Come evitare porosità e crepe durante la saldatura con filo MIG in alluminio

Perché sono saldature di leghe di alluminio incline a porosità e crepe?

La saldatura delle leghe di alluminio è soggetta a porosità e crepe principalmente a causa delle sue proprietà fisico-chimiche uniche. A differenza dell’acciaio, l’alluminio viene influenzato più facilmente da vari fattori durante il processo di saldatura, portando a difetti.

L'impatto dello strato di ossido (che porta alla mancanza di fusione e porosità)

L'alluminio forma rapidamente nell'aria una densa pellicola di ossido di alluminio ($Al_2O_3$). Questo strato di ossido ha un punto di fusione di circa 2050°C, mentre l'alluminio puro fonde a soli 660°C. Se questo strato di ossido non viene rimosso efficacemente o si rompe durante la saldatura, può rimanere intrappolato nel bagno di saldatura, provocando:

• Mancanza di fusione: Lo strato di ossido ad alto punto di fusione impedisce una fusione sufficiente tra il filo e il metallo di base, riducendo la resistenza della saldatura.
• Porosità: Lo strato di ossido intrappola i gas (soprattutto idrogeno) nel bagno di saldatura e questi gas intrappolati formano pori mentre la saldatura solidifica.

Elevata solubilità dell'idrogeno (che porta alla porosità)

Le leghe di alluminio hanno una solubilità dell'idrogeno molto elevata allo stato liquido, che diminuisce drasticamente allo stato solido. Questo cambiamento significativo nella solubilità è la causa principale della porosità.

• Fonti di idrogeno: L'idrogeno proviene principalmente dall'umidità e dall'olio sulle superfici del filo e del metallo di base, nonché da tracce di umidità nel gas di protezione.
• Formazione di porosità: Durante la saldatura, il bagno di fusione assorbe una grande quantità di idrogeno. Quando la piscina si raffredda e si solidifica, l’idrogeno non può fuoriuscire rapidamente dal metallo solido, formando bolle che diventano pori.

Elevata dilatazione termica e ritiro da solidificazione (che portano a crepe)

Le leghe di alluminio hanno un elevato coefficiente di dilatazione termica e un elevato tasso di ritiro da solidificazione. Ciò fa sì che l'alluminio subisca notevoli variazioni di volume durante la saldatura, generando notevoli stress interni.

• Crepe calde: Nelle fasi finali della solidificazione della saldatura, se sono presenti fasi eutettiche a basso punto di fusione e la resistenza del materiale è bassa, lo stress da ritiro da solidificazione può lacerare la saldatura non ancora completamente solidificata, provocando cricche calde.
• Crepe fredde: Lo stress generato da un ritiro irregolare quando la saldatura e la zona interessata dal calore si raffreddano a temperatura ambiente può causare crepe all'interno o in prossimità della saldatura.

Impatto degli elementi di lega (che portano a crepe)

La resistenza alla rottura delle diverse leghe di alluminio varia. Alcuni elementi di lega, come il rame (Cu) e il silicio (Si), possono formare fasi eutettiche a basso punto di fusione in rapporti specifici, rendendo il materiale più suscettibile alla rottura a caldo durante la saldatura.

Per illustrare, ecco un confronto tra comuni Filo MIG in alluminio tipi di leghe:

Preparazione pre-saldatura: il primo passo verso una saldatura di successo

• L'importanza della pulizia pre-saldatura:

  Spiegare perché è fondamentale rimuovere completamente olio, umidità e, soprattutto, lo strato di ossido sia dal metallo di base che dal metallo Filo MIG in alluminio .

  Fornire metodi di pulizia specifici, come l'utilizzo di una spazzola dedicata in acciaio inossidabile, acetone o alcool isopropilico, e sottolineare che la saldatura deve iniziare immediatamente dopo la pulizia.

• Selezione e conservazione del filo MIG in alluminio:

  Sottolinea l'importanza di scegliere quello corretto Filo MIG in alluminio modello (ad esempio, 4043 rispetto a 5356) e spiegare come le diverse caratteristiche del filo influiscono sulla resistenza alla rottura.

  Consigliare di conservare il filo in un ambiente asciutto e pulito per prevenire umidità e contaminazione, che sono cause dirette di porosità.

Operazioni chiave durante il processo di saldatura

Quando si salda l'alluminio, il controllo delle operazioni chiave durante il processo è cruciale quanto un'adeguata preparazione pre-saldatura. Le tecniche corrette possono ridurre efficacemente porosità e crepe, garantendo saldature di alta qualità Filo MIG in alluminio .

1. Gas di protezione e controllo della portata

Il gas di protezione è essenziale per proteggere il bagno di saldatura dall'ossigeno, dall'azoto e dall'umidità presente nell'aria.

• Tipo di gas: Per la saldatura MIG dell’alluminio, viene generalmente utilizzato l’argon puro (Ar). L'argon è più denso dell'aria, copre efficacemente il bagno di saldatura e previene la contaminazione atmosferica. Per l'alluminio più spesso o per applicazioni che richiedono un maggiore apporto di calore, è possibile utilizzare una miscela di argon-elio, poiché l'elio aumenta il calore e la penetrazione dell'arco.
• Impostazione della portata: La portata del gas deve essere regolata in base alla corrente di saldatura e alla velocità del vento ambientale.
  • Troppo basso: Porta ad una scarsa protezione, consentendo all'aria di contaminare il bagno di fusione e causare porosità.
  • Troppo alto: Crea turbolenza, che può aspirare aria ambiente, causando anche porosità.
  • Parametri di riferimento: Una portata di 15-25 $ litri/minuto (30-50 $ piedi cubi/ora) è un punto di partenza comune, ma è necessaria una regolazione fine.

2. Ottimizzazione dei parametri di saldatura

Il controllo preciso dei parametri di saldatura è fondamentale per garantire la qualità della saldatura.

• Voltaggio e Amperaggio:
  • Voltaggio: Dovrebbe essere regolato in base al diametro del filo e allo spessore del metallo di base. Una tensione troppo elevata provoca un arco lungo e instabile, causando spruzzi e porosità. Una tensione troppo bassa provoca un arco corto e un potenziale cortocircuito.
  • Amperaggio: Controlla principalmente l'apporto di calore. Un amperaggio troppo basso determina una scarsa fusione e può causare cricche da freddo. Una quantità eccessiva può bruciare il metallo di base o provocare crepe calde.
• Velocità di avanzamento del filo: Direttamente correlato all'amperaggio nella saldatura MIG.
  • Troppo veloce: L'amperaggio è troppo elevato, il che comporta un bagno di saldatura eccessivamente grande e un aumento del rischio di cricche a caldo.
  • Troppo lento: L'amperaggio è troppo basso, con conseguente fusione insufficiente.

3. Tecnica e manipolazione della saldatura

La tecnica corretta aiuta a controllare il bagno di saldatura e a prevenire i difetti.

• Angolo della pistola: Il Tecnica di spinta è consigliato quando la pistola viene spinta lungo la direzione di saldatura. Questo metodo fornisce una migliore protezione dal gas e allontana gli ossidi e le impurità dal bordo anteriore del bagno di saldatura, contribuendo a prevenire la porosità. È generalmente superiore alla tecnica di trazione per la saldatura MIG dell'alluminio.
• Velocità di viaggio: Mantenere una velocità di viaggio costante è fondamentale.
  • Troppo veloce: Il weld pool is not adequately shielded, and insufficient heat input leads to poor fusion.
  • Troppo lento: Un'eccessiva concentrazione di calore può causare bruciature o aumentare il rischio di rotture dovute all'accumulo di calore.
• Lunghezza dell'arco: Un arco stabile e di breve durata fornisce calore concentrato e una migliore schermatura. Un arco lungo riduce la stabilità e aumenta la possibilità di contaminazione atmosferica.

Confronto dei parametri: tecnica di spinta e tecnica di trazione

Come gestire i comuni difetti di saldatura

I difetti di saldatura non sono del tutto evitabili, ma comprenderne le cause e le soluzioni può ridurre significativamente il tasso di scarto e migliorare la qualità della saldatura. Ecco le soluzioni per porosità e crepe, i due difetti più comuni durante la saldatura Filo MIG in alluminio .

1. Soluzioni per la porosità

La porosità è causata dal gas (principalmente idrogeno) intrappolato nel bagno di fusione prima della solidificazione. Per risolvere questo problema è necessario eliminare le fonti di idrogeno e ottimizzare i parametri di saldatura per consentire la fuoriuscita del gas.

• Pulizia pre-saldatura inadeguata: Questa è la causa più comune di porosità.
  • Problema: I residui di olio, umidità o ossido sul metallo di base e sulla superficie del filo si decompongono producendo idrogeno gassoso a temperature elevate.
  • Soluzione: Il base metal must be thoroughly cleaned with a dedicated stainless steel brush and a degreasing agent (e.g., acetone) before welding. Ensure the Filo MIG in alluminio viene inoltre conservato in un ambiente asciutto e pulito per evitare l'assorbimento di umidità.
• Gas di protezione non corretto:
  • Problema: Bassa purezza del gas o portata errata, con conseguente contaminazione del bagno di fusione da parte dell'atmosfera.
  • Soluzione: Utilizzare argon ad elevata purezza e assicurarsi che la portata sia adeguata (in genere $ 15-25 $ l/min). Controllare le linee del gas per eventuali perdite e assicurarsi che l'ugello della pistola di saldatura sia pulito.
• Parametri di saldatura non corretti:
  • Problema: Il welding speed is too fast, causing the weld pool to solidify too quickly for gases to escape.
  • Soluzione: Ridurre leggermente la velocità di saldatura per prolungare la durata del bagno di saldatura, dando ai gas più tempo per fuoriuscire. Inoltre, verificare che la corrente e la tensione corrispondano per garantire un arco stabile e una temperatura del bagno di saldatura adeguata.

2. Soluzioni per crepe

Le crepe possono essere calde o fredde e formarsi rispettivamente durante o dopo la solidificazione. La chiave per risolvere i problemi di fessurazione è controllare lo stress termico e selezionare il filo giusto.

