Как сварить алюминий электродом

Как заварить алюминий электросваркой

Алюминиевые конструкции, детали иногда нужно срочно отремонтировать. Имея навыки сварщика, многие самостоятельно заваривают алюминий электросваркой. В домашних условиях качественно выполнить шов не получится. Но как экстренную меру сварку алюминия электродом часто используют. Во время работы с легким металлом нужно учитывать особенности сплавов. Марганец увеличивает окислительную способность, магний улучшает свариваемость, кремний снижает температуру плавления.

Особенности сварки алюминия электродом

Сварить алюминий электродом без защитной атмосферы не получится. Горячий металл быстро насыщается водородом, шов получается пористым, расплав сильно разбрызгивается, шов получается неровным. Чтобы уменьшить разбрызгивание, металл варят на токе обратной полярности, на деталь подключают минусовую клемму, к держателю подводят плюс. Заготовки предварительно прогревают до +150 – +190°С, чтобы устранить воду, накапливающуюся в порах оксидного слоя.

Возникают трудности из-за оксидной пленки, она расплавляется при +2037°С, алюминий – при +660°С. Перед сваркой оксидный слой зачищают до блеска. Чистота поверхности влияет на качество соединения. У сплавов хорошая теплопроводность, он быстро нагревается, остывает, дает большую усадку, возникают внутренние напряжения, трещины. При сварке металла используют теплоотводящие подкладки. Они поддерживают необходимую температуру. Легкий металл в домашних условиях варят на высоких токах. Электроды выбирают специальные, предназначенные для сварки.

Выбор сварочного аппарата и электродов

Алюминий относится к плохо поддающимся сварке металлам. Сила рабочего тока должна быть в 1,5 раза выше, чем для стали. Сварочный аппарат должен генерировать постоянный ток до 250–300 ампер. Для работы подойдет бытовой аппарат для сварки, работающий от сети 220 В. Можно подобрать выпрямители, трансформаторы или генераторы, но лучше остановить выбор на инверторе, его преимущества:

  • высокий КПД, до 95%;
  • низкие индуктивные потери;
  • снижение расхода тока за счет автоматического отключения;
  • аппарат спокойно переносит просадку напряжения в сети;
  • поддерживается стабильная дуга, достаточно задеть заготовку;
  • есть дополнительные функции;
  • небольшие габариты, можно переносить его в любое место.

Легкие сплавы несколькими электродами с солевой обмазкой, образующей шлаковый защитный слой:

  • Озана, Озана-2 производства Спецэлектрод;
  • ОК 96.20, 96.10, 96.50, шведская компания ESAB;
  • УАНА отечественных производителей.

Можно использовать другие расходники, предназначенные для сварки алюминиевого литья и сплавов. Заготовки 2мм варят диаметром 2,5, для 3–4 мм деталей выбирают толщину 3,2; максимальный диаметр стержней – 4

Технология сварки алюминия электродом

В домашних условиях заготовки предварительно зачищают. У деталей, свыше 3 мм, разделывают кромки под углом 45–60°. Чем больше угол, тем качественнее получится шов. Если пластины толще 7 мм, их укладывают с зазором 2 мм. Трещины предварительно выравнивают, углубляют болгаркой, края высверливают, чтобы снять внутренние напряжения.

Как варят алюминий электродами:

  • сначала заготовки прихватывают в нескольких местах;
  • корневой шов ведут, держа электрод перпендикулярно;
  • толстые детали варят в несколько проходов, каждый слой простукивают для снятия окалины;
  • наплавочный валик должен выступать на 2-5 мм в зависимости от толщины деталей.

Сваривать алюминий нужно с соблюдением рабочего режима (толщина заготовки, мм/ток, А):

Толщина заготовки, мм

Начинающим сварщикам до выполнения шва нужно потренироваться на нерабочих поверхностях, чтобы привыкнуть держать короткую дугу.

Электросваркой ремонтируют детали, работающие под статической нагрузкой на сжатие. Это не самый эффективный метод ремонта. Швы не выносят скручивания, изгибов, сразу трескаются.

