Jak spawać aluminium metodą TIG? Kompletny poradnik od A do Z

Dlaczego spawanie aluminium jest takim wyzwaniem?

Spawanie aluminium uchodzi za jeden z najtrudniejszych procesów w spawalnictwie. Jednocześnie jest to umiejętność niezwykle cenna i poszukiwana na rynku pracy. Aluminium jest lekkie, wytrzymałe i odporne na korozję. Właśnie dlatego te cechy sprawiają, że jest ono niezastąpione w wielu branżach. Wykorzystuje je przemysł motoryzacyjny, lotniczy, a nawet stoczniowy. Jednakże, jego unikalne właściwości fizyczne stanowią prawdziwe wyzwanie. Przede wszystkim, bardzo wysokie przewodnictwo cieplne i niska temperatura topnienia wymagają od spawacza dużej precyzji. Dodatkowo, uporczywa warstwa tlenków na powierzchni metalu stanowi kolejne utrudnienie.

W związku z tym, w tym rozbudowanym artykule przeprowadzimy Cię przez wszystkie tajniki spawania aluminium. Skupimy się na metodzie TIG. Ponieważ jest to technologia, która jako jedyna pozwala uzyskać w pełni kontrolowane, czyste i estetyczne połączenia.

Klucz do sukcesu: Prąd przemienny (AC) i jego fundamentalna rola

Podstawową różnicą między spawaniem TIG stali a aluminium jest rodzaj prądu. Mianowicie, do spawania stali używamy prądu stałego (DC). Natomiast do spawania aluminium i jego stopów niezbędny jest prąd przemienny (AC).

Dlaczego jest to tak istotne? Powierzchnia aluminium w kontakcie z powietrzem natychmiast pokrywa się warstwą tlenku glinu (Al₂O₃). Jest ona cienka, ale bardzo twarda i trudnotopliwa. Jej temperatura topnienia wynosi ponad 2000°C, podczas gdy samo aluminium topi się już w temperaturze około 660°C. W rezultacie, próba spawania prądem DC skończyłaby się wtopieniem tlenków w spoinę, co drastycznie pogorszyłoby jej właściwości mechaniczne.

Prąd przemienny (AC) rozwiązuje ten problem w genialny sposób. Dzieje się tak, ponieważ cyklicznie zmienia swoją biegunowość:

• Półfala dodatnia (czyszczenie): W tej fazie strumień elektronów płynie od materiału do elektrody. W ten sposób skutecznie „bombarduje” i rozbija kruchą warstwę tlenków. Zjawisko to nazywane jest efektem katodowego czyszczenia. Jest widoczne jako matowy, czysty pas wzdłuż brzegów spoiny.
• Półfala ujemna (penetracja): Następnie prąd zmienia biegunowość. Elektrony płyną od elektrody do materiału. Dzięki temu generują znacznie więcej ciepła i zapewniają głębokie wtopienie. Umożliwia to efektywne formowanie jeziorka spawalniczego.

Innymi słowy, prąd AC w jednym cyklu zarówno czyści materiał, jak i go spawa. Dlatego też jest to absolutnie niezbędne do uzyskania poprawnego połączenia.

Przygotowanie materiału – sekret idealnie czystej spoiny

Nawet najlepsza spawarka nie pomoże, jeśli materiał będzie zanieczyszczony. W przypadku aluminium zasada ta jest jeszcze ważniejsza. Właśnie dlatego przygotowanie powierzchni jest kluczowe dla uniknięcia wad spawalniczych, takich jak porowatość.

1. Odtłuszczanie: Przede wszystkim, zawsze zaczynaj od dokładnego odtłuszczenia powierzchni. Użyj acetonu technicznego lub specjalnych odtłuszczaczy. W ten sposób usuniesz wszelkie ślady oleju, smaru czy farby.
2. Mechaniczne usunięcie tlenków: Kolejnym krokiem jest mechaniczne czyszczenie. Bezpośrednio przed spawaniem użyj szczotki drucianej. Musi być ona wykonana ze stali nierdzewnej i dedykowana wyłącznie do aluminium. Używanie tej samej szczotki do stali czarnej i aluminium jest niedopuszczalne, ponieważ prowadzi to do zanieczyszczenia spoiny cząstkami żelaza. Ruchy szczotką powinny być energiczne i prowadzone w jednym kierunku.
3. Czystość to podstawa: Pamiętaj, że drut spawalniczy również musi być nieskazitelnie czysty. Wobec tego, przechowuj go zawsze w oryginalnym, szczelnym opakowaniu. Ponadto, przed użyciem przetrzyj go czystą, niepylącą szmatką nasączoną acetonem.

Niezbędny sprzęt i materiały – Twoje narzędzia do sukcesu

• Spawarka: Musi to być zaawansowane źródło TIG AC/DC. Powinno umożliwiać pełną kontrolę nad parametrami prądu przemiennego. Nowoczesne urządzenia inwertorowe, jak te z oferty Migatronic czy GYS, pozwalają na precyzyjną regulację balansu i częstotliwości AC.
• Elektroda wolframowa: Do spawania AC najczęściej używa się elektrod zielonych (czysty wolfram - WP). Jednakże, obecnie za lepsze rozwiązanie uważa się elektrody szare (z dodatkiem ceru - WC20) lub złote (z dodatkiem lantanu - WL15). Zapewniają one lepsze zajarzenie i większą stabilność łuku. Co ważne, elektrody do AC nie ostrzy się w szpic, lecz zaokrągla jej koniec.
• Gaz osłonowy: W tej metodzie stosuje się wyłącznie czysty argon (Ar) o wysokiej czystości (klasa 4.5 lub wyższa). Użycie mieszanek z CO₂ jest absolutnie zabronione. Przepływ gazu ustawia się zazwyczaj na 10-15 l/min.
• Drut spawalniczy: Rodzaj drutu dobiera się precyzyjnie do gatunku spawanego aluminium. Najpopularniejsze to AlMg5 (ER5356) oraz AlSi5 (ER4043). Niewątpliwie, zawsze warto postawić na sprawdzonych dostawców, jak voestalpine Böhler Welding.
• Przyłbica: Precyzja metody TIG wymaga doskonałej widoczności. Dlatego profesjonalna przyłbica z filtrem o najwyższej klasie optycznej (1/1/1/1) i technologią True Color, np. flagowe modele Optrel, jest tu nieocenioną pomocą.

Zaawansowane parametry spawarki TIG AC – przejmij pełną kontrolę

Nowoczesne spawarki pozwalają na regulację kluczowych parametrów prądu AC. Dzięki temu można dostosować charakterystykę łuku do konkretnego zadania.

• Balans AC (%): To jeden z najważniejszych parametrów. Określa on procentowy stosunek czasu trwania półfali dodatniej (czyszczenie) do ujemnej (penetracja).
  • Więcej czyszczenia (np. 30-40% balansu): W konsekwencji skutkuje to szerszą strefą czyszczenia i płytszym przetopem. Jest to idealne ustawienie do spawania materiałów lekko zanieczyszczonych.
  • Mniej czyszczenia (np. 15-25% balansu): Z kolei w tym przypadku otrzymujemy węższą spoinę, ale znacznie głębsze wtopienie. Pozwala to na większą prędkość spawania. To ustawienie preferowane przy czystych, nowych materiałach.
• Częstotliwość AC (Hz): Ten parametr określa, ile razy na sekundę prąd zmienia swoją biegunowość.
  • Niska częstotliwość (np. 50-80 Hz): Generuje miękki i szeroki łuk. Jest to dobre ustawienie do budowania większych spoin pachwinowych.
  • Wysoka częstotliwość (np. 120-200 Hz): Tworzy bardzo skupiony i wąski łuk. W rezultacie daje to spawaczowi ogromną kontrolę nad jeziorkiem i głębszą penetrację. Jest to idealne rozwiązanie do spawania krawędziowego i w ciasnych narożnikach.

Technika spawania aluminium krok po kroku

1. Ustawienie parametrów: Na początek ustaw prąd spawania, balans (ok. 25%), częstotliwość (ok. 120 Hz) oraz wypływ gazu po spawaniu (post-gas).
2. Zajarzenie łuku: Następnie zajarz łuk w odległości kilku milimetrów od planowanego początku spoiny.
3. Tworzenie jeziorka: Przytrzymaj palnik w jednym miejscu. Poczekaj, aż pod wpływem łuku utworzy się płynne jeziorko spawalnicze. Zobaczysz, jak matowa powierzchnia staje się błyszcząca. Bez wątpienia to znak, że warstwa tlenków została usunięta.
4. Podawanie drutu: Gdy jeziorko jest gotowe, zacznij miarowo podawać drut spawalniczy. Zanurzaj jego koniec w przedniej krawędzi jeziorka. Nigdy nie wyciągaj końcówki drutu z osłony gazowej, aby nie uległa utlenieniu.
5. Prowadzenie palnika: Prowadź uchwyt płynnym, równym ruchem „pchającym”. Utrzymuj stałą długość łuku i kąt pochylenia palnika (ok. 75-80°).
6. Zakończenie spawania: Po dojściu do końca spoiny przestań podawać drut. Jednakże nie gaś od razu łuku. Powoli zmniejszaj natężenie prądu (funkcja „crater fill” lub „downslope”). W ten sposób wypełnisz krater końcowy, co zapobiega pęknięciom.
7. Ochrona gazowa: Na koniec, po wygaszeniu łuku, bezwzględnie przytrzymaj palnik nieruchomo nad spoiną. Poczekaj, aż gaz osłonowy przestanie płynąć. W rezultacie, gorąca spoina i elektroda zostaną schłodzone i zabezpieczone przed utlenieniem.

Najczęstsze problemy i ich rozwiązania

Nawet przy najlepszym przygotowaniu mogą pojawić się problemy. Dlatego poniżej przedstawiamy najczęstsze z nich i sposoby, jak sobie z nimi radzić.

• Problem: Porowatość spoiny
  • Opis: W spoinie widoczne są małe pęcherzyki gazu.
  • Przyczyny: Zazwyczaj jest to wynik zanieczyszczeń (wilgoć, olej) lub niewystarczającej osłony gazowej.
  • Rozwiązanie: Po pierwsze, upewnij się, że materiał i drut są idealnie czyste i suche. Po drugie, sprawdź szczelność układu gazowego i osłoń stanowisko przed przeciągami. Ostatecznie, możesz nieznacznie zwiększyć przepływ argonu.
• Problem: Pęknięcia gorące
  • Opis: Pęknięcia pojawiające się wzdłuż lub na końcu spoiny podczas jej krzepnięcia.
  • Przyczyny: Najczęściej jest to zły dobór materiału dodatkowego do spawanego stopu lub zbyt gwałtowne zakończenie spawania.
  • Rozwiązanie: Użyj odpowiedniego drutu (np. AlSi5 jest bardziej odporny na pękanie niż AlMg5). Co więcej, zawsze stosuj funkcję wypełniania krateru, aby łagodnie zakończyć ścieg.
• Problem: Brak wtopienia
  • Opis: Spoina nie jest w pełni połączona z materiałem rodzimym, wygląda jak „przyklejona”.
  • Przyczyny: Zbyt niska energia liniowa (za mały prąd lub za duża prędkość spawania) albo niedostateczne usunięcie tlenków.
  • Rozwiązanie: Zwiększ natężenie prądu lub zmniejsz prędkość spawania. Ponadto, upewnij się, że balans AC jest ustawiony poprawnie, aby zapewnić wystarczające czyszczenie.

Zakończenie

Spawanie aluminium metodą TIG jest bez wątpienia sztuką. Wymaga wiedzy, cierpliwości, praktyki i odpowiedniego sprzętu. Jednakże, opanowanie tej umiejętności otwiera drzwi do realizacji najbardziej wymagających projektów. Kluczem do sukcesu jest zrozumienie roli prądu AC, dbałość o czystość oraz cierpliwość w doskonaleniu techniki.

Zapraszamy do kontaktu z ekspertami Spawlab.pl. Pomożemy dobrać odpowiednią spawarkę TIG AC/DC oraz wszystkie niezbędne materiały, aby Państwa praca z aluminium stała się łatwiejsza i bardziej efektywna.

#SpawanieAluminium #SpawanieTIG #TIGwelding #AluminiumWelding #Spawacz #PoradnikSpawacza #Spawlab #TIGAC #DIY #Warsztat #Inżynieria.