• Crepe calde: Si verificano principalmente nelle fasi finali della solidificazione, quando lo stress da ritiro della saldatura supera la resistenza della saldatura.
  • Problema: Composizioni di leghe non corrispondenti del metallo di base e del filo possono formare fasi eutettiche a basso punto di fusione oppure una progettazione impropria del giunto può portare alla concentrazione delle tensioni.
  • Soluzione:
    1. Scegli il filo MIG in alluminio giusto: Ad esempio, quando si salda l'alluminio 6061 sensibile alle crepe, si utilizza un materiale contenente silicio 4043 il filo offre una migliore resistenza alle crepe rispetto all'utilizzo 5356 filo. Il silicio altera il percorso di solidificazione del bagno di saldatura, riducendo la tendenza alla formazione di cricche a caldo.
    2. Preriscaldamento: Per le piastre più spesse, il preriscaldamento del materiale prima della saldatura può ridurre la differenza di temperatura tra la saldatura e il metallo di base, rallentando la velocità di raffreddamento e minimizzando lo stress da contrazione.
    3. Ottimizza la progettazione dei giunti: Evitare progetti di giunti che concentrino lo stress, come spigoli vivi e vincoli eccessivi.
• Crepe fredde: Crepe che si formano quando la saldatura si raffredda a temperatura ambiente a causa dell'accumulo di stress interno.
  • Problema: Spesso correlato all'elevata durezza della saldatura e all'elevato vincolo.
  • Soluzione:
    1. Controllare la velocità di raffreddamento: Evitare il raffreddamento forzato e lasciare raffreddare la parte in modo naturale.
    2. Seleziona il filo MIG in alluminio giusto: Scegli un filo con resistenza e duttilità che si adatti al metallo di base, evitando che la saldatura diventi troppo dura.

Confronto delle prestazioni dei cavi comuni

Pratica continua e attenzione ai dettagli

La saldatura delle leghe di alluminio è un processo altamente tecnico che richiede una meticolosa attenzione ai dettagli. Senza una pratica continua e un controllo rigoroso sul processo di produzione, è difficile mantenere una qualità di saldatura costante. Come esemplificato dall'esperienza professionale di Hangzhou Kunli Welding Materials Co., Ltd. nel campo dei fili in leghe di alluminio, i risultati di alta qualità derivano da un'incessante ricerca dell'eccellenza in ogni fase.

1. Esperienza e miglioramento delle competenze

La competenza nella saldatura non si ottiene da un giorno all'altro. Attraverso la pratica continua, i saldatori possono:

• Migliora la coordinazione occhio-mano: Ottieni un migliore controllo sull'angolo della pistola, sulla velocità di spostamento e sul mantenimento di una lunghezza dell'arco stabile.
• Comprendere le diverse proprietà dei materiali: Acquisisci familiarità con il modo in cui i vari gradi di lega di alluminio fondono e scorrono durante la saldatura, consentendo regolazioni flessibili dei parametri.
• Risoluzione rapida dei problemi: Quando si verificano problemi come porosità o crepe, l'esperienza consente una diagnosi rapida e un'azione correttiva.

2. Manutenzione dell'apparecchiatura e calibrazione dei parametri

Una saldatura di alta qualità dipende da attrezzature affidabili e stabili. Trascurare la manutenzione ordinaria e la calibrazione dei parametri può portare a una qualità di saldatura incoerente.

• Manutenzione dell'attrezzatura: Ispezionare regolarmente le parti soggette ad usura come il trainafilo, l'ugello della pistola, la punta di contatto e le linee del gas per assicurarsi che siano in buone condizioni. Una punta di contatto usurata, ad esempio, può influenzare il trasferimento di corrente e portare ad un arco instabile.
• Calibrazione dei parametri: Controllare periodicamente che la tensione e la corrente erogata dalla saldatrice siano precise e corrispondano ai parametri impostati. Questo è fondamentale per la saldatura Filo MIG in alluminio , poiché anche minime deviazioni dei parametri possono influenzare la penetrazione e la forma del cordone di saldatura.

3. Un rigoroso sistema di controllo della qualità

Un solido sistema di controllo qualità è il fondamento della qualità del prodotto. Gli oltre 20 anni di esperienza nella produzione di Hangzhou Kunli Welding Materials Co., Ltd. e le numerose certificazioni internazionali testimoniano il loro rigoroso controllo di qualità.

• Controllo delle materie prime: Le materie prime vengono rigorosamente selezionate dal punto di approvvigionamento per garantire che ogni lotto di filo in lega di alluminio soddisfi i requisiti di elevata purezza e di composizione specifica della lega.
• Controllo del processo produttivo: Ogni fase della produzione, come la trafilatura, la pulizia e l'avvolgimento del filo, viene monitorata e testata per garantire che la finitura superficiale, le dimensioni e la stabilità dell'alimentazione del filo soddisfino gli standard.
• Ispezione del prodotto finito: Il final product undergoes comprehensive performance testing, including chemical composition analysis, mechanical property tests, and weldability tests, to ensure stable and reliable performance.

Confronto tra qualità del filo e risultati di saldatura