Perché i prodotti in alluminio non sono facili da saldare?
Oct 30, 2023
Sebbene saldare l'alluminio possa essere difficile, è un'abilità che può essere sviluppata con la giusta conoscenza e pratica. Continua a leggere per scoprire tutto su come saldare l'alluminio, dai diversi tipi di saldatura che puoi usare ai consigli generali per il successo.
1. L'alluminio è altamente soggetto a ossidazione nell'aria e durante la saldatura. L'ossido di alluminio risultante (Al 2 O 3 ) ha un punto di fusione elevato, è molto stabile e difficile da rimuovere. Ostacola la fusione e la fusione del materiale di base e la sua elevata densità rende difficile il galleggiamento in superficie. Ciò può portare alla formazione di inclusioni, fusione incompleta e penetrazione inadeguata. I materiali in alluminio tendono ad avere pellicole di ossido superficiale e ad assorbire una quantità significativa di umidità, il che può portare alla formazione di pori di saldatura.
Prima della saldatura, è necessaria una rigorosa pulizia della superficie tramite metodi chimici o meccanici per eliminare la pellicola di ossido superficiale. Durante la saldatura, è richiesta una protezione migliorata per prevenire l'ossidazione. Quando si utilizza la saldatura a gas inerte al tungsteno ( TIG ), vengono scelte fonti di alimentazione a corrente alternata (AC) per facilitare la "pulizia del catodo" per la rimozione dell'ossido. Quando si salda a gas, viene impiegato il flusso per rimuovere le pellicole di ossido. Nella saldatura di piastre spesse, può essere utile aumentare l'apporto di calore di saldatura.
Ad esempio, utilizzando l'elio come gas di protezione o miscele elio-argon, oppure impiegando la saldatura ad arco con elettrodi consumabili di grande diametro ( GMAW ), la "pulizia del catodo" potrebbe non essere necessaria quando si utilizza una polarità positiva della corrente continua (CC).
| Punto di fusione | 933,47 K (660,32 °C, 1220,58 °F) |
| Punto di ebollizione | 2743 K (2470 °C, 4478 °F) |
| Densità (vicino a rt) | 2,70 g/ cm3 |
| Sentire parlare di fusione | 10,71 Kj/mol |
| Espansione termica | 23,1 µm/(m⋅K) (a 25 °C) |
| Conduttività termica | 237 W/(m⋅K) |
| Resistività elettrica | 26,5 nΩ⋅m (a 20 °C) |
2. La conduttività termica e la capacità termica specifica dell'alluminio e delle sue leghe sono entrambe circa più del doppio di quelle dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio bassolegato. Al contrario, la conduttività termica dell'alluminio è diverse volte superiore a quella dell'acciaio inossidabile austenitico. Durante il processo di saldatura, una quantità significativa di calore può essere rapidamente condotta nel metallo di base.
Pertanto, quando si salda l'alluminio e le sue leghe, l'energia non solo viene consumata nella fusione del materiale di saldatura, ma si dissipa anche nelle aree metalliche circostanti. Questo spreco di energia è più pronunciato nella saldatura dell'alluminio rispetto alla saldatura dell'acciaio. Per ottenere giunti di saldatura di alta qualità, è consigliabile utilizzare fonti di energia concentrate con elevata potenza, ove possibile. In alcuni casi, possono essere impiegati anche il preriscaldamento e altre misure di processo.
3. Il coefficiente lineare di dilatazione termica per l'alluminio e le sue leghe è circa il doppio di quello dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio debolmente legato. L'alluminio subisce un significativo restringimento del volume durante la solidificazione, che porta a una maggiore distorsione e sollecitazione nei componenti saldati. Pertanto, è necessario implementare misure per prevenire la deformazione della saldatura. Quando i pool di saldatura in alluminio si solidificano, sono inclini a sviluppare cavità di restringimento, porosità, cricche a caldo e sollecitazioni interne più elevate.
In produzione, è possibile apportare modifiche alla composizione del filo di saldatura e ai processi di saldatura per attenuare la formazione di cricche a caldo. Quando la resistenza alla corrosione lo consente, i fili di saldatura in lega di alluminio-silicio possono essere utilizzati per saldare leghe di alluminio diverse dalle leghe di alluminio-magnesio. La tendenza alla criccatura a caldo è più pronunciata quando il contenuto di silicio è pari a circa lo 0,5%. Con l'aumento del contenuto di silicio, l'intervallo di temperatura di cristallizzazione della lega si restringe, la fluidità migliora significativamente, i tassi di restringimento diminuiscono e la suscettibilità alla criccatura a caldo diminuisce di conseguenza.
4. L'alluminio ha una forte capacità di riflettere luce e calore; quando si verifica una transizione da solido a liquido, non si verifica un evidente cambiamento di colore, il che rende difficile giudicare durante le operazioni di saldatura. La resistenza dell'alluminio ad alta temperatura è molto bassa, è difficile supportare la pozza fusa ed è facile da saldare.
5. L'alluminio e le leghe di alluminio possono dissolvere una grande quantità di idrogeno allo stato liquido, ma difficilmente dissolvono l'idrogeno allo stato solido. Durante il processo di solidificazione e raffreddamento rapido del bagno di saldatura, l'idrogeno non ha tempo di fuoriuscire e si formano facilmente dei buchi di idrogeno. L'umidità nell'atmosfera della colonna dell'arco, l'umidità adsorbita dal film di ossido sulla superficie del materiale di saldatura e il metallo di base sono tutte fonti importanti di idrogeno nella saldatura. Pertanto, la fonte di idrogeno deve essere rigorosamente controllata per prevenire la formazione di pori. 
6. Gli elementi della lega evaporano e bruciano facilmente, il che riduce le prestazioni della saldatura.
7. Se il metallo di base è rinforzato per deformazione o per invecchiamento tramite soluzione solida, il calore di saldatura ridurrà la resistenza della zona termicamente alterata.
8. L'alluminio ha un reticolo cubico a facce centrate e non ha allotropi. Non c'è alcun cambiamento di fase durante il riscaldamento e il raffreddamento. I grani di saldatura tendono a diventare grossolani e i grani non possono essere raffinati attraverso cambiamenti di fase. Metodi di saldatura Quasi tutti i metodi di saldatura possono essere utilizzati per saldare alluminio e leghe di alluminio, ma l'alluminio e le leghe di alluminio hanno una diversa adattabilità a vari metodi di saldatura e ogni metodo di saldatura ha la sua applicazione.
I metodi di saldatura a gas e di saldatura ad arco con elettrodo sono semplici da usare e semplici da usare. La saldatura a gas può essere utilizzata per la saldatura di riparazione di lamiere e fusioni di alluminio che non richiedono un'elevata qualità di saldatura. La saldatura ad arco con elettrodo può essere utilizzata per la saldatura di riparazione di fusioni di lega di alluminio. Il metodo di saldatura con protezione a gas inerte ( TIG o MIG ) è il metodo di saldatura più ampiamente utilizzato per alluminio e leghe di alluminio.
I fogli di alluminio e leghe di alluminio possono essere saldati mediante saldatura ad arco di argon a corrente alternata con elettrodo di tungsteno o saldatura ad arco di argon pulsato con elettrodo di tungsteno. Le piastre spesse di alluminio e leghe di alluminio possono essere lavorate mediante saldatura ad arco di tungsteno elio, saldatura ad arco di tungsteno misto argon-elio, saldatura ad arco di gas metallico e saldatura ad arco di metallo pulsato. La saldatura ad arco di gas metallico e la saldatura ad arco di gas metallico pulsato sono sempre più utilizzate (argon o miscela argon/elio).
Ora, esploriamo come affrontare queste sfide della saldatura dell'alluminio. Per aiutarti a ottenere saldature in alluminio di alta qualità, ti consigliamo vivamente di utilizzare la nostra saldatrice per alluminio: MIG-250D . Questa saldatrice vanta una gamma di potenti funzionalità che rendono la saldatura dell'alluminio più semplice ed efficiente. Approfondiamo i suoi vantaggi e come sfruttarla per risultati di saldatura eccezionali.
Tipi di saldatura dell'alluminio
Se ti stai chiedendo come saldare l'alluminio, è importante sapere che sono disponibili diversi processi di saldatura:
Saldatura a filo continuo/TIG
La saldatura ad arco con gas tungsteno (GTAW), nota anche come saldatura con gas inerte al tungsteno (TIG), è uno dei processi di saldatura più popolari scelti per l'alluminio. Questa tecnica di saldatura è spesso utilizzata dagli appassionati di automobilismo e dai saldatori per i team di corse professionistiche.
GTAW richiede un'attrezzatura a corrente costante con capacità AC (corrente alternata) che utilizza il 100 percento di argon come gas di protezione. Non richiede alimentazione meccanica del filo, che potrebbe creare problemi di alimentabilità.
Piuttosto, il saldatore alimenterà il materiale di riempimento in una pozzanghera. Questo processo è anche molto pulito, poiché la corrente alternata pulisce lo strato ossidato dall'alluminio durante la saldatura. Inoltre impedisce che l'alluminio venga contaminato durante tutto il processo.
Suggerimenti per la saldatura TIG:
- Scegli l'elettrodo o l'asta di tungsteno giusto: la scelta migliore per l'alluminio è in genere un'asta di tungsteno puro
- Prenditi il tempo necessario per preparare l'alluminio pulendolo e preriscaldandolo
- Assicurarsi che non vi sia troppo flusso di argon nella torcia, che può causare un arco irregolare
- Per evitare deformazioni, utilizzare un dissipatore di calore
- Durante la saldatura, mantenere l'elettrodo o l'asta di riempimento in alluminio appropriati privi di contaminanti e fonderli con il materiale di base per creare una pozza di saldatura costante
Saldatura a filo continuo/MIG
La saldatura ad arco con gas metallico (GMAW), comunemente nota come saldatura MIG (gas inerte), è un altro metodo comunemente utilizzato per la saldatura dell'alluminio.
Questo tipo di saldatura ha in genere velocità di spostamento più elevate e tassi di deposito più elevati rispetto alla saldatura TIG, il che influisce sulla qualità della saldatura. Tuttavia, utilizza un sistema di alimentazione del filo meccanico, il che significa che il saldatore potrebbe dover utilizzare una pistola a bobina o una pistola push-pull per rendere possibile l'alimentazione del filo.
Inoltre, per combattere il rischio che l'alluminio diventi poroso, il materiale di base e la bacchetta di riempimento devono essere puliti, privi di umidità e avere un'eccellente copertura di gas di protezione, in genere con contenuto di argon puro. Consulta la guida di Lincoln Electric alla saldatura GMAW dell'alluminio per saperne di più su questo metodo.
Suggerimenti per la saldatura MIG:
- Preparare l'alimentazione del filo push-pull
- Pulisci l'alluminio, rimuovi l'ossido e lima i bordi che verranno uniti
- Evitare di tirare durante la saldatura, ma spingere invece con un angolo di 10-15 gradi
- Utilizzare più passate di cordoni dritti per migliorare l'aspetto generale della saldatura e contribuire a evitare difetti
- Utilizzare un dissipatore di calore, che assorbirà il calore in eccesso e consentirà di saldare più lentamente
Cose da evitare quando si salda l'alluminio
Ora che abbiamo esaminato i diversi metodi che si possono utilizzare per saldare l'alluminio, parliamo di alcuni errori comuni da evitare.
- Adottare un approccio "taglia unica": quando si tratta di saldare l'alluminio, il saldatore deve adottare un approccio completamente diverso rispetto a quello che avrebbe con un materiale come l'acciaio. È fondamentale che il saldatore non basi la propria tecnica sull'esperienza maturata con altri metalli o materiali, poiché l'alluminio è molto particolare e può presentare pericoli se non gestito correttamente.
- Non indossare i DPI appropriati: parlando di pericoli, saldare l'alluminio o qualsiasi altro tipo di materiale è intrinsecamente pericoloso. È importante che i saldatori indossino sempre i corretti dispositivi di protezione individuale (DPI) e si informino sulle procedure di sicurezza e sulle migliori pratiche. Questo è fondamentale per una lunga e brillante carriera nel settore.
- Mancata preparazione: la preparazione è fondamentale, sia per il saldatore che per il materiale da saldare. Assicurati sempre di pulire correttamente l'alluminio e di conservarlo correttamente prima di iniziare la saldatura. Inoltre, assicurati di prepararti studiando l'arte della saldatura dell'alluminio e istruendoti sul mestiere. Non buttarti mai in qualcosa finché non sei adeguatamente preparato.
- Ignorare i dettagli minori: i saldatori di maggior successo ti diranno che i dettagli sono tutto. In questo settore, il più piccolo passo falso può portare a un errore complicato, soprattutto con la saldatura dell'alluminio. Presta sempre attenzione a ogni dettaglio e ricontrolla il tuo lavoro, poiché questo sarà vantaggioso per i tuoi clienti e per la tua carriera a lungo termine.
- Non essere paziente: imparare a saldare l'alluminio richiede tempo. Continua a esercitarti e a impegnarti: il tuo duro lavoro e la tua perseveranza alla fine saranno ripagati!
Qual è il metodo migliore per saldare l'alluminio?
Il metodo migliore per saldare l'alluminio e le sue leghe dipende dall'applicazione di giunzione di interesse. I seguenti punti dovrebbero essere inclusi nella considerazione prima di decidere su un processo di saldatura:
- Costi (attrezzature per saldatura, materiali di consumo, smaltimento rifiuti, costi dell'operatore, ecc.)
- Prestazioni di saldatura desiderate
- Vincoli geometrici
- Disponibilità del fornitore
- Ripetibilità
- Tolleranza alla distorsione
- Velocità di produzione
- Salute e sicurezza
| MODELLI/Parametri | MIG-250D |
| Tensione di ingresso nominale (V) | 220±15% 110±15% |
| Frequenza di ingresso (Hz) | Frequenza 50/60 Hz |
| Potenza nominale (KV.A) | Potenza: 7,2 @ 220 V |
| Potenza: 4,9 a 110 V | |
| Saldatura MIG:6.3@220V | |
| Saldatura MIG:4.2@110V | |
| Tensione di ingresso nominale (V) | MMA:33@220V |
| MMA:45 a 110 V | |
| MIG:29 a 220 V | |
| MIG:39 a 110 V | |
| Tensione a vuoto (V) | 60 |
| Corrente di uscita nominale (A) | Arti marziali miste: 20-200 |
| MIG:40-200 | |
| Ciclo di lavoro (%) a 25 °C | 40% |
| Fattore di potenza | 0,7 |
| Efficienza(%) | 85 |
| Classe di isolamento | F |
| Classe di protezione | Tipo IP21S |
| Peso del saldatore (libbre) | 22 |
| Dimensioni del saldatore (pollici) | 18,1*9*16,5 |
