Технология сварки алюминия и его сплавов

Сварка алюминия аргоном

За последние 193 года с момента своего открытия алюминий получил достаточно широкое распространение. Обладая такими достоинствами как: лёгкость, прочность, податливость штамповке, высокую коррозийную стойкость, высокая теплопроводность и электропроводность, хорошие парамагнитные свойства, его соединения абсолютно не токсичны.

Благодаря своим свойствам он применяется во многих отраслях современной промышленности, от пищевой, до авиационной и космической. Широкое применение деталей из этого металла потребовало разработать технологический процесс сварки деталей. Особое место среди методов сварки алюминиевых деталей занимает технология сварки алюминия аргоном.

Сварка алюминия аргоном

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Одним из существенных недостатков материала являются трудности, с которыми сталкиваются при сварке деталей из него. Этот недостаток связан с тем, что алюминий образует быструю и прочную химическую связь с кислородом. Говоря проще, его верхний слой моментально образовывает плёнку, представляющую собой окись алюминия. Основные трудности, возникающие при сварке алюминия, вызваны его химическими и физическими особенностями:

• Существенная разница между температурой плавления самого металла (она составляет 660°C), и температурой плавления окисной поверхностной плёнки (достигает температуры 2060°C).
• Большое количество сплавов алюминия с другими металлами. Это необходимо для придания требуемых свойств. Различные легирующие добавки изменяют температуру плавления, следовательно, необходимо создавать соответствующие условия для сварки таких деталей.

Температура плавления алюминия и его окисной пленки

Трудности, связанные с первой особенностью, решаются достаточно легко с помощью современного оборудования.

Однако следует помнить, что коэффициент теплового расширения внешней оксидной плёнки в три раза меньше, чем этот коэффициент самого алюминия. При некачественном прогреве внутри образуются трещины и пустоты.

Для преодоления второй проблемы, необходимо знать какой состав сплава требуется сварить. Сегодня в промышленном производстве в алюминий добавляют различные химические элементы: медь, магний, марганец и даже кремний. Все эти сплавы делятся на следующие группы:

• Сплавы, в состав которых входят алюминий, медь и марганец. Они называются дюралюмины.
• Сплавы алюминия, кремния и марганца. Они получили название – авиали.
• На основе алюминия и меди с добавлением различных элементов. Например, железа и никеля.
• С добавлением цинка.

Процесс сварки аргоном

Все эти они имеют соответствующие обозначения в соответствии с ГОСТ. Но, следует помнить, что из всего перечня сплавов хорошо свариваются не все. К ним относятся: сплавы марки АД, АМ, АВ, М и Д20. Для сварки определённого вида сплава необходимо использовать подходящую для него сварную проволоку и соответствующие флюсы и присадки. Их перечень приведен в ГОСТ 7871-75.

Для проведения качественной сварки следует учитывать следующие особенности:

• трудности, связанные с расплавлением верхней оксидной плёнки;
• относительно невысокую температуру плавления самого алюминия;
• необходимость в мощном источнике энергии;
• обязательная заварка образующегося кратера;
• тщательная зачистка шва, перед тем как приступить к сварке.

Сварочный шов

В настоящее время применяются следующие виды сварочных процессов:

1. В окружении инертных газов. Применяются вольфрамовые электроды и добавочные бруски. Такой режим называется AC TIG.
2. В окружении инертных газов с автоматизированной подачей сварочной проволоки. Такой способ получил наименование DC MIG.
3. Без использования газовой защитной оболочки. В этом случае место сварки покрывается плавящими электродами. Этот режим именуется ММА.

Независимо от выбранного способа сварки сплавов алюминия, главной задачей является разрушение образованного слоя оксидной плёнки на поверхности свариваемых деталей. Для этого используется переменный или постоянный ток разной полярности. В этом случае можно добиться так называемого катодного распыления верхней оксидной плёнки.

Из перечисленных способов сварки наибольшей популярностью пользуются: аргонодуговая сварка АС TIG и полуавтоматическая импульсная сварка MIG. Очень часто первый вид сварочного процесса называют или аргонной, или аргоновой, или сваркой аргоном. Каждый из этих терминов подразумевает один и тот же технический процесс: сварка вольфрамовым электродом в среде аргона.

Для реализации такого сварочного процесса необходимы следующие элементы:

• мощный источник переменного тока (желательно с изменяющейся частотой);
• высокочастотный HF преобразователь для зажигания сварочной дуги.

Изменение частоты переменного тока в сторону увеличения и уменьшения в определённых пределах позволяет обеспечивать более точный контроль над состоянием дуги. Можно регулировать фокусировку ширины.

Это необходимо при сварке тонких деталей и сварки в труднодоступных местах.

Кроме изменения частоты применяется изменение баланса переменного тока. Изменение баланса позволяет управлять процессом так называемого «раскисления» поверхностного слоя алюминия. Иногда его называют предварительной чисткой.

Количество и качество подобной чистки зависит от состава металла, его чистоты и скорости сварки. Однако настройка слишком высокого баланса значительно снижает стабильность создаваемой дуги.

Низкий баланс приводит к тому, что не удаётся расплавить поверхностную оксидную плёнку.

Высокочастотный HF преобразователь обеспечивает надёжное образование сварочной дуги.

Для проведения такой сварки используются вольфрамовые электроды и присадочные прутки или проволока. В соответствии с ГОСТ электроды должны иметь диаметр от 1,6 до 2,4 мм, а прутки диаметром от 1,6 до 4 мм. В качестве защитного газа применяют инертный газ (обычно это аргон) отсюда и пошло название процесса сварки. Правда существуют аппараты, в которых применяется гелий с высокой степенью очистки.

Cварочный аппарат MIG

Все параметры: интервал изменения частоты и баланса переменного тока, размеры электродов и присадочного прутка, размер дуги, скорость подачи газа зависит от технических возможностей оборудования и состава и формы свариваемых деталей. Чтобы не допускать ошибок при сварке, разработаны специальные таблицы, которые позволяют выставлять требуемые параметры.

Кроме таблиц, опытными сварщиками разработаны инструкции по сварке алюминия.

Длину сварочной дуги необходимо выдерживать в пределах от 1,5 мм до 2,4 мм. Горелка должна двигаться медленно и не обгонять присадочный пруток. Таким образом, будет обеспечена наилучшая защита образованного шва.

Технология аргонодуговой сварка алюминия

Для получения лучшего качества сварки следует алюминиевую деталь располагать на горизонтальной поверхности. В качестве подложки лучше использовать прокладку из меди или стали. Будет обеспечен надёжный отвод тепла во время сварочного процесса. Это необходимо при сварке тонких деталей, так как перегрев может вызвать прожигание самой детали.

Размеры сварочной ванны выбираются исходя из размеров свариваемых деталей. Скорость движения горелки должна выбираться в соответствии с силой сварочного тока и скоростью подачи аргона.

Повышенный расход газа приводит к эффекту засасывания воздуха в зону дуги, что снижает эффект воздействия инертного газа. Если газ вытекает медленно, или применяется слишком большая скорость сварки, это тоже приводит к ухудшению качества защиты места шва. Обычно специалисты включают подачу аргона за 3-5 секунд до зажигания дуги и выключают через 5 секунд после сварки.

Последовательность проведения сварочных работ

Сварка аргоном алюминия осуществляется в следующей последовательности:

1. Подготовка сварочного аппарата, ванны для сварки, подбор электродов и дополнительных брусков, подбор необходимого флюса.
2. Подготовка свариваемых деталей. Этот процесс производится в три этапа:

• непосредственная очистка и обезжиривание частей алюминиевых деталей, которые будут свариваться. Обезжиривание поверхности производится растворителями, например ацетоном или уайт-спиритом;
• при необходимости производят разделку кромок. Это делается для деталей, толщина которых превышает 4 мм. Если толщина деталей не превышает 2 мм, то специалисты советуют произвести, так называемую отбортовку;
• предварительное удаление оксидной плёнки. Эту операцию производят механическим воздействием на поверхность свариваемых деталей. Её производят либо с помощью наждачной бумаги или металлической щётки из нержавеющей стали (желательно, чтобы толщина проволоки у щётки не превышала 0,15 мм).

1. Непосредственная сварка. Она осуществляется в соответствии с существующими инструкциям и рекомендациями и подробно описана в предыдущем пункте.

Кроме всех приведенных преимуществ, профессионалы отмечают, что с помощью технологии сварки алюминия аргоном можно производить разнородную сварку. Именно применение аргона и соответствующей горелки позволяет сваривать металлы с разными температурами плавления и коэффициентами расширения.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: http://StankiExpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-aluminiya-argonom.html

Сварка алюминия и его сплавов в вопросах и ответах

Имею большой опыт сварки. В своем гараже много варю черную и легированную сталь ручной дуговой  штучным электродом.Но вот, столкнулся с проблемой  алюминия.

В связи с этим вопросы:

• Возможно ли варить штучным электродом алюминий?
• Каковы особенности сварки алюминия и стали?
• Какой сварочник более всего подойдет для  обоих металлов?
• По какому принципу выбирается присадочный материал?
• Какая подготовка должна предшествовать сварке?
• Как подобрать сварочные режимы и какова технология сварки?

Извините за такое количество вопросов, в теме пока что вообще не разбираюсь.

Разница между сваркой стали и Аl

Алюминий — сложный материал. Но это при условии отсутствия опыта, как только набьете руку, и появятся представления о том, с чем же все-таки приходится иметь дело, вопрос сложности отпадет сам собой, останется только определенная специфика, о которой расскажем чуть позже.

Штучным электродом алюминий не варится.Существуют электроды для ручной сварки алюминия ММА, они пригодны для выполнения разовых работ, что-то сварить в быту. Например,  электроды марки  UNITOR ALUMIN-351N, к ним  прилагается флюсовая присадка, которая заменяет аргон.

Для эффективной работы вам понадобится аппарат аргоно-дуговой. Его еще называют инвертором ТIG. Сварочный аппарат должен уметь работать в режиме АС/DC. То есть обязательно наличие переключаемых режимов переменного/постоянного тока.
Постоянным  ведут сварку стали, переменным – алюминия.

Переменный ток разрушает стойкую оксидную пленку Al2O3, удаление которой является главным условием успешной сварки алюминия; он действует на поверхность «блестящего металла» подобно наждаку. Под действием этого «наждака» пленка, защищающая сплав от коррозии, разрушается и доступным становится «чистый» металл, который хорошо плавится и формируется.

Температура плавления оксида Al2O3 около 2700 градусов Цельсия, тогда как температура плавления большинства алюминиевых сплавов ограничивается 600-700 градусами. Вот почему сложно работать с этим металлом, особенно если он тонкостенный.

Со  сталью, как вы понимаете, дела обстоят гораздо проще. Окислы на ее поверхности не защищают ее от коррозии, если конечно сталь не легирована хромом и никелем, и не отличаются тугоплавкостью, потому и легко варятся простым постоянным током без особых условий.

Критерии выбора аппарата для сварки алюминия

Al обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, потому для  листов толщиной 4 мм необходим сварочный ток более 200А.
Для полноценной работы понадобится инвертор, который работает если не на высоких, то хотя бы на средних токах. Оборудование с максимальным током 250 А на выходе подойдет для этих целей. Лучше, конечно, 300А.

Оборудование для сварки алюминия

Но даже если у вас маломощный «агрегат», а вам приходится заниматься наплавкой, крупногабаритных деталей, можно компенсировать недостаток мощности предварительным подогревом. Приобретите электропечь для прогрева деталей до температуры 300-350 градусов.

Если все еще сомневаетесь, какой аппарат выбрать великолепный вариант — TELWIN SUPERIOR TIG 242 AC/DC -HF/LIFT , либоAuroraPRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE, оба прекрасно подойдут для Al, так же, для стали, нержавеющей стали, титана, меди, никеля, магния.

Газ

Алюминий на воздухе не варят.
Сварочная ванна должна быть защищена инертным газом. Для  «черной» стали это необязательно, достаточно флюса, которым покрыт плавящийся электрод, но для алюминия это обстоятельство играет важную роль.

Обычно применяют аргон, реже гелий, который великолепно действует на весь процесс, особенности плавления, но и стоит гораздо дороже. Аргон применяют чаще, но, обратите внимание, что он должен быть технически чистым, содержание сторонних примесей минимальное. Плохой аргон даст грязный шов с включениями.

Проволока для сварки алюминия

Получить гарантированный провар на требуемую глубину можно, если сделать разделку шва или может понадобиться усилить шов стыкового соединения. В обоих случаях понадобится сварочная проволока.

Для  алюминия и его сплавов используйте присадку идентичную или близкую по химическому составу к основному металлу. То же относится и к электродной проволоке для полуавтомата.

• Для  литейных сплавов, таких, например, как АЛ5 или АЛ9 (АК7ч) рекомендуется применять присадочную проволоку АК5 ГОСТ7871-75 (ER4043 AlSi5)
• Для деформируемых  сплавов на основе магния и марганца (АМг, АМц) —  АМг6 ГОСТ7871-75.

А теперь перейдем к конкретике…

на примере сварочного инвертора Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

• Чтобы качественно сварить алюминий поверхность металла нужно зачистить. Некоторые люди этого не знают и даже от краски не очищают. А алюминий имеет оксидную пленку, которая тяжело разрушается. Можно это делать металлической щеткой, но если есть болгарка, лучше ей. На болгарку ставим щетку, либо лепестковый диск, либо, на худой конец, зачистной и зачищаем поверхность до чистого металла, металлического блеска.

• Еще один важный момент – это заточка электрода и длина его выхода из сопла горелки.

Затачивают так, чтобы он был как иголка, острый и перед сваркой зажигают на любой металлической пластине (назовем ее настроечной), которая завалялась в хозяйстве.

После такого поджига кончик электрода из игольчатой, должен приобрести сферическую форму. Лучше всего, если он будет блестящим – это значит, что с ним все хорошо. Если он матовый и имеет неправильную геометрию, значит что-то пошло не так:

• Либо ток большой,
• либо газовая защита недостаточная,
• окончательная продувка газом неправильно выставлена.

Выход электрода определяется в зависимости от положения горелки, конфигурации детали и вида соединения: если угловое, нужно чтобы он выходил побольше, если сварка встык – миллиметра два. Если сварщик пользуется линзой, электрод можно вывести и на 5 мм. Линза помогает забраться в труднодоступные места и проводить боле качественную сварку.

• Затем с помощью главной панели аппарата переводим его в режим АС-переменный ток (клавиша АС/DC на картинке №13). Выставляем силу тока интуитивно. Чтобы подобрать правильный параметр надо несколько раз попробовать, либо заранее знать, какую назначить силу тока для определенной толщины металла.

• Настройка двухтактного или четырехтактного режима. Эту настройку обычно выбирают исходя из личных предпочтений. Кому-то удобен первый, кому-то второй.В двухтактном мы нажимаем кнопку горелки, у нас срабатывает поджиг и сварщик работает все-время, держа эту кнопку «пуска». В конце сварщик убирает палец с кнопки – сварочный процесс закончился.

В четырехтактном режиме циклограмма следующая.

Мы нажимаем кнопку: пока держим ее – срабатывает стартовый ток, это регулировка на аппарате под обозначением «старт А» (на картинке №1), затем отпускаем кнопку – у нас основной ток, который мы выставили с помощью ручки свободной регулировки «Welding A» (см. под №2).

Ориентировочно, для электрода 1,6 ставьте 120А, если ток больше, понадобится электрод диаметром 2,4 – выдерживает уже до 200 -210А, если еще больше – берите диаметр 3,2.

• По окончанию сварки включается функция заварки кратера, регулируется с помощью ручки Down Slope (№4) и работает только в четырехтактном режиме. Фактически это регулировка времени – сколько будет секунд происходить заварка кратера.

• Одна из важнейших настроек -это AC Balance (№8), так называемая зачистка. Если мы переводим ручку в плюс – очистка алюминия происходит лучше. Если вы варите грязный алюминий, эту настройку можно изменять в зависимости от полученных результатов. Обычно ручку Баланса ставят 50/50 на середине.
Все эти настройки важны для работы в обычном режиме без использования специальных навыков.

• Сам процесс сварщик ведет визуально его контролируя: горелка в правой руке, пруток в левой. Для начало нужно выполнить самый простой шов – прямолинейный. Горелка движется справа –налево, вы поджигаете дугу и видите как плавится основной материал, как только образовался жидкое пятнышко металла, добавляете немного металла с прутка и двигаетесь дальше. Процедура повторяется снова и снова пока вы не закончите шов.

Вопрос №2

Здравствуйте! Нужно сварить трубку штатива. Все бы ничего, но есть одна сложность. Деталь ø29 (скорее всего из АМг) нужно приварить к винту с резьбой ¼ дюйма (сделана из Д16). Материалы-то разные, сварятся ли? Может не мучиться и пойти другим путем? Приварить к дет. ø29 шайбу из АМг, а потом винт посадить на эпоксидную смолу?

Вариант с эпоксидным клеем имеет право на существование. Двухкомпонентные составы на основе эпоксидных смол применяются даже в авиации: шпильки устанавливаются в алюминиевые корпуса агрегатов на клей типа ВК-31 и выдерживают высокие вибрационные нагрузки, температурные воздействия и т.д. В домашних условиях можно подобрать менее специализированный состав.

Однако давайте попробуем разобраться по поводу сварки предложенных вами алюминиевых сплавов разных марок. Практики сварки именно этих двух материалов мы, к сожалению, не имеем.

Тем не менее, опыт работы с алюминием и теоретические знания позволяют нам сформулировать ответ следующим образом: по справочным данным Д16 не применяется для сварных конструкций; АМг сваривается без ограничений (первый сплав упрочняется термически до твердости свыше 105НВ, второй – термически не упрочняемый, хотя это и не играет большой роли в данном конкретном случае). Несмотря на данные справочника де-факто Д16 варится (вы получите сварной шов на  этом материале), другое дело, что подобные соединения  нельзя применять в конструкциях, которые несут какую-либо силовую нагрузку — проявится терщина, лопнет шов и т.д. В декоративных же целях (откололся кусочек от детали) сварка вполне допустима.

Если ваш штатив не будет испытывать каких-либо существенных нагрузок, его можно сварить, ведь у АМг и Д16 одна основа: приблизительно 93-96% алюминия.  Варить можно с присадкой АМг (если есть вопросы по выбору присадки, читайте статьи «Выбор присадочного прутка» и «Выбор электродной проволоки для полуавтомата»

 После сварки обязательно нужно провести отжиг для снятия сварочных напряжений в электропечи типа СНОЛ. Согласно ПИ1.2.255-83 полный отжиг для АМГ1 производится по режиму: Т= 300-400 оС  t=2-10 мин. при толщине менее 6мм и t=10-30 мин при толщине более 6 мм. Для Д16 полный отжиг заключается в нагреве до 380-420 оС , время выдержки t=10-60 мин. для всех толщин.

 Вывод: для вашего узла, сваренного из  материалов разной марки, нужно провести полный отжиг около 350 оС в течение приблизительно 30 мин или неполный отжиг 250 оС в течение 1-3 часа (второй режим более «щадящий»)

Решение, какой вариант выбрать, с клеем или сваркой, вам нужно будет принять самостоятельно.

Р.S. Перед сваркой детали (если будете варить аргоном) нужно зачистить механически, но, если есть такая возможность, лучше произвести химическое травление (в том числе присадочного материала) в следующем порядке:

 — обезжирить в 4-5%-ном водном растворе едкого натра NaOH (40-50г на 1л воды) при Т=40…60 оС в течение 2 …3 мин;

 — промыть в воде при температуре Тводы=30-50 оС в течение 2 мин;

 — осветлить 20-25%-ым раствором азотной кислоты (200-250г на 1л воды) при Т=15-20 оС в течение 2-3 мин;

  — осуществить промывку в холодной воде при Тводы=5-15 оС  2-3 мин, затем в горячей воде при  Тводы=60-80 оС  2-3 мин;

  — Сушить в воздушной атмосфере при  Т=60-70 оС до полного испарения влаги.

Источник: http://svarka-master.ru/svarka-alyuminiya-i-splavov-al/

Сложности сварки алюминия в домашних условиях инвертором, электродом и полуавтоматом: технологический процесс и возможные нюансы

Многим домашним умельцам, кто имеет сварочную технику и работает на ней, рано или поздно приходится столкнуться с необходимостью сварки деталей из алюминия и его сплавов. Алюминий лёгкий и мягкий металл, серебристо-белого цвета, на воздухе очень быстро покрывающийся тонкой и прочной плёнкой.

Температура плавления алюминия всего 660°C, что почти в три раза меньше температуры плавления стали, но окись алюминия плавится при температуре более 2000°C, поэтому сварка алюминия в домашних условиях связана с некоторыми сложностями. Перед тем как приступить к сварке алюминия рекомендуется ознакомиться с теоретическим материалом.

Чем и как сваривают алюминий

Для сварки алюминия применяют разные технологии, основная задача которых исключить контакт очищенной алюминиевой поверхности с кислородом воздуха, чтобы не допустить образование окисной плёнки.

Алюминий можно сваривать следующими способами:

Аргонно-дуговая сварка

При первом способе используется молибденовый (TIG) или вольфрамовый (WIG) неплавящийся электрод и присадочный материал. Обычно он изготовляется из алюминия высокой степени чистоты. Сварочные работы производятся в среде какого-либо газа, который подаётся в зону сварки из баллона. Для этой сварки используется специальная горелка.

MIG/MAG это обозначение промышленной сварки с применением сварочных полуавтоматов, где присадочная проволока непрерывно подаётся в зону сварки специальным устройством.

Технология MIG подразумевает применение нейтральной газовой среды, а при сварке MAG применяются активные газы, такие как азот или углекислый газ. Конструкция сварочных устройств, при этом, остаётся одинаковой.

В бытовых условиях наибольшее распространение получила ручная сварка (MMA) с применением  электродов со специальным покрытием. Поскольку при таких работах газ не используется, перед сваркой осуществляется растворение окисной плёнки специальными жидкостями, которые удаляют плёнку и препятствуют её образованию. Сварка алюминия электродом в домашних условиях, чаще всего производится с  использованием аппарата инверторного типа.

Что требуется для сварки алюминия и сплавов

В зависимости от вида сварки, в этом процессе используются дополнительные принадлежности:

• Особые электроды;
• Ёмкости с газом;
• Осцилляторы.

Для сварочных работ по алюминию и его сплавам применяются электроды, марка которых зависит от вида сварки. Для аргонно-дуговой сварки применяется газ в баллонах под определённым давлением и специальная горелка.

Чаще всего применяются горелки РГА-150 на ток до 150 ампер и электроды с диаметром до 3,0 мм и РГА-400, которая рассчитана на ток до 400 ампер. В этой горелке можно использовать электроды диаметром 4,0-6,0 мм.

Сопло горелки выполнено из жаропрочной керамики, в центре которого располагается неплавящийся электрод.

Часто при сварке цветных металлов и, в частности, алюминия, применяется осциллятор. Это устройство позволяющее облегчить поджог сварочной дуги. Осциллятор преобразует ток низкого напряжения промышленной частоты в высоковольтные импульсы с частотой 200-500 кГц.

Электроды для сварки алюминия

При электродуговой сварке с применением нейтрального защитного газа, используются вольфрамовые электроды. Благодаря высокой температуре плавления, они практически не разрушаются в процессе работы. Вольфрамовые стержни имеют цветовую метку и разные характеристики:

• WP (зелёная метка), изготовлены из чистого вольфрама. Используются для сварки алюминия и его сплавов на переменном токе. При работе с осциллятором дают устойчивую дугу. Тепловая нагрузка ограничена;
• WZ-8 (белая метка), представляют собой композитные электроды с оксидом циркония. Они отличаются высокой стабильностью дуги и применяются для сварки алюминия, магния и лёгких сплавов на переменном токе;
• WL-20 (синяя метка) и WL-15 (золотистая метка) могут работать на постоянном и переменном токе. Добавление 2 % оксида лантана позволяет увеличить сварочный ток.

В бытовых условиях для сварки алюминия без газовой среды, чаще всего  применяются сварочные инверторы и специальные электроды:

• ОЗАНА-1,2;
• ОЗА-1,2;
• ESAB 96.10, ESAB 96.50;
• Capilla ALU 60/12 Si;
• Aluminil Si 12;
• EAL 4047;
• ZELLER 480.

1. ESAB 96.10, ОЗАНА-1 и ОЗА-1, применяются для соединения деталей из чистого алюминия и некоторых сплавов. Варить следует на постоянном токе, который подаётся в обратной полярности, то есть «+» инвертора подаётся на электрод, а  «–» на свариваемые детали, которые в процессе работы, при необходимости, можно подогреть.
2. Электроды ОЗАНА-2, ОЗА-2 и ESAB 96.50 применяются для сплавов алюминия с кремнием. Самым распространённым таким сплавом является силумин.
3. Электроды Capilla ALU 60/12 Si и Aluminil Si12 имеют специальное покрытие. Их можно использовать для сваривания изделий из большинства сплавов. Это соединения с кремнием, магнием и медью. Если свариваемый металл имеет толщину более 15 мм, его необходимо подогреть до 150-2500 С.
4. Электроды EAL 4047 обычно применяются для сварки деталей из сплавов и практически не используются для чистого алюминия.
5. Электроды ZELLER 480 находят широкое применение в предприятиях автосервиса. С их помощью выполняется не только сварка, но и наплавка алюминия и любых его сплавов. Электроды этой марки применяются для ремонта блоков двигателей внутреннего сгорания.

Технология сварки алюминия и его сплавов

Сварка алюминия чаще всего выполняется сварочным инвертором с применением особых электродов. Для небольшой частной мастерской можно приобрести оборудование для TIG сварки. Для этого потребуется аппарат укомплектованный горелкой и баллон с газом, который приобретается отдельно.

Алюминий и его сплавы обладают некоторыми особенностями, затрудняющими процесс сварки:

• Плёнка окиси;
• Высокая теплопроводность;
• Текучесть;
• Неравномерная кристаллизация.

Покрывающая алюминий оксидная плёнка имеет большую температуру плавления и препятствует процессу соединения деталей. Теплопроводность алюминиевых изделий требует увеличения сварочного тока. Алюминий в расплавленном виде активно растекается, поэтому при сварочных работах приходится применять теплоотвод.

При соединении алюминиевых сплавов, особенно с содержанием кремния, часто образуются поры и трещины, которые нарушают прочность сварного шва. Отличительной особенностью алюминия считается то, что он не изменяет цвет при воздействии температуры, поэтому иногда сложно определить начальную точку его плавления.

TIG сварка

Для сварки алюминия в домашних условиях с использованием аргона можно воспользоваться сварочными аппаратами КЕДР ТИГ 200Р или СВАРОГ PRO TIG 200 P DSP AC/DC. Аппараты комплектуются горелками с вольфрамовым электродом.

Подготовка к сварке включает в себя тщательную очистку свариваемого металла с помощью металлической щётки. Абразивные материалы применять не рекомендуется, так как они могут загрязнить место будущего шва.

Тугоплавкий электрод следует заточить, чтобы его конец был острым. Это облегчает зажигание дуги.

В процессе сварки острый конец электрода должен заплавиться в шарик. Если этого не происходит, следует увеличить сварочный ток. При сварке в помещении расход аргона должен составлять 6-8 литров в минуту.

Угол наклона горелки к свариваемому металлу должен составлять 70-80°, а присадочный пруток следует подавать так, чтобы между ним и горелкой был угол 90°. Подача аргона должна продолжаться не менее 15 секунд после завершения сварки. Это способствует хорошей кристаллизации металла и уменьшает возможность возникновения раковин и трещин.

Дуговая сварка тугоплавким электродом с использованием защитного газа производится только на переменном токе. Это уменьшает разбрызгивание и повышает качество шва.

Сварка покрытым электродом

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором предполагает использование  электродов с покрытием. Никакой газ при этом не применяется.

Следует иметь в виду, что таким образом можно сваривать детали, которые в дальнейшем не будут подвергаться большим механически нагрузкам и деформациям.

Сварка алюминия с использованием аппарата инверторного типа осуществляется на постоянном токе при обратной полярности, когда плюс подаётся на электрод.

Перед сваркой металлические поверхности следует обезжирить ацетоном, бензином или другими реагентами. Для удаления плёнки окисла и повышения качества шва можно обработать свариваемые кромки в 30-40% растворе ортофосфорной кислоты.

Сварка алюминия и сплавов производится на короткой дуге. Электрод следует держать строго перпендикулярно свариваемым поверхностям. Сваривать следует в один проход, не допуская разрыва дуги по линии шва. Не допускаются перемещения электрода в поперечном направлении. После каждого прохода необходимо удалять шлак.

Для получения более надёжного шва, при толщине металла свыше 4 мм его края следует обработать. Для этого снимается фаска под углом до 60°. В отельных случаях требуется прогрев свариваемых деталей до температуры 200-400°С. Перед началом сварочных работ электроды с покрытием следует прокалить в печи для удаления влаги. В бытовых условиях это можно сделать в обычной духовке.

Сварка алюминия в бытовых условиях не представляет больших сложностей, если соблюдать все требования к производству данных работ. Начинающим нужно попрактиковаться на алюминиевых отходах, прежде чем приступать к настоящей работе.

Источник: https://voltobzor.ru/svarka/alyuminiya-v-domashnih-usloviyah

Три основных способа сварки алюминия

Известный всем алюминий отличается такими уникальными свойствами, как лёгкость, хорошая теплопроводность и устойчивость к химическим и механическим воздействиям. Специфика структуры этого материала является причиной того, что сварка алюминия и его сплавов имеет ряд сложностей, которые должны приниматься во внимание при организации сварных работ.

Сложности процесса

Свойства алюминия должны учитываться и при проведении сварки в домашних условиях, независимо от того, будет ли металл свариваться газовой горелкой, инвертором или полуавтоматом.

Проблемы в сплавлении этого материала с другими металлами (сварка алюминия и сталью, в частности) объясняются следующими причинами:

• сложность тепловой обработки поверхности заготовок, так как она постоянно покрыта тугоплавкой окисной плёнкой, мешающей формированию качественного шва;
• высокая текучесть металла в расплавленном состоянии, затрудняющая процесс образования сварочной ванны из алюминиевых сплавов;
• наличие в структуре материала водорода и кремния, которые при остывании шва пытаются вырваться наружу и образуют поры и трещины;
• высокий коэффициент линейного расширения алюминия, также способствующий образованию трещин.

Для исключения нежелательных последствий принимаются определённые меры защиты зоны сплавления, такие например, как сварка в аргоне, ограничивающем доступ кислорода к месту контакта.

Помимо аргона для этих целей могут применяться и другие газы, замедляющие процесс окисления алюминия и относящиеся к категории инертных (углекислота, например).

Кроме того, для компенсации эффекта текучести расплавленного металла в жидкой ванне специалистами разработаны особые технологии сварки. Они предполагают применение при работе с алюминием специальных подкладок для отвода тепла.

В домашних условиях ко всем описанным трудностям добавляется сложность точного определения марки свариваемых материалов и учёта соответствующих требований ГОСТ 14806-80. Последнее обстоятельство заметно затрудняет выбор подходящего режима их обработки, а также используемых при этом методов теплового воздействия.

Известные способы

Сварка сплавов алюминия может быть организовано самыми различными способами, выбор которых определяется условиями работы и особенностями сочленяемых заготовок или изделий. Чаще всего сварка проводится по следующим методикам:

• сваривание алюминия в инертной среде посредством электродов с покрытием из вольфрама;
• сварка полуавтоматом в среде углекислого газа с автоматической подачей сварочной проволоки;
• простое сплавление электродами, обработанными специальным составом (MMA).

Всем желающим сравнить эти методы в части рабочих параметров сварки рекомендуем ознакомиться с таблицей:

Из таблицы следует, что метод сваривания с применением вольфрамовых электродов носит название AC TIG (в переводе на русский язык – просто тиг).

Уже отмечалось, что для получения надежного сочленения алюминия с другими металлами, важно помнить о необходимости разрушения оксидной плёнки, всегда имеющейся на поверхности.

Для решения этой важной задачи в процессе сварки используют постоянный ток, полярность которого меняют на обратный знак. Тем самым добиваются так называемого «катодного» распыления, под воздействием которого тугоплавкое плёночное покрытие постепенно разрушается. При работе на постоянном токе, полярность которого не меняется, указанного эффекта добиться не удаётся.

Подготовка металла

Независимо от способа, которым заготовки из алюминия будут свариваться (посредством инвертора или обычного выпрямителя) – их срезы и кромки перед этим тщательно подготавливают.

