1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка алюминия — способы и технологии

Низкий показатель свариваемости алюминиевых сплавов обуславливается целым рядом их качеств.

  • Окисная пленка, которая покрывает алюминий и его сплавы. Температура ее плавления – 2044С, а температура плавления самого металла – 660С.
  • Высокая текучесть расплавленного металла затрудняет контролировать сварочную ванну, для чего приходится устанавливать специальные подкладки теплоотводящего типа.
  • При нагревании из алюминия начинает выходить водород, который после застывания металла оставляет в его теле поры и трещины.
  • Большой показатель усадки. А это приводит к деформации сварочного шва в процессе его остывания.
  • Теплопроводность алюминиевых сплавов выше, чем у стали, поэтому для их сварки применяется ток, который по силе выше, чем ток для сварки стальных конструкций. Разница где-то в два раза.
  • Если говорить о сварке алюминия своими руками в домашней мастерской, то вероятнее всего чистый алюминий вам не попадется. Скорее всего, это будет сплав неизвестной марки (дюраль и другие), к которому при сваривании придется настроить сварочный режим и подобрать дополнительные 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:

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

Не стоит забывать, что технически чистый алюминий сваривается лучше, чем его сплавы, содержащие магний и марганец (дюралюмилий, силумин).

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

Аппараты аргонодуговой сварки

Технология соединения металлов под защитой газа (аргона или гелия) позволяет сделать «чистый» от окислов шов. Аргон попросту вытесняет атмосферный воздух из зоны сваривания и металл кристаллизируется в чистом виде.

Однако, кроме защиты, используются дополнительные процессы по разрушению пленки окислов. Чаще всего — это применение неплавящихся вольфрамовых электродов с соответствующими токовыми настройками или полуавтоматическая сварка.

Рассмотрим каждый из этих видов аппаратов по отдельности.

Ручная аргонодуговая (TIG) сварка

Наиболее распространенными являются сварочные инверторы с возможностью подключения газового оборудования.

Аппарат можно использовать в обычной комплектации для электродуговой сварки, но, подключив горелку с подачей аргона и вольфрамовым электродом, он превращается в оборудование для сварки алюминия. Кроме этого нужны соответствующие регулировки, чтобы настроить прибор для работы с таким материалом.

Аппарат для сварки алюминия должен иметь следующие возможности.

  • Функцию увеличения стартового тока (наличие осциллятора). В аргоновой атмосфере дуга либо плохо разгорается или же вообще не поджигается. Увеличенный стартовый ток в два раза решает эту проблему.
  • Точные настройки основного тока, который регулируют в соответствии с толщиной заготовок. При низком или слишком большом показателе металл не проваривается или прожигается.
  • Регулирование подачи газа. Для качественного соединения алюминиевых деталей выставляют нужный расход аргона (около 10-12 литров). Также потребуется так называемая подача газа после сварки, когда металл застывает в защите.

Положительными качествами аппаратуры аргонодуговой сварки являются:

  • Аргон вытесняет воздух и не позволяет окисляться алюминию, при этом сам не вступает в реакции с металлом.
  • Использование неплавящихся электродов значительно снижает количество дыма и шлака. Шов намного проще зачистить.
  • Очень качественное соединение алюминиевых деталей.
  • Точные настройки прибора допускают сваривание слишком тонких заготовок.
  • Практически нет деформаций деталей, так как сильный нагрев идет только в зоне варки.
Читать еще:  Как сделать тиски из старых амортизаторов

К негативным моментам можно отнести относительно недешевые оборудование и расходные материалы (газ, вольфрам, и присадочная проволока). Но при этом можно варить любые алюминиевые изделия в домашней мастерской.

Полуавтоматическое TIG оборудование

Работы построена на подаче проволоки, которая плавит металл и расплавляется сама, формируя при этом шов. Для работы с алюминием такие аппараты также имеют функцию подключения подачи аргона для вытеснения воздуха из зоны варки.

Однако, кроме защитной атмосферы, такие приборы имеют другое преимущество — импульсный принцип работы.

