W przemyśle produkcyjnym zgrzewanie jest jedną z kluczowych metod łączenia metali, wykorzystywaną m.in. w motoryzacji, elektronice, AGD czy w konstrukcjach precyzyjnych. Choć zgrzewanie punktowe, liniowe czy garbowe świetnie sprawdza się w wielu zastosowaniach, nie wszystkie materiały zachowują się w procesie tak samo. Niektóre stopy i powierzchnie stwarzają znacznie więcej problemów — wymagają specjalnych parametrów, elektrod, a czasem nawet zupełnie innej technologii. Warto wiedzieć, które materiały są najtrudniejsze do zgrzewania oraz jak uniknąć błędów podczas pracy.
1. Aluminium i jego stopy — duża przewodność, duży problem
Aluminium jest jednym z najbardziej wymagających materiałów pod względem zgrzewania. Odznacza się bardzo wysoką przewodnością cieplną i elektryczną, co sprawia, że:
- ciepło szybko „ucieka” z miejsca zgrzewania,
- trudno osiągnąć odpowiednią temperaturę topnienia,
- konieczny jest bardzo duży prąd zgrzewania.
Dodatkowym utrudnieniem jest warstwa tlenku glinu (Al₂O₃), która ma znacznie wyższą temperaturę topnienia niż samo aluminium.
Jak poprawić jakość zgrzewu?
- stosować wyższe wartości prądu i krótszy czas impulsu,
- stosować elektrody o zwiększonej przewodności i odporności (np. CuCrZr),
- regularnie czyścić powierzchnię z tlenków i zabrudzeń,
- stosować zgrzewarki średnio- i wysokoprądowe.
Przy odpowiednio dobranych parametrach można uzyskać stabilne i powtarzalne złącza, nawet w wymagającej produkcji automotive.
2. Stale nierdzewne — problem z przegrzewaniem i odkształceniami
Stale nierdzewne mają wysoką rezystywność, co powoduje szybkie nagrzewanie materiału w miejscu zgrzewania. Efektem mogą być:
- przepalenia,
- odkształcenia,
- przebarwienia,
- krótsza żywotność elektrod.
Zgrzewanie stali nierdzewnej wymaga więc precyzyjnie kontrolowanego impulsu prądowego.
Jak temu zapobiegać?
- stosować elektrodę o większej powierzchni styku,
- używać sterowników z dokładną regulacją prądu,
- skracać czas zgrzewania, aby ograniczyć przegrzewanie,
- schładzać elektrody lub stosować układy wodne.
W praktyce wiele wad stali nierdzewnej wynika ze zbyt długiego impulsu, nie zaś z niewłaściwego prądu.
3. Materiały powlekane — lakier, cynk, powłoki ochronne
Blachy powlekane, zwłaszcza ocynkowane, są trudne do zgrzewania ze względu na:
- zmienną przewodność,
- ryzyko wypływania powłoki,
- powstawanie odprysków,
- zwiększone zużycie elektrod.
Farba, lakier czy powłoki galwaniczne mogą utrudniać przepływ prądu, prowadząc do wad w zgrzeinie.
Sposoby poprawy:
- usunięcie powłoki z obszaru zgrzewania,
- dobór elektrod odpornych na przywieranie materiału powłokowego,
- zwiększenie siły docisku,
- stosowanie krótszych impulsów o wyższym natężeniu.
W branży motoryzacyjnej zgrzewanie blach ocynkowanych stanowi standard, dlatego sterowniki i elektrody muszą być ściśle dopasowane.
4. Stopy miedzi — zbyt wysoka przewodność
Miedź i jej stopy (np. mosiądz, brąz) mają bardzo wysoką przew Conductivity, co utrudnia lokalne nagrzanie złącza. Często skutkuje to brakiem połączenia, nawet przy wysokich wartościach prądowych.
Jak to poprawić?
- zwiększyć czas zgrzewania,
- zastosować większą powierzchnię styku elektrod,
- stosować elektrody o bardzo wysokiej przewodności cieplnej,
- wykonywać próbne serie, aby zoptymalizować parametry.
W wielu przypadkach konieczna jest zmiana geometrii elektrod lub przejście do zgrzewania garbowego.
5. Połączenia materiałów różnych — wyzwanie dla stabilności procesu
Łączenie dwóch różnych materiałów, np.:
- aluminium ze stalą,
- miedzi z aluminium,
- stali nierdzewnej ze stalą czarną,
powoduje różnice w przewodności, oporze i temperaturze topnienia. To z kolei prowadzi do:
- niejednorodnych zgrzein,
- przesunięcia jądra zgrzeiny,
- trudności w kontroli parametrów,
- częstych rozwarstwień.
Aby poprawić jakość połączeń:
- stosuj parametry dobrane indywidualnie do pary materiałów,
- zwiększ siłę docisku,
- stosuj specjalne elektrody o nietypowej geometrii,
- monitoruj przebieg impulsu prądowego w czasie rzeczywistym.
Przy łączeniu różnych materiałów często zaleca się zgrzewanie garbowe, które daje większą kontrolę nad rozkładem ciepła.
Jak ogólnie poprawić jakość zgrzewania trudnych materiałów?
Niezależnie od rodzaju materiału, poprawę jakości można uzyskać dzięki:
- stosowaniu nowoczesnych zgrzewarek inwertorowych,
- regularnej wymianie i czyszczeniu elektrod,
- testowaniu parametrów po każdej zmianie partii materiału,
- wdrożeniu procedur kontrolnych (np. badania niszczące lub nieniszczące),
- przeglądom instalacji elektrycznej i układów chłodzenia,
- szkoleniu operatorów i ujednoliceniu ustawień.
W wielu przypadkach największą różnicę przynoszą drobne korekty docisku, geometrii elektrod lub czasu trwania impulsu.
Podsumowanie
Zgrzewanie trudnych materiałów, takich jak aluminium, stale nierdzewne, blachy powlekane czy stopy miedzi, wymaga precyzyjnych ustawień parametrów, odpowiedniego przygotowania powierzchni oraz właściwych elektrod. Największe problemy wynikają najczęściej z niewłaściwego doboru czasu, prądu lub docisku oraz z braku kontroli jakości procesu. Odpowiednia konfiguracja urządzeń i dobór technologii pozwalają jednak uzyskać trwałe, powtarzalne i estetyczne połączenia, nawet w najbardziej wymagających zastosowaniach.
Więcej praktycznej wiedzy o nowoczesnych technikach zgrzewania znajdziesz na lepsze-zgrzewanie.pl
Artykuł sponsorowany