При этом, во-первых, с поверхностей всех свариваемых деталей (включая и присадочный материал) удаляют следы масла, жира и грязи. Для этих целей могут применять уайт-спирит, бензин, ацетон или любую другую обезжиривающую жидкость из класса растворителей.

Во-вторых, на этом этапе работ при необходимости осуществляется разделка контактной части свариваемых заготовок. Потребность в дополнительной обработке возникает лишь в тех случаях, когда сваривание алюминиевых деталей толщиной не более 4-х миллиметров организуется с помощью обычных (непокрытых) электродов.

В-третьих, непосредственно перед сваркой с обрабатываемых поверхностей удаляется имеющаяся на них оксидная плёнка. Для этих целей используют простой напильник или специальную металлическую щётку.

Покрытыми электродами

При проведении особо ответственных сварочных операций (с заготовками толщиной более 4-х миллиметров) применяются специальные электроды по алюминию, обеспечивающие надежность и прочность образующегося соединения.

К недостаткам этого метода сочленения деталей следует отнести сравнительно высокую пористость сварного шва, а также сложность отделения шлака во время работы, нередко приводящую к его коррозии.

Ещё одним минусом такого процесса является сильное разбрызгивание частиц расплавленного металла во время дуговой сварки.

Для организации сварочных работ по алюминию желательно пользоваться хорошо проверенными на практике марками электродов, такими, например, как «УАНА» и «ОЗАНА».

Указанные типы стержней могут применяться как для работы по чистому алюминию, так и при сваривании заготовок из его соединений с кремнием (АЛ-4, 9,11).

При применении «УАНА» и «ОЗАНА» сварные операции по алюминию проводятся на постоянном токе, включаемом в цепь в обратной полярности. Этот факт должен учитываться при выборе оборудования для сварки в любых условиях (производственных или бытовых). При этом специалисты пользуются несложным подсчётом, согласно которому на миллиметр диаметра стержня должно приходиться 25–30 ампер постоянного тока.

При инверторной сварке деталей значительной толщины может потребоваться предварительный локальный прогрев заготовок, осуществляемый посредством обычной газовой горелки. Такая предусмотрительность позволяет минимизировать риски деформаций и образования кристаллизационных трещин в уже готовой конструкции из алюминия.

Ко всему перечисленному следует добавить, что из-за высокой скорости плавления алюминиевых электродов работать с ними следует по возможности быстро, обеспечивая тем самым непрерывность сварочного процесса. Также обращаем внимание на то, что при сварке алюминия не допускается производить электродом какие-либо поперечные колебательные движения.

С применением инертного газа

Согласно ГОСТ 7871 при сварке алюминия в среде защитного газа должна применяться проволока соответствующего состава, предназначенная специально для этих целей. В нём подробно оговариваются марки используемого материала, а также особые условия его применения в процессе работы.

Такая сварка реализуется за счёт использования вольфрамовых электродов соответствующего диаметра, а также специальной присадочной проволоки в виде прутков (так называемого «присадка»). В качестве защитной среды, ограничивающей доступ кислорода, применяются химически чистый гелий или аргон.

При этом для облегчения удаления с алюминия оксидной плёнки используется сварочная дуга, формируемая источником переменного напряжения. Расход аргона, токовые режимы, а также параметры электродов и сварочной проволоки выбираются согласно специальным таблицам.

При этом всегда следует помнить о том, что в процессе сварки алюминия в инертной газовой среде между электродом и поверхностью деталей должен выдерживаться угол, равный примерно 70-80-ти градусам. Сварочная проволока и вольфрамовый электрод располагаются относительно друг друга под углом 90 °, а длина дуги выдерживается в пределах 1,5-2,5 миллиметра.

Полуавтоматом

Хороших результатов при самостоятельной сварке деталей из алюминия и стали можно добиться и при помощи импульсных полуавтоматов. При работе с таким оборудованием оксидная плёнка разбивается за счет воздействия высоковольтного импульса, который к тому же удерживает в границах сварочной ванны частицы расплавленного металла.

Стоимость импульсного аппарата достаточно велика, так что частники нередко используют обычное оборудование, переделывая его в полуавтомат.

Надо отметить, что при работе с алюминием в любых режимах сварки необходимо учитывать два важных момента, связанных с подачей проволоки в зону сочленения.

Во-первых, относительно мягкий проволочный материал при поступлении в зону сварки по направляющему рукаву может образовывать петли. Для предотвращения этого припой поступает к рабочему месту через укороченный подающий канал с вкладышем из тефлона, заметно снижающим эффект трения.

Во-вторых, скорость перемещения алюминиевой проволоки, порог плавления которой ниже нормы, в режиме сварки без аргона должна быть больше, чем у обычной стальной. При нарушении этого условия она будет расплавляться прежде, чем достигнет рабочей зоны.

Источник: https://svaring.com/welding/soedinenie/svarka-aljuminija