Проволока подается механизмом в сварочную ванну, ее кончик расплавляется под воздействием дуги и образуется капля расплавленного металла. В этот момент увеличение импульса организует давление, под которым частичка расплава как бы вдавливается в поверхность.

Такое импульсное сваривание позволяет получить более качественный шов, по сравнению с другими видами оборудования.

Сварочный полуавтомат с возможностью тиг варки должен обладать следующими функциями.

  • Как и при ручном сваривании, к полуавтомату должно подключаться оборудование подачи газа.
  • Такой прибор также нужно точно настраивать на соответствующий ток и полярность.
  • Обязательно выставляют скорость подачи проволоки и объем расхода газа.
  • Наличие осциллятора для увеличения начальной силы тока, позволяющей зажигать дугу в атмосфере с аргона.
  • Можно варить очень тонкие алюминиевые заготовки (толщиной от 0,5 мм).
  • Сварной шов получается очень высокого качества, более ровный и без наплывов.
  • Сварочная проволока имеет необходимые присадки и добавки для усиления прочностных характеристик соединения.
  • Во время работы образуется меньше дыма и гари, а шов не загрязняется шлаком.

Из негативных качеств можно назвать довольно недешевую стоимость всего оборудования. Также для работы с такой сваркой нужен опыт работы, а новичку потребуется изначально научиться технике и приемам сваривания алюминия полуавтоматом.

Однако полуавтоматическая тиг сварка на сегодня остается лучшим из доступного оборудования для домашних мастерских.

Особенности сваривания алюминия и сплавов из него.

Главная особенность работы с алюминием и сплавами из него заключается в том, что во время сваривания изделий из этих материалов возникает проблема с расплавлением оксидной пленки, которая покрывает этот металл. Эта пленка характеризуется значительно тугоплавкостью. Кроме того пленка оксида может возникать и на поверхности ванны, что значительно препятствует образованию сварного соединения, сказывается на общей стабильности сварочного процесса, способствует образованию непроваров в швах.

Поэтому сварочный процесс алюминия связан с тщательным подбором материалов и рода тока. Специалисты советуют использовать специальные вольфрамовые электроды с алюминием и сплавами из него. Что же касается тока, то одни специалисты рекомендуют использовать исключительно ток переменный. Другие допускают применение источников постоянного тока, но только при создании обратной полярности.

Если при сваривании алюминия применять постоянный ток прямой полярности, то следует ожидать ряд проблем, таких как:

  • Зажечь дугу будет довольно сложно.
  • Поддерживать дугу также будет очень сложно.
  • Металл будет сильно разбрызгиваться.
  • Присадочный пруток, который в таком случае будет очень быстро плавиться, не будет сплавляться с металлом изделия.
  • В итоге, шов получится с прожогами и черным налетом.

Обратная полярность позволяет справиться с оксидной пленкой алюминия, затрудняющей сваривание. Конечный результат также оказывается значительно лучше – кромки металлоизделия довольно хорошо сплавляются. Но при таком способе сварки алюминия невозможно увеличить плотность тока, так как для этого вида она довольно ограничена.

Сварка алюминия вольфрамовым электродом в среде защитных газов

Данный метод сварки алюминия является более технологичным и используется для сваривания ответственных конструкций. Принцип метода заключается в использовании неплавящегося вольфрамового электрода диаметром от 1,6 мм до 5 мм и специальной присадочной проволоки диаметром от 1,6 до 4 мм. В процессе сварки проволока подается к кромке металла, за ней движется электрод. Сварка проходит в среде защитного газа — аргона или гелия. К особенностям данного метода относят:

  • Использование источника переменного тока, длина дуги не более 2,5 мм, прямой угол между электродом и проволокой.
  • Необходим отвод тепла от зоны сварки – кромка свариваемой детали должна соприкасаться с металлическим листом, с площадью, достаточной для отвода тепла.
  • Сварка может проводится без использования присадочной проволоки, путем расплавления кромок основного металла.
Читать еще:  Как сделать стеклянную банку противоударной

Сварку неплавящимся электродом в среде защитных газов можно проводить вручную, при этом подачу присадочной проволоки в зону сварки выполняет сварщик, как и перемещение сварочной горелки. Ручной способ требует от сварщика высокого уровня мастерства – необходимо контролировать движение горелки, которое осуществляется только в продольном направлении и перемещение проволоки, которое, для равномерного заполнения ванны должно быть возвратно-поступательным. Кроме перемещения горелки и проволоки сварщик должен контролировать длину дуги (до 2,5 мм), угол между плоскостью сварного соединения и электродом (в пределах 80 0 ) и прямой угол между проволокой и электродом. При полуавтоматическом способе сварщик перемещает только горелку, а проволока подается автоматически. При автоматической сварке процесс полностью автоматизирован.

Сварка алюминия вольфрамовыми электродами в среде защитных газов является универсальным методом с высокими показателями качества сварного соединения, которое обусловлено низким насыщением металла газом (водородом). Сварка может проводится во всех пространственных положениях, возможно сваривание тонких листов алюминия и кромок средней толщины.

Можно ли варить алюминий инвертором

Сложность сваривания алюминия инвертором обусловлена его характеристиками:

  1. У оксидной пленки, которой покрыта поверхность этого металла, температура плавления 2000⁰C, а у металла — 660⁰C.
  2. Перед работой пленка удаляется. Сварку начинают сразу после снятия оксида, чтобы очищенная поверхность не успела окислиться.
  3. При значительном перепаде температуры прочность алюминия уменьшается.
  4. Из-за высокой текучести металл стремится убежать из сварочной ванны, что затрудняет наложение вертикальных швов.
  5. Из-за высокого коэффициента температурного расширения заготовки при усадке могут деформироваться, а шов растрескаться.
  6. Цвет алюминия при нагреве не изменяется, что затрудняет контроль над процессом при выполнении инверторной сварки.

Отличительные характеристики алюминия в процессе сварки

Свойства алюминия в процессе сварки:

  1. Поверхность этого металла всегда покрыта оксидной плёнкой, ее температура плавления около 2 000 о С, алюминий плавится при 660 о С.
  2. Сварочный шов после сварки сразу покрывается оксидной пленкой.
  3. Растворённый водород в составе данного металла всегда стремится выйти наружу, что провоцирует образование кристаллизованных трещин и пор.
  4. Высокая теплопроводность требует применения значительных величин тока.
  5. Текучесть алюминия в расплавленном состоянии усложняет формирование сварочной ванны.

Немаловажная деталь – сварка алюминия часто затруднена тем, что в домашних условиях проблематично определить марку сплава металла. Зная точную информацию о сплаве, можно максимально точно определить режим соединения и способ его выполнения.

Особенности процесса

Алюминий обладает свойствами, которые не присущи другим металлам. Он стойкий к коррозии, лёгкий и очень прочный. Профессионалы заверяют, что алюминий — один из сложнейших металлов для сварки. Чтобы провести эффективную работу, необходимо знать особенности данного материала.

Перед тем, как приступить к газовой сварке алюминия, нужно понимать, чего ожидать от него. Как работать, с чего начать и чем закончить. Например, при нагревании алюминий не меняет цвета, в отличие от других материалов.

При работе с алюминием сварщик должен знать:

  1. Алюминий имеет оксидную плёнку. Этот металл имеет естественное покрытие в видео оксидной плёнки по всей площади. Она выполняет роль защиты от влияния внешних факторов. Стоит понимать, что у данного материала температура плавления 2050С — выше, чем температура кипения алюминия. Такой слой сильно усложняет работу с самим металлом, потому что требует предварительной значительной подготовки. Верхний слой удаляется механическим или химическим методом. Делать это нужно непосредственно перед началом работы, так как слой самовосстанавливается. Алюминий обладает высокой химической активностью, и при контакте с кислородом после зачистки быстро восстанавливает верхний оксидный слой. Поэтому сварка алюминия без аргона испортит качество металла.
  2. Подготовка алюминия к сварке аргоном. Подготовка поверхности — основной момент в работе с алюминием. Требовательному металлу необходима предварительная обработка. Вне зависимости от выбранного метода, следует незамедлительно приступать к сварке, либо предотвратить попадание кислорода на поверхность металла, обернув в полиэтиленовую плёнку. Правильно проведённая процедура предварительной подготовки значительно упростит и ускорит дальнейшую сварку. Непосредственно перед тем, как начать работу, пройдитесь ещё раз по материалу грубой металлической щёткой, чтобы завершить подготовку.
  3. Не требуются высокие температуры. Так как алюминий прекрасно проводит тепло, он быстро нагревается и не требует высоких температур при работе. Тут стоить работать с предельной осторожностью, ведь алюминий очень просто прожечь насквозь. Такие повреждения сложно исправить, а серьёзные оплошности — неисправимы.
  4. Высокое энергопотребление. Теплопроводность алюминия на несколько порядков выше, чем у аналогичных по популярности металлов. В сравнении со сталью, этот показатель выше в 5-6 раз, в зависимости от примесей в сплаве. Исходя из данной особенности, для сварки требуется постоянное внесение мощного тепла. Это реализуется за счёт мощности сварочной дуги. Но если в планах сварка массивного изделия или толстых листов, стоит использовать предварительный прогрев.
  5. Заварка кратера. Из-за свойства алюминия быстро затвердевать, во время сварки в большинстве случаев образуется кратер, который обязательно заваривается в конце. Такая работа требует точности и особой техники. Именно для заварки в большинстве сварочных аппаратов есть режим работы с алюминием. Он работает по следующему принципу: начальная мощность тока увеличена, чтобы пробить защитный слой, а конечная — уменьшенная, для заварки образовавшегося кратера.
Читать еще:  Сварка тонкого металла при помощи батарейки

Характеристика режимов аргоновой сварки

Чтобы алюминий и другие металлы лучше сваривались друг с другом, нужно подбирать правильный сварочный режим.

Например, направление и полярность тока выбирают в зависимости от характеристик соединяемых материалов. В основном стали и сплавы свариваются посредством постоянного тока, обладающего прямой полярностью. А вот такие цветные металлы, как магний, алюминий, бериллий и другие лучше соединяются на обратной полярности и на переменном токе, то лучше разрушает оксидную пленку.

При сварочном процессе на постоянном токе тепло выделяется неравномерно на катоде и аноде в пропорциях 30 процентов к 70 соответственно. А чтобы электрод был максимально разогрет и металл лучше плавился, лучше применять прямую полярность.

Помните, что при работе на переменном токе осциллятор приобретает режим стабилизатора после зажигания дуги. А чтобы не допустить деионизацию дугового промежутка при смене полярности и чтобы дуга горела устойчиво, осциллятор передает в момент смены полярности импульсы на дугу.

Сварочный ток нужно подбирать тоже в зависимости от характеристик свариваемых деталей, их размера и применяемых электродов. Лучше всего силу тока выбирать согласно специальной таблице.

Количество расходуемого аргона зависит от скорости подачи и скорости воздушных сносящих потоков. Если вы работаете в помещении, где нет сквозняков, то расход газа будет сведен к минимуму. А вот сварочный процесс при сильном боковом ветре нуждается в увеличении промежутка между металлом и электродом, поскольку поток воздуха снесет аргон и, поверхности будут незащищенными. Для этого нужно применять конфузорные сопла, оснащенными сетками с мелкими ячейками.

В некоторых случаях в газовую смесь, кроме аргона, добавляют порядка 5 процентов кислорода. Это нужно с той целью, что аргон самостоятельно не защитит поверхность материала при расплавке от влаги, присадок и грязи, а кислород, вступая с ними в реакцию, либо сжигает их, либо же заставляет всплывать на поверхность. Также он позволяет эффективно бороться с пористостью сварных швов.

Естественно, аргонодуговой сварочный метод имеет как плюсы, так и минусы. В частности, сварной шов защищен от внешних воздействий, нет необходимости нагревать большую площадь металла, также сам процесс происходит достаточно оперативно.

В числе минусов – это необходимость точной настройки оборудования для работы, которое само по себе сложное. Также сам сварочный процесс существенно сложнее обычного. Но приобретение опыта в этом деле – вещь немаловажная и со временем то, что поначалу казалось сложным, уже не будет вас пугать.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector