Jakimi metodami najlepiej spawać aluminium?

Elementy aluminiowe są szeroko wykorzystywane w motoryzacji. Należą do nich na przykład samochodowe felgi, które ulegają różnego rodzaju pęknięciom, mogącym skutkować zniszczeniem zarówno obręczy koła, jak i jego opony. Pęknięcia i inne usterki dzięki spawaniu aluminium można jednak na nowo przywrócić do życia. Jakimi metodami najlepiej to zrobić?

Aluminium zdobyło zasłużoną popularność

Aluminium od lat jest szeroko wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym. Materiał ten używany jest do produkcji wielu elementów samochodowych nadwozi i nie tylko. Główne zalety aluminium to przede wszystkim niska masa właściwa przy zachowaniu odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, odporność na korozję oraz doskonałe właściwości cieplne. Elementy z aluminium znajdują zastosowanie w silnikach, układach chłodzenia, blokach cylindrów, osłonach czy wspomnianych już felgach kół.

Technologia obróbki aluminium ewoluowała przez lata. Obecnie do łączenia elementów aluminiowych wykorzystuje się najczęściej metody spawania łukowego w osłonie gazu — MIG/MAG oraz TIG. Obie techniki pozwalają na precyzyjne połączenie nawet cienkich blach aluminiowych, co jest niemożliwe przy zastosowaniu spawania elektrodą otuloną lub gazowego.

Spawanie aluminium daje spore pole do popisu

MIG/MAG to skrót od angielskiego Metal Inert Gas / Metal Active Gas. To nowoczesna metoda spawania aluminium elektrodą topliwą, która ma postać drutu nawiniętego na szpulę w osłonie gazów obojętnych — MIG, bądź aktywnych — MAG. W metodzie MIG jako gaz ochronny wykorzystuje się hel lub argon, bądź ich mieszaninę. Dla aluminium stosuje się niemal wyłącznie argon lub jego mieszanki z helem, ponieważ dwutlenek węgla reagowałby chemicznie z roztopionym aluminium, pogorszyłby jakość spoiny i spowodowałby porowatość połączenia.

Spoina w metodzie MIG/MAG powstaje wskutek jarzenia się łuku elektrycznego między drutem elektrodowym, a spawanym materiałem. Do najważniejszych zalet tego rodzaju rozwiązań należą wysoka wydajność, niezbędna w motoryzacji możliwość spawania we wszystkich pozycjach oraz dobra jakość spoin. Metoda ta umożliwia również spawanie w warunkach przemysłowych na liniach produkcyjnych, gdzie tempo realizacji jest krytyczne. Spawanie metodą MIG/MAG stosuje się przeważnie przy grubości materiału od 1 mm wzwyż.

Podstawa to MIG/MAG

W metodzie MIG/MAG łuk elektryczny jarzy się między materiałem podlegającym spawaniu, a elektrodą topliwą w postaci drutu. Pełni ona jednocześnie rolę spoiwa spawalniczego. Drut elektrodowy nawijany jest precyzyjnie na szpule (plastikowe, metalowe) o znormalizowanych wymiarach. Naciskając przycisk na uchwycie spawalniczym, drut podawany jest w sposób automatyczny, docierając tym samym do końcówki elektrody.

Drut transportowany jest za pośrednictwem przewodu, który łączy napędzany elektrycznie podajnik drutu, ze specjalnym uchwytem spawalniczym. Duże prędkości spawania są uzyskiwane przez płynne i regularne podawanie spoiwa. Prędkość spawania w metodzie MIG/MAG mieści się w przedziale 0,25–1,3 m/min. Skład gazu osłonowego ma znaczący wpływ na przebieg procesu spawalniczego — szczególnie na zachowanie łuku, głębokość przetopienia i kształt spoiny.

Przy spawaniu aluminium metodą MIG najczęściej stosuje się czysty argon lub mieszankę argonu z helem w różnych proporcjach. Hel zwiększa energię łuku, co pozwala na lepsze przetopienie grubszych materiałów. Dobór odpowiedniego składu gazu osłonowego zależy od grubości spawanych elementów, wymaganej prędkości spawania oraz dostępnego wyposażenia spawalniczego.

Wydajny i użyteczny TIG

Druga z najpopularniejszych metod spawania aluminium — TIG (skrót od Tungsten Inert Gas), polega na wytwarzaniu łuku elektrycznego za pośrednictwem nietopliwej, wolframowej elektrody w osłonie obojętnego gazu. Łuk spawalniczy, który występuje między nietopliwą elektrodą a spawanym materiałem, skutecznie topi powierzchnię materiału. Metoda ta charakteryzuje się wysoką precyzją i daje możliwość kontrolowania parametrów spawania w sposób bardziej dokładny niż MIG/MAG.

W spawaniu TIG nie jest wymagane używanie dodatkowego materiału. Elementy spawane można łączyć przez przetopienie rowka spawalniczego. W sytuacji, gdy stosowany jest materiał dodatkowy, wprowadza się go do jeziorka w sposób ręczny. Dlatego w spawaniu TIG uchwyt spawalniczy ma całkiem inną formę niż uchwyt stosowany w metodzie MIG/MAG. Spoiwo zwykle jest dostępne w postaci drutu (pręta) o długości 1 m oraz odpowiedniej średnicy, dobranej do grubości spawanych elementów.

Spawanie aluminium metodą TIG odbywa się w otoczeniu gazu ochronnego chemicznie obojętnego, najczęściej helu, bądź argonu, wydostającego się z dyszy uchwytu elektrodowego. Gaz osłonowy chroni spoinę i elektrodę przed utlenieniem, nie mając jednocześnie wpływu na ostateczny rezultat procesu metalurgicznego. Dzięki zastosowaniu prądu zmiennego (AC) możliwe jest usuwanie warstwy tlenków podczas spawania, co stanowi jedną z kluczowych zalet metody TIG przy pracy z aluminium.

Ład i porządek na pierwszym planie

Przed przystąpieniem do spawania aluminium metodą TIG, koniecznie należy dokładnie oczyścić brzegi spawanych przedmiotów z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń, takich jak tlenki, rdza, farby, smary, etc. Stosować w tym celu można czyszczenie mechaniczne (szczotkowanie szczotkami ze stali nierdzewnej lub oszlifowanie), chemiczne (odtłuszczanie za pomocą rozpuszczalników) oraz fizyczne (np. piaskowanie).

Szczególnie ważne jest usunięcie naturalnej warstwy tlenków glinu, która powstaje na powierzchni aluminium w kontakcie z powietrzem. Warstwa ta ma znacznie wyższą temperaturę topnienia niż sam metal bazowy, co może prowadzić do wadliwych połączeń spawalniczych. Niektórzy spawacze stosują również szczotkowanie drutem nierdzewnym bezpośrednio przed spawaniem, aby mieć pewność, że powierzchnia jest całkowicie czysta.

Spawanie TIG można prowadzić niezależnie od pozycji, w sposób ręczny, półautomatyczny lub automatyczny. Metoda MIG/MAG wykorzystuje się głównie dla aluminiowych elementów o grubości przekraczającej 1 mm — do łączenia mniejszych części z aluminium stosowana jest metoda TIG, która pozwala na większą kontrolę nad procesem i minimalizuje ryzyko przepalenia cienkiego materiału.

Spawanie aluminium ma swoją specyfikę

By spawanie aluminium przyniosło zamierzony rezultat niezbędne jest równoległe zaistnienie trzech zasadniczych czynników:

1. Sprzętu niezbędnego do fachowego wykonania całości procesu — spawarka z funkcją AC (dla TIG), odpowiednie gazy osłonowe, elektrody wolframowe ze stopem toru lub cyrkonii, drut spawalniczy o właściwym składzie chemicznym oraz dostosowane do materiału końcówki prądowe;
2. Wiedzy koniecznej do realizacji zadania — zrozumienie właściwości fizycznych aluminium, takich jak wysoka przewodność cieplna, skłonność do tworzenia tlenków, niższa temperatura topnienia w porównaniu do stali oraz podatność na gorące pęknięcia spoiny;
3. Umiejętności i doświadczenia, zwiększających szanse na końcowy sukces — praktyczne opanowanie techniki prowadzenia elektrodą, kontroli prędkości podawania drutu, utrzymania odpowiedniej długości łuku oraz dostosowania parametrów spawania do konkretnego zadania.

By zweryfikować, który z najbliższych warsztatów spełnia owe wymagania, warto sięgnąć do zasobów branżowych, motoryzacyjnych wyszukiwarek pokroju https://www.autobooking.com/. Na podstawie opinii autentycznie zamieszczanych na tego rodzaju witrynach przez klientów poszczególnych serwisów, można wytypować te, które w największym stopniu warto brać pod uwagę. Dzięki temu potencjalny wybór staje się szybszy, łatwiejszy i pewniejszy. W końcu nawet spawanie aluminium wymaga zainwestowania określonych środków pieniężnych, a tego typu rzeczy po prostu lepiej robić z głową.