Jak spawać aluminium

Aluminium znany też jako glin jest trzecim po tlenie (O) i krzemie (Si) najpospolitszym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi. Jest przy tym najczęściej występującym metalem stanowiącym ok. 8% masy skorupy ziemskiej. Obecnie aluminium jest drugim ( po stali ) metalem na świecie pod względem częstotliwości zastosowania i systematycznie zyskuje na popularności. Metal ten znajduje szerokie zastosowanie. Przykładowe użycie aluminium znajdziemy w przemyśle opakowań (puszki, folia aluminiowa), budownictwie (okna, drzwi, okucia, okablowanie), przemyśle maszynowym (różne profile aluminiowe, obudowy, ramy maszyn tzw. „lekkiej” konstrukcji), w produkcji narzędzi (noże, garnki) a także w elektronice (elementy procesorów i tranzystorów, osłony ochronne, żyły przewodów i kabli, kontakty w układach scalonych), w przemyśle lotniczym, samochodowym, stoczniowym i inne (na przykład lustra, folie kondensatorów, złączki, końcówki montażowe itp.) Taka wszechobecność stawia przed spawaczami wyzwanie jak i czym połączyć ten metal. Aluminium, choć trudnym, jest naprawdę dobrze spawalnym materiałem, pod warunkiem, że pozna się go od strony chemo-fizycznej, gdyż bez takich wiadomości nigdy nie wykonamy dobrze swojej pracy. Zwłaszcza w epoce spawarek inwertorowych. A warto poznać, gdyż pospawanie 1 cm aluminium w punkcie usługowym kosztuje ok. 5 zł. Aluminium nie jest spotykane w przyrodzie jako wolny metal, gdyż jest zbyt aktywnie łączy się z innymi pierwiastkami. Zamiast tego występuje on złączony z ponad 270 różnymi minerałami m.in. w glinie skąd pochodzi nazwa glin. Głównym źródłem aluminium jest ruda boksytu składająca się z ≈60% tlenku glinu Al2O3, 22% Fe2O3, 12% H2O i ok. 6% innych zanieczyszczeń. Rudę po rozdrobnieniu, w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem poddaje się działaniu wodorotlenku NaOH. Następnie wykrystalizowuje się Al(OH)3 i wypala się go do tlenku Al2O3. Rozpuszcza się go następnie w fluorku sodowo-glinowym i poddaje elektrolizie. Po podwójnej elektrolizie można uzyskać produkt zawierający 99,99% Al. Niestety elektroliza wymaga bardzo dużej ilości energii elektrycznej i stąd np. Huta Konin zaprzestała produkcji aluminium pierwotnego ze względu na cenę prądu. Gęstość tego srebrzystobiałego lekkiego metalu jest trzy razy mniejsza niż gęstość żelaza i wynosi 2,7 g/cm3. Aluminium odznacza się dobrą przewodnością elektryczną, dobrym przewodnictwem cieplnym, a ponadto tworzy z niektórymi metalami stopy o dobrych, własnościach odlewniczych oraz stopy o dobrych własnościach plastycznych. Niezwykłą własnością aluminium jest jego odporność na korozję, co zawdzięcza zjawisku pasywacji. Polega ono na tym, że pod wpływem powietrza aluminium pokrywa się cienką warstwą tlenku aluminium, skutecznie zatrzymując dalsze utlenianie się metalu. Warstwa ta dobrze przylega do powierzchni metalu, a ponieważ jest bardzo szczelna - zabezpiecza metal. Inne jego cenne właściwości to odporność na działanie wody, związków azotowych i wielu kwasów organicznych. Działają na aluminium tylko kwas solny, kwas siarkowy i oraz ługi (wodorotlenki np. NaOH, KOH). Nie jest odporne również na obedcność kwasów beztlenowych (HF, HCl), wody morskiej i jonów rtęci. Aluminium odznacza się dobrymi właściwościami plastycznymi, łatwo daje się kuć, walcować, przeciągać jak i poddaje się obróbce skrawaniem. Własności wytrzymałościowe czystego aluminium nie są zbyt dobre nawet w temperaturze otoczenia. Ponadto nieznaczny wzrost temperatury powoduje szybkie ich pogorszenie. Aluminium w stanie wyżarzonym po obróbce plastycznej ma R=3,5 – 6 0 kG/mm2. Poprawę własności wytrzymałościowych aluminium można uzyskać przez zastosowanie zgniotu na zimno lub przez wprowadzenie do aluminium odpowiednich składników stopowych. Po zgniocie można uzyskać R= 11- 18 kG/cm2. Wytrzymałość czystego wyżarzonego aluminium jest niska Rm = 70 – 120 MPa, Re = 20 – 40 MPa, wydłużenie A10 = 30 – 45, przewężenie Z = 80 – 95%. Twardość wynosi 15 – 30 HB; może jednak być umacniana przez zgniot.

