Особенности сварки алюминия

Особенности и основные способы сварки алюминия: краткая технология и необходимое оборудование

Алюминий – один из самых популярных конструкционных металлов, чему способствует его достаточная прочность, малый вес, отличные показатели тепло- и электропроводности. Тем не менее сварка алюминия представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс.

Особенности сварки алюминия

  • наличием тугоплавкой оксидной пленки (стойкой к температурам до 2050℃) при более низкой температуре плавления основного вещества (660℃);
  • мгновенным формированием оксидных пленок на каплях свежерасплавленного металла, что мешает их соединению друг с другом;
  • необходимостью применения высоких сварочных токов для компенсации теплопроводности;
  • высокой жидкотекучестью, а, следовательно, необходимостью оперативного охлаждения;
  • склонностью к деформациям и растрескиванию при остывании.

Последний фактор обычно связан с наличием в структуре алюминия примесей в виде пузырьков газов, частиц щелочных и щелочноземельных металлов.

Ряд сложностей может возникнуть при определении марки алюминия или его сплава (например, с магнием, марганцем, кремнием), особенно если процентное соотношение веществ неизвестно.

Вне зависимости от выбранного типа сварки алюминия требуется выполнение очистных и подготовительных операций, которые должны снизить влияние вредоносных факторов в процессе сварки. К таким операциям относят:

  • отбортовку тонколистовых заготовок и кромкование заготовок большой толщины;
  • разрушение оксидной пленки в среде инертных газов, которое включает механическое удаление поверхностного слоя и обезжиривание металла;
  • предварительный прогрев заготовок до температуры 250-400℃ (используется только в «горячих» методах сварки, зависит от толщины и формы заготовки);
  • установка теплоотводящих прокладок, обеспечивающих равномерное и быстрое охлаждение заготовок в процессе сварки.

Кроме того, при восстановительном сваривании может проводиться обработка дефекта проникающими диагностическими составами для определения глубины и формы трещин, а также расчетных показателей шва. Кромки обнаруженных трещин, как правило, разделываются.

После выполнения этих действий приступают непосредственно к свариванию металла. По завершении работ соединение промывается проточной водой, со шва удаляются шлаки и прочие загрязнения.

Ручная сварка вольфрамовым электродом в среде аргона (TIG)

Сварка алюминия в среде защитного газа (помимо аргона, может применяться гелий) стала в последние годы самой популярной и востребованной технологией.

Швы, наложенные данным методом, мало подвержены тепловым и усталостным деформациям, они остаются прочными и эластичными в течение всего периода эксплуатации изделия.

Ручная сварка алюминия в защитной среде предполагает использование вольфрамовых электродов диаметром от 1 до 5 мм, а также присадочных прутков диаметром от 1 до 4 мм. Для окончательного разрушения остаточных оксидных пленок применяются сварочные аппараты переменного тока. Конкретные параметры операций по методу TIG можно определить из таблицы.

Тип соединения Толщина металла, мм Диаметр электрода, мм Диаметр прутка, мм Сварочный ток, А Расход аргона, л/мин
С кромкованием 1,0 1,0 Не используется 45-50 4-5
1,5 1,6-2,0 70-75 5-6
2,0 1,6-2,0 80-85 7-8
Встык без кромкования, односторонние 2,0 1,6-2,0 1,0-2,0 55-75 5-6
3,0 3,0-4,0 2,0-3,0 100-120 7-8
4,0 3,0-4,0 2,0-3,0 120-150 8-10
Встык без кромкования, двухсторонние 4,0 3,0-4,0 3,0-4,0 120-180 7-8
5,0 4,0-5,0 3,0-4,0 200-250 8-10
6,0 4,0-5,0 3,0-4,0 240-270 8-10

Технология достаточно доступна, а потому широко используется не только в промышленных, но и в бытовых условиях. Для получения качественного соединения алюминиевых заготовок требуется лишь набор оборудования, включающий газонагнетающую установку, и определенные профессиональные навыки. Вот несколько советов, которые помогут правильно наложить сварочные швы:

  1. Вольфрамовый электрод держат под углом 70-80° к рабочей поверхности, пруток – под прямым углом.
  2. Пруток ведут первым, двигать его следует отрывисто, с периодическим подъемом вверх. Электрод следует за ним, формируя общую сварочную ванну с металлом прутка. Следует исключить любые поперечные движения.
  3. Оптимальная длина сварочной дуги составляет 1,5-2,5 мм. Укорачивание дуги приводит к повышению температуры плавления, удлинение – к снижению.
  4. Подачу газа включают за 3-5 секунд до начала сварки, отключают через 5-7 секунд после ее окончания. Это позволяет исключить оксидирование незастывшего металла.
  5. Слишком интенсивная подача защитного газа не менее вредна, чем недостаточная. Она приводит к подсосу воздуха в зону сварки, что негативно сказывается на качестве швов.

Чтобы обеспечить эффективный теплоотвод, заготовку устанавливают на медный или стальной радиатор. Роль простейшего радиатора в бытовых условиях может играть свернутая проволока из металлов с высокой теплопроводностью.

При отсутствии такого охлаждения велик риск термических деформаций, искривления формы сварочной ванны и даже прожога заготовок.

Сварка полуавтоматом в среде аргона (MIG)

Полуавтоматические импульсные сварочные аппараты дают преимущество при работе с алюминием, так как генерируют серии импульсов, эффективно разрушающих поверхностные оксидные пленки. Кроме того, токи высокого напряжения «вбивают» в сварочную ванну капли металла прежде, чем на них успеют образоваться оксиды. Тем не менее при последующем плавлении и кристаллизации ванны не обойтись без защитного газа, роль которого традиционно играет аргон. Только в этом случае шов получится прочным, надежным и аккуратным.

При прочих равных условиях полуавтоматическое оборудование дает трехкратное преимущество в скорости сварки в сравнении с классическим TIG-методом, однако, требует применения более сложных и дорогостоящих технологических процессов. Кроме того, ручные швы, наложенные опытным сварщиком с использованием вольфрамового электрода и присадочного прутка, могут оказаться даже более качественными, чем швы, созданные полуавтоматом.

Полуавтоматическая сварка алюминия осуществляется постоянным током высокого напряжения с обратной полярностью. Одна из основных сложностей, связанных с этим процессом, заключается в равномерной и своевременной подаче мягкой алюминиевой проволоки в сварочную ванну. Чтобы избежать проблем, достаточно следовать нескольким простым правилам:

Выбор конкретной марки проволоки и режима ее подачи диктуется составом алюминия или алюминиевого сплава, который будет свариваться, толщиной заготовок, режимом работы сварочного аппарата и способом обработки кромок. Зачастую первый фактор остается неизвестным, а, значит, подбирать материал приходится экспериментальным путем.

Электродуговая сварка покрытыми электродами (MMA)

Главное преимущество ручной электродуговой сварки покрытыми электродами – простота процесса и доступность оборудования. При сваривании алюминия она обычно используется в том случае, когда нет возможности реализовать MIG- или TIG-процесс, и только тогда, когда толщина заготовок составляет не менее 4 мм. Метод MMA обладает рядом существенных недостатков, среди которых:

  • необходимость профессиональных сварочных навыков для создания ровного прочного шва;
  • высокая вероятность образования пузырей в сварочной ванне;
  • сильное разбрызгивание металла во время работы;
  • сложности в удалении шлаков и загрязнений.

Обязательным условием при сварке алюминия покрытыми электродами является предварительный прогрев заготовок. В качестве основного инструмента используют несколько специфичные сварочные выпрямители с полого снижающейся внешней характеристикой. Для относительно тонких заготовок (4-6 мм) используются электроды диаметром 4 мм, более тонкие электроды не применяются.

Технология MMA предполагает такую последовательность действий:

  1. Заготовки закрепляются на рабочей поверхности с зазором в 1,5-2,5 мм, в случае необходимости проводится предварительная разделка кромок.
  2. Между покрытым электродом и основным металлом поджигается электрическая дуга длиной около 2 мм. Более длинные дуги при MMA-сварке алюминия не только замедляют плавление, но и способствую окислению сварочной ванны, а также увеличивают разбрызгивание металла.
  3. В процессе плавления электрода его основа примешивается к металлу сварочной ванны (15-35%), а плавящееся покрытие генерирует газовое облако, защищающее расплавленный алюминий от окислительного воздействия воздуха. Роль дополнительной защиты играют выбрасываемые шлаки.
  4. Электрод быстро перемещают в продольном направлении, так как скорость его плавления значительно выше, чем у непокрытых аналогов. Поперечные уклоны электрода должны быть сведены к минимуму.
  5. По мере удаления электрода металл кристаллизуется, формируя сварочный шов. Если происходит случайный обрыв дуги, в шве образуются непроработанные зоны – «кратеры».

Главными сферами применения MMA-метода стало бытовое и восстановительное сваривание технического алюминия, сплавов алюминия и магния (содержание Mg до 5%), силумина. Обязательным условием после проведения сварки является очистка и контроль качества шва.

Сварка алюминия и его сплавов. Как варить алюминий?

Содержание

  1. Особенности сварки алюминия
  2. Марки алюминиевых сплавов, наиболее применяемые для сварки
  3. Видео: сварка алюминия для начинающих
  4. Очистка свариваемых кромок алюминиевых деталей
  5. Дуговая сварка алюминиевых строительных металлоконструкций
  6. Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия под флюсом
  7. Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов
    • Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия в среде аргона

Сварка алюминия и его сплавов может быть выполнена всеми способами сварки, известными в настоящее время. В промышленности и технике существует достаточно много разных марок алюминия и алюминиевых сплавов.

Чтобы понять, как варить алюминий разных марок, нужно знать, что технология и особенности сварки (включая режимы сварки) примерно одинаковы для всех алюминиевых сплавов, в том числе и сам алюминий. При этом, их физико-химические могут существенно отличаться.

Особенности сварки алюминия

1. Поверхность алюминия и его сплавов обволакивает тугоплавкая плёнка, состоящая из оксида алюминия Al2O3. Температура плавления этой плёнки 2050°C и она существенно затрудняет сплавление основного и присадочного материала. Поэтому, сварочные кромки необходимо очистить от плёнки механическим способом.

Однако, чаще всего, очистка делается химическим способом, при использовании флюсов, т.к. при очистке механическим способом плёнка достаточно быстро образуется вновь из-за высокой активности алюминия, вступающем во взаимодействие с кислородом.

2. Вторая особенность это резкое снижение прочности алюминия при сильном его нагревании. При температуре 400…500°C алюминиевые детали могут разрушаться даже под действием собственного веса.

3. Основная трудность при сварке алюминия заключается в случае повышенных требований к его коррозионной стойкости в агрессивных, химически активных средах. Коррозия проявляется, в основном, при высокой температуре, либо при постоянных перепадах температуры, а также при большой концентрации кислотных паров. В первую очередь коррозия разрушает металл сварного шва и металл в зоне термического влияния.

Причинами появления коррозии могут быть дефекты сварного шва (газовые поры, непровары, шлаковые включения в виде пор, флокены). Кроме этого, причиной коррозии может быть загрязнение сварного шва различными примесями в процессе сварки. Особенно опасными являются примеси кремния и железа. Поэтому, при сварке алюминия необходимо исключить попадание этих элементов в металл сварного шва. Подробнее о сварных дефектах при сваривании алюмиевых конструкций мы рассказывали здесь.

Марки алюминиевых сплавов, наиболее применяемые для сварки

Сплавы алюминия классифицируются на две группы: термически упрочняемые и, соответственно, термически не упрочняемые. Среди термически не упрочняемых марок для сварки применяются алюминиево-магниевые сплавы марок АМг. Их химический состав соответствует ГОСТ 4784, а сортамент листов — ГОСТ 1946. См. таблицу:

Обозначения: п-полунагартованные; м-отожжённые; н-нагартованные; т-закалённые и подверженные естественному старению.
* или хром в таком же соотношении

С увеличением процентного содержания магния до 7%, свариваемость металлов ухудшается. При содержании магния до 3% увеличивается риск образования трещин, но сварной шов становится более плотным.

Для уменьшения количества пор в сварном шве выбирают присадочную проволоку, в которой содержание магния выше, чем в свариваемом металле. Благодаря этому, пористость шва снижается.

Читайте также  Холодная сварка для батарей отопления

Для сварки высокопрочных конструкций применяются термически обрабатываемые алюминиевые сплавы — дюрали. Марки дюралей Д1, Д16 и Д19 широко используются при сварке плавлением. Сплав Д20 относится к удовлетворительной группе свариваемости сталей.

Магниево-алюминиевые сплавы с содержанием алюминия до 11% удовлетворительно свариваются при сварке плавлением. А при таком способе сварки, как контактная сварка, свариваемость этих металлов хорошая.

Видео: сварка алюминия для начинающих

Очистка свариваемых кромок алюминиевых деталей

Пред тем, как приступить к сварке алюминия, сварные кромки деталей и прилегающие к ним участки основного металла должны пройти механическую очистку, и это касается всех видов сварки. Кроме того, они должны быть тщательно протравлены.

После травления детали промывают водой и сушат в тёплом воздухе. При такой очистке допускается хранение деталей перед сваркой в течение двух суток. Состав травителей для алюминия и его сплавов приведён в таблице:

Дуговая сварка алюминиевых строительных металлоконструкций

Для дуговой сварки строительных металлоконструкций применяют для сваривания алюминиевых частей между собой угольные электроды. В этом случае в качестве присадочного материала используют прутки из алюминия марок А0 и А1, или алюминиевых сплавов АМц и АК.

В этом случае для сварки выбирают ток постоянный, прямой полярности. Диаметр электрода обычно выбирают в пределах 6-8мм, исходя из толщины свариваемых кромок. Величина сварочного тока составляет 150-500А.

Кроме угольных электродов часто применяется проволока Св-АВ00, Св-А1, Св-АМц, Св-АК5 или же используют проволоку из такого же сплава, как и свариваемые детали. Сварку осуществляют постоянным током обратной полярности, с максимально возможной короткой дугой. Силу сварочного тока определяют из расчёта 25-30А на миллиметр диаметра электрода.

Перед сваркой алюминия присадочные прутки и свариваемые кромки покрывают слоем флюса для удаления с их поверхности плёнки из оксида алюминия Al2O3. Хорошие результаты показал флюс АФ-4А. В его состав входит 28% хлористого натрия (NaCl), 50% хлористого калия (KCl), 14% хлористого лития (LiCl) и 8% фтористого натрия (NaF).

Алюминиевые листы толщиной до 3мм сваривают с отбортовкой. Если толщина составляет 3-8мм, сварка производится без скоса кромок. При толщине листов более 8мм, применяют разделку сварных кромок с общим углом раскрытия 60-70° и перед сваркой выполняют предварительный подогрев до температуры 200-250°C. После окончания сварки с поверхности сварных швов удаляют шлак и остатки флюса, промывают водой и протирают ветошью. Для более эффективной очистки используют 5%-ный раствор азотной кислоты HNO3. После протравки кислотой также выполняют промывание сварного соединение водой с последующей просушкой.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия под флюсом

Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом применяют в случае, когда толщина свариваемых алюминиевых листов или кромок деталей превышает 8мм. В этом случае применяют сварочную проволоку Св-А1 или Св-АМц. Диаметр проволоки 2-3мм.

Применяемый при автоматической или полуавтоматической сварки алюминия флюс имеет следующий состав: 20% хлористого натрия (NaCl), 50% хлористого калия (KCl), 30% криолита. Толщина наносимого флюса составляет 10-35мм, в зависимости от толщины свариваемых деталей.

Выполняют сварку постоянным током обратной полярности. Напряжение дуги составляет 38-44В, величина вылета электрода 25-40мм. Силу тока устанавливают 300-450А. Рекомендуемая скорость сварки составляет 12-20м/ч.

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов

Аргонодуговая сварка алюминия нашла широкое применение в промышленности и строительстве благодаря высокому качеству сварки. При этом, нет необходимости применять защитные флюсы и покрытия, которые, в дальнейшем, могут вызвать коррозию металла сварного шва.

Сварку алюминия в аргоне выполняют постоянным током обратной полярности. Можно производить сварку переменным током, но, для этого необходимо использовать балластный реостат и осциллятор.

При толщине свариваемых алюминиевых деталей до 6мм электроды выбирают диаметром до 4мм. Если толщина свариваемых кромок более 6мм, то применяют электроды диаметром 6мм. Сила сварочного тока выбирается из расчёта 30-45А на 1мм диаметра электрода. Расход аргона при аргонодуговой сварке алюминия обычно составляет 6-15л/мин.

Сварку выполняют при максимальной короткой дуге (менее 2мм). Такая технология сварки позволяет разрушать оксидную плёнку на поверхности алюминиевых деталей.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия в среде аргона

Автоматическую и полуавтоматическую аргонодуговую сварку алюминия выполняют специальными шланговыми автоматами и полуавтоматами. Для сварки устанавливают постоянный ток обратной полярности.

Сварочную проволоку применяют следующих марок: Св-АВ00, Св-А1, Св-АМц, Св-АК. Возможно применение проволоки из того же материала, что и свариваемые детали. Детали толщиной до 10мм сваривают без разделки, при большей толщине свариваемого металла выполняют V- или X-образные разделки кромок. Сила тока для проволоки диаметром до 2мм, составляет 250-300А. Рекомендуемая скорость сварки 30-40м/ч. Более подробно о сварке алюминиевых конструкций в среде аргона мы рассказываем в этой статье. В ней вы также найдёте видеоролик об аргонодуговой сварке алюминия.

Особенности сварки алюминия

Без алюминия трудно представить современный мир. Этот материал широко используется в различных конструкциях, в которых необходимо сваривать различные детали. Данный процесс имеет свою специфику. Сварка аргоном алюминия является одним из самых эффективных вариантов, а потому заслуживает особого внимания.

  1. Что нужно учитывать при сварке алюминия?
  2. Способы сварки алюминия
  3. Технология сварки алюминия с помощью аргона
  4. Что нужно для сварки?
  5. Как правильно подготовить алюминий?
  6. Подготовка аргона для сварки
  7. Процесс сварки алюминия аргоном
  8. Преимущества и недостатки сварки алюминия аргоном
  9. Настройка аргоновой сварки для алюминия
  10. Техника безопасности

Что нужно учитывать при сварке алюминия?

Сварка алюминия осложняется специфическими свойствами металла. Для качественного соединения необходимо учитывать следующие нюансы:

  1. Оксидная пленка. Она образуется при контакте металла с кислородом воздуха. Проблема заключается в большой разнице между температурами плавления алюминия и пленки: 650 и 2000 °С, соответственно. В результате оксид остается в сварном шве, создавая его неоднородность. Качественно варить алюминий можно только, удалив оксид и исключив контакт металла с кислородом.
  2. Низкая температура плавления и высокая текучесть расплава. Она вызывает быстрое вытекание расплавленного металла из сварочной зоны и сквозному прожиганию заготовки. Алюминий начинает переходить в жидкую фазу уже при температуре 500-520 °С.
  3. Повышенный коэффициент объемной усадки. Неправильный температурный режим вызывает появление напряжений в шве, что приводит к растрескиванию в нем и пришовной зоне, а также к деформации детали.
  4. Высокая теплопроводность алюминия. При сварке существенно увеличиваются потери тепловой энергии, которая быстро распространяется по всей заготовке. Это требует увеличение мощности аппарата.
  5. Быстрая кристаллизация. Это свойство алюминия приводит к появлению газовых пор в шве из-за неполного газовыделения при быстром отвердении металла.
  6. Алюминий практически не изменяет цвет при расплавлении, что затрудняет визуальный контроль процесса.

Все эти особенности должен учитывать сварщик-новичок. Настройка требует особой тщательности.

Способы сварки алюминия

Алюминий может вариться несколькими способами:

  1. Электродная сварка (ММА). Используются электроды УАНА, ОЗАНА, ОЗА-1 и -2, ОК 96.10 и 96.50. Применяется способ в малоответственных конструкциях и при толщине металла не менее 4 мм. Главный недостаток – недостаточная однородность шва, пористость, пониженная прочность.
  2. Полуавтоматическая или электродуговая сварка. В сварочную зону постоянно подается проволока с присадочным материалом. Соединение обеспечивается за счет электрической дуги. Оксидная пленка разрушается в результате катодного распыления, обеспечиваемого переменным током или постоянным током с обратной полярностью.
  3. Сварка в среде аргона. Самый распространенный способ – аргонодуговая сварка. Газ создает инертную среду без доступа кислорода, что устраняет образование оксидной пленки. Дуга зажигается между вольфрамовым электродом и заготовкой. В сварочную зону подается алюминиевая проволока.

Выбор способа зависит от конкретных требований к сварке и условий, а также наличия необходимого оборудования.

Технология сварки алюминия с помощью аргона

С появлением современного оборудования аргоновая сварка стала широко доступна даже для использования в бытовых условиях. Она может осуществляться в ручном (TIG сварка), полуавтоматическом и автоматическом режиме. Поможет осуществить сварку алюминия аргоном для начинающих пошаговая инструкция, она позволит сделать все правильно и качественно.

Что нужно для сварки?

Для осуществления сварки алюминия аргоном начинающему сварщику необходимо заранее приготовить:

  1. Источник тока — TIG-инвертор.
  2. Специальная аргонная горелка. Желательно в нее вставить газовую линзу (цангодержатель) для очистки газа.
  3. Баллон с аргоном и шланг для его соединения с горелкой.
  4. Присадочная проволока. Она выбирается с учетом марки алюминия или сплава. Для чистого алюминия рекомендуется пруток № 5356, для алюминия с примесями – пруток с кремнием №4043.
  5. Вольфрамовые электроды. Рекомендуемые марки: WT 20 (имеет красный наконечник), WC 20 (серый наконечник) или WL 15 (жёлтый наконечник). Минимальный диаметр электрода — 2,4 мм.

Как правильно подготовить алюминий?

Качественно сварить алюминий можно только после тщательной предварительной подготовки металлических заготовок. Прежде всего, необходимо очистить поверхность деталей от грязи, жира, машинных масел и окисной пленки. Можно использовать механический и химический метод очистки.

Механический способ подразумевает применение наждачной бумаги, шабера или металлической щетки. Лучше всего, применять специальную щетку для алюминия с нержавеющими проволоками диаметром не более 0,15 мм. Ее не следует использовать для обработки других металлов, чтобы не оставались на ней их частицы.

Химическую очистку можно произвести спиртом, ацетоном или специальными растворителями. Хорошо зарекомендовал себя такой состав: раствор едкого натра (50 г) и фтористого натрия (45 г) в воде (1 л). После обработки таким растворителем чистота поверхности сохраняется до 4 суток.

Непосредственно перед сваркой алюминиевые заготовки следует хорошо прогреть (прокалить). Для этого они нагреваются до температуры порядка 300 °С в течение 20–30 минут.

Подготовки требуют кромки свариваемых заготовок. При толщине металла более 4 мм их необходимо разделать для сварки встык. Большие неровности лучше зачистить шлифовальной машинкой или напильником.

Подготовка аргона для сварки

Важное значение имеет подготовка аргона для проведения сварки. Баллон с газом устанавливается на безопасном расстоянии и обязательно оснащается редуктором понижения давления. При покупке следует выбирать чистый аргон, без примесей воздуха.

В горелку рекомендуется устанавливать цангодержатель. В нем имеется сетка, обеспечивающая дополнительную очистку газа перед подачей его в сварочную зону.

Настраивается расход газа. Он зависит от диаметра присадочной проволоки. Для аргона российского производства устанавливается такой расход: при диаметре до 1 мм — 12–14 л/мин, при 1,2 мм — 14–16 л/мин, при 1,6 мм — до 22 л/мин. При использовании газа чешского производства – расход составляет 7–10 л/мин.

Процесс сварки алюминия аргоном

Начинающему сварщику следует придерживаться такой пошаговой инструкции:

  1. После проведения всех подготовительных работ выбранный электрод диаметром 2,5–5,5 мм вставляется в горелку. Его вылет должен быть порядка 2 мм. Залог обеспечения нужной дуги – хорошая заточка электрода.
  2. Возбуждение сварочной дуги. В правую руку берется горелка с электродом, а в левую – присадочный пруток (проволока). Электрод подводится на небольшое расстояние к поверхности заготовок (2–3 мм), достаточное для возникновения дуги. Касаться электродом металла нельзя, т.к. придется снова его затачивать. Горелка держится вертикально, а дуга направлена в начало шва. Меняя расстояние между наконечником электрода и металлом, можно изменять размер дуги.
  3. Формирование сварочной ванны. Она обеспечивается за счет расплавления алюминиевой проволоки. Ее следует подавать после обеспечения стабильной дуги. Принято считать, что количество секунд, необходимых для формирования сварочной ванны, совпадает с толщиной заготовки (в мм).
  4. Формирование сварного шва. После образования сварной ванны обеспечивается регулярная подача проволоки и плавное перемещение горелки вдоль линии соединения заготовок. Электрод держится под углом 60-80°, а присадочный пруток — 10–30°. Желательно, чтобы угол между горелкой и проволокой составлял порядка 90°. Шов формируется пот принципу «капля за каплей», а значит надо следить за их разномерным распределением и одинаковым размером.
  5. Завершение шва. Последний этап – заварка кратера. Основная цель – избавиться от шлаков. Для этого уменьшается подача проволоки и увеличивается скорость движения электрода. Постепенно должна исчезнуть сварочная ванна.
Читайте также  Правила сварки инвертором

Преимущества и недостатки сварки алюминия аргоном

Технология аргонной сварки имеет такие преимущества:

  • универсальность способа;
  • стабильность дуги;
  • формирование аккуратного шва;
  • достаточная прочность сварного соединения;
  • уменьшение области прогрева;
  • экономный расход газа и присадки;
  • формирование шва без примесей и пор.

Надо отметить и недостатки:

  • необходимость в специальном оборудовании;
  • высокие требования к настройке аппарата и подготовке заготовок;
  • необходимость получения достаточных навыков.

Настройка аргоновой сварки для алюминия

Настройка процесса сварки алюминия включает следующие действия:

  1. Настройка сварочного аппарата. На нем устанавливаются такие параметры: баланс тока с установкой полярности (CLEAN WD.), величина сварочного тока (CURRENT), функция заварки кратера (тумблер DOWN SLOPE) или медленное затухание дуги, функция продувки газом (POST TIME) для охлаждения сварной ванны и горелки.
  2. Настройка электродов. Правильно подбирается диаметр электродов и их вылет из горелки.
  3. Настройка расхода аргона. Она зависит от диаметра присадочного прутка. При сварке на открытом воздухе расход увеличивается.

При настройке режимов используются соотношения, приведенные в таблице:

Толщина Al, мм Сила тока, А Диаметр электрода, мм
до 1 30–42 1,6
1,1–1,5 46–60 2,3
до 2 71–80 2,3
3 и более 90–300 3,2–5

Настраивать оборудование и режимы необходимо с особой тщательностью. Начинающим сварщикам лучше обратиться за помощью к опытным специалистам.

Техника безопасности

При проведении работ необходимо учитывать наличие электрического тока, яркого свечения дуги, раскаленного металла, который может разбрызгиваться, высоких температур. Сварщик должен надеть специальную маску со световым фильтром синего цвета. Обязательны перчатки, защищающие руки от брызг расплава и одежда, способная защитить от них все тело.

Электрооборудование должно быть надежно защищено. Необходимо использовать устройство защитного отключения и автоматические выключатели. Газовый баллон комплектуется редуктором понижения давления. Перед началом работ необходимо изучить правила техники безопасности и строго их соблюдать.

При сварке алюминия приходится сталкиваться со сложностями, вызванными его специфическими свойствами. Аргонная сварка при правильном подходе, использовании качественных материалов и оборудования обеспечивает надежность соединения.

Как и чем варить алюминий

Внушительный список достоинств сделал алюминий востребованным материалом во всех отраслях экономики, включая корабле- и самолетостроение. Но, как и любой другой металл, он имеет и недостатки. Один из них – технологические сложности при сваривании заготовок из алюминия и его сплавов. Качественно выполнить подобную работу могут только высококвалифицированные специалисты.

  • Почему свариваемость алюминия низкая
  • Способы сварки алюминия
  • Что нужно для сварки алюминия
  • Чем варить алюминий в домашних условиях
  • Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде
  • Задействуем полуавтомат
  • Выполняем работы инвертором
  • Технология сварки алюминия при помощи флюсов
  • Заключение

Почему свариваемость алюминия низкая

Мягки серебристый металл сложно поддается сварке в силу объективных причин, которые вытекают из его свойств. А именно:

  • На поверхности алюминия образуется окислительная пленка. И если температура плавления металла составляет всего лишь 660 градусов Цельсия, то защитной пленки – 2044 °C.
  • В процессе работы очень сложно контролировать сварочную ванну из-за высокой текучести металла. Необходимо использовать специальные теплоотводящие подкладки.
  • Расплавляясь, алюминий выделяет много водорода. В результате после остывания расплава внутри и на поверхности остается много микропустот.
  • Алюминий характеризуется высокой степенью усадки. Из-за этого во время охлаждения не исключена деформация шва.
  • Высокая теплопроводность вынуждает использовать ток, сила которая намного больше, чем при исполнении аналогичных работ с другими металлами. Сравнительно с обычной сталью разница составляет 100 процентов.

Необходимо подчеркнуть, что в домашних условиях любителям не приходится иметь дело с чистым алюминием. Сваривать приходится его сплавы. Это усложняет и без того непростой процесс, поскольку для каждого сплава (а чаще всего его марка неизвестна) нужно подобрать конкретный режим и дополнительные материалы. Унифицировать сварочный процесс в данной ситуации практически невозможно.

Способы сварки алюминия

На практике есть большое количество приемов и разных способов сварки алюминия и его сплавов. Они отличаются не только методами работы, но и оборудованием, дополнительными материалами. Наиболее часто применяется три способа сварки:

  • с использованием вольфрамовых электродов и инертного газа;
  • в инертной среде полуавтоматической сваркой;
  • без газов с применением плавящихся электродов.

Третий способ представляет собой распространенную технологий сварки алюминиевых заготовок без аргона.

Важно! Сварочные работы со сплавами алюминия подразумевают необходимость разрушения оксидного слоя, образованного на поверхности в результате окисления металла. Для достижения результата используется переменный ток или постоянный с обратной полярностью.

Что нужно для сварки алюминия

Традиционно процесс начинается с подготовки соединяемых заготовок. Основная задача здесь очень проста – очистить поверхность от посторонних включений и грязи. Кромка алюминия очищается с помощью химических составов. Далее после полного высыхания поверхность обезжиривается бытовым растворителем. Пригодны любые обезжиривающие составы: уайт-спирит, ацетон, бензин с высоким октановым числом и т.д.

При работе с заготовками толщиной от 4 мм и больше предварительно нужно «разделать кромки». Способов выполнения данной работы несколько, включая наиболее распространенный – создание конусовидной формы. Завершающим этапом является удаление оксидной пленки при помощи напильника либо любого иного абразива, в том числе наждачной бумаги с крупным зерном.

Чем варить алюминий в домашних условиях

Соединение алюминиевых заготовок с использованием покрытых электродов обозначается аббревиатурой ММА. Режим Manual Metal Arc применяется при работе с металлическими заготовками толщиной от 4 мм и в случаях соединения конструкций с невысокими требованиями к качеству. Этот метод не относится к числу высокотехнологичных: во время выполнения работ внутри швов остаются поры, которые заметно снижают их прочность. Еще одни большой минус – очень сложно застывший шлак, который в конечном итоге приводит к усилению коррозии.

Особенности сварочных работ по алюминию электродами со специальным покрытием:

  • используется только обратно полярный постоянный ток;
  • величина силы тока определяется, выходя из соотношения 25-30 А на каждый миллиметр толщины заготовки;
  • качественный шов может получиться только при условии, что кромка детали средней толщины нагрета до температуры 300 градусов Цельсия. Толстые детали разогреваются до 400 °C;
  • в обязательном порядке необходимо медленное остывание. В противном случае шов будет хрупким;
  • электрод нужно сжигать «за один присест». В случае разрыва электрической дуги на поверхности алюминия и электрода образуется слой из шлака, который препятствует протеканию тока. Повторно разжечь дугу будет затруднительно.

По завершению работы требуется хорошо очистить шов от шлака: в дальнейшем он становится причиной активной коррозии металла. Для этого достаточно иметь горячую воду и обыкновенную щетку по металлу.

Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде

Когда прочность и качество сварного шва поставлены во главу угла, то самое время прибегнуть к технологии сварки алюминия вольфрамовыми электродами с использованием инертного газа. Для защиты подойдет аргон или гелий. Электроды применяются диаметром от 1,6 до 5 мм. Дополнительно используется присадочная проволока толщиной 1,6-4 мм.

Сварка подключается к сети переменного тока, а технологические параметры подбираются в зависимости от оборудования. Другими словами, под определенные режимы сварки приобретаются электроды и проволока нужной толщины; определяется скорость подачи инертного газа, сила тока и прочие параметры.

  • Важно, чтобы длина дуги не превышала 2,5 мм.
  • Электрод по отношению к поверхности ставится под углом порядка 80 градусов.
  • Между присадочной проволокой и электродом выдерживается прямой угол.
  • Изначально по шву перемещается проволока и только следом проходит горелка с электродом.
  • Ровность шва можно обеспечить при условии продольного перемещения электрода. Нежелательно двигать электродом в поперечном направлении.
  • Чтобы ванна заполнялась равномерно проволоку в рабочую зону следует подавать возвратно-поступательным перемещением.
  • Свариваемые элементы следует укладывать на железный стол. Черный метал будет отводить избыточное тепло.
  • Подача инертного газа начинается за 4-5 сек до образования и прекращается через 6-7 секунд после прерывания сварочной дуги.

Задействуем полуавтомат

Применение для сварки алюминиевых сплавов полуавтоматического аппарата является идеальным решением. Устройство генерирует импульсы тока высокого напряжения, благодаря чему отлично разрушается пленка оксида металла. Но полуавтоматы с режимом сварки алюминия стоят очень дорого. Поэтому в бытовых условиях умельцы приспособились обходиться обычными полуавтоматами без такого функционала. Метод идентичен технологии сваривания черных металлов, но вместо обычной присадочной проволоки используется алюминиевая.

Еще несколько особенностей:

  • В силу того, что алюминиевая проволока расплавляется с большей скоростью по сравнению со стальной, соответственно, подавать ее надо в несколько раз быстрей.
  • Коэффициент расширения алюминия больше, чем стали. Чтобы выровнять ситуацию, необходимо приобрести специальный наконечник с обозначением «Al».
  • Мягкая проволока может стать причиной образования скрутки или петли, что приведет к прерывания сварочных работ. Желательно предусмотреть специальный механизм подачи. Его несложно смастерить самостоятельно из трех-четырех направляющих роликов.

Выполняем работы инвертором

Для сваривания алюминиевых заготовок нередко используется инвертор. Очень важно правильно подобрать силу тока и электрод. Лучше всего подходят продукты марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Выбор силы тока выполняется с учетом высоких плавильных свойств материала. В остальном все идентично процессу сваривания черных металлов.

Важно! Вначале электроды желательно прокалить в печи, специально предназначенной для их термической обработки.

Технология сварки алюминия при помощи флюсов

На рынке флюсы представлены в большом ассортименте, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант для сваривания конкретного вида алюминиевого сплава. Флюсы с этой целью применяются достаточно давно и призваны разрушить защитную оксидную оболочку. Под воздействием высокой температуры флюс растворяется и вступает в реакцию с оксидом алюминия, разрушая его. В этот же момент заготовки соединяются между собой.

Можно приобрести флюсы, которые предназначены отдельно для дуговой или газовой сварки. Помимо этого, для работы с дуговой сваркой можно использовать графитовые или угольные электроды.

Заключение

Из материала статьи несложно сделать основные выводы. Прежде всего то, что для сваривания алюминия есть множество вариантов, которые отличаются оборудованием и способом. Но в любом случае важна тщательная предварительная подготовка, правильный выбор материалов и настройка аппарата.

Как варить алюминий: обзор моделей и правила работы.

Сварка алюминия – сложный технологический процесс. Использование аргона во многом помогает его облегчить. Аргонодуговая сварка не столь распространена, как MMA или MIG, и в основном используется в профессиональной сфере. Но сейчас все больше и больше сварщиков хотят освоить этот метод. О том, как правильно варить алюминий аргоном, узнаете из данной статьи.

Содержание:

  1. 1. Сложности процесса
  2. 2. Какое оборудование необходимо?
  3. 3. Подготовка поверхности металла
  4. 4. Алгоритм сварки
  5. 5. Статьи по теме

Помимо производственной и строительной сферы, сварка с использованием аргона широко распространена в ремонте автомобилей. Есть и специализированные организации, которые оказывают услуги по аргонодуговой сварке. Скажем сразу, стоимость работ недешевая – за 1 см сварочного шва могут назначить цену в 100 – 120 рублей. Это обосновано сложностью технологии: далеко не каждый сварщик умеет варить аргоном – такие мастера на вес золота. Хотите стать одним из них? Тогда расскажем по порядку о тонкостях аргонной сварки алюминия.

Сложности процесса

  • Алюминий – очень капризный металл, поэтому к нему нужен особый подход. Это обусловлено следующими его свойствами.
  • Оксидная пленка – присутствует на поверхности металла и имеет температуру плавления выше, чем у самой заготовки. От нее нужно избавиться, не повредив при этом деталь.
  • Большая усадка – может стать причиной изменения формы шва при его застывании.
  • Легкая окисляемость – является причиной появления тугоплавкой пленки на расплавленном металле. Это препятствует образованию монолитного шва.
  • Низкая температура плавления – данный вид металла начинает плавиться при температуре 660 °C. Поэтому при воздействии слишком высоких температур, необходимых для удаления оксидной пленки (свыше 2000 °C), металл теряет свою прочность.
  • Сохранение цвета при плавлении – усложняет контроль состояния металла. Бывает сложно зрительно определить, что материал перегрет, поэтому могут возникнуть прожоги.
  • Большая текучесть – усложняет формирование сварочной ванны, в некоторых случаях приходится использовать теплоотводящие подкладки.
  • Высокая теплопроводность – требует проведения сварки с силой тока, в 1,5 раза превосходящей значение тока сварки сталей, которые плавятся при гораздо более высокой температуре.
  • Подверженность образованию трещин и пор – является причиной ослабления сварного шва. Поры образуются при испарении водорода, содержащегося в алюминии, а трещины – при охлаждении детали (обычно происходит на заготовках из сплавов алюминия).

Часть этих проблем решает умение сварщика и правильная подготовка поверхности, а часть – аргонная сварка алюминия. Ведь аргон вытесняет кислород из зоны образования шва, создает электропроводную плазму, разрушает оксидную пленку. В результате удается получить качественное эстетичное соединение, не подверженное трещинам и деформации. Именно поэтому данный метод применяют при выполнении ответственных соединений. Но прежде чем описывать сам процесс, разберемся, что понадобится для работы.

Какое оборудование необходимо?

Важно помнить, что алюминий нельзя сваривать на постоянном токе прямой полярности, поэтому аппараты постоянного тока (DC) для работы однозначно не подходят. Нужен аппарат переменного тока (AC) либо универсальный (AC/DC). Очень удобны модели инверторного типа: к их достоинствам относится компактность, легкость регулировок, стабильность процесса сварки.

При покупке оборудования важно правильно определить необходимую для работы силу тока. Выбор делают исходя из толщины соединяемых деталей и типа шва. Например, для сварки металла толщиной 2 мм с отбортовкой кромок сила тока должна достигать 80 – 85 А. Если же работать с заготовкой толщиной в 4 мм и выбрать соединение встык, нужна сила тока до 150 А. Для сварки более толстого металла (до 5 – 6 мм) приходится делать двухстороннее соединение – сила тока может превышать 200 А (подробные рекомендации представлены в таблице).

Рекомендации специалистов. Выбирая сварочное оборудование, обратите внимание на модели BRIMA TIG-200 AC/DC и BlueWeld Prestige TIG 222 AC/DC HF/Lift. Они имеют микропроцессорное управление, бесконтактное высокочастотное возбуждение дуги, функцию форсирования дуги. Контроль рабочих параметров упрощается за счет электронного дисплея. Максимальное значение сварочного тока достигает 200 А. У аппарата BlueWeld предусмотрена защита от короткого замыкания и перепадов напряжения, есть возможность подключения водяного охлаждения для продолжительной работы без угрозы перегрева. Если вам нужен аппарат с большим значением силы тока, подойдет аргонодуговая установка СЭЛМА УДГУ-251 АC/DC (250 А), работающая от трехфазной сети. В конструкции предусмотрены колеса для удобства перемещения.

Также аргонодуговая сварка требует применения дополнительного оборудования: газового баллона, рукавов для соединения с рабочим инструментом, горелки. Оснасткой являются неплавящиеся вольфрамовые электроды и присадочный пруток (параметры выбора приведены в таблице).

Подготовка поверхности металла

Важным этапом является очистка кромок заготовок. Прежде всего нужно провести механическую обработку и обезжиривание. Для удаления жировых и масляных следов используют ацетон или другой растворитель. Также может потребоваться разделать кромки – обычно это необходимо заготовкам толщиной свыше 4 мм. Данный процесс заключается в их скосе, чтобы сварочная ванна находилась ниже поверхности детали – для формирования корня шва. Чтобы исключить прожоги, оставляют небольшое притупление. Для тонких деталей применяется метод отбортовки, то есть кромки загибаются под прямым углом относительно листа таким образом, чтобы при стыковке они плотно прилегали друг к другу. Правильная подготовка кромок перед аргонной сваркой алюминия поможет снять деформацию и напряжение в заготовке и повысит качество формирования шва.

Важно удалить с металла оксидную пленку. С этой целью кромки заготовок на ширине до 30 мм подвергают абразивной обработке, например, проходятся наждачной бумагой. Может использоваться и напильник.

Рекомендации специалистов. Чтобы обеспечить эффективный отвод тепла, заготовку размещают на стальной или медной прокладке. Особенно важна такая мера при работе с тонкими листами – это поможет избежать прожогов.

Алгоритм сварки

После того как детали будут готовы к сварке, необходимо правильно настроить сварочный ток, выбрать электрод нужного диаметра и присадочную проволоку. Воспользуйтесь информацией, приведенной ниже. Если сварочный аппарат двухрежимный, его нужно перевести в режим переменного тока (АС).

Таблица

Способ формирования шва Сила тока, А Толщина заготовки, мм Диаметр электрода, мм Диаметр проволоки, мм
С отбортовкой кромок 45 – 50 1,0 1,0
70 – 75 1,5 1,6 – 2,0
80 – 85 2,0 1,6 – 2,0
Встык, односторонний 55 – 75 2,0 1,5 – 2,0 1,0 – 2,0
100 – 120 3,0 3,0 – 4,0 2,0 – 3,0
120 – 150 4,0 3,0 – 4,0 2,0 – 3,0
Встык, двусторонний 120 – 180 4,0 3,0 – 4,0 3,0 – 4,0
200 – 250 5,0 4,0 – 5,0 3,0 – 4,0
240 – 270 6,0 4,0 – 5,0 3,0 – 4,0

Рекомендации специалистов. Начало сварочных работ ведется на большем значении тока, так как необходимо хорошо прогреть металл. По мере формирования шва ток нужно убавлять, так как тепло распространяется по траектории стыка – это поможет избежать прожогов.

Важно правильно подобрать интенсивность подачи инертного газа. Во многом это зависит от силы тока и скорости ведения горелки. Например, при сварке алюминиевого листа толщиной в 1 мм с силой тока до 50 А расход аргона составляет 4 – 5 л/мин. Если приходится обрабатывать деталь толщиной в 4 – 5 мм, а значение сварочного тока превышает 150 А, расход увеличивается до 8 – 10 л/мин. Чрезмерная подача аргона в зону сварки может стать причиной подмешивания в газ воздуха, что негативно скажется на формировании шва. Если же, напротив, газа недостаточно, не удастся добиться эффективной защиты сварочной зоны от кислорода.

Рабочий процесс начинается с продувки газом. Для этого горелку включают на 20 секунд. Подносят рабочую часть к металлу на расстоянии до 2 мм – это оптимальное расстояние для возбуждения электрической дуги. Важно помнить, что аргонная сварка алюминия, впрочем, как и других металлов, не терпит разжигания дуги касанием. Поток аргона защищает зону сварки от кислорода, а электродуга расплавляет кромки и присадочную проволоку (при ее использовании). Для формирования шва следует держать горелку так, чтобы электрод был расположен под углом в 70 – 80° относительно детали.

Если вы используете присадочную проволоку, она должна подаваться под прямым углом относительно электрода. Проволока движется перед электродом, так удается лучше защитить шов. Подача присадочного материала осуществляется короткими возвратно-поступательными движениями. Процесс заключается в том, что проволока приближается к поверхности и касается кончиком, затем направляется назад и вверх. Недопустимы поперечные движения электрода и проволоки. Чтобы шов был равномерным, движения сварщика должны быть плавными. Если делать резкие движения, металл может разбрызгиваться.

Рекомендации специалистов. При аргонной сварке алюминия на протяжении всего шва старайтесь соблюдать одинаковое расстояние между электродом и заготовкой – оно должно быть не более 1,5 – 2,5 мм. Чем оно меньше, тем короче будет дуга, а металл расплавится равномерно. В итоге вы получите эстетичное и прочное соединение.

Из-за усадки алюминия при нагреве расплавленный металл быстро застывает. Поэтому углубление в конце шва при охлаждении может лопнуть. Чтобы этого не случилось, необходимо в конце шва направить дугу в обратную сторону и заварить это углубление. После окончания следует продуть горелку газом – не более 10 секунд. Как определить качество шва? Он должен иметь одинаковую ширину, а его структура – напоминать чешуйки. При этом не должно быть пузырей, наплывов и непроваров.

Вот и все, что нужно знать об аргонной сварке алюминия на начальном уровне. Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в технологии и особенностях процесса. Чтобы приступить к работе, вам понадобится оборудование для TIG-сварки. Купите его в нашем интернет-магазине и как можно быстрее приступайте к работе!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: