Svetsning

Bearbetning av Staffan Mattson

Undvik defekter vid svetsning

Aluminium är en högt uppskattad metall tack vare sin extrema formbarhet och mångsidighet. Materialet medför dock vissa utmaningar vid svetsning. Därför måste tillverkare och andra vara extra noga vid svetsning av aluminium för att undvika svetsdefekter. Vissa svetstekniker och bästa praxis bör man känna till innan man startar svetsningen av ett aluminiumobjekt.

Aluminium är förstavalet för många konstruktörer och designer tack vare materialets extrema lätthet och höga förhållande styrka / vikt, för att inte nämna dess korrosionsbeständighet, estetiska utseende och återvinningsbarhet. Med ett växande antal tillgängliga legeringar på marknaden har det blivit enklare än någonsin att hitta rätt aluminiumsort för ett visst jobb. Om man är mer bekant med stål och funderar på att byta till aluminium är det viktigt att förstå att svetsning av aluminium ger flera unika utmaningar. Här kommer vi att undersöka några av dessa utmaningar och ge tips om hur man undviker fel i sina aluminiumsvetsar.

Vilka är utmaningarna med att svetsa aluminium? Den första faktorn som måste beaktas innan svetsningen startas är att olika legeringar reagerar på olika sätt vid svetsning. Det är därför legeringsvalet är så viktigt, och vi kommer att gå igenom de bästa legeringarna för svetsning. Det ironiska är att samma egenskaper som gör aluminium till en så önskvärd metall för tillverkning också är de som gör det så svårt att svetsa. En nackdel är aluminiums relativt låga smältpunkt, särskilt jämfört med stål. Samtidigt har aluminium dock utmärkt värmeledningsförmåga. Om man inte är bekant med att svetsa aluminium är det lätt att bränna igenom metallen vid svetsningen. Detta gäller särskilt aluminiumplåt. Det är också viktigt att ha rätt tillsatsmaterial; aluminium är mjukare än andra metaller och svetstråd kan trassla sig. Efter svetsningen blir aluminium svagare än basmaterialet. Om man är van vid att arbeta med metaller såsom stål kan man anta att en färdig aluminiumsvets blir lika stark. Tyvärr hårdnar icke-härdbara legeringar

bara genom kallbearbetning. Vid svetsning mjukar metallen till sitt ursprungliga tillstånd i en process som liknar glödgning. Det är inte mycket bättre med härdbara aluminiumlegeringar. När man svetsar metallen, värms den upp till en högre temperatur än vid värmebehandling och hållfastheten sjunker.

Vilken aluminiumlegering är det bästa valet vid svetsning? Aluminiumlegeringar delas upp i grupper efter huvudlegeringsämne.

Beteckningen för sk plastiska (wrought) legeringar består vanligtvis av fyra siffror, där den första siffran anger det största legeringsämnet. Svetsbarheten hos materialet bestäms efter denna gruppering. Man väljer också tillsatsmaterial efter grupperingen. Den första gruppen är 1xxx-legeringarna, som är det närmaste rent aluminium man kan komma. Renaluminium anses vara lätt att svetsa. Legering 1100 används ofta som svetstråd. 3xxx-legeringarna uppvisar medelhög hållfasthet och anses vara mycket formbara, vilket gör dem mycket lämpliga för svetsning. De svetsas med 4043 (AlSi5) eller 5356 (AlMg5) som tillsatsmaterial. 4xxx-gruppen är också väl svetsbar, men dessa legeringar används ofta som svetsstavar/ trådmaterial. Grupp 5xxx är också lätt att svetsa, vanligtvis med 5356, 5183 eller 5556 som svetstråd. Övriga grupper, 2xxx, 6xxx och 7xxx, har alla nackdelar när det gäller svetsning, men det finns vissa undantag. 2xxx-legeringarna är starka och svåra att svetsa, men legeringarna 2219 och 2519 är två undantag. 2319 eller 4043 rekommenderas

Huvudlegeringsämnen för aluminium 1xxxx 2xxxx 3xxxx 4xxxx 5xxxx 6xxxx 7xxxx 8xxxx Olegerat renaluminium Koppar Mangan Kisel Magnesium Kisel + Magnesium Zink Övrigt

som tillsats. 6xxx-gruppen spricker lätt vid höga temperaturer, men med rätt svetsteknik är det möjligt att svetsa dem, vanligtvis med 4043 eller 5356 som tillsatsmaterial. 7xxx-legeringar har problem med sprickbildning och korrosion, men tre speciella legeringar, 7003, 7005 och 7039, är svetsbara med 5356 som tillsats.

Finns det några sätt att undvika defekter vid aluminiumsvetsning? Ett av de första problemen är aluminiumsvetsar som spricker, vilket sker på två sätt varm- eller kallsprickning. Det förstnämnda händer på grund av krympningen som äger rum när metallen stelnar efter svetsning. Den kan undvikas om man använder ett korrekt tillsatsmaterial som matchar basmetallens kemi. En annan faktor som påverkar är fogutformningen, då dålig passning kan leda till sprickbildning. Kallsprickor äger rum då väte löses upp i smältan när temperaturen ligger under 315°C. För att undvika denna defekt måste metallen förvärmas så att basmaterialet inte tillåter vätediffusionen att orsaka sprickbildning. En annan viktig fråga vid svetsning är genombränning. Denna är resultatet av en överhettning av metallen, vilket leder Diskontinuiteter och deras orsaker

Porer Kan bero på: – Orent material. – Ej tillräckligt gasskydd. Undviks genom: – Rengöring av fogytor/ tillsatsmaterial. – Justering av gasskyddet.

Överhettad svets Kan bero på: – För hög ström. – För låg svetshastighet. Undviks genom: – Sänkning av strömmen. – Ökning av svetshastighet.

Varmsprickor Kan bero på: – Fel materialkombination. – Ogynnsam spänningsfördelning. – Orent material. Undviks genom: – Se över valet av tillsatsmaterial. – Tänk över svetsföljden. – Kontrollera rengöringen.

TIG-svets förorenad av volfram Beror på: – Volframelektroden har kommit i kontakt med smältbadet. Undviks genom: – Var uppmärksam på båglängden.

Perfekt svets – Blank och jämn, fin sträng. – De ljusa bårderna utmed svetsen samt svetsens ytfinish tyder på att svetsningen skett med fullgott gasskydd och riktiga svetsparametrar.

till att ett hål bränns igenom. Det är ofta resultatet av felaktig värmetillförsel och hastighet under svetsningen. Att använda en lägre strömstyrka (med TIG-svetsning) eller ett pulserande svetsaggregat (MIG-svetsning) är bra sätt att undvika genombränning. Slutligen inträffar porositet när gas absorberas och fångas i den smälta metallen. Detta leder till svaga svetsar som lätt kan brytas isär och är mer mottagliga för slitage. Om man rengör metallen på förhand undviks problemet.

Olika typer av diskontinuiteter

Oxidinneslutningar

Ofullständig inträngning Smältdiken

Sjunkhålighet (pipe) och rotspricka Rotfel

Olika typer av sprickor och bindfel

Sprickor

Bindfel

Rotfel efter aluminiumsvetsning Tvärsnitt av en MIG-svets med porer, bindfel och ofullständig inträngning. Tillsatsmaterial AlMg5. TIG-svetsat fotbollsmål för ungdomar. Perfekt gjord MIG-svets.