Условия сварки алюминия

Алюминий обладает большим списком достоинств, не зря его массово используют в самолетостроении. Но есть у него один недостаток – он трудно сваривается. Поэтому сварка алюминия и его сплавов – это удел высококвалифицированных сварщиков.

aluminum_welding_slider

Сложности сварки алюминия

Основные трудности, возникающие при сварке алюминия.

Условия сварки алюминияВо время сварочных работ, рабочее изделие нагревается до определенной температуры и начинается менять свой цвет. Так происходит с медью или железом – наиболее востребованными металлами для производства предметов быта. Изменение оттенка помогает исполнителю правильно регулировать процесс, понимать достаточный ли нагрев, определять произошла ли “заделка” шва или нужно продолжать термическую обработку. Но алюминий под действием температур не меняет цвет. Поэтому сварщику визуально оценить результат нельзя.

Высокая теплопроводность данного металла требует ограничения по длительности термического воздействия. Превышения продолжительности влияния высоких температур может привести к деформации, появлению трещин, выпуклостей и других дефектов.

Условия сварки алюминия

Особенности сварки алюминия и его сплавов объясняются целым спектром особенных свойств, которыми обладает металл:

  • Поверхность данного материала всегда покрыта оксидной пленкой, обладающей высокой температурой плавления – около 2000°С. Сам металл плавится при 660°С.
  • Капли расплавленного алюминияУсловия сварки алюминия, образующиеся во время сварки в рабочей зоне, сразу же покрываются окисной пленкой, которая препятствует формированию сплошного шва. Для предотвращения данного эффекта хорошо применять газ аргон, надежно защищающий сварную зону от взаимодействия с воздухом.
  • Высокая текучесть алюминия в расплавленном состоянии серьезно затрудняет формирование сварочной ванны. Поэтому технология сваривания алюминия требует применение специальных подкладок, отводящих тепло от зоны сваривания.
  • В состав алюминия входит растворенный водород, который стремится выйти в атмосферу. Это способствует образованию пор и кристаллизационных трещин.
  • Алюминий обладает достаточно высоким коэффициентом линейного расширения. Из-за этого при застывании металла происходит значительная усадка.
  • Из-за высокой теплопроводности данного материала сварку следует осуществлять с применением значительных величин тока.
  • Важная особенность – сварка алюминия часто затрудняется тем, что исполнителю сложно определить марку сплава, из которого произведены свариваемые изделия. Это осложняет выбор режима соединения и метод его выполнения.

Условия сварки алюминия

прожоги с обратной стороны

Для проведения бытовой сварки алюминия, чаще всего применяют технологии ММА и TIG. Сваривание заготовок толщиной 5-7 мм. выполняется постоянным током обратной полярности. Для толстостенных деталей потребуется предварительная подготовка. Сварка алюминия электродом в домашних условиях включает следующие этапы:

  • тщательная зачистка заготовок от оксидного слоя;
  • обезжиривание производится с помощью растворителя;
  • для получения более прочного и однородного соединения, кромки изделий толщиной больше 5 мм. нужно снять под углом от 45 до 65 градусов;
  • покрытие электродов для алюминия характеризуется активным впитыванием влаги, поэтому перед проведением сварки следует выполнить прокалку;
  • свариваемую поверхность необходимо прогреть до 250°С, что способствует более эффективному расплавлению оксидной пленки;
  • сила тока зависит от толщины стенок изделия, параметров шва, а также от состава основного металла.

Важно! Сварной шов не должен быть толстым, иначе он будет отличаться пористостью и трещиноватостью. Поэтому при работе с массивными деталями, следует делать несколько проходов.

Более подробная информация представлена в статье “Сварка алюминия электродами”.
elektrody-volfram
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом требует больших финансовых затрат. Однако, качество шва значительно лучше, по сравнению с соединением методом ММА. Технология домашней сварки TIG включает следующие операции:

  • аппарат должен быть оснащен осциллятором (устройство, обеспечивающее возбуждение и стабильность дуги), который улучшает параметры сваривания и расплавления окисного слоя;
  • чтобы избежать перерасхода газа, необходимо выставлять вольфрамовый электрод на 5-6 мм. от наконечника;
  • аргон подается с расходом в 5-8 л/мин., после с небольшой задержкой подается ток;
  • после образования сварочной ванны поступательно плавится сварочная проволока;
  • сваривание проводится импульсным переменным током.

Также существуют общие правила сварки алюминия, которые рекомендуется соблюдать при любом методе:

  • сваривание выполняется справа налево;
  • длина дуги должна составлять 1,5-2,5 мм.;
  • присадочный материал подается короткими, поступательно-возвратными движениями;
  • между электродом и проволокой должен быть угол в 90 градусов;
  • не допускается совершать поперечные колебания вольфрамовым электродом;
  • сварка тонкого алюминия проводится с подкладкой из меди или железа для отвода тепла и предотвращения появления прожогов.

Условия сварки алюминия

прожог

Стоит ли пытаться

Сварка алюминия в домашних условиях обладает целым рядом достоинств:

  • экономия финансовых средств, данное преимущество особенно актуально для исполнителей, имеющих в распоряжении необходимое оборудование;
  • мгновенный результат, который можно сразу же проверить;
  • возможность использования подручных средств;
  • отсутствие особых требований к качеству шва.

Условия сварки алюминияОднако, стоит отметить и недостатки:

  • при сварке алюминия дома исполнитель получит соединение более низкого качества;
  • иногда возникают трудности при выборе присадочного материала;
  • в домашних условиях сложно использовать передовые технологии, которые применяются на современных производствах;
  • сложнее соблюдать правила техники безопасности;
  • электроды могут храниться в неподходящих условиях, они могут отсыреть или испортиться;
  • отсутствие точных методов контроля качества готового соединения.

Подготовка металла

Перед соединением алюминиевых элементов в домашних условиях нужны следующие действия:

  • Очищают металлические детали от оксидного налета. Обезжиривают поверхности растворителем.
  • Для получения прочного равномерного шва края толстых деталей срезают под углом 45-60°.
  • Покрытие электродов быстро впитывает влагу. Перед началом работы их прокаливают при температуре 200°С.
  • Свариваемые детали прогревают до 250°С. Это ускоряет процесс разрушения оксидного налета.

Металл

Какое оборудование необходимо?

brima

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

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

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

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

Чем объясняется плохая свариваемость алюминия

Сложности и особенности сварки алюминия и его сплавов объясняются целым рядом уникальных свойств этого металла.

  • Основная трудность тепловой обработки алюминия состоит в том, что поверхность данного металла всегда покрыта окисной пленкой, которая отличается очень высокой температурой плавления – 20440 (сам металл плавится при значительно более низкой температуре – 660 градусов).
  • Капли расплавленного алюминия, которые образуются в сварной зоне, моментально покрываются тугоплавкой окисной пленкой, которая препятствует формированию сплошного шва. Это определяет некоторые особенности сварки алюминия: сварную зону надежно защищают от взаимодействия с окружающим воздухом, для чего используется газ аргон.
  • В расплавленном состоянии алюминий обладает высокой текучестью, что серьезно затрудняет процесс формирования сварочной ванны. Именно поэтому технология сварки алюминия предполагает использование специальных теплоотводящих подкладок.
  • В составе алюминия содержится растворенный водород, который при застывании расплавленного металла стремится выйти наружу. Это способствует образованию в шве пор, а также кристаллизационных трещин. Кроме того, сплавы данного металла характеризуются повышенным содержанием в них кремния, что также способствует образованию трещин, возникающих при охлаждении деталей.

Трещина в сварном шве, возникшая в результате нарушения технологии работ

Трещина в сварном шве, возникшая в результате нарушения технологии работ

  • Алюминий обладает приличным коэффициентом линейного расширения. По этой причине происходит значительная усадка металла при его застывании, что ведет к серьезным деформациям соединяемых деталей.
  • Сварка алюминия и его сплавов осуществляется на высоких значениях сварочного тока. Это объясняется тем, что данный металл отличается высокой теплопроводностью. Примечательно, что при сварке стали (а у нее температура плавления выше, чем у алюминия) используются токи меньшей силы (в 1,2–1,5 раза).
  • Сварка деталей из данного металла (особенно сварка алюминия в домашних условиях) часто затруднена и тем, что точную марку сплава, из которого изготовлены соединяемые детали, определить очень сложно. Это серьезно осложняет выбор режимов сварки и используемых для ее выполнения методов.

Техника безопасности

Электросварка алюминия в домашних условиях повышает вероятность получения травм и порчи имущества. Поэтому в таком случае особенно тщательно соблюдают следующие предписания техники безопасности:

  • Работать необходимо, используя средства индивидуальной защиты. Для сварщиков предназначены специальные маски, прорезиненные сапоги, рукавицы. Рабочее место защищают металлическим экраном.
  • Все электрические элементы должны быть заизолированы.
  • Нельзя варить в помещениях с легковоспламеняющимися жидкостями и материалами.
  • Комната должна хорошо проветриваться. Это предотвращает отравление газами.

Техника безопасности

Как осуществляется подготовка металла к сварке

Вне зависимости от того, в каких условиях свариваются детали из алюминия – производственных или домашних, необходимо тщательно подготовить кромки этих деталей. Такая подготовка заключается в следующем.

  • Поверхности деталей, которые предстоит сваривать (а также присадочный материал) очищаются от грязи, масла и жира. Чтобы обезжирить поверхности, их обрабатывают уайт-спиритом, ацетоном, авиационным бензином и любым другим растворителем.
  • К подготовке относится и разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют, если в этом есть необходимость. Если сварку деталей из данного металла проводят не с помощью покрытых электродов, то разделку кромок следует производить при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 мм. Если же для сварки применяются электроды, то разделку кромок выполняют, когда толщина деталей превышает 20 мм. Если сваривать предстоит алюминиевые листы толщиной, не превышающей 1,5 мм, то их торцы отбортовывают перед выполнением соединения.
  • С поверхности деталей из данного металла перед выполнением их сварки необходимо удалить оксидную пленку. Для такой процедуры используется напильник или щетка с ворсинками из нержавеющей стали, с помощью которых с кромок соединяемых заготовок (на ширине 25–30 мм) удаляется оксидная пленка.