Reduktor do azotu 30 bar

REDUKTOR BUTLOWY DO AZOTU
RBAz-3-z

Układy klimatyzacji po montażu lub po naprawie poddawane są próbie szczelności azotem pod wysokim ciśnieniem. Jednym z elementów niezbędnym na stanowisku testowym jest reduktor gazu, który zmniejszy ciśnienie w butli do niezbędnego ciśnienia roboczego. Na rynku jest wiele atrakcyjnych cenowo ofert reduktorów do azotu ale ich ciśnienie wyjściowe ograniczone jest do 10 bar czyli zdecydowanie za mało aby przeprowadzić próbę szczelności. Nie należy tu sugerować się skalą na manometrze wylotowym, na której są zawsze podane większe wartości niż dopuszczalna wydajność reduktora. Jednym z nielicznych reduktorów spełniających te wymagania jest REDUKTOR BUTLOWY DO AZOTU RBAz-3-z produkcji polskiej firmy Perun. Niezbędny do sprawdzania szczelności układów klimatyzacji w tym samochodowej oraz do napełniania systemów gdzie wymagane jest podwyższone ciśnienie. Jedyny reduktor na rynku w umiarkowanej cenie pozwalający na wylocie uzyskać ciśnienie do 30 bar [3 MPa]. Stosunkowo niedawno w ofercie firmy Perun pojawił się nowy reduktor do azotu z ciśnieniem wylotowym do 40 bar.

Opis
Reduktory butlowe jednostopniowe typu RB...-3-z, produkowane przez polską firmę PERUN ze stulatnią tradycją, są reduktorami bezdżwigniwymi o zmiennej manualnej regulacji ciśnienia wylotowego. Reduktory butlowe obniżają ciśnienie gazu pobieranego z butli do ustawionego ciśnienia wylotowego (roboczego) oraz zapewniają samoczynne utrzymanie tego ciśnienia na możliwie stałym poziomie niezależnie od zmian ciśnienia wlotowego. Reduktory do gazów technicznych wyposażone są dodatkowo w zawory bezpieczeństwa, przez które przy wzroście ciśnienia wylotowego ponad dopuszczalne, zostaje wypuszczony nadmiar gazu z komory ciśnienia wylotowego na zewnątrz. Ponadto posiadają one na wylocie zawory odcinające. Reduktory butlowe do gazów technicznych mają jednakową konstrukcję, lecz zależnie od rodzaju gazu, dla którego są przeznaczone, mają różne wymiary elementów przyłączeniowych. Maksymalne ciśnienia wlotowe i wylotowe reduktora zaznaczone są na manometrach czerwoną kreską Reduktory do azotu RBAz-3-z po stronie wlotowej mają standardową nakrętkę przyłączeniową do butli z azotem z gwintem W24,32x1/14" a po stronie wylotowej nakrętkę z gwintem G1/4 z końcówką do węża (choinką) 6,3 mm.

Budowa
Głównym elementem reduktora butlowego do gazów technicznych jest wykonany z mosiądzu prasowanego (celem usunięcia ewentualnych porów i pęcherzyków powietrza w odlewie) korpus, w którym umieszczone są elementy komory redukcji wysokiego ciśnienia oraz zamocowane są w nim wskaźniki i przyłącza. Reduktor posiada wskaźnik ciśnienia "wlotowego" pokazujący ciśnienie w butli oraz wskaźnik ciśnienia "roboczego" na wylocie. RB...-3-z wyposażony jest w zawór bezpieczeństwa i zawór odcinający. Reduktor butlowy do gazów technicznych jest rozbieralny i naprawialny.

Zastosowanie
Reduktory butlowe jednostopniowe służą do obniżania ciśnienia gazów pobieranych bezpośrednio z butli lub baterii butli do wymaganych ciśnień roboczych. Reduktory butlowe do gazów technicznych w razie braku specjalnych reduktorów sieciowych mogą być przyłączone do sieci rurociągów. Reduktory RB...-3-z mają zastosowanie do wszystkich najczęściej spotykanych prac spawalniczych: do spawania blach o grubości do 20 mm, do cięcia blach o grubości do 200 mm oraz innych procesów jak podgrzewanie, lutowanie, opalanie itp. Wszystkie reduktory butlowe do gazów technicznych mogą być wykorzystywane do różnych procesów przemysłowych, jeśli stawiane wymagania są zgodne z danymi technicznymi. Ze względu na duże ciśnienie wylotowe [ do 30 bar ] idealnie nadaje się do sprawdzania szczelności układów klimatyzacji. Reduktory butlowe RB...-3-z przystosowane są do następujących gazów: wodór, tlen, sprężone powietrze, azot, dwutlenek węgla, argon, hel.

Spawarka do aluminium Faltig 315

Spawarka inwertorowa do spawania metodą TIG AC DC Faltig 315 AC DC

Kilka lat temu kiedy OZAS (Opolskie Zakłady Aparatury Spawalniczej) nie wchodził w skład grupy ESAB jednym ze sztandarowych produktów była spawarka inwertorowa Faltig 315 AC/DC do spawania aluminium metodą TIG. Była to jedna z pierwszych spawarek inwertorowych na rynku polskim od polskiego producenta przystosowana do pracy metodą TIG AC DC. Spawarka długo jeszcze była wytwarzana pod nowym szyldem aż wreszcie nadszedł kres produkcji. I choć obecnie możemy kupić bardziej nowoczesne spawarki to Faltig 315 AC/DC wciąż jest poszukiwany ze względu na solidną budowę i niezawodność. Faltig 315 AC DC zaliczany jest do grupy spawarek inwertorowych i przeznaczony jest do spawania stali konstrukcyjnych elektrodami otulonymi (metodą MMA) oraz spawania stali jakościowych elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego z pulsem lub bez (TIG DC, TIG DC PULS). Pozwala także na spawanie aluminium i spawalnych jego stopów prądem przemiennym o kształcie fali prostokątnej (TIG AC). Faltig 315 AC/DC posiada wszystkie znane współcześnie właściwości spawarek inwertorowych przeznaczonych do pracy w wymienionych technologiach spawania:

• spawanie prądem pulsującym, z możliwością regulacji czasu impulsu i bazy prądu oraz głębokości modulacji,
• regulowane czasy narastania prądu i wypełnienia krateru,
• regulowany czas po wypływie gazu,
• zdalne lub miejscowe zadawanie prądu spawania,
• praca w dwutakcie lub czterotakcie,
• zajarzenie stykowe i bezstykowe,

dla spawania prądem przemiennym dodatkowo:

• regulację częstotliwości prądu przemiennego,
• regulację współczynnika wypełnienia prądu przemiennego.

W kompaktową spawarkę wbudowany jest układ chłodzenia cieczą. Na panelu znajduje się włącznik główny, czytelny wyświetlacz wartości prądu, wszystkie niezbędne nastawy oraz przyłącza przewodów spawalniczych. Spawarka inwertorowa Faltig 315 AC DC trzyma się wciąż dzielnie.

Spawanie żeliwa elektrodami

Spawanie żeliwa elektrodami otulonymi

Żeliwo jest stopem żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i różnymi elementami. Zawiera ono te same komponenty co stal, jakkolwiek w odmiennych częściach. Zawartość węgla w żeliwie to średnio 3-6%, krzemu 1,2-2,8%, manganu 0,5-1,5%, fosforu 0,1-0,65%, a siarki 0,06-0,15%. Taki układ powoduje, że żeliwo w porównaniu ze stalą jest materiałem bardzo kruchym. Nie pozwala się ono kuć ani walcować na gorąco ani na zimno, z niego można wyrabiać tylko odlewy. Odlewy po zastygnięciu można obrabiać np. szlifować ostre krawędzie

.
Żeliwa dzieli się na następujące kategorie:

• żeliwo szare:
• żeliwo białe
• żeliwo połowiczne
• żeliwo ciągliwe
• żeliwo stopowe

Najbardziej rozpowszechnione żeliwo szare najczęściej jest stosowane do produkcji części mechanicznych jak również na korpusy silników, pras, pomp, odlewy itp.; jest ono plastyczne i swobodnie obrabialne normalnymi narzędziami skrawającymi.

