Что нужно для аргонной сварки алюминия. Контроль сварки и дефекты швов.

В мировой и отечественной практике, существуют два наиболее популярных способа соединения алюминиевых деталей — TIG и MIG. Первая аббревиатура обозначает ручной способ сварки неплавящимся электродом, вторая полуавтоматическую. Речь в данной статье пойдет о первом методе, т.к. понятие аргоннодуговая сварка алюминия и других металлов подразумевает именно его.

Свойства алюминия и его сплавов, позволяют их применять практически во всех отраслях промышленности:

• пищевой (баки, трубопроводы и др.);
• авиационной(легкий и прочный, его еще называют летучий материал);
• автомобильной (головки цилиндров, пропеллеры и др.)

Полезно! Чтобы сварочный шов был красивым и качественным применяется тиг-сварка алюминия аргоном.

Этим способом также пользуются при сварке соединений под
Освоить метод невозможно без понимания особенностей материала при сварке.

Почему алюминий сложно сваривать

Опытные сварщики знают, что процесс сварки Al является одним из самых сложных. Работа с ним требует от рабочего определенных навыков и, конечно, знаний. При этом аргонная сварка алюминия не является исключением. Ниже приведены некоторые факты, которые обязан знать сварщик:

1. Оксидная пленка, которая является главным «врагом» при сварке. Температура плавления ее больше 2000 С, хотя сам алюминий начинает плавиться уже при 660 С. Окисление чистого алюминия на воздухе происходит очень быстро, образуя все тот же оксид алюминия Al2O3.
2. Обязательна зачистка металла перед сваркой. Это ключевой момент, позволяющий разбить оксидный слой.
   Не меняет цвета при нагревании. Сложно проследить степень нагрева детали, из-за чего, особенно у новичков, наблюдаются прожоги и происходит утечка расплавленного металла.
3. Требуется много энергии. В отличие от сталей, у летучего металла высокая теплопроводность, она в несколько раз выше. Сварка алюминия аргоном требует внесения большого количества энергии. Более того, во время соединения деталей большого габарита не будет лишним выполнить ее предварительный прогрев. Высокая теплопроводность и малая температура плавления может привести к прожогу деталей.
4. Необходимость заварки кратера. И еще одна технологическая особенность, после окончания сварочного процесса, в конце шва, формируется кратер, это происходит потому, что, алюминиевый сплав быстро твердеет. Для обеспечения устранения этого дефекта, в сварочных аппаратах предусмотрен специальный режим. При окончании сварки на электрод поступает увеличенный ток. С его помощью пробивают оксидную пленку в начале сварки, и заваривают кратер, образующийся в конце.

Подготовка металла к сварке

Без предварительной подготовки поверхности свариваемых кромок добиться качественного соединения будет невозможно.

Механический метод

Очистка пленки окислов происходит с помощью:

• наждачной бумаги;
• шабера;
• металлических проволочных щеток

Желательно использовать щетку с проволокой из нержавейки с максимальным диаметром 0,15 мм. При обработке наждаком возможно загрязнение металла, поэтому применение двух последних методов наиболее предпочтительно. Они проводятся непосредственно перед сваркой

Важно! Какую бы щетку вы не применяли, убедитесь, что она используется исключительно для алюминия.

Причиной тому является возможность занесения частиц другого металла,что в свою очередь значительно снижает надежность сварного соединения. Использование насадки для болгарки или электродрели не рекомендуется, т.к она способствует занесению кислорода в металл. При сильном вдавливании она разрушает структуру, оставляется поры в алюминии, которые могут создать дополнительные трудности при аргоновой сварке алюминия. В промышленности применяются специальные щетки для этих целей.

Химический метод

Разрушения оксидной пленки добиваются травлением в течении 1 мин следующим составом:

• 1л. Воды
• 50г. едкого технического натра
• 45 г. натрия технического фтористого

Затем следует промыть заготовки в проточной воде и осветить.

Хочется отметить, что подготовки требует не только сам свариваемый металл, но также присадочный пруток в виде алюминиевой проволоки. Для получения хороших результатов рекомендуется выполнить следующие операции:

1. Промывка растворителем, обезжиривание не требуется;
2. Травление при температуре 60-70 °С в 15%-нм растворе натрия технического;
3. Промывка холодной водой;
4. Сушка;
5. Прокалка в течении 15-30 мин. температурой 300 °С в атмосферном воздухе

Необходимое оборудование для сварки

О сущности метода TIG-сварки здесь говорить не будем, отметим лишь что tig сварка алюминия осуществима при наличии:

• сварочного аппарата;
• электрода из вольфрама;
• защитного газа (аргон);
• присадочной проволоки.

Источник сварочного тока

При аргон сварке алюминия вольфрамовым электродом в среде защитного газа используется переменный ток (АС). Он служит для создания более качественного шва. Давайте посмотрим как это работает:

1. При пересечении 0 отметки зажигается дуга;
2. При положительном полупериоде происходит разрушение оксидной пленки как основного металла,так и присадочного прутка;
3. На отрицательном цикле дуга воздействует на сам алюминий, нагревая его.Происходит охлаждение вольфрамового электрода;
4. Смена полярности происходит до 100 раз в секунду при частоте 50 Гц.

На современных аргонодуговых аппаратах для сварки алюминия как минимум предусмотрены две функции регулировки:

• регулировка частоты
• изменение баланс переменного тока

Для выполнения тиг сварки в домашних условиях вполне подходят аппараты для сварки типа Brima TIG или Сварог TECH TIG. Это универсальные источники тока, которые можно использовать в том числе и для других сварочных работ, например, для обработки черных металлов. Они отличаются неприхотливостью, простотой эксплуатации. Позволяют выполнять сварочные работы даже в квартире, разумеется, при соблюдении мер безопасности.

Вольфрамовые электроды для алюминия

Для соединения алюминия в таких условиях необходимо использовать , которые изготовлены с применением легирующих добавок.

Электроды различают по типу внесенных в их состав добавок. Это определяет марку электрода для различения их между собой их концы окрашивают в разные цвета. Всего существует несколько типов электродов, которые необходимы для сварки алюминия:

• WC 20 (серый);
• WT 20 (красный);
• WL 15 (желтый)

Обычно электрод перед сваркой остро затачивается для легкого возбуждения дуги а в процессе работы он приобретает форму шарика.

Защитные газы

Применяется для защиты сварочной ванны от пагубного воздействия атмосферного кислорода. Самым распространенным является инертный газ аргон (Ar), отсюда и название этого процесса. Его использование обусловлено дешевизной и распространенностью.

Лучшего проплавление и увеличение скорости сварки добиваются применением гелия, либо смели двух этих газов(Не). О том, как варить алюминий аргоном читайте дальше.

Технология сварки алюминия аргоном — пошаговая инструкция

Настройка аппарата для сварки

В качестве примера настройки аппарата можно рассмотреть пример сварки листов толщиной 2 мм. Перед тем как включить источник тока, к нему необходимо подключить защитный газ (аргон) и настроить его подачу. Для этого используют манометр, установленный на баллоне с газом. При сварке в помещении расход аргона должен составлять от 7 до 8 литров в минуту. При выполнении работ на открытом воздухе его придется увеличить. Для сварки листов такой толщины подойдет электрод диаметром от 1,6 до 2,4 мм.

Если в процессе работы на его конце образуется шар правильной формы, то все нормально. Если нет, то необходимо подстроить источник, скорее всего, он выдает недостаточное количество тока. Вылет электрода должен составлять не более 2 мм.

Возбуждение сварочной дуги

Предпочтительным способом зажигания дуги является бесконтактный способ, реализуемый высокочастотным осциллятором. Как уже писали ранее, хорошо — залог успешного зажигания дуги. При этом его расположение должно быть строго вертикально по отношению к поверхности свариваемых деталей. Дуга возбуждается точно в начале сварочного шва.

В противном случае электрод следует заточить по новой, либо вообще заменить.

Создание сварочной ванны

После успешного возбуждения дуги не нужно торопиться и сразу подавать присадку в зону сварки. Дождитесь образования так называемой сварочной ванны. Наблюдайте за формированием в зоне прогрева пятна расплавленного алюминия, имеющего зеркальную поверхность.

Главное не перегреть металл, ведь сварочная ванна формируется за нескольно секунд.

Запомните! Требуемое время прогрева в секундах приблизительно равно толщине металла, принятое в миллиметрах.

Выполнение сварного шва

Итак, мы добились образования сварочной ванны, теперь можно подавать присадку и одновременно перемещать сварочную горелку без колебательных движений.

Аргонодуговая сварка алюминия неплавящимся электродом состоит из следующих повторяющихся циклов:

1. Образование сварочной ванны;
2. Наплавка валика, формирование участка шва;
3. Переход к следующему участку

Угол наклона горелки должен составлять 60-80. Присадочный пруток подается под углом 10-20.

Важно! Следует стремиться выдерживать угол 90 между горелкой и присадкой.

Как мы уже отметили, формирование сварного шва осуществляется » капля за каплей». Сварщик должен непрерывно следить за процессом,чтобы размеры наплавочных валиков были одинаковыми и шов оставался красивым и качественным.

Завершение сварного шва

Не менее важным этапом тиг сварки алюминия является завершение шва, так называемая заварка кратера.

Чтобы при завершении шва «тяжелые «шлаки не оседали в металле «легкого» алюминия используют следующие приемы:

• уменьшение подачи присадочной проволоки;
• увеличение скорости перемещения горелки

Процессы продолжаются до тех пор, пока не будет образовываться сварочная ванна.

Контроль сварки и дефекты швов

Способ контроля выбирают в зависимости от степени ответственности сварного шва. Если он носит декоративный характер, то вполне достаточно визуального осмотра. Если он будет работать под нагрузкой, то, вполне возможно, придется использовать другие методы.

При ошибках в технологии, недостаточной квалификации сварщика и в некоторых других случаях, например, недостаточная чистота газа, в сварном шве возникают дефекты. По сути, их описание точно такое, как и в обычной электродуговой сварке, то есть это непровары, подрезы, наплывы и многие другие. Да и устраняют их теми же способами, то есть переделкой и доведения до требований рабочей документации.
Рекомендуем к просмотру:

Недостатки TIG сварки

• сниженная производительность с сравнении с MIG / MAG;
• детали горелки и сама присадочная проволока чувствительны к загрязнению;
• для получения качественного шва требуется высокая квалификация сварщика;
• разное положение деталей требует регулировки потока газа;
• компоненты газовой горелки требуется подбирать в зависимости от свариваемых материалов;
• присадочный материал подается вручную

Сварка алюминия аргоном для начинающих может показаться довольно сложной и невыполнимой задачей. Ответственное отношение к делу и следование нашим рекомендациям обязательно приведут к намеченным целям и вы в совершенстве овладеете этим методом.

Высокая электро- и теплопроводность алюминия, очень малый вес в сочетании с отличными механическими свойствами его сплавов, сделали этот материал просто незаменимым во многих сферах человеческой деятельности. Как бы в компенсацию своим достоинствам "крылатый" металл очень трудно сваривается. Умение качественно варить алюминий - это то, что отличает сварщика высокой квалификации от сварщика-любителя.

Свариваемость

• На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al 2 O 3 , имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
• Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
• Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
• Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
• Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
• Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, - несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
• К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике - особенно при сварке алюминия в домашних условиях - приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.

Способы сварки алюминия

• сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
• сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
• сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

Подготовка металла к сварке

• Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
• Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки

• Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, напильником или металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия УАНА и ОЗАНА, позволяющие сваривать все основные виды алюминиевых сплавов. В частности, для сварки деталей из алюминия технической чистоты используются электроды ОЗАНА-1, деталей из алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11) - ОЗАНА-2.

Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев - до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С - для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.

Сразу же после сварки необходимо удалить шлак со шва, промыть его горячей водой и обработать стальной щеткой. Наличие шлака в зазорах и углах может вызвать коррозию металла.

В силу своих недостатков, сварка алюминия покрытыми электродами не пользуется особым почитанием среди мастеров сварки. Предпочтение отдается аргонной сварке алюминия.

Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (режим AC TIG)

При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры - диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа - зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом - около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

Горелка движется вслед за присадочным прутком, а не идет впереди него. Этим обеспечивается лучшая защита шва. Важность этого требования подтверждает фото ниже, на котором шов слева выполнен рекомендуемым способом, а шов справа - иным, при котором горелка двигалась впереди прутка.

Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника - приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

Сварка алюминия полуавтоматами (режим DC MIG)

Процесс MIG-сварки происходит в три раза быстрее процесса TIG-сварки, однако качество последнего выше.

По своему принципу технология сварки алюминия полуавтоматом не отличается от технологии сварки стали. Однако имеются некоторые технические особенности:

• Алюминий и его сплавы нельзя сваривать постоянным током прямой полярности - только обратной (по причине, о которой говорилось выше).
• Алюминиевая проволока значительно мягче стальной, поэтому имеет склонность образовывать петли при незначительном сопротивлении в рукаве. Чтобы этого не происходило, желательно иметь 4-х роликовый механизм подачи, короткий рукав и тефлоновый вкладыш в него, снижающий сопротивление трения.

• Так как алюминий при нагреве расширяется сильнее чем сталь, алюминиевая проволока может застрять в токосъемнике (токопроводящем наконечнике). Чтобы этого не произошло, можно использовать наконечник с чуть большим диаметром отверстия (например для алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм использовать наконечник для стальной проволоки диаметром 1,0 мм). Также для алюминиевой проволоки продаются специальные токосъемники, маркирующиеся обычно "Al".

• Проволока из алюминия плавится быстрее стальной, поэтому при сварке необходимо обеспечить нужную скорость ее подачи - более высокую, чем стальной. Иначе придется часто менять расплавившийся наконечник.

Марка сварочной проволоки должна соответствовать материалу. Перед ее покупкой нужно изучить информацию о видах алюминиевых сплавов, для сварки которых она используется. Нехватку информации поможет компенсировать эксперимент, без которого в любом случае не обойтись, если вы пробуете варить алюминий впервые.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Существует несколько способов сварки, которые зависят не только от применяемой техники, но и от режимов, которые выставляет пользователь. Если рассматривать использование электросварки, то здесь может возникнуть несколько вариантов, которые зависят от рода тока. Сварка алюминия постоянным током является как раз одной из таких разновидностей. Она используется не так часто, как переменным током, но все же имеет ряд особенностей, которые определяются полярностью. Мастера отдают предпочтение переменному электричеству, так как оно сочетает в себе преимущества обоих полярностей.

Когда идет сварка алюминия постоянным током, то приходится выбирать, что более важно для сварочного процесса. Ведь свойства сваривания алюминия являются далеко не самыми лучшими, поэтому, следует подбирать подходящие условия, которые бы смогли удовлетворить технологические требования и обеспечили ровный и плотный сварочный шов алюминия. Основной проблемой этого формирования становится оксидная пленка, с которой не может справиться высокая температура сварки, так как она плавится при 2200 градусах Цельсия, а алюминий при 680. Обратная полярность постоянного тока помогает разрушить ее благодаря катодному распылению, которое отлично воздействует в сочетании с флюсами и предварительной обработкой.

Преимущества

• При использовании постоянного тока прямой полярности получается стабильная дуга, которая помогает формировать качественный и ровный шов;
• Если используется постоянный ток для сварки алюминия обратной полярности, то обеспечивается катодной распыление, уничтожающее оксидную пленку.

Недостатки

• Приходится выбирать между стабильной дугой или разрушением оксидов;
• Без разрушения оксидной пленки невозможно достичь высокого качества сварки, так как она обволакивает расплавленный металл, не давая ему нормально соединиться;
• Сложно подобрать параметры оборудования для сваривания конкретной толщины металла при таком режиме работы.

Нюансы при сварке постоянным током

Перед тем как варить алюминий электросваркой требуется в первую очередь разобраться с параметрами оборудования. Специалисты не рекомендуют использовать постоянный ток прямой полярности, так как его недостатки перевешивают преимущества и с ним получается очень проблематичной. При обратной полярности удается побороть одну из главных проблем свариваемости алюминия, но это не единственная проблема, с которой приходится сталкиваться.

К прочим нюансам данного процесса можно отнести высокую текучесть металла в расплавленном состоянии, с которой не поможет справиться ни какой род тока, а лишь мастерство сварщика. Также стоит учитывать повышенную предрасположенность к напряжению, что предполагает подогрев металла и тщательную просушку электродов перед использованием. Здесь нужно учитывать низкую глубину проварки металла, так что при работе с толстыми заготовками может потребоваться дополнительная обработка кромок. В плане предварительной подготовки здесь также есть несколько нюансов, которые касаются очистки поверхности растворителями и простыми механическими способами, что должно увеличить качество соединения.

Сварка алюминия аргоном

Материалы и инструмент

• Сварочный аппарат, без которого невозможна была бы электросварка алюминия электродом. Он подбирается в зависимости от способа, так как возможно еще применение газа;
• Присадочный материал, в качестве которого могут выступать или сварочная проволока;
• Баллон с инертным газом, если используется сварка алюминия аргоном постоянным током.
• Надежные шланги для соединения баллона с горелкой;
• Горелка, которая рассчитана специально для аргонодуговой сварки;
• Редуктор, чтобы изменять давление газа, подаваемое с баллона;
• Манометр, чтобы следить за уровнем давления, с которым ведется работа.

Выбор материалов и оборудования

Электросварка алюминия на постоянном токе обратной полярности может проводиться стандартным методом, при использовании обычной электросварки и электродов, а также аргонодугового аппарата. Первый вариант более простой и дешевый, тогда как второй оказывается одним из самых надежных, но себестоимость процесса и его сложность становится выше. Поэтому, для обыкновенного соединения используются электросварку, тогда как при работе с ответственными сооружениями и деталями нужно применять только ТИГ вариант. В любом случае, при выборе аппарата нужно обращать внимание на широту его диапазона, а также плавность регулировки параметров.

С подбором расходного материала все проще, так как для электросварки нужны специальные электроды, которые предназначены для чистого металла или его определенного сплава, а для аргонодугового способа требуется сварочная проволока, состав которой бы максимально совпадал с составом свариваемого металла или его сплава.

Пошаговая инструкция

Сварка алюминия постоянным током в среде аргона предполагает следующий ряд действий:

1. Подготовка металла, куда входит обработка кромок, механическая очистка и обработка растворителем, которым может стать ацетон или другая похожая жидкость;
2. Далее следует расположить на поверхности сваривания флюс, который улучшит соединение;
3. После этого можно приступать к настройке техники, в соответствии с заданным режимом;
4. Далее уже идет сама сварка, во время которой следует провести шов по всей поверхности кромок;
5. Дать остыть шву и проверить его качество каким-либо из доступных методов.

Процесс проходит преимущественно в нижнем положении, так как металл сильно растекается в горизонтальном или потолочном.»

Таблица режимов сварки алюминия постоянным током

Техника безопасности

Электросварка алюминия в домашних условиях и на производстве требует выполнение правил безопасности. Первым делом это касается использования защитной одежды и таких средств, как . Правила электробезопасности должны соблюдаться как на производстве, так и дома. Баллоны с газом должны находиться, как минимум на 5 метровом удалении от источника огня.

• Аргонодуговая сварка: нюансы
• Технология точечной сварки
• Точечная сварка и электроды
• Импульсная сварка: характеристики
• Сложности, с которыми сталкиваются сварщики

Великолепные свойства алюминия, его отличная теплопроводность, небольшой вес сделали такой материал востребованным во всех областях производственного процесса. Однако этот материал очень сложно сваривать. Поэтому была специально разработана технология сварки алюминия, чтобы он стал доступен любой отрасли промышленности.

Факторы, усложняющие сварочный процесс алюминиевых деталей

Алюминий и его сплавы входят в группу трудносвариваемых металлов. Несколько характерных свойств этого металла вызывают такую особенность: поверхность покрыта окисной пленкой, которая имеет свойство плавиться, когда температура достигает 2044°. Непосредственно алюминий обладает температурой плавления 660°.

Благодаря быстрой окисляемости образуется тугоплавкая пленка во время появления расплавленного металла. Такая пленка не позволяет получить цельный шов. Предотвратить появление пленки можно путем ограждения сварочной зоны от попадания воздуха. Такая защита стала возможной, когда проводится автоматическая сварка алюминия с использованием среды защитного газа.Алюминий обладает высокой текучестью, поэтому сварка без теплоотводящих подкладок практически невозможна.

Возможность появления в сварочном шве некоторых кристаллизационных пор ослабляет алюминий. Регулирует появление пор водород, который растворен в алюминии. Он все время стремится покинуть металл. Появление трещин в основном касается алюминиевых сплавов. Они появляются во время охлаждения металла в связи с большим количеством кремния.

Алюминий обладает большой усадочной способностью, на это влияет линейное расширение, значение которого неимоверно высоко. В результате при отвердении сварочного шва имеют место большие деформации.

Огромная теплопроводность требует использования сварочного тока, который в несколько раз больше тока, предназначенного для стальных деталей, хотя температура расплава стали намного превышает алюминий.

Дополнительной сложностью сварки алюминия становится и тот факт, что в бытовых условиях приходится варить самые разные сплавы неизвестной марки. Чтобы получить качественные сварочные швы, необходима особая технология сварки.

Вернуться к оглавлению

Сварка инвертором: особенности

Такая технология сварки специально предназначена под работы с алюминием. Этот материал варится в оболочке защитного газа, чаще всего аргона. Для процесса сварки алюминия применяются вольфрамовые неплавящиеся электроды. Для проведения работ необходимо всегда очищать поверхность такого электрода. Его поверхность накапливает наросты, состоящие из окисей вольфрама. В результате страдает качество шва.

Чтобы удалить такие «коронки» при помощи абразивного диска, выполняют заточку электрода. В результате поверхность электродов становится чистой, не возникает образования заусенцев и канавок. Для заточки электрода применяется специальный диск, который не используется для очищения других материалов. Снизить вероятность появления наростов вполне возможно, если электрод подвергнуть сильному охлаждению газом.

Вернуться к оглавлению

Аргонодуговая сварка: нюансы

Электрическая дуга при этом сварочном процессе образуется между электродом и поверхностью детали. Горелка держит электрод, одновременно происходит подача защитного газа. При этом присадочная проволока становится расходным материалом. Ее подача может осуществляться двумя способами:

• вручную;
• автоматически.

Сварка алюминия аргоном требует наличия специальной присадочной проволоки. Тип присадки находится в прямой зависимости от химических элементов, входящих в сплав, который будет свариваться. Чтобы происходила автоматическая сварка, применяются следующие виды проволоки:

Размер такой проволоки не превышает 5 мм. Когда приходится варить другие сплавы, в состав которых входит магний, используются аналогичные виды проволоки. Чтобы компенсировать угар во время сварки алюминия, присадочная проволока делается с большим количеством магния.

Сварка алюминия производится несколькими способами:

TIG-сварка обладает низкой скоростью. В несколько раз больше скорость сварочного процесса MIG-сварки. Однако более красивым получается шов, сделанный TIG-сваркой.

Вернуться к оглавлению

Точечный метод: подготовительные работы

Технология сварки точечного вида требует перед началом работ провести подготовку. Сначала подготавливается поверхность алюминия. На этом этапе требуется полностью очистить поверхность от окисной пленки. Чтобы получить качественную сварку, используя точечный способ, будет вполне достаточно освободить полосу от пленки шириной 50 мм. Сварка алюминия согласно точечной технологии может происходить двумя путями:

• механическим;
• химическим.

Самой эффективной, дающей отличные результаты, стала механическая очистка с применением специальных приспособлений. Однако очистку можно проводить также вручную. В большинстве случаев применяются металлические щетки, вращающиеся с большой скоростью.

Когда поверхность очищается руками, пользуются наждачной бумагой.

Безусловно, самой лучшей очисткой считается химическая. Она дает самый большой эффект. Алюминий можно травить различными химическими веществами:

• каустической содой;
• ортофосфорной кислотой.

Прежде чем начать обработку, заготовки обезжиривают. Алюминий после травления можно 3 дня хранить в складском помещении, если будет проводиться сварка с технологией переменной энергии. Одни сутки даются на хранение при использовании сварочного процесса с использованием аккумулированной энергии.

Вернуться к оглавлению

Технология точечной сварки

Такая сварка алюминия доступна при толщине заготовок не более 6 мм. В основном технологический процесс аналогичен сварке самых разных металлов. Однако существует несколько отличий. Точечным способом можно варить заготовки:

• плоские;
• профильные;
• круглые.

Когда проходит точечная сварка, детали, чтобы уменьшить зазор, сдавливаются между собой с некоторым усилием. Если зазор менее 0,2 мм, участок сварки нагревается минимально. Для сварочного процесса используется большой ток, его значение равно 1 кА/мм². Так образуется сварочная точка, которая соединяет заготовки. Автоматическая сварка допустима, только когда используются жесткие режимы. Сварочное время регулируется в зависимости от свариваемой толщины металла. Чтобы не происходил перегрев алюминия, сварка делается короткими сильными импульсами.

Вернуться к оглавлению

Точечная сварка и электроды

За счет того, что сплавы алюминия обладают повышенной теплопроводностью, они требуют применения только конкретных видов электродов. Обычно они отличаются несколькими характерными свойствами:

• электропроводимостью;
• твердостью;
• жаропрочностью.

Такими свойствами обладает медь, поэтому электроды специально для работы точечной сварки изготавливают из этого цветного металла. Состав может меняться, все зависит от вида сплава, который нужно сварить. Поверхность электрода может иметь сферическую форму.

Вернуться к оглавлению

Технологические нюансы сварочного процесса

Проводимость чистого алюминия намного выше стали. Сварка алюминия имеет свои характерные отличия. Обладая высокой теплопроводностью, алюминий не дает проводить качественную сварку, невозможно идеально проплавить металл.

Сварочная зона мгновенно кристаллизуется. Для избежания этого явления требуется увеличить сварочный ток. Заготовку нужно предварительно подогреть. Защитным газом выступает аргон.

Иногда непрочный шов появляется в самом начале сварочного процесса. Причиной является недостаточный провар, так как деталь была плохо прогрета. Эту проблему помогает решить четырехтактный режим. Им оснащаются сварочные агрегаты «Merkle». На начальном этапе имеется возможность создать ток намного больше основного, в результате прогрев детали будет происходить быстрее.

Разнообразие алюминиевых сплавов огромно. К алюминиевой проволоке предъявляется одно основное требование: она должна быть использована в надлежащее время. Когда упаковка вскрыта, ее можно хранить очень ограниченное время. За счет быстрого окисления ухудшатся свойства проволоки. Больше всего влияет на качество проволоки повышенная влажность.

Перед сваркой для лучшего сгорания электрода и получения качественного шва свариваемые детали очищаются от всяческих загрязнений. Очистка делается прямо перед началом сварочного процесса. Это связано со свойством алюминия очень быстро покрываться окисной пленкой.

Как уже было сказано выше, автоматическая сварка обычного алюминия происходит в зоне защитного газа. Чаще всего используется аргон. Наиболее предпочтительной считается смесь газов. Обычно в этой роли выступает аргон совместно с гелием. Благодаря гелию, обладающему высокой теплопроводностью, особо высокую температуру приобретает сварочная ванна. Это позволяет , имеющий большую толщину. Смешение газов способствует лучшему газовыделению, оно защищает шов от появления пор.

Классическими сварочными устройствами «MIG» можно варить алюминий, но это достаточно условно. Наилучшие результаты показывают синергетические импульсные устройства, имеющие специальную программу. С ее помощью проводится автоматическая сварка самого алюминия, многочисленных цветных металлов. Чтобы варить алюминий, листы которого имеют толщину равную 6 мм, требуется сварочное оборудование, имеющее возможность регулировать подачу сварочного тока, достигающего 300 А.

В постоянно меняющихся условиях производства неизменно растет потребление изделий из металла. Нет ни одной сфер деятельности человека, где можно было бы обойтись без такой продукции. Одним из самых востребованных, наряду со сталью и чугуном, выступает алюминий. Очень быстро из драгоценного, редчайшего металла он превратился в бытовой. Чтобы понять технологию ремонта или создание новых изделий из этого материала, следует подробно рассмотреть, как происходит сварка алюминия аргоном для начинающих. Пошаговая инструкция поможет производить подобные процессы даже в домашних условиях.

Свойства алюминия

Перед тем как приступать к сварке алюминия аргоном, пошаговая инструкция для начинающих которой будет рассмотрена далее, следует ознакомиться со свойствами этого материала.

Алюминий без примесей проводит ток в 4 раза лучше, чем сталь. Тепло этот материал проводит с показателем 2,2 Вт/(см∙К). У стали, например, он составляет 0,6 Вт/(см∙К). Это должно учитываться мастером, когда проводится сварка алюминия аргоном. Для начинающих пошаговая инструкция должна выполняться вплоть до мельчайших подробностей.

Часто применяемыми сплавами являются AlMg5, AlMg4, 5Mn. Их теплопроводность также выше, чем у стали и равна около 1,3 Вт/(см∙К).

Технология сварки алюминия аргоном из-за этих особенностей не допускает увеличение скорости проведения процесса. В противном случае уменьшится глубина провара. Быстрая кристаллизация сварочной ванны приводит к неполному газовыделению. Такая особенность сварки аргоном алюминия может стать причиной образования пор в шве. Поэтому требуется большая сила тока, чем для стали.

Способы сварки аргоном алюминия

Сварка аргоном алюминия, технология которой разрабатывалась с использованием разных материалов, бывает нескольких типов. Самыми распространенными из них являются:

Важным условием проведения процесса является пробитие окисной пленки, которая образуется на поверхности заготовки. Для этого сварку алюминия аргоном проводят при использовании переменного или постоянного обратного тока. Процесс нельзя выполнять на постоянном прямом токе. Окисная пленка при этом не поддастся разрушению, не произойдет катодное распыление.

Сварку также можно разделить по скорости ее выполнения на MIG и TIG (AC). В первом случае процесс выполняется в 3 раза быстрее, но качество шва гораздо выше при втором типе проведения работы.

Материалы

Сегодня применяется большое количество сплавов алюминия. У каждого есть свои физико-химические особенности. Присадочная проволока для сварки алюминия аргоном должна использоваться своевременно. Если упаковка уже открыта, хранить такие изделия долго нельзя. Окислившись, поверхность присадочной проволоки будет непригодной для сварки алюминия аргоном.

Перед проведением процесса поверхность очищается от посторонних загрязнений. Даже при недолгом пребывании на воздухе, алюминий покрывается пленкой из окиси Al2O3. Такой материал в процессе сварки требует обеспечения защитной среды из Для этого применяется аргон.

Но лучше этот газ использовать в смеси с гелием. Это позволяет достигнуть большей температуры сварочной ванны. Это особенно важно для толстостенных заготовок. В некоторых случаях сварка алюминия производится полуавтоматом без использования аргона, а только гелия.

Также использование смеси газов позволяет получить менее пористый шов.

Оборудование для процесса сварки

Сварка аргоном алюминия, технология которой будет рассмотрена далее, предполагает применение определенного оборудования. Для проведения процесса потребуется инвертор TIG AC, который будет служить источником переменного тока. Потребуется предусмотреть в обязательном порядке. Также перед началом работы подготавливаются присадочная проволока для совершения сварки алюминия аргоном.

В процессе участвует горелка TIG и охладительный блок для нее, сопла, цанги с держателями и баллон с газом. Шланг для него должен быть надежным. Баллон должен быть оснащен редуктором понижения давления газа.

Далее следует предусмотреть индивидуальную систему защиты. Это сварочный щиток и маска с затемненным стеклом, качественные краги. Профессионалы любят использовать педаль управления током. Для новичка это не особо важный элемент, ведь обращать внимание придется на другие вещи.

Преимущества сварки аргоном

Сварка алюминия аргоном переменным током имеет ряд особенностей. Они выгодно отличают этот процесс от других его разновидностей при условии правильного использования системы.

Аргон при сварке будет препятствовать окислению алюминия. Этот газ вытесняет кислород. Такой подход универсален. Практически все сплавы алюминия могут свариваться этим методом.

При этом будет наблюдаться стабильность дуги. Швы, полученные при использовании припоя из проволоки для сварки алюминия аргоном, получаются прочными при использовании качественного аппарата. Поэтому в условиях производства инверторы применяются только наивысшего качества.

В домашних условиях также следует применять только высококлассное оборудование. Это будет гарантировать прочность и долговечность готового изделия.

Тип тока

Присадочная проволока для сварки алюминия аргоном под воздействием расплавляется и создает шов. При этом специалисты рекомендуют использовать переменный ток. Это связано с технологией проведения процесса.

Сварка алюминия аргоном постоянным током полярности обратного типа позволит очистить оксидную пленку катодным способом, но при этом будет значительно увеличена температура сварки. Из-за этого даже прочные вольфрамовые электроды начнут разрушаться.

Постоянный ток прямой полярности просто не в состоянии разбить оксидную пленку, хоть дуга у него более стабильна. Поэтому только переключение полярности способно дать качественный результат работы.

Подготовительный этап работы

Припой для сварки алюминия аргоном ляжет равномернее, а шов получится прочнее, если поверхность материала хорошо подготовить перед началом работы.

Сначала алюминий потребуется обезжирить. Для этого применяется растворитель, например, ацетон или бензин. Затем механическим или химическим способом поверхность очищается от После материал должен просохнуть, если были использованы специальные средства.

Механически оксидную пленку можно очистить при помощи щетки с металлическими волокнами или наждачной бумаги. Этот способ применим в домашних условиях. На производстве же всегда отдается предпочтение химическим средствам очистки. Алюминиевая поверхность поддается травлению в растворе щелочи, промывается горячей и холодной водой, осветляется и окончательно просушивается.

Правила процесса

Сварка алюминия аргоном для начинающих, пошаговая инструкция которой позволит выполнить работу в домашних условиях, применяет электроды из тугоплавкого вольфрама.

В них очень часто находятся дополнительные примеси, позволяющие повысить прочность и качество итогового результата.

Главное правило, которого следует придерживаться в работе, заключается в расположении проволоки. Она должна всегда находиться перед электродом. Перемещать ее можно исключительно вдоль шва.

Саму сварку допускается производить в разных положениях в пространстве. Однако самое лучшее качество обеспечивается при горизонтальном проведении процесса. Для сварки на потолке или на стенах применяют смесь аргона с гелием.

Чтобы управлять процессом и иметь возможность выполнять работу повышенной сложности, на аппарате регулируется частота переменного тока и баланс.

Специалисты отмечают особенности сварки алюминия аргоном, которые должны учитывать начинающие мастера.

Электрод располагается максимально близко к свариваемой поверхности. Это будет способствовать образованию минимальной дуги. Проволоку следует подавать плавно, иначе резкие рывки приведут к разбрызгиванию материала.

Стабильность дуги обеспечивает вертикальное положение электрода. Скорость сварки должна быть большой. От этого показателя будет зависеть качество конечного результата. Чтобы шов получался ровным и прочным, перед проведением работы новичку следует потренироваться в мастерстве сварки.

Инструкция проведения процесса

Аппарат для сварки алюминия аргоном первоначально подает на заготовку «массу». В левую руку мастер должен взять проволоку, а в правую - горелку. При нажатии кнопки на оборудовании включится ток и начнет подаваться газ. Между поверхностью заготовки и электродом возникнет дуга. Она будет плавить присадочную и край детали. При этом на поверхности начнет появляться

Для опытного мастера этот процесс не составит большого труда. Для новичка важно будет немного потренироваться.

Этот процесс опробован годами работы большого числа специалистов. Он доказал свою состоятельность и долговечность конечного результата.

Придерживаясь представленной инструкции, а также произведя несколько тренировочных нанесений припоя на пробную заготовку, даже начинающий сварщик сможет выполнить работу довольно качественно.

Расход материала

Расход аргона при сварке алюминия зависит от толщины присадочной проволоки, и возрастает соответственно ее диаметру. Расход газа задается при помощи поплавкового регулятора давления.

Если диаметр проволоки равен 1 мм, то аргона потребуется 12-14 л/мин. При увеличении сечения припоя до 1,2 мм, расход составит 14-16 л/мин. Для алюминиевой проволоки диаметром 1,6 мм инертного газа потребуется 18-22 л/мин.

После окончания процесса сварки аргон должен еще какое-то время поступать на поверхность заготовки. Это позволит защитить шов и охладить направляющие электрода.

Сварка полуавтоматом без аргона

Для проведения некоторых типов работ требуется применять более высокую температуру сварочной ванны. В таких случаях происходит сварка алюминия полуавтоматом без аргона. Для этого процесса применяется гелий. Этот газ обладает большей теплопроводностью, что является преимуществом при обработке толстостенных заготовок.

Без аргона происходит более полное газовыделение, а шов получается практически без пор. Также подобная технология применяется при совершении сварки алюминия постоянным током. Такой способ более сложный, поэтому он используется гораздо реже.

Применение чистого гелия повышает себестоимость проведения процесса. Для проведения сварки на стенах или потолке такой инертный газ просто незаменим. Он легче воздуха и аргона. При дороговизне гелия, он порой все-таки используется как домашними мастерами, так и опытными сварщиками.

Ознакомившись с технологией проведения такого процесса, как сварка алюминия аргоном, для начинающих пошаговая инструкция поможет выполнить все действия правильно. Серьезно относясь к работе, изучив все нюансы и тонкости ее проведения, можно создать в домашних условиях швы высокого качества, которые прослужат длительное время. Это непростой процесс, но при ответственном подходе вполне выполнимый и интересный.