Firma VIGOR sp. z o.o. 
Aluminium, cenione za swoją lekkość, wytrzymałość i odporność na korozję, stało się nieodzownym materiałem w wielu gałęziach przemysłu. Jego wszechstronność sprawia, że jest materiałem wybieranym do zastosowań, gdzie redukcja masy idzie w parze z koniecznością zachowania solidności i estetyki. Jednak, w przeciwieństwie do powszechniej spotykanej stali, łączenie elementów aluminiowych, a w szczególności ich spawanie, stanowi znacznie większe wyzwanie. To proces wymagający nie tylko biegłości technicznej i znajomości zasad, ale często nazywany jest sztuką, gdyż wymaga szczególnego „czucia” materiału, precyzji i zrozumienia jego unikalnych właściwości. Osiągnięcie trwałego, mocnego połączenia, które jednocześnie będzie estetyczne i wolne od wad, to cel każdego spawacza pracującego z tym szlachetnym metalem. Aby zrozumieć, jak powstają te wytrzymałe i często piękne spoiny, musimy zagłębić się w specyfikę aluminium i procesy, które zachodzą pod jarzącym się łukiem elektrycznym.
Specyfika aluminium i wyzwania w procesie spawania
To, co czyni aluminium tak użytecznym, jednocześnie stwarza trudności podczas spawania. Po pierwsze, aluminium charakteryzuje się znacznie niższą temperaturą topnienia (około 660°C) w porównaniu do stali (około 1500°C),ale jednocześnie posiada bardzo wysoką przewodność cieplną. Oznacza to, że ciepło z łuku spawalniczego jest szybko odprowadzane z miejsca spawania do reszty materiału. Wymaga to użycia odpowiednio dużej energii łuku, aby w ogóle doprowadzić materiał do stanu płynnego, ale jednocześnie niesie ryzyko przegrzania, wypalenia cienkich elementów lub deformacji. Kontrola ciepła jest zatem kluczowa.
Największym wyzwaniem jest jednak wszechobecna i problematyczna warstwa tlenku glinu, która natychmiast tworzy się na powierzchni aluminium w kontakcie z powietrzem. Ta warstwa ma znacznie wyższą temperaturę topnienia (ponad 2000°C)niż samo aluminium. Jeśli nie zostanie usunięta przed spawaniem lub rozbita w trakcie procesu, pozostaje w spoinie w postaci tlenków, osłabiając ją i powodując wady. Dodatkowo, aluminium ma tendencję do absorbowania wodoru w stanie płynnym, który pochodzi najczęściej z wilgoci lub zanieczyszczeń organicznych na powierzchni materiału lub drutu spawalniczego. Podczas krzepnięcia wodór uwalnia się, tworząc pory w spoinie, co znacząco obniża jej wytrzymałość i szczelność. Inną pułapką jest ryzyko tzw. pęknięć gorących, które mogą pojawić się w strefie wpływu ciepła lub w samej spoinie podczas jej krzepnięcia, zwłaszcza przy spawaniu niektórych stopów aluminium lub przy niekorzystnym kształcie spoiny. Wszystkie te czynniki sprawiają, że przygotowanie i precyzja w trakcie spawania aluminium są absolutnie kluczowe, a zaniedbanie któregokolwiek z nich niemal gwarantuje powstanie wadliwego połączenia.
Kluczowe metody i przygotowanie do spawania
Mimo wyzwań, istnieją sprawdzone metody spawania aluminium, które pozwalają uzyskać wysokiej jakości połączenia. Najczęściej stosowanymi technikami są spawanie TIG (GTAW) i MIG(GMAW). Spawanie TIG jest preferowane do cieńszych materiałów i zastosowań wymagających najwyższej jakości i estetyki spoiny, na przykład w przemyśle lotniczym czy przy elementach widocznych. Używa się tu nietopliwej elektrody wolframowej i dodatkowego drutu podawanego ręcznie lub mechanicznie, a łuk jarzy się w osłonie gazu obojętnego, najczęściej argonu. Kluczem w TIG-u do aluminium jest użycie prądu przemiennego (AC), którego cykl pozwala na naprzemienne czyszczenie (rozbijanie warstwy tlenków) i penetrację materiału. Precyzyjna kontrola energii i możliwość dokładnego sterowania jeziorkiem spawalniczym sprawiają, że TIG pozwala uzyskać bardzo estetyczne i pozbawione wad spoiny.
Spawanie MIG jest szybszą metodą, lepiej sprawdzającą się przy grubszych elementach. Polega na stapianiu drutu elektrodowego, który jest jednocześnie materiałem dodatkowym, w osłonie gazu obojętnego. Aby ułatwić spawanie aluminium metodą MIG, często stosuje się spawarki z funkcją pulsu (Pulsed MIG), która pomaga w lepszym kontrolowaniu ciepła i minimalizowaniu ryzyka powstania wad, zwłaszcza porowatości. Ze względu na miękkość drutu aluminiowego, w podajnikach drutu stosuje się specjalne rolki i prowadnice, a często nawet podajniki pchająco-ciągnące (push-pull), aby zapobiec jego zaginaniu. Niezależnie od wybranej metody, kluczowym etapem, bez którego niema mowy o udanym spawaniu aluminium, jest przygotowanie powierzchni. Musi być ona absolutnie czysta, pozbawiona wszelkich śladów tłuszczu, olejów, farby czy nawet odcisków palców. Usunięcie mechaniczne (szczotką ze stali nierdzewnej, skrobakiem) lub chemiczne warstwy tlenku tuż przed samym spawaniem jest krytyczne. Często stosuje się również podgrzewanie wstępne, zwłaszcza przyspawaniu grubszych elementów lub niektórych stopów, aby spowolnić odprowadzanie ciepła i zminimalizować ryzyko pęknięć.
Technika spawania aluminium – droga do mistrzostwa
Samo spawanie aluminium wymaga nie tylko znajomości teorii i odpowiedniego sprzętu, ale przede wszystkim opanowania techniki i wykształcenia w sobie wspomnianego „czucia” materiału. Wybór i ustawienie parametrów spawania – natężenia prądu, napięcia (w MIG/Pulsed MIG), prędkości podawania drutu, natężenia przepływu gazu osłonowego (najczęściej czysty argon lub mieszanki z helem dla lepszej penetracji) – mają kluczowe znaczenie i muszą być dopasowane do grubości materiału, rodzaju stopu i pozycji spawania.
Prawidłowe prowadzenie palnika to kolejny element sztuki. Przy spawaniu aluminium metodą TIG, ruch palnika i sposób podawania drutu dodatkowego wpływają na kształt i jakość spoiny. Często stosuje się ruch „pchania” (pushing) łuku, który pozwala na lepsze widzenie jeziorka i usuwanie tlenków. W przypadku metody MIG, prędkość posuwu i kąt palnika również są istotne dla uzyskania odpowiedniego wtopienia i kształtu lica spoiny. Wyzwania takie jak pojawianie się porów (szczególnie widoczne jako małe kratery w licy spoiny) czy ryzyko przebicia (wypalenia otworu)wymagają natychmiastowej reakcji spawacza – korekty prędkości posuwu, natężenia prądu czy kąta palnika. Estetyka spoiny, jej równomierność, szerokość i wypukłość, często świadczą o umiejętnościach spawacza. Opanowanie spawania aluminium do perfekcji to proces wymagający wielu godzin praktyki, cierpliwości i nieustannej nauki. To umiejętność, w której każdy detal ma znaczenie – od idealnego przygotowania powierzchni, przez precyzyjne ustawienie parametrów, po płynne i kontrolowane prowadzenie palnika. Tylko wtedy aluminium pod łukiem przestaje być kapryśnym metalem, a staje się plastycznym tworzywem, z którego w rękach mistrza powstają połączenia nie tylko niezwykle trwałe, ale także piękne wizualnie, świadczące o prawdziwej sztuce rzemiosła.
Firma VIGOR Słupsk. sp. z o.o.