Технология сварки алюминия электродом

В настоящее время алюминий используется в самых различных сферах деятельности. Этот тонкий и гибкий материал часто присутствует в деталях транспортных средств, включая блоки двигателя, коробках передач и кузовных элементов. Также на его основе создаются нержавеющие ёмкости для бытовых и промышленных нужд и множество других важных предметов ежедневного обихода.

  • Особенности работы с алюминием
  • Этапы сварочных мероприятий
    • Подготовительные действия
    • Оборудование и электроды
  • Важные рекомендации для сварщиков
  • Причины ухудшения свариваемости металла

Если же в подобной конструкции образуется трещина или проблемное отверстие, закрыть его лучше посредством специального аппарата в среде аргона. Однако, не у каждого среднестатистического человека есть в распоряжении подобный агрегат, поэтому приходится искать более доступные решения. Одним из них является сварка алюминия электродом.

Чтобы успешно провести такое действие, необходимо получить определенный набор навыков и приобрести соответствующее оборудование и расходные материалы. Принцип и технология подобной сварки вполне простые, поэтому при правильном подходе вы сможете выучить их за короткое время.

Особенности работы с алюминием

Посредством электрической дуги соединяют множество видов железа. Подобная методика обеспечивает достаточно высокую температуру горения, в результате чего происходит качественное проплавление разной толщины пластин, создавая надёжную и герметичную защиту. Однако сварка алюминия с помощью инвертора считается самой сложной из-за определенных специфических характеристик.

Первая сложность заключается в гигроскопических свойствах материала, который может накапливать в себе окружающую влагу. И хоть это нельзя заметить в естественном охлажденном состоянии, но при начале сварочных работ обязательно появятся проблемы. При зажигании дуги и прогревании металла до повышенных температур частицы влаги начинают испаряться с поверхности и неизбежно проникать в зону сварку. В результате образуются чрезмерные брызги и помехи, которые мешают провести нормальный шов.

Для предотвращения подобного явления достаточно предварительно подогреть конструкцию при температурном режиме 150−190 градусов Цельсия. В таком случае можно заметить интенсивное выделение влаги на поверхности.

Следующая сложность — наличие окисной пленки, которой покрыты все изделия. Её предназначение заключается в защите конструкции от агрессивного воздействия кислотной среды. Однако это существенно утрудняет обработку с помощью инвертора. Основная неприятность связано с большой разницей температур плавления. Известно, что сам алюминий начинает расплавляться при показателях 500 градусов Цельсия, а его оксид при 2000 градусов. Для устранения подобного перепада достаточно очистить место сварки с помощью железной щетки, чтобы обеспечить требуемый доступ к металлу.

Взаимодействие с окружающей средой обеспечивает правильное формирование пор в структуре шва, что существенно ухудшает герметичность. Для защиты сварочной ванны применяют аргон или газовое облако при инверторной сварке.

Не секрет, что чистый алюминий практически не применяется для изготовки деталей, поэтому входящие в его состав наполнители и дополнительные элементы могут стать проблемой. Для примера, марки Ал2 и Ал2 содержат в себе силумин от 4 до 13%, поэтому их принято называть ограниченно свариваемыми. Подобные показатели характерны для моделей АМ r 1 и Amr 6, где марганец добавляется в пропорции 2−6%.

Этапы сварочных мероприятий

Разобраться с ключевыми тонкостями сварки алюминия не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Посредством многочисленных попыток и экспериментов можно достичь успешных результатов и выучить подобное мастерство наизусть. Итак, пошаговые действия качественного соединения металлических изделий состоят из таких этапов и особенностей:

  1. Если толщина свариваемой пластины превышает 5 миллиметров, необходимо провести разделку кромок. Для этого рекомендуется сделать срез краев под углом 45 градусов, хотя другие значения тоже допускаются. Не секрет, что от величины угла разделки зависит ширина сварочного шва. Если толщина пластин превышает 7 миллиметров, то придётся сделать технический зазор между каждой деталью в два миллиметра. Если рабочий объект представлен трещиной, то её расширяют с помощью отрезного диска и «болгарки». В противном случае шов будет поверхностным.
  2. Подготовленную заготовку тщательно прогревают. Для удаления лишней жидкости используют пропан-кислородное пламя. Роль рабочего инструмента выполняет резак или обычный баллончик с бытовой горелкой. Необходимо прогреть поверхность до 150 градусов и убедиться, что материал достаточно сухой.
  3. После тщательно прогрева необходимо выполнить зачистку оксидной пленки. В этом случае вы можете воспользоваться обычной щеткой для очистки металла. Важно снять тугоплавкий слой в начале зоны сварки. Следующие действия проводятся посредством электрода, состав и температура которого способны разъедать оксид и проводить повторную сварку.
  4. На подготовленном изделии устанавливают прихватки, которые фиксируют все свариваемые части. Корневой шов должен быть ровным и полностью заполнять зазор. Угол относительно свариваемых частей должен составлять не меньше 90 градусов. Это может показаться непривычным для неопытных сварщиков, или тех, кто вынужден был работать с углеродистыми сталями. Однако подобным образом расплавляемый металл будет более точно попадать в место соединения. После остывания поверхности происходит осыпание шлака. К сожалению, такое действие осуществляется с большим трудом, поэтому без острого молоточка не обойтись.
  5. Следующие слои шва наносятся до того уровня, пока не заполнится вся толщина.
Читайте также  Окисляется ли алюминий

Подготовительные действия

Независимо от условий сварки — производственных или домашних, нужно правильно отнестись к подготовке кромок заготовки. Подобное действие заключается в таких процессах:

  1. Поверхность детали, которая будет поддаваться сварке (а также поверхность присадочного материала), тщательно очищают от грязи, масла и жира. Для обезжиривания поверхности используют уайт-спирит, ацетон, авиационный бензин и множество других растворителей.
  2. К подготовительному этапу относятся и такие действия, как разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют только при острой необходимости. Если при сварке вы не используете покрытые электроды, то разделку кромок осуществляют при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 миллиметра. Если толщина алюминиевого сплава превышает 20 мм, то без применения электродов не обойтись. Если сварке поддаются алюминиевые листы толщиной до 1,5 миллиметров, то их торцы предварительно отбортовывают перед соединением.
  3. Как уже говорилось выше, непосредственно перед сваркой поверхность детали нужно полностью очистить от оксидной пленки. В таком случае принято использовать качественный напильник или щетку с ворсинками для зачистки металла. В некоторых случаях тонкий слой оксидной пленки удаляется и посредством специальных химических средств, таких как, каустическая сода, бензин и другие. При обработке каустической содой заготовку нужно тщательно промыть проточной водой.

Оборудование и электроды

Обратите внимание на список самых необходимых инструментов и приспособлений. В большинстве случаев действие проводят с помощью обычного инвертора. Такой прибор обладает удобной конструкцией, поэтому его легко перемещать или передвигать по мастерской. Полярность выставляется таким образом, чтобы в руках рабочего размещался «плюс», а на заготовку воздействовал «минус». В этом случае нужно обзавестись розеткой с 220 V.

При выборе электродов нужно отдавать предпочтение специализированным моделям типа UTP 48 или подобным аналогам. Они могут обладать разным диаметром и подбираться с учётом толщины металла. Состав расходного сырья тоже обладает некоторыми гигроскопичными свойствами, поэтому его приходится предварительно просушивать, чтобы обеспечить более качественное соединение.

Важные рекомендации для сварщиков

Как заявляют опытные специалисты, электрическая сварка такого гибкого металла без применения аргона, иногда осуществляется так же хорошо, как при аргонной сварке. Если кто-то отговаривает вас от такого решения, аргументируя это низким качеством конечного шва и плохой свариваемостью, не верьте. Скорее всего, он неправильно подошёл к методу или никогда не пробовал варить алюминий с помощью электрода.

Чтобы избежать непоправимых ошибок и непредсказуемых неприятностей, достаточно соблюдать ряд рекомендаций и правил:

  1. Метод стыкового соединения считается самым перспективным. Остальные разновидности в виде таврового или нахлесточного сварного соединения нецелесообразны, т. к. они повышают вероятность затекания шлака в зазоры, что станет причиной коррозийной реакции.
  2. После сварочных мероприятий шов промывают водой для очистки заготовки от шлака.
  3. Непосредственно перед обработкой материал нужно правильно подготовить. Для этого следует провести удаление оксидной пленки, а также предотвратить её появление в будущем.
  4. При сварке массивных деталей с толщиной от трёх миллиметров требуется разделить кромки под углом 60 градусов с V — образной формой.
  5. Первичный прогрев алюминия осуществляется при 150−250 градусах Цельсия.

Не забывайте, что технически чистый алюминий поддаётся свариванию гораздо лучше, чем сплавы с содержанием магния или марганца. Речь идёт о дюралюминии или силумине. Однако, изделия из чистого материала практически не эксплуатируются, поэтому при сварке могут возникать некоторые сложности.

Причины ухудшения свариваемости металла

Если в процессе сваривания вы столкнулись с какими-либо трудностями и неприятными моментами, необходимо учесть множество уникальных свойств металла:

  1. Ключевая трудность тепловой сварки заключается в наличии окисной пленки, которая поддаётся плавлению лишь под воздействием температур 20440 градусов Цельсия. Плавление самого металла начинается при более низкой температуре — от 660 градусов.
  2. Капли расплавленной детали, появляющиеся в сварной зоне, очень быстро покрываются тугоплавкой окисной пленкой, которая предотвращает образование сплошного шва. Чтобы защитить заготовку от подобного явления, сварную зону защищают от контакта с окружающим воздухом с помощью аргона.
  3. Расплавленный алюминий характеризуется высокой текучестью, а это существенно усложняет дальнейшее формирование сварочной ванны. По этой причине работы проводят с помощью дополнительных теплоотводящих подкладок.
  4. В состав алюминия входит растворенный водород, который направляется наружу после застывания расплавленного металла. В результате это вызывает появление пор и кристаллизационных трещин в шве. К тому же для сплавов такого метала характерна повышенная концентрация кремния, что тоже вызывает появление трещин от охлаждения изделия.
  5. Для алюминия характерен приличный коэффициент линейного расширения. Из-за этого может происходить значительная усадка металла при застывании, что вызывает ряд серьёзных деформаций соединяемых деталей.
  6. Сварку чистого алюминия и его сплавов проводят под воздействием высоких значений сварочного тока. Для металла характерна высокая теплопроводность. Также при сварке стали принято использовать токи с меньшей силой.
  7. Сварку деталей из этого метала считают сложной в тех случаях, если определить точную марку сплава не удаётся. В таком случае приходится долго и усердно выбирать подходящий режим сварки и используемые методы.

Постичь все тонкости сварки алюминия электродом может любой желающий. Достаточно запастись терпением и желанием выделить несколько часов своего времени на изучение соответствующего материала и руководства. В таком случае вы сможете выполнять множество важных операций в домашних условиях, без обращения за помощью к квалифицированным сотрудникам.

Сварка алюминия электродом

Алюминиевые сплавы широко применяют в различных отраслях промышленности не случайно. Они имеют ряд характеристик, которые необходимы для создания различных конструкций (трубопроводы, цистерны) и деталей в машиностроении (например,автодетали), в авиации, судостроении, в военной промышленности. Достоинства алюминия это:

• Он легкий – снижается вес изделия;
• При этом обладает высокой прочностью и плотностью
• Не говоря уже о антикоррозионных свойствах, которые очень высокие, он слабо подвержен ржавению.

Чистый алюминий применяют крайне редко, чаще всего в пищевой и электротехнической промышленности.
В качестве основного метода сварки алюминиевых сплавов применяют TIG (аргонная сварка), однако в случае проведения ремонтных или разовых работ в быту, в гараже или в условиях небольшой мастерской допускается ММА (ручная сварка электродом с обмазкой).
В зависимости от типа легирующих компонентов и их процентного содержания в алюминиевых сплавах, различается их свариваемость. Как правило, великолепно свариваются сплавы системы «Al-Mn» и «Al-Mg» с содержанием магния до 6%. Дюралюмины типа Д16, АК6 сваривают, но не стоит такие сварные швы подвергать нагрузкам.

Технология сварки алюминия электродом штучным

Оборудование: источник питания постоянного тока – инвертор (только ток DC!).
Материалы: электрод UNITOR ALUMIN-351N, считается хорошим, можно другую марку, пишите в комментариях или в ВК.
Инструменты: шлакоотбойный молоток, щетка с металлической щетиной.
Средства защиты: маска, краги, защитная одежда. По поводу последнего СИЗ, при сварке в домашних условиях (она обычно имеет малую интенсивность), не стоит особенно заморачиваться. Достаточно, чтобы не было открытых участков тела (часто забывают застегнуть воротник на пуговицы) и одежда должна быть изготовлена из материалов природного происхождения, ни в коем случае не из синтетических! Читайте статью «Выбор средств защиты сварщика: спецодежда, краги и обувь. Требования, ГОСТ»

Подготовка соединения

Для деталей толщиной более 5 мм следует выполнить разделку, а также оставлять технологический зазор (смотрите таблицу).
Возможный инструментарий: кромкорез, ручная фреза или болгарка.

Просушка

Эту операцию обязательно нужно выполнять перед сваркой. Дело в том, что оксидная пленка содержит влагу, которую следует удалить путем нагрева поверхностей газовой горелкой. Вы увидите визуально, как влага испаряется с металла. Применение просушки снижает риск пористости. Известно, что поры могут возникнуть вследствие наводораживания сварочной ванны из-за влаги.
Обмазка электродов гигроскопична (может существенно «насосать» воды с воздуха, особенно в сырых помещениях), поэтому их обязательно нужно прокалить при температуре 150 оС в течение 2 часов.

Подогрев

Кромки деталей рекомендуется обезжиривать ацетоном или растворителем. Так как сплавы на основе алюминия обладают высокой теплопроводностью, рекомендуется предварительный прогрев кромок соединения до температуры 150 – 300 оС газовой горелкой. Если речь идет о сварке крупных алюминиевых деталей, например, больших корпусов, их обязательно нужно подогревать в печи или прогревать горелками кромки с немедленной сваркой. Контроль температуры можно осуществлять пирометром. Затем зачищают кромки нагретых деталей и околошовную зону металлической щеткой. Применение абразивного инструмента для зачистки недопустимо так как твердые включения могут попасть в поверхность алюминия, который достаточно мягкий.

Читайте также  Чистка алюминия от окислов

Сварка

При большой толщине деталей сварка выполняется в два и более проходов.
Сварку необходимо выполнять под прямым углом 90 градусов к детали короткой дугой.
Помните, что необходимо установить на вашем аппарате обратную полярность (+на электрод), это якобы сказывается на разрушении оксидной пленки.

Источник: Инженерный Сварочный Сервис

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Cтоит ли ПОКУПАТЬ, отзывы сварщиков:

  • Сварочный трансформатор PATRIOT 200AC 102,00 ₽
  • Зарядное устройство GreenWorks G24C 2490,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения PRORAB DVR 1000 2597,22 ₽
  • Стабилизатор Ресанта АСН-2000 Н/1-Ц Lux 3610,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения Ставр СН-2000 3920,00 ₽
  • Сварочный аппарат BauMaster AW-79161 3990,00 ₽
  • Hitachi AB17 зарядное устройство 4076,87 ₽

Как варить алюминий инвертором с помощью электрода

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

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

Что нужно знать сварщику

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

  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.

Электроды по алюминию

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

Рассмотрим более детальное назначение каждого электрода.

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

Алюминиевые электроды дороже обычных и очень гигроскопичны, т. е. набирают влагу из окружающего воздуха.

Техника сварки алюминия покрытыми электродами

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

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

Важно! Перед сваркой электроды следует прокалить.

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

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

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

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

Заключение

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

Сварка алюминия

Свариваемость

  • На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al2O3, 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.

Читайте также  Горн для плавки алюминия своими руками

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.

Тип соединения Тол-
щина метал-
ла, мм
Диаметр элек-
трода, мм
Диаметр приса-
дочной прово-
локи, мм
Сва-
рочный ток, А
Расход аргона, л/мин
С отбортовкой кромок 1,0
1,5
2,0
1,0
1,6-2,0
1,6-2,0
45-50
70-75
80-85
4-5
5-6
7-8
Встык без разделки кромок, одностороннее 2,0
3,0
4,0
1,5-2,0
3,0-4,0
3,0-4,0
1,0-2,0
2,0-3,0
2,0-3,0
55-75
100-120
120-150
5-6
7-8
8-10
Встык без разделки кромок, двустороннее 4,0
5,0
6,0
3,0-4,0
4,0-5,0
4,0-5,0
3,0-4,0
3,0-4,0
3,0-4,0
120-180
200-250
240-270
7-8
8-10
8-10

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.

Особенности инверторной сварки алюминия: каким должен быть инвертор? Выбор электродов, технология процесса

Особенности алюминия состоят в следующем:

Правила при сваривании алюминия инвертором

Существует ряд правил для получения качественного результата при сварке алюминия инвертором:

  1. Для оптимального процесса рекомендуется использовать электроды из вольфрама. При этом особое внимание стоит уделить размеру наконечника и составу электрода, так как эти факторы влияют на качество выполняемых соединений.
  2. Предварительный прогрев алюминиевых деталей позволит сократить последствия деформаций в районе сварного шва от воздействия высоких температур. При этом температура подогрева прямо пропорциональна размерам свариваемых деталей. Если конструкция большая, то может быть нагрет только локальный участок сварки.
  3. Сваривать алюминиевые элементы необходимо под защитой инертных газов (аргон, аргон+гелий);
  4. Сварочные манипуляции при работе с алюминием проводятся только с использованием тока обратной полярности. Такой выбор обусловлен возможностью разрушения образующейся оксидной пленки катодным распылением.

Какие электроды лучше всего подходят для сварки алюминия

Чем больше толщина деталей, тем больше диаметр электрода. Неверно выбранный размер приведет к тому, что либо соединение будет непрочным, либо будут дефекты при выполнении.

Инвертор для сварки

Инверторы, применяемые для сварки деталей из алюминия, могут между собой отличаться по конструкции и модификации. Наиболее распространены полуавтоматические аппараты, а также электродуговые установки.

Выбираемый для сварки алюминиевых деталей аппарат должен иметь следующие возможности:

  • должен быть установлен осциллятор для обеспечения возможности увеличения стартового тока;
  • настройка основного тока с высокой точностью в соответствии с толщиной детали;
  • регулятор подачи инертного газа при сварочных работах.

Примерная стоимость инверторов для сварки на Яндекс.маркет

Какие параметры устанавливаются в зависимости от толщины свариваемого металла

Настраивая аппарат для сварки, необходимо произвести следующие манипуляции:

  • отрегулировать баланс переменного тока (плюс или минус). Обычно при сварке алюминия используют обратную полярность, то есть “-“;
  • настроить сварочный ток в зависимости от толщины соединяемых элементов. Ток импульса увеличивается при увеличении толщины свариваемых деталей. Так, для алюминия толщиной 1 мм используется ток от 23 до 27 Ампер, а для сварки алюминия толщиной 5 мм – 150-180 Ампер;
  • отрегулировать затухание дуги, также зависящее от толщины деталей: чем толще, тем дольше. Например, для соединения алюминия толщиной 2 мм достаточно выставить этот параметр на 3 секунды;
  • настроить продувку газом для охлаждения (при наличии такой функции).

Технология сварки

Любые сварочные работы, помимо непосредственно самого процесса, имеют определенные этапы подготовки:

  • очистка свариваемых поверхностей и их обезжиривание. Для обеспечения качественного соединения элементы очищают от жиров, масел, пыли и грязи. После этого элементы обезжиривают ацетоном или иным подходящим растворителем;
  • при необходимости производится разделка кромок свариваемых деталей. Если же элементы соединения имеют толщину до 4 мм, то разделка не производится. При соединении деталей покрытыми электродами разделку допускается выполнять только при толщине деталей свыше 20 мм. Для тонких деталей наиболее распространена отбортовка;
  • обязательно следует удалить пленку из оксида алюминия каким-либо абразивом либо металлической щеткой;
  • настроить оборудование под конкретное изделие исходя из его состава, размеров и толщины (установить стартовый и сварочный токи, время затухания дуги, отрегулировать баланс переменного тока, настроить продувку газом).

Произвести необходимые манипуляции в соответствии с заданными параметрами и соблюдением всех нормативов:

Все работы выполняются аккуратно и без спешки, с тщательным проплавлением металла и соблюдением техники безопасности.

В завершении процесса охладить изделие и инструмент, оценить качество выполненных работ.