Saldatura dell'alluminio

La saldatura dell'alluminio richiede una serie di parametri tra cui pulizia, calore uniforme, materiali di saldatura e solide capacità di saldatura, e pone sfide a causa della sua elevata conduttività termica e della formazione intrinseca dello strato di ossidazione. La rapida dissipazione del calore può portare a deformazioni, distorsioni e tensioni residue nella saldatura, e si manifesta soprattutto nelle lamiere più sottili e influisce sulla resistenza del giunto.

 

Descrizione

 

La conduttività termica e la sensibilità al calore sono circa 4-5 volte superiori a quelle dell'acciaio e il punto di fusione dell'alluminio è inferiore al suo strato di ossido, il che crea barriere che impediscono ai metalli saldati di unirsi correttamente. Il calore si disperde bene nell'alluminio e può creare un grande cratere durante il processo di saldatura, pertanto l'alluminio è molto suscettibile alla fessurazione dei crateri, ecco perché i crateri dovrebbero essere riempiti in modo che non si verifichino guasti alla fine della saldatura. Il saldatore deve sapere chiaramente che è presente più calore rispetto all'inizio della saldatura, ed è per questo motivo che la penetrazione completa potrebbe non verificarsi finché la saldatura non è avanzata abbastanza dall'inizio.

 

Riempitivi di alluminio e gradi di alluminio

 

Quando si salda l'alluminio, la scelta del giusto materiale di apporto (spesso sotto forma di barre o fili di apporto) è fondamentale per garantire una saldatura forte, durevole e compatibile. I riempitivi di alluminio vengono scelti in base alla lega di alluminio di base, al processo di saldatura (ad esempio TIG, MIG), all'applicazione e alle proprietà desiderate come robustezza, resistenza alla corrosione o duttilità. Di seguito, abbiamo delineato i materiali di riempimento consigliati per diversi tipi di alluminio e forniamo il contesto per il loro utilizzo.

 

• √Serie 1xxx (alluminio puro, ad esempio 1100, 1350), riempitivi consigliati: 1100, 4043,

Come sappiamo, la serie 1xxx ha un'eccellente resistenza alla corrosione, elevata conduttività termica con bassa resistenza, mentre il riempitivo in alluminio puro come 1100 corrisponde alla composizione del metallo di base per resistenza alla corrosione e conduttività. Per applicazioni in conduttori elettrici e apparecchiature chimiche, il 4043 (lega di silicio-) viene utilizzato anche per una migliore fluidità e resistenza alle crepe, soprattutto nella saldatura TIG. In breve, le serie 1xxx sono morbide, quindi evita-legature eccessive con riempitivi più forti per evitare fessurazioni.

 

• √Serie 2xxx

(Rame-Legato, ad es. 2024, 2219, riempitivi consigliati: 2319 (specificamente per 2219, 4043 come compromesso)

Per i componenti aerospaziali, 2319 viene utilizzato per 2219 perché corrisponde al contenuto di rame e fornisce resistenza. 2Le leghe della serie xxx hanno un'elevata resistenza, ma sono soggette a cricche a caldo e sono spesso considerate non saldabili, specialmente 2024, e 4043 è un ripiego per altre leghe 2xxx per ridurre le fessurazioni, sebbene sacrifichi la resistenza. Se possibile, cercare di evitare la saldatura della serie 2xxx e per le applicazioni critiche è preferibile il fissaggio meccanico.

 

• √Serie 3xxx (manganese-legato, ad es. 3003, 3004), riempitivi consigliati: 4043, 5356

Le serie 3xxx hanno una robustezza moderata, una buona resistenza alla corrosione, spesso utilizzate nella lamiera, mentre la serie 4043 fornisce una buona fluidità e resistenza alle crepe per saldature generiche-per scopi generici. 5356 (lega di magnesio-) può essere utilizzata se è necessaria una maggiore robustezza o resistenza alla corrosione.. 3Le serie xxx sono saldabili e la scelta del riempitivo spesso dipende dall'aspetto o dai requisiti di resistenza post-saldatura e sono ampiamente utilizzate nella lamiera, HVAC, alimenti contenitori.

 

• √Serie 4xxx: lega di silicio- (ad es. 4043), spesso utilizzata come riempitivo a causa della buona fluidità e resistenza alle crepe.

 

• √Serie 5xxx (magnesio-legato, ad es. 5052, 5083, 5086), riempitivi consigliati: 5356, 5183, 5556

Queste serie hanno un'elevata robustezza ed un'eccellente resistenza alla corrosione e sono ampiamente utilizzate nei recipienti marini, automobilistici e a pressione. In pratica, il 5356 è il-riempitivo di riferimento per la maggior parte delle leghe 5xxx grazie al suo contenuto di magnesio corrispondente, all'eccellente resistenza alla corrosione (soprattutto in ambienti marini) e alla buona resistenza. 5183 e il 5556 viene utilizzato per applicazioni con maggiore-resistenza (ad esempio, il metallo di base 5083 nella costruzione navale). Non dimenticare di evitare riempitivi 4xxx come 4043 su leghe 5xxx se la resistenza alla corrosione è fondamentale, poiché il silicio può ridurla. Inoltre, i riempitivi 5xxx possono causare fuliggine (residui neri) nella saldatura TIG e pertanto è spesso necessaria la pulizia.

 

• √Serie 6xxx (magnesio-silicio-legato, ad es. 6061, 6063), riempitivi consigliati: 4043, 5356

Queste serie hanno una buona resistenza e saldabilità, ampiamente utilizzate nelle applicazioni strutturali, e il 4043 è ampiamente utilizzato per la sua eccellente fluidità, bassa sensibilità alle crepe e buona corrispondenza del colore dopo l'anodizzazione (comune per le leghe 6xxx). 5356 viene scelto quando è necessaria una resistenza maggiore, sebbene sia meno fluido e potrebbe non corrispondere bene al colore dopo l'anodizzazione-. Inoltre, il 4043 è spesso preferito per le riparazioni generali sul 6061 grazie alla facilità d'uso, ma il 5356 fornisce migliori proprietà meccaniche per le saldature critiche.

 

• √Serie 7xxx (zinco-legato, ad es. 7075, 7050), riempitivi consigliati: 5356 (raramente), 4043 (come compromesso)

Queste serie hanno una resistenza molto elevata, utilizzata nel settore aerospaziale e in componenti ad alta-resistenza, ma scarsa saldabilità a causa della fessurazione, pertanto le leghe 7xxx non sono saldabili a causa di gravi problemi di fessurazione a caldo e tensocorrosione. Quando si tenta di saldare (ad esempio per riparazioni), viene utilizzato 5356 o 4043 per ridurre al minimo le fessurazioni, ma la saldatura sarà molto più debole del metallo di base. In generale, la saldatura è generalmente sconsigliata per le leghe 7xxx e sono altamente raccomandati metodi di giunzione alternativi o tecniche specializzate (ad esempio, saldatura ad attrito).

 

 

Considerazioni sulla saldatura dell'alluminio

 

La scelta del metallo d'apporto corretto è una delle decisioni più critiche quando si salda l'alluminio, poiché una scelta sbagliata può portare a fessurazioni, perdita di resistenza e scarsa resistenza alla corrosione. A differenza dell'acciaio, non si utilizza quasi mai un metallo d'apporto che corrisponda al metallo di base, quindi è necessario avere una considerazione globale per ottenere una buona saldatura dell'alluminio. Di seguito è riportato un breve elenco:

 

• √Ossidazione

L'alluminio si ossida rapidamente se esposto all'atmosfera, formando un sottile strato di ossido con una temperatura di fusione più elevata (2072 gradi C) rispetto all'alluminio (660 gradi C). Spesso, la saldatura attraverso questa barriera può provocare fori nel pezzo. La rimozione dello strato di ossido può essere ottenuta mediante solventi, acidi o mediante tecniche meccaniche abrasive tramite un'esclusiva spazzola metallica in acciaio inox o mediante sabbiatura.

 

• √Anodizzazione

Anodizzazione, se la saldatura verrà anodizzata, scegliere un riempitivo che corrisponda alla risposta cromatica del metallo di base (ad esempio, 4043 per le leghe 6xxx spesso ha un aspetto migliore di 5356 dopo l'anodizzazione).

 

• √Preriscaldamento

Il preriscaldamento può aiutare a ridurre al minimo le fessurazioni e la formazione di aree porose in ampie sezioni di alluminio e tipi di leghe specifiche. Tuttavia, un preriscaldamento eccessivo può portare a conseguenze negative. Inoltre, il preriscaldamento dell’alluminio aiuta a prevenire sbalzi di temperatura improvvisi che possono causare problemi di saldatura.

 

• √Porosità

Durante lo stato fuso, l'alluminio può assorbire elevate quantità di idrogeno, provocando la formazione di piccoli vuoti o bolle nel metallo saldato. Ciò indebolisce l'integrità strutturale del metallo, rendendolo vulnerabile ai guasti dovuti a pressione e stress. Pertanto, l'utilizzo del gas di protezione e la rimozione di olio e grasso dal pezzo possono ridurre al minimo la porosità.

 

• √Impurità

Per evitare che scolorimento, granulometria, corrosione e ossidazione presentino segni di impurità in un giunto saldato, l'operatore deve rimuovere olio, sporco e detriti dal pezzo prima della saldatura. può avere un impatto negativo sulla zona di saldatura, influenzando la resistenza e l'aspetto del pezzo. Per ridurre al minimo il lavoro di preparazione pre-alla saldatura, un corretto stoccaggio e la manutenzione dell'attrezzatura sono sempre l'opzione migliore.

 

• √Spessore

Saldare contemporaneamente materiale di alluminio sottile e spesso è sempre una sfida perché il calore applicato potrebbe sciogliere il materiale sottile ma non essere in grado di penetrare nel materiale spesso per un giunto di saldatura resistente. I saldatori devono impostare un parametro che copra i gradi di alluminio, il metodo di saldatura, l'amperaggio, l'apporto di calore e il tipo di materiale di riempimento per ottenere una qualità di saldatura ottimale.

 

 

Caratteristiche del riempitivo in alluminio

 

La saldatura dell'alluminio è un processo complesso che richiede una solida conoscenza delle caratteristiche dei riempitivi, di seguito elencate brevemente:

 

• √4043, silicio-legato con il 4.5 - 6.0% di silicio, il silicio abbassa il punto di fusione e migliora la fluidità del bagno di saldatura, facilitando la lavorazione e riducendo il rischio di cricche a caldo. La sua composizione chimica garantisce una facile saldatura e un aspetto liscio del cordone, anche se sacrifica una certa robustezza e resistenza alla corrosione rispetto ai riempitivi a base di magnesio-come il 5356. È una scelta eccellente per saldature, riparazioni e applicazioni generiche-per applicazioni in cui l'aspetto post-saldatura (ad esempio, anodizzazione) è importante, ma non è l'ideale per ambienti ad alta resistenza-o altamente corrosivi. Ideale per la saldatura-per usi generici, in particolare sulle serie 6xxx e 3xxx. Buono per TIG e MIG. Non ideale per le leghe ad alto-magnesio (5xxx) se la resistenza alla corrosione è importante. Se utilizzato con le leghe della serie 6xxx (ad es. 6061, 6063), il 4043 fornisce una migliore corrispondenza dei colori dopo l'anodizzazione rispetto ai riempitivi a base di magnesio-come il 5356, che possono apparire più scuri o non corrispondenti.
• √ 5356, magnesium-alloyed with 5% of magnesium which can enhance strength and corrosion resistance. It excels in marine and structural welding but is temperature-limited. Its balance of strength, feedability, and color-matching makes it a top choice for welding 5xxx/6xxx aluminum alloys for marine or structural applications. Worthwhile to remember that avoid welding high Mg alloys (>3% di Mg) per prevenire la fragilità. Comune per la saldatura MIG.
• √5183/5556, alternative con resistenza-più elevata rispetto a 5356 per le leghe 5xxx (ad es. 5083) in applicazioni impegnative come la costruzione navale.
• √2319, legato di rame-, specifico per 2219 (una lega 2xxx saldabile) per uso aerospaziale.
• √1100/1070: Riempitivi in ​​alluminio puro per la serie 1xxx, composizione corrispondente per conduttività e resistenza alla corrosione.
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Tecnica di saldatura dell'alluminio

 

La saldatura MIG e TIG sono le tecniche di saldatura più comuni per unire l'alluminio grazie alla sua precisione e qualità. Insieme a queste due tecniche di saldatura, esistono altre soluzioni di saldatura adottate per applicazioni specifiche e di seguito è riportata una breve introduzione:

 

• √Saldatura TIG (gas inerte di tungsteno)

TIG Può funzionare con polarità CA, offrendo stabilità all'arco e rimuovendo lo strato di ossido, e un saldatore TIG esperto può generare costantemente calore sufficiente per fondere le leghe di alluminio, con la capacità di saldare sezioni sia sottili che spesse. Il gas di protezione inerte, più comunemente argon, viene alimentato alla torcia TIG per mantenere il bagno di saldatura libero da contaminazioni.

 

• √Saldatura MIG (saldatura ad arco di gas metallo, GMAW)

La saldatura MIG è una tecnica di saldatura popolare per materiali di alluminio più spessi poiché l'apporto di calore è maggiore rispetto alla saldatura TIG. Questo metodo di saldatura è abbastanza simile al processo TIG ma invece di utilizzare un elettrodo di tungsteno non-consumabile, utilizza un filo dell'elettrodo alimentato automaticamente che offre velocità di spostamento più elevate dalla pistola a bobina. I gas di protezione vengono utilizzati anche per proteggere le saldature dalla contaminazione.

 

• √Saldatura a fascio di elettroni

Il metodo di saldatura elettronica viene eseguito all'interno di una camera a vuoto, proteggendo la saldatura dalle impurità senza la necessità di gas di protezione aggiuntivi, e quindi è un'ottima opzione per sezioni spesse perché produce un bagno di saldatura piccolo e preciso.

 

• √Saldatura laser

La saldatura laser offre precisione sia in larghezza che in profondità di saldatura strette, con il risultato di zone di saldatura pulite con l'aggiunta di gas di protezione.. 6Le serie xxx sono generalmente realizzabili per la saldatura laser con riempitivi di alluminio 4032 o 4047. È un processo di saldatura veloce che concentra un fascio ad alta densità di potenza sulla superficie del pezzo.

 

• √Saldatura a resistenza

La saldatura a resistenza utilizza pressione e corrente per subire la fusione e lo svantaggio di questa tecnica sono le possibili sfide quando si sperimenta un'elevata conduttività termica ed elettrica.

 

• √Saldatura per attrito

La saldatura per attrito è progettata per utilizzare il calore generato dall'attrito meccanico per unire materiali in alluminio. Il vantaggio della saldatura ad attrito è che può essere utilizzata per tutti i tipi di leghe di alluminio, comprese le serie 2xxx e 7xxx, difficili da saldare-da-e non è necessario utilizzare agenti schermanti per proteggere il bagno di saldatura.

 

Servizio di saldatura

 

La saldatura dell'alluminio può essere impegnativa, anche per saldatori esperti, e per una saldatura di alta qualità sono necessarie tecniche e precauzioni speciali. Gli errori possono portare a giunti deboli, difetti o addirittura al fallimento completo della saldatura. Fabmann può essere il tuo partner di fiducia e possiamo fornire elevati standard di qualità di saldatura con coerenza e offriamo un'ampia gamma di servizi di saldatura dell'alluminio adatti alle diverse esigenze per le tue esigenze specifiche. I nostri ingegneri dei materiali e saldatori hanno esperienza nella lavorazione di vari tipi di leghe di alluminio e possono fornirvi servizi di saldatura di alta qualità. Il nostro team si concentra sui seguenti aspetti quando eseguiamo i vostri progetti come componenti generali, tubi e piastre, equipaggiamento marittimo e strutture di costruzione.

 

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