Przypadki wdrożenia odlewów z żeliwa:

• motoryzacja: tarcze i bębny hamulcowe, tarcze sprzęgłowe, kółka pasowe
• przemysł maszynowy: elementy maszyn, korpusy przekładni, korpusy zaworów, piasty, rolki, korpusy pomp
• budownictwo: luki drogowe, kratki do odwodnień, kratki ściekowe, odlewy kanalizacyjne, kaloryfery
• rolnictwo: elementy maszyn rolnych, kółka pasowe, poidła dla zwierzaków
• kotły żeliwne: ruszty, składniki kominków, czopuchy, drzwi do pieców,
• sport: obciążniki, kółka do sztang, hantle, płytki do atlasów

Temperatura topienia żeliwa wynosi ok. 1200°C, wytrzymałość żeliwa szarego 100 - 400 MPa, twardość 150-270 HB.
Żeliwo można spawać łukiem elektrycznym na zimno, na gorąco i z podgrzaniem. Z wielu gatunków żeliwa najczęściej spawa się żeliwo szare.

Spawanie żeliwa na zimno

Żeliwa są stopami, które typowo zawierają węgiel oraz krzemu i dlatego są trudne do spawania. Do naprawy żeliwa zazwyczaj są stosowane wysokoniklowe elektrody do żeliwa. Nikiel jest bardzo plastyczny, co czyni go materiałem dobrym do spawania żeliwa, które z natury jest bardzo kruche.
Spawanie żeliwa na zimno za pomocą łuku elektrycznego i elektrody żeliwnej robimy bardzo wolno, możliwie niskim natężeniem prądu, ażeby przedmiot spawany nie rozgrzał się do temperatury większej niż 60-70°C. Żeby przy połączeniu żeliwa na zimno dostać możliwie porządne efekty, przede wszystkim należy przed spawaniem szczegółowo ustalić gatunek żeliwa (szare czy białe) i sprawdzić jak daleko sięgają rozmiary rozerwania. Po stwierdzeniu rozerwania, należny na skrajach wywiercić otwory o średnicy tożsamej 1/3 grubości materiału spawanego, w celu asekurowania przedmiotu przed dalszym pękaniem podczas przygotowywania i w czasie spawania. Brzegi łączenia należy starannie oczyścić z zanieczyszczeń powierzchniowych i właściwie zukosować [na X albo Y], zależnie od grubości przedmiotu.
Spawanie należy robić krótkimi odcinkami [ 15-25 mm], układając je w właściwej odległości od siebie, ażeby nie spowodować zbyt szerokiego lokalnego nagrzania. Dopiero po zaspawaniu całego rowka można zaspawać wywiercone na końcach otwory, które od góry należy powiększyć na otwór stożkowy, łatwiejszy do zaspawania. Każdy odcinek wykonanej spoiny naleŻy młotkować,tzn wtedy, gdy jest jeszcze gorący. Młotkowanie ma na celu obniżenie napięć skurczowych i uniknięcie pęknięć. Spawanie należy przeprowadzać tylko w pozycji podolnej lub nabocznej. Do spawania żeliwa na zimno należy używać spawarki inwertorowej DC ( na prąd stały ) i wykorzystywać elektrody do spawania żeliwa na zimno przedsiębiorstwa ESAB typie OK 92.18.Elektrody do żeliwa dają spoinę miękką i prosto obrabialną normalnymi narzędziami skrawającymi.

Spawanie żeliwa na gorąco

Spawanie żeliwa tą metodą stosuje w tych wypadkach, w których wymaga się 100% pewności udanej poprawy. Artykuły spawane ogrzewa się do temperatury 700oC do koloru ciemnoczerwonego. Ogrzewanie odbywa się powoli [100°C/h] w piecach gazowniczych, elektrycznych albo w kotlinie z węgla drzewnego. Nie wolno użyć koksu i węgla kamiennego bowiem wydziela się siarka i fosfor, co pogarsza spawalność żeliwa. Po połączeniu elementy spawane chłodzi się bardzo wolno wraz z piecem. Prędkość stygnięcia powinna być nie większa aniżeli 100°C na godzinę, aż do kompletnego wystygnięcia. Spawanie należy przeprowadzać tylko w pozycji podolnej.

Spawanie żeliwa z podgrzaniem

Zasięg spawania tą procedurą jest więcej zredukowany w porównaniu z strategią spawania na gorąco. Podgrzewanie podzespołów lub całego artykułu do temperatury 400-600°C i spawanie w tej temperaturze, jak to ma miejsce przy spawaniu żeliwa na gorąco.