aluminium odbywa się z zastosowaniem kilku metod. W przypadku tego metalu najczęściej wykorzystuje się dwie metody spawania aluminium: TIG (Tungsten Metal Gas) oraz MIG (Metal Inert Gas). Spawanie elektrodą wolframową (TIG) wykorzystuje specjalne, obojętne gazy osłonowe. Druga metoda (MIG) wiąże się z wykorzystaniem specjalnej, topliwej elektrody, która działa w osłonie gazów obojętnych na przykład helu lub argonu. Spawanie gazowe i MMA również umożliwia łączenie elementów wykonanych z aluminium, jednak są stosowane raczej rzadko. 

Spawanie metodą TIG i MIG odbywa się z wykorzystaniem gazu obojętnego. W praktyce stosuje się argon, hel lub ich mieszanki. Metoda MAG wymaga zastosowania gazu aktywnego – dwutlenku węgla, tlenu i innych, natomiast do spawania gazowego aluminium wykorzystujemy acetylen i (znacznie rzadziej) wodór lub propan. 

Spawając elektrodą wolframową w osłonie gazu obojętnego, bardzo ważne jest miejscowe nagrzanie metalu w taki sposób, aby uzyskał charakterystyczny połysk, w przeciwnym wypadku nie nastąpi dokładne połączenie. 

Spawanie aluminium metodą TIG wymaga zastosowania argonu lub mieszanki argonu z helem jako gazu osłonowego. Pamiętajmy o odpowiednim doborze elektrody, na 1 mm średnicy elektrody powinien przypadać prąd o natężeniu około 40 A. Średnica drutu spawalniczego powinna mieć taki wymiar, jak elektroda wolframowa. Spawanie ręczne metodą TIG wymaga użycia odpowiedniej podkładki, wykonanej z aluminium lub stali nierdzewnej. 

Jak spawać aluminium migomatem?

Spawając elementy wykonane z tego materiału metodą MIG, pamiętajmy, że natężenie powinno pozostawać na niższym poziomie, a cząsteczki stopionego aluminium przenoszone w sposób natryskowy. Jako gaz spawalniczy najczęściej stosuje się mieszanki argonu z helem. Im grubszy spawany element, tym więcej helu w stosunku do argonu powinna zawierać mieszanka. Przygotowując mieszankę, warto znaleźć w Internecie tabelkę, które podpowie jaką mieszaninę tych dwóch gazów powinniśmy zastosować. 

Wybór odpowiedniego drutu spawalniczego jest kluczowym elementem całego procesu spawania metodą MIG/MAG. Przypomnijmy, że drut spawalniczy jest odpowiedzialny za przenoszenie łuku i zapewniania materiału wypełniającego. Nietrudno się domyślić, że stanowi nieodłączny element całej operacji. Jak zatem wybrać prawidłowy w przypadku spawania aluminium? Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na grubość drutu, im większa grubość materiału spawanego elementu, tym grubszego drutu należy użyć. Producenci drutów udostępniają tabele, które pokazują, jak grube elementy można spawać, używając drutu o poszczególnej średnicy. Warto się z nimi zapoznać. Niewielkie zakłady ślusarskie powinny posiadać drut o średnicy niewiele poniżej jednego milimetra. Taka średnica pozwala spawać większość elementów. W przypadku spawania każdego materiału należy zwrócić szczególną uwagę na szpulę, na którą został nawinięty drut, gdyż niedokładne nawinięcie znacznie uprzykrza obsługę spawarki. 

Spawanie gazem jest spotykane w przemyśle coraz rzadziej, ponieważ kolejne branże zaczęły korzystać z bardziej wydajnych metod spawania. Jest to bardzo prosta metoda spawania, jednak, oprócz tego trudno dopatrzeć się w niej innych zalet. Polega na wykorzystaniu specjalnego palnika acetylenowo-tlenowego oraz tak zwanych topników, które stapiają się wcześniej niż spawany metal, dzięki czemu rozpuszcza tlenek aluminium i chroni przed dostępem powietrza. Spawając aluminium, należy je stopić w czasie jednego przejścia, niezależnie od grubości spoiny i nie zamykać topnika w spoinie, stosując się do tych zaleceń uzyskamy zadowalający efekt końcowy. 

Decydując się na wykorzystanie elektrod otulonych, musimy zdawać sobie sprawę z kilku faktów. Po pierwsze, w przypadku aluminium należy wykorzystać prąd stały, a jeśli element ma ponad 5 milimetrów, powinien być wstępnie podgrzany element przed spawaniem. Poza tym konieczne jest zachowanie odpowiednich odstępów progowych. Wykonywanie jednej spoiny powinno przebiegać w sposób nieprzerwany, a po zakończonym spawaniu, należy dokładnie oczyścić element z ewentualnego żużlu. Nie zapominajmy, że spawanie omawianego materiału elektrodami otulonymi wymaga bardzo dużego doświadczenia spawacza. Zaletą jest możliwość wykonania tej operacji właściwie w każdych warunkach. 

Która metoda spawania aluminium jest lepsza, TIG czy MIG?

Wiemy już, że dominują dwie metody spawania aluminium: TIG i MIG. To właśnie te metody spawania wykorzystywane są najczęściej. Znając dokładną charakterystykę tych dwóch metod spawania aluminium, przejdźmy do ich porównania. Obsługa migomatu jest znacznie trudniejsza, jego operator powinien mieć spore doświadczenie w spawaniu, natomiast TIG jest bardzo wydajny w przypadku elementów o grubości spawanego materiału poniżej 3 milimetrów. Grubsze elementy wymagają zastosowania metody MIG. Na korzyść migomatu przejawia fakt, że jego zastosowanie gwarantuje uzyskanie czystszych spoin. Tak naprawdę, nie można jednoznacznie stwierdzić, która metoda jest lepsza. Wybór zależy od umiejętności spawacza, parametrów spawanego elementu oraz estetyki, jaką powinien prezentować gotowy wyrób. 

Zastosowanie spawania aluminium

Spawanie aluminium metodą MIG oraz TIG odgrywa kluczową rolę w wielu sektorach przemysłu ze względu na szerokie zastosowanie tego lekkiego, ale jednocześnie charakteryzującego się wysoką wytrzymałością metalu. Grubość spawanego materiału oraz właściwe przygotowanie powierzchni aluminium przed rozpoczęciem spawania są decydujące dla jakości spawanego złącza. Spawanie TIG odbywa się przy osłonie obojętnego gazu. Idealnie nadaje się do cieńszego aluminium, które także cechuje niska temperatura topnienia. Z kolei spawanie aluminium metodą MIG jest preferowane dla grubszego metalu, gdzie wymagane jest znaczne obciążenie prądowe oraz skuteczniejsze radzenie sobie z ryzykiem powstawania porów, które są typowe gdy spawane są stopy aluminium. Ważne jest, aby każdy spawacz miał świadomość, z jakim stopem aluminium będzie pracować, gdyż różne rodzaje zastosowanych substancji stopowych mogą wymagać zmodyfikowanych parametrów spawania, aby zapewnić optymalne warunki i jakość spoiny.

Jaką spawarkę do aluminium kupić?

Na rynku dominują dwa rodzaje spawarek do aluminium – TIG i MIG. Do podjęcia decyzji, którą wybrać, pomocny może się okazać poprzedni akapit. W tym miejscu wskażemy, na co warto zwrócić szczególną uwagę, kupując spawarkę TIG czy MIG. 

Najważniejszym parametrem jest natężenie prądu. Spawając stal wystarczy prąd o natężeniu 40A, jednak aluminium jest trudniej spawalnym materiałem niż stal, więc natężenie prądu powinno być odpowiednio większe. Spawarki z natężeniem co najmniej 150 amperów umożliwiają spawanie elementów o znacznej grubości metalu. Na rynku dostępne są spawarki na prąd stały (DC) i (AC). Który rodzaj lepiej sprawdza się w przypadku spawania aluminium? Spawarki na prąd zmienny są trudniejsze w obsłudze, przeznaczone dla profesjonalistów, natomiast spawarki na prąd stały stosowane są w przypadku okazjonalnego spawania stosunkowo prostych elementów. Dodatkowe wyposażenie spawarki może znacznie usprawnić cały proces, jednak wiąże się z dodatkowym kosztem. Instalacja chłodnicy przedłuża żywotność spawarki i zwiększa komfort obsługi, jednak znacznie podnosi cenę. Dokonując zakupu spawarki do aluminium, powinniśmy przede wszystkim brać pod uwagę nasze indywidualne potrzeby. 

Ile kosztuje spawanie aluminium?

Kilka czynników wpływa na cenę spawania aluminium, między innymi: wymiary elementów, wybrana metoda oraz dodatkowe operacje, które należy wykonać przed lub po spawaniu. Cena spawania aluminium zależy od grubości elementów. W przypadku bardzo cienkich blach cena za centymetr spawu wynosi w przybliżeniu 1 zł, natomiast w przypadku elementów średniej grubości, cena to w przybliżeniu 2-3 złote za centymetr spawu. Centymetr spawu grubych elementów z aluminium to już koszt ponad 5 złotych. Podane ceny są poglądowe, w rzeczywistości mogą się różnić w poszczególnych regionach. Warto dodać, że powyższe ceny nie zawierają czyszczenia elementu przed spawaniem. 

Bezpieczeństwo

Spawanie zawsze wiąże się z pewnymi zagrożeniami, jednak aluminium może być szczególnie niebezpieczne. Spawając elementy wykonane z glinu, następuje emisja pyłów spawalniczych, które zawierają tlenek glinu magnezu i cynku. Badania wykazały, że wdychanie tych tlenków powoduje powstawanie nowotworów, a co najgorsze tlenek glinu nie wydostaje się z organizmu, osadza się w nerkach, wątrobie i trzustce. Istnieje kilka sposobów, jak ograniczyć emisję szkodliwych pyłów. Jednym z nich jest stosowanie argonu i helu jako gazu technicznego, ponieważ hel ogranicza emisje pyłu. Wentylowanie pomieszczeń może być trudne, jednak warto o nie zadbać.
Kolejną metodą minimalizowania emisji jest odpowiednia pozycja spawacza, jego głowa powinna być poza obszarem największego stężenia pyłów. Niestety ze względów praktycznych, często może to być niewykonalne. Spawacze powinni być wyposażeni w specjalne środki ochrony dróg oddechowych, a przy stanowisku pracy należy zainstalować pochłaniacz pyłu. 

Jak znaleźć podwykonawców usługi spawania aluminium

Samo znalezienie podmiotów świadczących tą usługę nie jest trudne. Powszechność tego materiału sprawiła, że wiele zakładów posiada w swojej ofercie usługi obróbki elementów wykonanych z aluminium, w tym spawania. Jednak w jaki sposób dowiedzieć się, czy dany zakład posiada moce przerobowe, które umożliwią spawanie naszego, konkretnego elementu? Poszukiwanie odpowiedzi na to pytanie tradycyjną drogą może się okazać bardzo czasochłonne. Skorzystanie z naszego systemowego parku technologicznego rozwiązuje ten problem! System gromadzi firmy z całej Polski, które posiadają na naszej stronie dokładny opis parametryczny każdej spawarki. Znalezienie zakładu, który w zupełności spełni nasze oczekiwania, jeszcze nigdy nie było tak proste!

Czy można przyspawać aluminium do innego materiału?

Łączenie dwóch elementów, z których jeden wykonany jest z aluminium, a drugi z innego materiału np. stali, stali nierdzewnej, magnezu lub tytanu jest możliwe, jednak istnieją dużo prostsze metody, jak na przykład klejenie lub mechaniczne mocowanie. Spawanie jest możliwe, jednak wymaga zastosowania specjalnych technik. Jedną z możliwości są przejściowe wkładki bimetaliczne, które umożliwiają łączenie aluminium ze stalą, stalą nierdzewną oraz miedzią. Innym sposobem jest powlekanie innego materiału przed spawaniem. Należy go pokryć innym materiałem na przykład aluminium. Stalowe elementy można aluminiować na gorąco lub przylutować aluminiowe elementy do powierzchni stali. Zarówno wkładki bimetaliczne jak i powlekanie to często stosowane metody, jednak wymagają dużych umiejętności. 

O czym pamiętać spawając aluminium?

Odpowiedź na to pytanie to w zasadzie podsumowanie wszystkiego co zostało dotychczas napisane. Przede wszystkim należy pamiętać o dokładnym oczyszczeniu spawanych elementów. Wybierając metodę spawania, powinniśmy się kierować doświadczeniem spawacza oraz cechami spawanych elementów. Dokonując spawania aluminium należy zdawać sobie sprawę z szeregu niebezpieczeństw, jakie grożą operatorowi. 

Spawanie aluminium – podsumowanie

W tym artykule dokładnie przyjrzeliśmy się spawaniu aluminium. Dowiedzieliśmy się, że jest to metoda powszechnie stosowana w przemyśle, która niestety nie należy do najprostszych. Dokonaliśmy dokładnej analizy każdej z najczęściej stosowanych metod spawania aluminium (TIG i MIG) oraz tych rzadziej stosowanych (gazowe oraz MMA). Wiemy już, jakie gazy są stosowane, kiedy należy podgrzewać element przed spawaniem oraz jakie niebezpieczeństwa niesie za sobą spawanie tego materiału.