Сварка алюминия и его сплавов: особенности и технологии

Основы техники безопасности

Обязательно следует использовать различные средства защиты дыхания, кожи и зрения. В частности, перед началом работ нужно надевать респиратор, защитную маску, специальную уплотненную одежду, которая будет предохранять поверхность кожи от попадания брызг расплавленного металла. В процессе проведения работ выделяется весьма едкий белый дым, который при попадании в органы дыхания становится причиной сильного кашля и головных болей.

Еще одним немаловажным фактором является сильное ультрафиолетовое излучение, которое возникает при проведении работ. Если не защитить от излучения кожу, буквально через несколько минут будет явно заметен так называемый эффект солярия.

Данная технология представляет собой идеальное решение в случае, если имеется необходимость наплавить металл либо заполнить значительный зазор. В промышленном производстве такая методика проведения сварки с использованием алюминия встречается чаще всего во многом благодаря тому, что она позволяет получить в конечном итоге очень большой объем выполненной работы, так как выполняется очень быстро. Если сварщик квалифицированный, то он будет выдавать превосходную продукцию.

Каким должен быть инвертор, используемый для сварки алюминия

Для сварки алюминия могут быть использованы инверторы различных модификаций, но, если вы только определяетесь с выбором такого оборудования, то оптимальным будет отдать предпочтение моделям, конструкция которых допускает возможность подключения специальной приставки для подачи защитного газа (аргона).

Аппарат для аргонодуговой сварки Кедр TIG-259P

Варить данный металл в домашних условиях можно и электродом, но, если к качеству формируемого соединения предъявляются высокие требования, лучше использовать полуавтоматическую сварку или выполнять сварочные работы при помощи неплавящегося электрода, который изготавливается из вольфрама, и присадочного прутка.

Использование для соединения алюминиевых деталей инвертора, в отличие от применения сварочных аппаратов другого типа, предоставляет массу преимуществ, к основным из которых следует отнести:

быстрое зажигание сварочной дуги, а также ее стабильное горение;
получение качественного, красивого и надежного сварного шва;
возможность выполнять сварку листового материала небольшой толщины;
универсальность, дающую возможность применять инвертор для сварки с использованием как обычных, так и неплавящихся электродов.

https://youtube.com/watch?v=DdeJovXL5PQ

В маркировке инверторов, которые могут совмещаться с приставкой для подачи защитного газа, присутствует обозначение TIG. От обычных моделей такие инверторы отличает наличие в их конструкции осциллятора, формирующего импульсы напряжения высокой частоты, что облегчает зажигание дуги. Кроме того, в конструкции таких устройств предусмотрено наличие вентиля, регулирующего поток защитного газа, подаваемого в зону сварки.

Нюансы сварки алюминия

Самая большая проблема при сваривании алюминиевых деталей заключается в том, что этот металл имеет низкую температуру плавления (660 °С) и нагревается гораздо быстрее стали. Поэтому работать с ним нужно аккуратно, чтобы случайно не прожечь кузов насквозь.

Еще один нюанс — в реакции алюминия на кислород. При их взаимодействии на поверхности детали образуется тонкая оксидная пленка, которая сильно усложняет дело. Для ее проплавления нужна очень высокая температура — 2044°С, что значительно повышает энергозатраты. Поэтому для борьбы с окислением сваривание алюминия осуществляют в среде защитного газа аргона, который вытесняет кислород из рабочей зоны. Также благодаря реакции аргона с алюминием шов получается более прочным и качественным.

А вот взаимодействие алюминия со сталью в процессе ремонта крайне нежелательно, так как приводит к появлению гальванической коррозии. Поэтому сварщику нельзя использовать плохо очищенные инструменты, которыми до этого ремонтировали стальные детали.

Это далеко не все проблемы, с которыми мастер сталкивается при сваривании алюминия, однако формат статьи не позволяет рассмотреть этот вопрос всесторонне. Перейдем к самому процессу сварки полуавтоматом.

Виды сварочного оборудования

Для аргонной сварки используются четыре вида оборудования.

Ручная (показана на видео) – это когда сварщик собственными руками держит и горелку, и присадочную проволоку.
Механизированный вариант – сварщик держит горелку, а проволока подается механизированным способом.
Автоматическая сварка аргонодуговая – сварщик отсутствует, его заменяет оператор, который следит за процессом, потому что и подача горелки, и подача присадочной проволоки происходит в автоматическом режиме.
Роботизированный сварочный процесс. Задается программа, которая полностью отвечает за проводимый процесс.

Самое важное достоинство аргонодуговой сварки – это возможность сваривать детали тех металлов, которые другими способами соединить невозможно. И в быту такие ситуации встречаются нередко, к примеру, стыковка труб из нержавейки

Обязательно посмотрите видео на этой странице сайта.

Несмотря на то, что для соединения металлических изделий можно использовать самые различные методы, достаточно широкое распространение получила ручная аргонодуговая сварка ввиду ее высокой универсальности применения. Если эту работу выполняет специалист, обладающий определенным опытом и навыками в сваривании изделий, то ему под силу создать довольно высокого качества швы, обеспечивающие соединяемым конструкциям высокую прочность и привлекательный вид.

Сегодня соединять алюминиевые, медные, титановые и нержавеющие изделия приходится не только в промышленности, но и в быту. Причем не во всех случаях решить эту задачу можно с помощью традиционных аппаратов для сварки. Довольно распространенным методом, к которому прибегает во время ремонта и создания конструкций из вышеперечисленных материалов, является сварка аргоном. Если поближе познакомиться с процессом сварки, то можно на личном опыте убедиться, что в выполнении этой работы нет ничего сложного. И создать надежное соединение, используя подобный способ сварки, может практически каждый даже при отсутствии необходимого опыта в выполнении подобных работ.

Технология сварки алюминия

Для выполнения работы потребуется специальное оборудование и оснастка, а также инструкция, если сварка будет осуществляться новичком. Чтобы максимально качественно осуществить работу по сварке потребуется полуавтомат с автоматической подачей проволоки (плавящийся электрод) и возможностью подключения газа к аппарату.

В процессе работы следует наблюдать за расположением горелки относительно свариваемой поверхности. Рекомендуемый угол наклона составляет 10-15 градусов. Газ начинает подаваться за 5-7 секунд до начала сварочных работ, отключение происходит через аналогичный промежуток времени. Это необходимо для того, чтобы газ успел подготовить оптимальный для сварки микроклимат.

Рассмотрим процесс:

Соблюдая выше описанное расположение горелки, а также предварительно нагрев деталь от 120 до 250 градусов, можно добиться минимального расхода материала. В момент сварки проволока должна подаваться плавно и находиться впереди горелки. Резкие рывки могут привести к разбрызгиванию металла.
Движение горелки должно осуществляться только вдоль шва. Поперечное движение может привести к хрупкости свариваемой поверхности.
Чтобы получить ровный и качественный шов, а также сократить расход испорченных наконечников (маркировки AI) скорость сварки должна быть максимально большой.
Чтобы проволока не застряла в наконечнике, его можно взять чуть большего диаметра.
При работе с тонкими пластами алюминия в качестве подкладки можно воспользоваться листами нержавейки, которые уменьшат вероятность прожога и сократят расход электроэнергии, так как оператору не придется отвлекаться на проверку состояния изделия.

Использование аргона

Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне позволяет создать защитный слой, который ослабляет воздействие атмосферного воздуха, препятствуя тем самым появлению в сварном шве всевозможных окислов. Работа с газом не отличается высокой производительностью, но гарантирует высокое качество алюминиевого соединения.

Меры предосторожности

Категорически запрещается приступать к работе без специальной маски, дополнительно можно купить: рукавицы, прорезиненную обувь, брезентовое или асбестовое полотно. Кроме этого требуется тщательная проверка элементов изоляции электросети.

Сварочный полуавтомат для сварки алюминия разрешено использовать в хорошо проветриваемых помещениях. Запрещается эксплуатация прибора в помещении с большим содержанием легковоспламеняющихся веществ.

Читайте обзоры сварочных аппаратов от разных производителей:

Возможные сложности

Образование тугоплавкого оксида алюминия Al₂O₃. Его разрушение возможно при температуре более 2000 градусов (практически «невозможно» получить в домашних условиях), поэтому настоятельно рекомендуется как можно лучше раскислить верхний слой перед началом работ, чтобы улучшить проплавление.

При сварке могут образоваться горячие трещины, которые приводят к внутренней деформации и появлению напряжения в структуре материала. Требуется постоянный контроль температуры.

При осуществлении сварочных работ очень сложно контролировать процесс нагрева, так как алюминий практически не меняет цвет, а это может привести к вытеканию металла через швы. Здесь требуется опыт или постоянный контроль не только за образованием шва, но и целостностью прилегающего к нему металла.

Как правильно настроить оборудование

Сложность сварки алюминия обусловлена не только химическими свойствами данного металла, но также необходимостью строго придерживаться оптимальных режимов выполнения данной технологической операции

Для того чтобы хорошо усвоить правила выполнения такого непростого процесса, недостаточно будет просто посмотреть обучающее видео, важно понимать нюансы осуществления данной операции

К особенностям рассматриваемого процесса, о которых не расскажет обучающее видео, относятся следующие.

Перед началом сварки важно правильно выбрать и выставить рабочие режимы полуавтомата (напряжение, силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, полярность). Чтобы полученный сварной шов обладал требуемым качеством и надежностью, необходимо правильно подобрать расходные материалы

Если посмотреть видео, демонстрирующее сварку алюминия полуавтоматом, можно обратить внимание на то, что данный процесс сопровождается образованием большого количества копоти. Это также следует учитывать при выполнении такой технологической операции

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Как и любой сложный технологический процесс, сварка деталей из алюминия при помощи полуавтомата требует тщательной подготовки, в рамках которой выполняются следующие мероприятия:

подбираются наконечники для сварочного оборудования, которые оптимально подойдут для присадочной проволоки определенного диаметра;
выполняется тщательная зачистка поверхностей деталей, которые необходимо варить;
выбираются режимы сварки полуавтоматом, которые зависят от нескольких параметров: толщины соединяемых деталей, типа соединения и др. (чтобы облегчить себе выбор режимов сварки, можно использовать специальные таблицы или параметры, которые оговорены требованиями соответствующих ГОСТов);
при выполнении сварки алюминия полуавтоматом наконечник устройства располагают под требуемым углом к поверхности соединяемых деталей.

Схема наложения шва при сварке алюминия

При сварке алюминия, который отличается высокой теплопроводностью, очень важно контролировать степень нагрева соединяемых заготовок, чтобы не допустить их перегрева и, как следствие, деформации

Cварка алюминия постоянным и переменным током

Алюминий и его сплавы характеризуются легкостью, прочностью, устойчивостью к коррозии. Такой комплекс свойств делает металл широко востребованным в различных сферах промышленности. Сварка изделий из алюминия ведется практически всеми известными промышленными способами. Возможна работа с постоянным током обратной полярности и с переменным током.

Особенности работы с металлом

Сварка алюминия постоянным током или переменным сопровождается образованием защитной оксидной пленки на поверхности металла. Оксид алюминия – тугоплавкое соединение. Оно отрицательно влияет на стабильность процесса сваривания и снижает прочность сварного шва (образуются непровары). Эта особенность требует тщательного подхода к выбору материалов и методов работы.

Так, работать лучше вольфрамовыми электродами с использованием переменного тока. Постоянный ток тоже позволяет сваривать алюминий, но при условии обратной полярности. Разрушение тугоплавкой пленки происходит в полупериод обратной полярности. Прямая полярность – это большое количество брызг, проблемы со стабилизацией дуги и черный налет на поверхности шва (прожоги).

Сварка алюминия переменным током

Сварка алюминия переменным током производится в среде аргона или гелия. Режим работы тока — TIG.

Специалисты советуют использовать метод вытянутой руки, но без выхода электрода из защитной среды.

TIG-сварка применяется для изготовления металлоконструкций из алюминия в химической, пищевой, авиационной промышленности, в некоторых ядерных технологиях. В качестве присадки используют алюминиевую проволоку. Тонкие листы можно сваривать без присадки.

Особенности процесса:

Угол наклона горелки в вертикальной плоскости не менее 15 и не более 40 градусов.
Расход газа может достигать 12 л/мин в зависимости от диаметра форсунки.
По окончанию сварки проводят продувку газом, чтобы защитить шов и охладить вольфрамовый электрод.

При аргонодуговой сварке рекомендуется подключать осциллятор дополнительно к основному источнику питания, чтобы облегчить поджиг. Устройство подает на электрод высокочастотные импульсы с большим напряжением, которые помогают ионизировать защитный газ. После зажигания дуги осциллятор работает в режиме стабилизатора, подавая импульсы только во время перемены полярности. Это позволяет добиться более ровного горения.

Сваривание постоянным током

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности проводится в режиме MIG.

Лучше использовать импульсно-дуговые аппараты, в которых предусмотрена программа сварки алюминиевых сплавов.

Для создания инертной среды берут аргон. На электрод подключают положительный полюс, а на металлоконструкцию – отрицательный.

Обратная полярность нужна для создания термической нагрузки, при которой плавится оксидная пленка. Это обеспечивает надежное сваривание кромок изделия. Недостатком метода считается невозможность регулирования плотности тока.

Особенности сварки переменным током:

Вертикальный угол наклона горелки должен находиться в диапазоне 10-20 градусов.
Нельзя допускать попадания воздуха в среду защитного газа.
Форсунка должна находиться на расстоянии 10-15 мм от металла.

Существуют технологии безаргонной сварки электродами на основе хлоридов и фторидов металлов. Эти соединения стабилизируют дугу и позволяют расплавить оксидную пленку.

При выборе метода сварки алюминия и его сплавов ориентируются на предназначение изделий и условия их эксплуатации. Качество сварного шва должно быть оптимальным для конкретных условий.

steelguide.ru

Сварка алюминия инверторным полуавтоматом

Сварочный полуавтомат для алюминия применяется при деятельности, проходящей в несколько этапов:

Работник активно заправляет в аппаратную систему проволочную бобину. Затем подтягивает ее через подачу к непосредственной горелке;
Агрегат подстраивается под обратный рабочий режим с подачей электричества. То есть на электрод устанавливается плюс, а на деталь, естественно, минус. Таким образом, появляется гарантия, что на электроде установлена максимальная градусная температура;
По итогу вышеописанных действий, к оснащению подключают гелиевые или же аргонные баллоны;
Четвертый этап предполагает в себе подготовку необходимой для сварки детали. Она обезжиривается и очищается. Таким образом, она сможет беспрепятственно прижаться к другой поверхности. В случае очень сильного загрязнения, к аргону добавляется кислород 3 или же 4 процентов. Показатель зависит от баллонного объема;
При сварочной работе первоочередно проплавливается кратер в стыковой детальной области. Выемку необходимо полноценно заполнить алюминием. Что касается кратера, то его можно пробить импульсным током и, конечно же, генерируемым инвертором. Затем кратер смещается и заполняется потоком алюминия, который стекается по плавящейся проволоке

Важно быть внимательным. Стоит следить за дугой, которая может прожечь алюминий;
Последним этапом является создание завершающего шва

Он оканчивается кратером, заполненным непосредственным алюминием. Финальной точкой будет аргонный обдув. Таким образом, появится дополнительная прочность у деталей.

Порядок работы и ее параметры

Прежде всего следует хорошенько очистить свариваемые кромки от ржавчины, грязи, следов масла или краски. Затем нужно обдумать и рассчитать следующие параметры: величину сварочного тока, давление аргона при его подаче, толщину электрода.

Электрод нужно подготовить: его кончик следует заточить и отполировать на наждачном круге. Острота кончика будет зависеть от толщины кромок свариваемых заготовок. Если, к примеру, вы планируете варить тонкий металл, кончик должен быть заточен очень остро. И, соответственно, при работе с толстыми краями угол заточки увеличивается.

Устройство горелки для аргонодуговой сварки.

Сила сварочного тока влияет на параметры шва и глубину проплавки. Розжиг электрической дуги можно произвести тремя способами:

Провести иглой по металлу: данный способ не очень популярный, потому что часто происходит прилипание электрода в дополнение к его быстрому стачиванию.
Точечно коснуться, это называется Lift TIG и используется в аппаратах средней ценовой категории.
Бесконтактный розжиг – самый удобный способ, применяется в дорогом оборудовании.

Дуга также ведет себя по-разному, в зависимости от планируемого результата. Для того, чтобы сварочный шов был высокого качества, следует держать и контролировать точный зазор между свариваемой поверхностью и иглой наконечника в три миллиметра.

Если зазор будет шире, степень проплавки снизится из-за расширения сварочной ванны. Направление формирования шва всегда идет справа налево без каких-либо колебаний. Такие правила работают при работах с тонкими краями металлов.

Если вы планируете варить толстые заготовки, сначала нужно произвести разделку кромок с углом в 45°. Швы выполняются по-разному: корневой шов – ровно, а заполняющий и накладной швы – с помощью колебательных движений с дополнительной присадочной проволокой.

Если соединение имеет стыковую форму, вылет иглы должен составлять 5 мм. Ну а если соединение имеет угловой формат, размеры устанавливаются индивидуально в зависимости от размера выходного отверстия сопла и степени доступности в рабочей зоне.

Подготовка к сварке

Любая работа начинается с подготовки, пренебрегать этим моментом не стоит. Если предполагается вести работу с толстыми деталями, то сначала требуется зашкурить свариваемые поверхности. При сварке небольших элементов, их можно зачистить металлической щеткой (иногда поставляется в комплекте) или наждачной бумагой с фракцией Р25-40 (для тканевых основ), Р120-240 (для бумажной основы). Обозначение зависит от завода изготовителя, в примере приведены обозначения отечественного производителя. После шлифовки необходимо ликвидировать налет, убрать оксидную пленку и обезжирить материал с помощью ацетона или другого похожего по составу вещества. Кроме этого, может потребоваться расшивка кромок, если толщина заготовки более 5 мм. Это необходимо для того, чтобы обеспечить максимальную глубину проварки, так как некоторые свойства материала ухудшают этот показатель.

Чтобы улучшить и усилить соединение конструкции, края деталей желательно зашлифовать или обрезать под углом в 30-45 градусов (зависит от толщины). Далее полученные после обработки края можно обработать флюсом, чтобы обеспечить дополнительную защиту, а также избежать образования оксидной плёнки.

После того, как проведены подготовительные работы, можно приступать к сварке, для работы понадобится:

Полуавтомат;
Баллон с защитным газом;
Газовый редуктор;
Подающее устройство с проволокой;
Специальная горелка, по которой подается проволока, газ и электрический сигнал;
Зажим массы;
Шланги.

Как варить алюминий инвертором с помощью электрода

Особенности сварки алюминия вызывают определенные трудности при соединении этого металла. Разработанные технологии в той или иной степени позволяют с этим бороться и добиваться положительных результатов. Качество сварки алюминия инвертором нельзя сопоставить с аргоннодуговой сваркой или другими технологиями соединениями Al.

Однако в бытовых условиях вряд ли найдется подходящее оборудование. В распоряжении мастера может оказаться максимум домашний сварочный аппарат, будь то инвертор или трансформатор постоянного тока. Возникают разумные вопросы: возможно ли сварить алюминий инвертором в домашних условиях, как это сделать правильно и какие для этого потребуются материалы?

Что нужно знать сварщику

По заявлениям опытных сварщиков, электросварка этого “крылатого” металла без аргона может быть не хуже аргонной. Те мастера, которые говорят о посредственном качестве сварного шва и плохой свариваемости данным способом либо не варили алюминий электродом вообще, либо неправильно подходили к этому методу

Обратите внимание на следующие рекомендации:

Стыковое соединение является наиболее приемлемым. Тавровые и нахлесточные типы сварных соединений стараются избегать из- за большой вероятности затекания шлака в зазоры, который вызывает коррозию.
После сварки шов промывается водой для удаления шлака;
Подготовка алюминия перед сваркой обязательна. Удаление оксидной пленки, защита от ее повторного образования;
Сварка массивных деталей толщиной более 3 мм сопровождается разделкой кромок под углом 60° с V-образной формой.
Предварительный прогрев Al перед сваркой до 150-250 °C.

Именно поэтому следут правильно подойти к выбору сварочных электродов в зависимости от химического состава сплава.

Электроды по алюминию

Наиболее распространенные марки электродов для сварки алюминиевых сплавов: ОЗА-1, ОЗА-2, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2, ОК96.20. Стержни электродов изготавливают из сварочной проволоки с нанесением на них покрытий из смеси хлористых и фтористых солей. Толщина покрытия не более 0,3…0,5 мм на сторону.

Рассмотрим более детальное назначение каждого электрода.

ОЗА-1 − для деталей и конструкций из технически чистого алюминия А0, А1, А2, А3. Сварка с предварительным подогревом по зачищенным кромкам.
ОЗА-2 – для заварки литьевого брака и наплавки алюминиево-кремнистых сплавов АЛ- 4, АЛ-9, АЛ-11.
ОЗАНА-1- сваривает технически чистый алюминий толщиной изделий более 10 мм. Предварительный подогрев температурой 250…400 С.
ОЗАНА-2 – для сплавов АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11, наплавки и заварки литьевого брака. Можно использовать в качестве соединительного материала изделий из дюралюминия и силумина.
ОК96.20 − алюминиево-марганцовистые сплавы АМц; алюминиево-магниевые сплавы АМг2; АМг3; АМг5; АМг6; алюминиево-кремнистые сплавы АЛ-4; АЛ-9; АЛ-11. Подойдет для дюралюминия

Техника сварки алюминия покрытыми электродами

Сварка алюминия инвертором производится постоянным током обратной полярности, предпочтительно в нижнем положении. Дело даже не в большой текучести алюминия, а в скорости сварки, которая увеличивается в 2-3 раза в сравнении со сталью.

Электрод плавится очень быстро и вы просто не сможете выполнить шов в вертикальном, и уж тем более в потолочном положении.

Держать электрод следует преимущественно в вертикальном положении или чуть наклоняя . Конец электрода перемещать в направлении шва. Сварка производится в один проход на короткой дуге, без поперечных движений.

Химические элементы обмазки создают повышенное электрическое сопротивление сварочного шва, поэтому создают препятствия при повторном зажигании дуги. Швы стараются делать не длинными.

В случае обрыва дуги, шлаковую корку с кратера и конца электрода следует удалить и перекрыть предыдущий минимум на 1 см во избежание образования пор при заварке кратера.

По завершении сварки сварочный шов обязательно зачистить и промыть водой во избежании коррозии.

Заключение

Ядовитый дым, выделяющийся при сварке, а также дороговизна электродов и их капризность в хранении не сделают данный метод популярнее MIG или TIG. Применяют его, как правило, в тех случаях, где невозможно использование или нецелесообразно использование газового оборудования.