Обработка места сварки проникающим составом с целью выявления дефектов и определения места наложения шва

Обработка места сварки проникающим составом с целью выявления дефектов и определения места наложения шва

Нередко, когда выполняется сварка алюминия в домашних условиях, для удаления окисной пленки используют химические средства: каустическую соду, бензин. Если кромки соединяемых деталей обрабатываются каустической содой, после такой обработки необходимо промыть их проточной водой.

Полезные советы

Повысить качественные показатели сварки алюминия в домашних условиях помогут рекомендации специалистов:

  • разделывая кромки, следует учитывать, что при уменьшении угла фасок увеличивается ширина шва;
  • при соединении деталей толщиной больше 7 мм между ними нужно оставить зазор 2 мм;
  • чтобы шов получился ровным по ширине, детали сначала прихватывают с обеих сторон;
  • перед завариванием трещину расширяют и углубляют, так как варить алюминий без ее заполнения бесполезно;
  • толстостенные детали сваривают в несколько проходов до заполнения стыка, удаляя шлак с каждого шва.

Узнав как сваривать алюминий в домашних условиях можно переходить к практике. Однако, чтобы не стать жертвой несчастного случая, прежде нужно запастись одеждой и перчатками из огнеупорного материала. Для работы дома лучше приобрести аппарат с возможностью проведения ручной и аргонодуговой сварки.

Почему свариваемость алюминия низкая

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

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

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

Сварка с применением защитного газа

Сварка алюминия, которая предполагает применение защитного газа, может считаться наиболее распространенной технологией. Она позволяет получать соединения, отличающиеся высокой надежностью, прочностью и эстетичностью.

Прутки алюминиевые (присадочные) для сварки

Прутки алюминиевые (присадочные) для сварки

Основными расходными материалами сварки по данной технологии являются вольфрамовые электроды (Ø 1,6–5 мм) и прутки (Ø 1,6–4 мм), используемые в качестве присадки. Защитными газами могут быть гелий или аргон, отличающиеся высокой чистотой.

Эффективное разрушение оксидной пленки, обязательно присутствующей на поверхности соединяемых заготовок, обеспечивается посредством запитывания сварочной дуги от источника, выдающего переменный ток. Все режимы сварочного процесса, которые зависят от типа выполняемого соединения и толщины соединяемых деталей, подбираются по специальным таблицам. К таким режимам, в частности, относятся диаметр вольфрамового электрода, а также присадочного прутка, величина силы сварочного тока, значение скорости, с которой подается защитный газ.

Ориентировочные параметры сварки при работе с аргоном

Ориентировочные параметры сварки при работе с аргоном

Имея соответствующее оборудование и расходные материалы, сварку по данной технологии можно с успехом выполнять и в домашних условиях, получая с ее помощью качественные, красивые и надежные соединения. Чтобы научиться выполнять сварку в среде защитных газов своими руками, можно посмотреть обучающее видео и запомнить нескольких несложных правил ее выполнения.

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

  • Между вольфрамовым электродом и горизонтальной поверхностью соединяемых деталей следует выдерживать угол, равный 70–80 градусов.
  • Угол между вольфрамовым электродом и присадочным прутком должен составлять порядка 90 градусов.
  • Длина дуги должна находиться в интервале 1,5–2,5 мм.
  • При формировании шва первым двигается присадочный пруток и только за ним горелка (так обеспечивается эффективная защита сварного шва).
  • Подача присадочного прутка в зону сварки осуществляется так, как будто вы держите в руках кисть, которой рисуете картину. Кончик присадочного прутка подводят к краю сварочной ванны, касаясь ее, а затем отводят назад и вверх. Поперечные движения электродом и присадочным прутком, что важно, совершать не рекомендуется. Очень хорошо можно изучить данный процесс, используя соответствующее видео.
  • Чтобы исключить перегрев соединяемых деталей и прожог тонких листов, а также обеспечить быстрый отвод тепла из зоны сварки, под них помещают стальную или медную подкладку, выполняющую роль радиатора.
  • Подача защитного газа в зону сварки включается за несколько секунд до начала ее выполнения (3–5), а выключают подачу спустя некоторое время (5–7 секунд) после обрыва дуги.

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

Выполняя сварку деталей из алюминия в среде защитных газов, необходимо очень тщательно следить за такими параметрами процесса, как скорость сварки и расход газа, так как они оказывают серьезное влияние на качество формируемого шва. При слишком большом расходе газа, например, в зону сварки будет засасываться воздух, что ухудшит ее защиту. Эффективная защита зоны сварки также не будет обеспечена в том случае, если расход газа слишком маленький, а скорость выполнения соединения слишком высока.

Очевидно, что при наличии соответствующего оборудования и навыков выполнения подобных работ вполне можно выполнять сварку деталей из алюминия своими руками по данной технологии в условиях домашней мастерской или гаража.

Задействуем полуавтомат

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

Еще несколько особенностей:

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

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий