Способы сварки алюминия и его сплавов

Особенности сварки алюминия и его сплавов. Какие трудности возникают при сваривании алюминиевых изделий и как их избежать. Узнайте, как правильно варить алюминий и его сплавы.
Содержание

Способы сварки алюминия и его сплавов

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.

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.

Технология сварки алюминия и его сплавов

Температура плавления алюминия 660°С, окисной пленки 2060°С

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

Технически чистый алюминий

Очистка кромок и присадка от окисной пленки

Читайте также  Защита корня шва при аргонодуговой сварке

АД00, АД0, АД1 , АД

Присадок Св-А1, СвА000, Св-85Т

Деформируемые, термически не упрочняемые сплавы

Прксадок Св-АМг6, Св-АМг7

Деформируемые, термически упрочняемые сплавы

АД31, АДЗЗ, АД35 АВ, АК6, АК8

Присадок Св-АК5, Св-1557

Предварительный подогрев
Термообработка после сварки при t°= 200-250°С

Присадок Св-1557, Св-АМг5,. Св-АМг6

Литейные сплавы

АЛ1, АЛ2, АЛ9, АЛ25, АЛ26

АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ7, АЛ8, АЛ10В

Марки присадочной проволоки, используемой для сварки алюминия и его сплавов

Толщина металла, мм

Рекомендуемый диаметр присадка, мм

Ориентировочные расходы сварочных материалов

Толщина свариваемого металла, мм

Диаметр электрода, мм

Расход W-электродов на 100 пог. м шва, г

Расход аргона на 1 пог. м шва, л

Трудности при сварке

  • Температура плавления окисной пленки значительно выше, чем алюминия, и она расплавляется позже. Это затрудняет формирование шва
  • Высокая теплопроводность алюминия требует увеличения сварочного тока в 1,2-1,5 раза по сравнению, например, со сваркой стали
  • Образуются значительные остаточные деформации, что требует специальных мер и приспособлений
  • Окисная пленка не растворяется в жидком алюминии. Это мешает формированию шва и служит причиной появления в нем металлических включений
  • При нагреве алюминия и его сплавов нет явных признаков их перехода в жидкое состояние. Это требует высокой квалификации сварщика

Несплавление кромок алюминиевых конструкций

Подготовка к сварке. Резка и подготовка кромок ведутся механическим способом. На ширину 100-150 мм их обезжиривают ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или другим растворителем. Окисленную пленку удаляют механически или химическим травлением. При механической обработке свариваемые кромки на ширину 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, шабером и металлической щеткой из нержавеющей проволоки. Зачистку проводят непосредственно перед сваркой.

Химическое травление проводят в течение 0,5-1 мин в реактиве, состоящем из 50 г едкого натра и 45 г фтористого натрия на 1 л воды. После травления следует промывка в проточной воде, а затем осветление в 30-35%-ном растворе азотной кислоты (для алюминия и сплавов типа АМц) или в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты (для сплавов типа АМг и В-95). После повторной промывки необходима сушка до полного испарения влаги.

Алюминиевую сварочную проволоку перед сваркой также обрабатывают. Сначала ее обезжиривают, а затем подвергают травлению в 15%-ном растворе едкого натра в течение 5-10 мин при температуре 60-70°С. После этого промывают в холодной воде и сушат 10-30 мин при температуре 300°С.

Подготовленные к сварке материалы сохраняют свои свойства в течение 3-4 дней. Затем на поверхности вновь образуется окисная пленка

ПОДКЛАДКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ВЫТЕКАНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

Выбор параметров режима

Метод сварки неплавящимся электродом применяют для изделий из алюминиевых сплавов толщиной до 12 мм. При сварке металла толщиной от 1 до 6 мм применяют вольфрамовые электроды диаметром от 1 до 5 мм. Сварочный ток (А) определяют по формуле:

Iсв=(60?65)dэ,

где dэ — диаметр электрода, мм

Питание дуги осуществляется от источника переменного тока с осциллятором, что помогает разрушить окисную пленку. Напряжение холостого хода источника должно быть повышенным. Надежность газовой защиты дуги и сварочной ванны зависит от диаметра и формы сопла горелки, расстояния сопла от поверхности свариваемого изделия.

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».
Читайте также  Уход за серебром в домашних условиях

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.

Технология сварки алюминия

Сварка алюминия затрудняется его химическими свойствами. Все дело в способности металла образовывать оксидную пленку от контакта с атмосферным кислородом.

Легкий, серебристый металл сегодня прочно закрепился в домашнем хозяйстве. Что только не производят из алюминия — от посуды до деталей автомобилей. Но часто нужно починить вещь, а ремонт возможен только одним методом — сварочным.

Сварка алюминия — это специфический процесс и требует применения отдельной технологии. В этой статье мы рассмотрим, какими способами можно варить «крылатый» металл в домашних условиях с использованием различных приемов и оборудования.

Специфика материала

Сварка алюминия затрудняется его химическими и физическими свойствами.

Все дело в способности этого металла образовывать оксидную пленку от контакта с атмосферным кислородом. Эта способность является как главным достоинством, так и недостатком.

Преимущество в том, что оксид на поверхности надежно защищает изделие от коррозии, алюминий практически не поддается этому разрушающему процессу.

Но, в то же время, пленка окиси затрудняет соединение изделий путем сварочных работ. Окислы, образующиеся в сварочной ванне, имеют более высокую температуру плавления, чем сам металл, на выходе сварной шов неоднородный, а значит не прочный.

Также сильный нагрев, значительно превышающий температуру плавления (660°), приводит к следующим негативным последствиям.

  • Текучесть расплавленного металла способствует вытеканию его из зоны сварки и быстрому прожиганию детали насквозь. Заварить такие недостатки можно, но с еще большими дефектами.
  • Высокая температура может способствовать растрескиванию материала вокруг места сваривания.
  • В сплавах алюминия образовываются поры ухудшающие прочность соединения.
  • Значительная теплоемкость приводит к рассеиванию тепла по всей детали, а значит нужно более высокая мощность аппарата для качественной сварки.
  • Металл образовывает кристаллизационные трещины в теле сварного шва.

Так как варить алюминий правильно и возможно ли делать такие соединения в домашней мастерской?

Способы сваривания

  • Тиг сварка алюминия — этот процесс варки обеспечивается за счет применения специального неплавящегося электрода из вольфрама и аргоновой среды.
  • Полуавтоматическое сваривание — соединение алюминиевых деталей за счет проволоки (имеющей необходимый присадочный материал), подающейся механизмом в зону электрической дуги.
  • Электродуговая сварка алюминия с использованием покрытых электродов.

При использовании любого из этих методов, главным условием получения качественного шва будет разрушение пленки оксидов. Для этого оборудование настраивают на постоянный или переменный ток с обратной полярностью. Это обеспечивает необходимый процесс (катодное распыление), не допускающий образование окиси.

Алюминиевые изделия нельзя варить постоянным электрическим током при прямой полярности, так как не происходит разрушение оксидов в зоне сварки!

Сварка алюминия электродами

Недостатками варки алюминия электродами является недостаточное качество шва (пористость и плохая прочность). Также в процессе сваривания расплавленный металл разбрызгивается вокруг соединения, а шлаки, образующиеся сверху шва, очень плохо отделяются. А это может привести к коррозионным процессам.

Но все-таки покрытыми электродами и обычным инвертором ММА можно соединять алюминий. Для этого раньше использовались расходники с маркировками ОЗА-1 или ОЗА-2. Есть и более качественные модели — УАНА, а также ОЗАНА. Это отечественные электроды, позволяющие варить чистый металл и сплавы.

Также можно использовать расходные материалы от шведских производственников ESAB. Для чистого алюминия подойдут электроды ОК 96.10., а сплавы можно варить маркой ОК 96.50.

  • Сваривать алюминий нужно на постоянном токе, но обязательно с обратной полярностью (меняем разъемы на инверторе местами). При этом соблюдается соотношение мощности и диаметра электрода. Сила тока регулируется в соотношении приблизительно 30 ампер на каждый миллиметр диаметра.
  • Желательно осуществить предварительный нагрев свариваемых деталей. Алюминий средней толщины нагревают до показателя в 200-300 градусов, а большие массивные части нужно нагреть до 400°.
  • Дуга зажигается как обычно, но стоит учесть, что скорость горения электродов для алюминия значительно выше, чем обычных. Поэтому и шов нужно вести несколько быстрее.
  • Нельзя обрывать сварочный процесс не закончив соединение. При этом в конце шва образуется корка шлака, которая не даст зажечь дугу снова в этом месте. Все свариваемые швы нужно планировать на плавление одного электрода.
  • При ведении сварного соединения не нужно делать поперечных движений как при варке стали.
  • По окончанию сваривания нужно тут же удалить весь шлак в месте соединения, также нужно зачистить место сварки щеткой с металлическим ворсом и промыть горячей водой.

Это основные нюансы, которые нужно соблюдать при сваривании деталей из алюминия с использованием плавящихся электродов.

Сварка с аргоном

Сварка в среде аргона может осуществляться в двух видах: ручная с неплавящимся электродом и полуавтоматическая со специальной плавящейся проволокой.

Ручная TIG сварка

Это наиболее распространенный вид соединения алюминиевых деталей. Он обеспечивает надежность соединения.

Аргон, который подается в сварочную ванну, закрывает доступ атмосферному кислороду, что не позволяет образовываться оксидной пленке.

Что нужно для такого типа сварки?

  • Во-первых, электроды используются неплавящиеся из вольфрама. Их диаметр зависит от толщины деталей, а также от вида стыка у заготовок.
  • Во-вторых, присадочный материал — обязательное условие для получения качественного сварного шва.
  • В третьих, это защитный газ, чаще всего аргон или гелий.

Какие параметры нужно учитывать перед началом сварочного процесса?

Если вы новичок в сварочном деле,то найдите таблицу, где указываются все необходимые данные по расходу газа, диаметрам электродов и присадочных прутков. Но обычно сварщик руководствуется уже полученным опытом.

Стоит знать, что зажечь электрическую дугу в аргоне довольно затруднительно. Поэтому современные аппараты имеют осциллятор, который повышает частотность тока для быстрого поджога.

  • Заготовки выставляют в нужное положение, подключается масса. При этом аппарат настраивают на переменный ток!
  • Дугу лучше всего зажигать в стороне на отдельной графитовой пластинке (нежелательно стучать вольфрамом по заготовке, это испортит электрод).
  • Конец электрода ведут под углом наиболее приближенном к прямому (60-80 градусов). Расстояние электрода от ванны до 2 мм.
  • Присадочный пруток подают постепенно к краю сварочной ванны под углом в 90 градусов к электроду. Не нужно подавать присадку непосредственно под электрод, это испортит шов.
  • Горелку с электродом ведут за присадочным прутком, а не наоборот.
  • Также не стоит слишком притапливать дугу или наоборот очень далеко отодвигать. Сварочная ванна (зона расплавленного металла) должна иметь овальную немного вытянутую форму.
  • После завершения шва дугу гасят и возвращают горелку к сварочной ванне. Это делается для того, чтобы застывание проходило под аргоном. Подачу аргона перекрывают через 7-10 секунд после окончания сварки.

На выходе должен получиться волнообразный, немного вытянутый в направлении движения, сварочный шов. Если все сделать правильно, то соединение будет качественным.

Полуавтоматическая сварка в аргоне

Особенности полуавтоматической сварки алюминия следующие.

  • Варить нужно только на переменном токе и с обратной полярностью.
  • Проволока должна соответствовать материалу заготовок.
  • Наконечник держателя нужен немного большего диаметра, чем сама проволока.

Алюминиевые расходники имеют большую скорость горения. Поэтому нужно быстрее вести шов (как и в случае с покрытыми электродами). Также нужно обеспечить соответствующую скорость подачи проволоки.

Технология сварки алюминия полуавтоматом совершенствуется постепенно с опытом. Но, научившись использовать такое оборудование, можно получать соединения намного качественные, чем с обычной электродуговой сваркой или ручной тиг.

А что вы можете добавить к материалу этой статьи? Если у Вас имеется опыт по сварке алюминия в домашней мастерской, то поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.

Сварка алюминия

Автор: Игорь

Дата: 02.07.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Даже в современных условиях сварка алюминия является достаточно сложным технологическим процессом. Именно по этой причине существует множество различных видов технологий, чтобы достичь максимально качественного результата при определенных условиях. Также, как это происходит при сварке нержавейки, во многом вина сложности сваривания ложится на свойства металла. Из-за частого использования материала в разнообразных сферах, с ним нередко приходится встречаться мастерам по сварке, так что создана целая индустрия, которая работает в этом направлении

Читайте также  Области аттестации технологии сварки НАКС

Сварочный шов после сварки алюминия

Свойства алюминия

Сварка алюминия становится более сложной, благодаря тому, что металл имеет высокую тепло- и электропроводность. Также роль играет относительно небольшая плотность, что дает малый вес. Сплавы алюминия обладают более высокими механическими свойствами, но сам металл в чистом виде легко поддается механическому воздействию. Тем не менее, он применяется во многих сферах благодаря своей легкости. Алюминий и его сплавы создаются согласно ГОСТ 4784-97.

Свариваемость

Одной из главных проблем свариваемости является то, что на поверхности металла очень быстро образуется пленка из оксидов. Температура ее плавления составляет более двух тысяч градусов, тогда как у алюминия она намного менее. Таким образом, пленка остается на расплавленных каплях, что делает его сваривание очень затруднительным. Из-за этого не всегда получается монолитный шов и страдает качество соединения. Для борьбы с такой пленкой требуется дополнительная защита, которую может обеспечить сварка аргоном.

Дефекты при сварке алюминия

Когда идет сварка алюминия, то очень трудно управлять ванной расплавленного металла, так как он обладает высокой жидкотекучестью. Благодаря этому приходится использовать теплоотводящие подкладки во время процесса сваривания. Шов может быть ослаблен и из-за появления кристаллизационных трещин, так как в алюминий может попасть водород, которые будет стремиться выйти наружу, образуя напряжения и, как следствие, трещины. Когда идет сварка алюминия, то происходит большая усадка, вызванная высоким коэффициентом линейного расширения. Из-за этого может возникнуть деформация.

По причине высокой теплопроводности металла для работы с ним требуется увеличивать ток, примерно, в 1,5 раза, как если бы шла работа со сталями. Это с учетом того, что температура плавления стали зачастую намного выше. Из-за этого тонкие листы могут прожигаться при любом неосторожном движении. Сложность повышает и то, что когда идет сварка алюминия в домашних условиях, то нередко нельзя точно выяснить, с какой именно маркой идет работа и какой у нее состав. Это усложняет подбор электрода.

Способы сварки алюминия

Сварка алюминия может проходить множеством различных способов, которые зависят от использования специальных технических средств, а также благодаря другим особенностям технологии. Могут использоваться защитные газы, флюсы и прочие вещи. Среди основных методов можно выделить:

  • ММА. Сварка алюминия без газа стандартными алюминиевыми электродами с защитным покрытием (наименее эффективный способ из-за большой вероятности получения бракованных соединений);
  • DC MIG. Сварка алюминия при помощи проволоки полуавтоматом с автоматической подачей присадочного материала;
  • AC TIG. При использовании неплавящегося вольфрамового электрода в среде защитных газов.

Все дополнительные защитные средства помогают бороться с образованием оксидной пленки. Для большего эффекта ток, вне зависимости от своего рода. Должен иметь обратную полярность, которая обеспечивает катодное распыление, что помогает разрушить пленку без воздействия сверхвысокой температуры. В любом из вышеприведенных способов нельзя использовать прямую полярность, иначе не будет должного эффекта.

Подготовка алюминия к сварке

Перед тем как пройдет сварка алюминия, металлические заготовки следует обработать. В особенности это касается кромок изделий, которые будут непосредственно участвовать в сваривании. Это помогает не только очистить от загрязнений и налетов, но и побороть оксидную пленку. Для подготовки следует выполнить следующий ряд процедур:

  • Обезжирить и очистить. Присадочный материал, а также сами детали заготовки тщательно очищаются от всех налетов масла, жира и грязи. Обезжирить алюминий можно при помощи ацетона, растворителем или авиационным бензином.
  • При необходимости, следует провести разделку кромок, если того требует толщина детали. Если толщина кромок составляет менее 4 мм, то их не стоит разделывать, так как при должном режиме сварка алюминия даст нормальный результат. Если идет сваривание при помощи стандартных электродов, то кромку не разделывают до 2 см толщины. Если происходит сварка тонких листов металла, толщина которых менее 1,5 мм, то следует варить встык с применением отбортовки.
  • Ликвидация оксидной пленки может происходить при помощи наждачной бумаги, если толщина детали составляет 2,5-3 см. Также можно использовать напильник или щетку по металлу. Эффективно борются с ней дополнительные флюсы.

Пошаговая инструкция при сварке

Технология сварки алюминия хоть и отличается от работы с другими видами металла, но во многом схожа с ними.

  1. В первую очередь всегда идет подготовка, теми методами, которые описаны выше. Ведь даже если деталь ранее была обработана, на ней могут появиться пленки после этого, так что всем этим нужно заниматься непосредственно перед сваркой.
  2. Далее следует выложить флюс на места сваривания. На кромках должно быть достаточное количество дополнительного материала, который помогает бороться с плохой свариваемостью металла.
  3. После этого технику, при помощи которой будут проводиться работы, следует выставить на нужные режимы, соответствующие сплаву и толщине металла.
  4. Затем следует подогреть металл горелкой, чтобы избежать резких перепадов температуры;
  5. После этого можно приступать к свариванию. Движения должны быть аккуратными, так как расплавленный металл имеет низкую вязкость и по своей плотности больше напоминает воду, что требует особого опыта при работе.
  6. После того как шов дошел до конца, металл желательно подогревать, чтобы он медленно и постепенно остывал, так как это помогает снять напряжения и высвободиться водороду, который мог попасть внутрь.

Технология сварки алюминия своими руками

При работе с алюминием требуется очень деликатно следить за параметрами, так как все это может привести к порче заготовки.»

Защитный газ при сварке алюминия

Сварка алюминия предполагает использование защитных средств. Газ является основным из них, так как эффективность его применения стоит значительно выше других. К примеру, аргон является инертной средой, которая не пропускает ни какие другие элементы и вещества в сварочную ванну. Во время горения газ обволакивает расплавленный металл, так что даже воздух из атмосферы, в котором имеется кислород, не влияет на состояние расплавленного металла. Сварка алюминия без аргона также возможна, но будет не столь эффективной. Для этого используются другие инертные газы, ацетилен или обмазка электрода.

Защитный газ при сварке алюминия

Температура горения защитной среды, как правило, заметно ниже, чем те6мпература плавления металла, поэтому, он выполняет только защитную и функцию подогрева, тогда как для расплавления применяется электрический ток. Применение газа является относительно дорогостоящей процедурой, так что используется преимущественно для таких сложных процессов как сварка алюминия.

Предотвращение дефектов

Высокий коэффициент линейного расширения дает большую усадку, которая может вызвать деформацию детали. Чтобы избежать данного дефекта, следует учитывать данный коэффициент, для чего нужен опыт работы с алюминием.

Для снятия напряжений в металле необходимо использовать предварительный подогрев, прежде чем начинать основной процесс сваривания. Это же касается и последующего остужения, так как это помогает выбраться водороду из швов.

Обработка швов при сварки алюминия

Чтобы избежать появления непроверенных мест требуется опыт формирования плотного валика с жидкотекучими материалами. При работе могут также образовываться трещины и раковины. Для защиты от них применяют газ и прочие инертные среды. Благодаря всему этому сварка алюминия становится более простой и результативной.

Финишная обработка сварных швов

Когда сварка алюминия окончена, то следует обработать полученное изделие, чтобы результат был не только качественным, но и имел эстетический вид. В первую очередь нужно оббить образовавшийся на поверхности шлак, чтобы оценить внешний вид качества соединения. После этого нужно провести зачистку поверхности от мелких загрязнений, которые не оббились, что можно провести при помощи металлической щетки. После этого следует отшлифовать поверхность, чтобы она была максимально приближена к основному металлу и не имела выпирающих частей.

Особенности новых технологий

Сварка алюминия при помощи новых технологий, куда можно отнести и аргонно-дуговую технологию, дает более надежный результат, максимально защищенный от дефектов. Одной из основных особенной здесь является что идет сварка алюминия угольным электродом, или его вольфрамовым аналогом. Таким образом, не нужно подбирать присадочный материал, который бы соответствовал марке свариваемого металла, так как основным материалом служит тот, что на заготовке, а перемешивание идет неплавящимся электродом. Также новые технологии позволяют легче подобрать требуемый режим, так как обладают плавными регулировками.

Особенности сварки алюминия

Меры безопасности

Сварка алюминия может оказаться опасным процессом, если не придерживаться техники безопасности. В первую очередь следует позаботиться о наличии средств индивидуальной защиты, которые помогут защититься от негативного воздействия электрической дуги на глаза, а также от брызг металла и искр. Для этого понадобится защитная сварочная маска и спецодежда. Также необходимо соблюдать элементарные требования электро- и газовой безопасности. Не ставить баллон с газом ближе 5 метров от источника огня, а также всегда следить за его целостностью и исправностью.

Оцените статью
Добавить комментарий