Можно ли варить алюминий постоянным током

Сварка алюминия постоянным током

Автор: Игорь

Дата: 10.07.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

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

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности

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

Сварка алюминия аргоном постоянным током

Преимущества

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

Недостатки

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

Нюансы при сварке постоянным током

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

Ток для сварки алюминия

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

Сварка алюминия аргоном

Материалы и инструмент

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

Выбор материалов и оборудования

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

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

Пошаговая инструкция

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

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

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

Сварка алюминия постоянным током

Содержание:

  • Особенности сваривания алюминия и сплавов из него.
  • Методы сварки алюминия переменным током и постоянным с обратной полярностью.

Алюминий и его сплавы широко применяются в разных отраслях промышленности. Свою популярность этот металл заслужил такими характеристиками, как низкая плотность, большая удельная прочность, устойчивость к коррозионным процессам.

Отметим, также чистый алюминий используется в основном в таких сферах, как электротехническая, пищевая и химическая промышленность, так как этот металл имеет довольно невысокую прочность. Тогда как сплавы имеют более широкую область применения: некоторые из них по показателям прочности превосходят чугун, определенные виды сталей и прочие металлы.

Сварка алюминия постоянным током осуществляется только с применением обратной полярности. Это связано с рядом особенностей самого металла. В этой статье речь пойдет о свойствах металла. Отдельное внимание уделим вопросу: почему сварка алюминия постоянным током не имеет широкого распространения.

Особенности сваривания алюминия и сплавов из него.

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

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

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

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

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

Методы сварки алюминия переменным током и постоянным с обратной полярностью.

Далее рассмотрим технологию сваривания алюминия и сплавов из него с использованием переменного и постоянного токов.

Сварка алюминия осуществляется в среде защитных газов. Обычно для этих целей применяется инертный аргон. Выполняя сварочные работы, следует использовать режим TIG на переменном токе.

Отметим, что сварщиками для соединения конструкций из алюминии и сплавов используется метод вытянутой руки. Главное тут, не допускать, чтобы электрод выходил за пределы защитной среды, образованной аргоном.

Некоторые особенности этой технологии:

  • Вертикальный угол наклона горелки (которая располагается по направлению сварки) должен находиться в диапазоне 15-40 градусов.
  • Исходя из диметра форсунки горелки, следует рассчитывать ориентировочное количество газа, составляющее порядка 5-12 л/мин.
  • Когда сварочные работы будут закончены, необходимо произвести продувку газом. Это позволит охладить электрод и защитить шов.

Если же все-таки есть необходимость произвести сварку алюминия постоянным током обратной полярности, то для этого аппарат переключается в режим MIG. Оптимально использовать специальные импульсно-дуговые устройства, в которых предусмотрена программа сваривания алюминия.

Также как и на переменном, такой способ сварки осуществляется в среде аргона. На металлоизделие подключается отрицательный полюс, а на электрод, наоборот, положительный. Обратная полярность позволяет получить нужную термическую нагрузку, что, в свою очередь, способствует хорошей сплавляемости металла.

Особенности такого метода:

  • Угол наклона горелки к вертикали должен быть в пределах 10-20 градусов.
  • Между форсункой и металлоизделием должно быть расстояние не меньше 10-15 миллиметров.
  • Важно следить за тем, чтобы воздух извне не поступал в защитную среду.

Отметим, что в последнее время на рынке появились специальные электроды для проведения сварки алюминия в режиме MMA (без использования аргона) на постоянном токе с обратной полярностью. Особенность этих электродов в том, что они имеют в своем составе фтористые и хлористые соли, которые способствуют устойчивости дуги и плавлению пленки алюминия.

Как видим, современные технологии позволяют производить в несколько способ сварку даже такого прихотливого металла как алюминий. Но стоит помнить, что главное при сварке этого материала и его сплавов – строгое следования технологии и инструкциям.

Cварка алюминия постоянным и переменным током

Алюминий и его сплавы характеризуются легкостью, прочностью, устойчивостью к коррозии. Такой комплекс свойств делает металл широко востребованным в различных сферах промышленности. Сварка изделий из алюминия ведется практически всеми известными промышленными способами. Возможна работа с постоянным током обратной полярности и с переменным током.

  1. Особенности работы с металлом
  2. Сварка алюминия переменным током
  3. Сваривание постоянным током
Читайте также  Литье алюминия по выплавляемым моделям

Особенности работы с металлом

Сварка алюминия постоянным током или переменным сопровождается образованием защитной оксидной пленки на поверхности металла. Оксид алюминия – тугоплавкое соединение. Оно отрицательно влияет на стабильность процесса сваривания и снижает прочность сварного шва (образуются непровары). Эта особенность требует тщательного подхода к выбору материалов и методов работы.

Так, работать лучше вольфрамовыми электродами с использованием переменного тока. Постоянный ток тоже позволяет сваривать алюминий, но при условии обратной полярности. Разрушение тугоплавкой пленки происходит в полупериод обратной полярности. Прямая полярность – это большое количество брызг, проблемы со стабилизацией дуги и черный налет на поверхности шва (прожоги).

Сварка алюминия переменным током

Сварка алюминия переменным током производится в среде аргона или гелия. Режим работы тока — TIG.

Специалисты советуют использовать метод вытянутой руки, но без выхода электрода из защитной среды.

TIG-сварка применяется для изготовления металлоконструкций из алюминия в химической, пищевой, авиационной промышленности, в некоторых ядерных технологиях. В качестве присадки используют алюминиевую проволоку. Тонкие листы можно сваривать без присадки.

  1. Угол наклона горелки в вертикальной плоскости не менее 15 и не более 40 градусов.
  2. Расход газа может достигать 12 л/мин в зависимости от диаметра форсунки.
  3. По окончанию сварки проводят продувку газом, чтобы защитить шов и охладить вольфрамовый электрод.

При аргонодуговой сварке рекомендуется подключать осциллятор дополнительно к основному источнику питания, чтобы облегчить поджиг. Устройство подает на электрод высокочастотные импульсы с большим напряжением, которые помогают ионизировать защитный газ. После зажигания дуги осциллятор работает в режиме стабилизатора, подавая импульсы только во время перемены полярности. Это позволяет добиться более ровного горения.

Сваривание постоянным током

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности проводится в режиме MIG.

Лучше использовать импульсно-дуговые аппараты, в которых предусмотрена программа сварки алюминиевых сплавов.

Для создания инертной среды берут аргон. На электрод подключают положительный полюс, а на металлоконструкцию – отрицательный.

Обратная полярность нужна для создания термической нагрузки, при которой плавится оксидная пленка. Это обеспечивает надежное сваривание кромок изделия. Недостатком метода считается невозможность регулирования плотности тока.

Особенности сварки переменным током:

  1. Вертикальный угол наклона горелки должен находиться в диапазоне 10-20 градусов.
  2. Нельзя допускать попадания воздуха в среду защитного газа.
  3. Форсунка должна находиться на расстоянии 10-15 мм от металла.

Существуют технологии безаргонной сварки электродами на основе хлоридов и фторидов металлов. Эти соединения стабилизируют дугу и позволяют расплавить оксидную пленку.

При выборе метода сварки алюминия и его сплавов ориентируются на предназначение изделий и условия их эксплуатации. Качество сварного шва должно быть оптимальным для конкретных условий.

Как и чем варить алюминий

Внушительный список достоинств сделал алюминий востребованным материалом во всех отраслях экономики, включая корабле- и самолетостроение. Но, как и любой другой металл, он имеет и недостатки. Один из них – технологические сложности при сваривании заготовок из алюминия и его сплавов. Качественно выполнить подобную работу могут только высококвалифицированные специалисты.

  • Почему свариваемость алюминия низкая
  • Способы сварки алюминия
  • Что нужно для сварки алюминия
  • Чем варить алюминий в домашних условиях
  • Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде
  • Задействуем полуавтомат
  • Выполняем работы инвертором
  • Технология сварки алюминия при помощи флюсов
  • Заключение

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.

Способы сварки алюминия

На практике есть большое количество приемов и разных способов сварки алюминия и его сплавов. Они отличаются не только методами работы, но и оборудованием, дополнительными материалами. Наиболее часто применяется три способа сварки:

  • с использованием вольфрамовых электродов и инертного газа;
  • в инертной среде полуавтоматической сваркой;
  • без газов с применением плавящихся электродов.

Третий способ представляет собой распространенную технологий сварки алюминиевых заготовок без аргона.

Важно! Сварочные работы со сплавами алюминия подразумевают необходимость разрушения оксидного слоя, образованного на поверхности в результате окисления металла. Для достижения результата используется переменный ток или постоянный с обратной полярностью.

Что нужно для сварки алюминия

Традиционно процесс начинается с подготовки соединяемых заготовок. Основная задача здесь очень проста – очистить поверхность от посторонних включений и грязи. Кромка алюминия очищается с помощью химических составов. Далее после полного высыхания поверхность обезжиривается бытовым растворителем. Пригодны любые обезжиривающие составы: уайт-спирит, ацетон, бензин с высоким октановым числом и т.д.

При работе с заготовками толщиной от 4 мм и больше предварительно нужно «разделать кромки». Способов выполнения данной работы несколько, включая наиболее распространенный – создание конусовидной формы. Завершающим этапом является удаление оксидной пленки при помощи напильника либо любого иного абразива, в том числе наждачной бумаги с крупным зерном.

Чем варить алюминий в домашних условиях

Соединение алюминиевых заготовок с использованием покрытых электродов обозначается аббревиатурой ММА. Режим Manual Metal Arc применяется при работе с металлическими заготовками толщиной от 4 мм и в случаях соединения конструкций с невысокими требованиями к качеству. Этот метод не относится к числу высокотехнологичных: во время выполнения работ внутри швов остаются поры, которые заметно снижают их прочность. Еще одни большой минус – очень сложно застывший шлак, который в конечном итоге приводит к усилению коррозии.

Особенности сварочных работ по алюминию электродами со специальным покрытием:

  • используется только обратно полярный постоянный ток;
  • величина силы тока определяется, выходя из соотношения 25-30 А на каждый миллиметр толщины заготовки;
  • качественный шов может получиться только при условии, что кромка детали средней толщины нагрета до температуры 300 градусов Цельсия. Толстые детали разогреваются до 400 °C;
  • в обязательном порядке необходимо медленное остывание. В противном случае шов будет хрупким;
  • электрод нужно сжигать «за один присест». В случае разрыва электрической дуги на поверхности алюминия и электрода образуется слой из шлака, который препятствует протеканию тока. Повторно разжечь дугу будет затруднительно.

По завершению работы требуется хорошо очистить шов от шлака: в дальнейшем он становится причиной активной коррозии металла. Для этого достаточно иметь горячую воду и обыкновенную щетку по металлу.

Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде

Когда прочность и качество сварного шва поставлены во главу угла, то самое время прибегнуть к технологии сварки алюминия вольфрамовыми электродами с использованием инертного газа. Для защиты подойдет аргон или гелий. Электроды применяются диаметром от 1,6 до 5 мм. Дополнительно используется присадочная проволока толщиной 1,6-4 мм.

Сварка подключается к сети переменного тока, а технологические параметры подбираются в зависимости от оборудования. Другими словами, под определенные режимы сварки приобретаются электроды и проволока нужной толщины; определяется скорость подачи инертного газа, сила тока и прочие параметры.

  • Важно, чтобы длина дуги не превышала 2,5 мм.
  • Электрод по отношению к поверхности ставится под углом порядка 80 градусов.
  • Между присадочной проволокой и электродом выдерживается прямой угол.
  • Изначально по шву перемещается проволока и только следом проходит горелка с электродом.
  • Ровность шва можно обеспечить при условии продольного перемещения электрода. Нежелательно двигать электродом в поперечном направлении.
  • Чтобы ванна заполнялась равномерно проволоку в рабочую зону следует подавать возвратно-поступательным перемещением.
  • Свариваемые элементы следует укладывать на железный стол. Черный метал будет отводить избыточное тепло.
  • Подача инертного газа начинается за 4-5 сек до образования и прекращается через 6-7 секунд после прерывания сварочной дуги.

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.
Читайте также  Как красить алюминий в домашних условиях

Выполняем работы инвертором

Для сваривания алюминиевых заготовок нередко используется инвертор. Очень важно правильно подобрать силу тока и электрод. Лучше всего подходят продукты марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Выбор силы тока выполняется с учетом высоких плавильных свойств материала. В остальном все идентично процессу сваривания черных металлов.

Важно! Вначале электроды желательно прокалить в печи, специально предназначенной для их термической обработки.

Технология сварки алюминия при помощи флюсов

На рынке флюсы представлены в большом ассортименте, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант для сваривания конкретного вида алюминиевого сплава. Флюсы с этой целью применяются достаточно давно и призваны разрушить защитную оксидную оболочку. Под воздействием высокой температуры флюс растворяется и вступает в реакцию с оксидом алюминия, разрушая его. В этот же момент заготовки соединяются между собой.

Можно приобрести флюсы, которые предназначены отдельно для дуговой или газовой сварки. Помимо этого, для работы с дуговой сваркой можно использовать графитовые или угольные электроды.

Заключение

Из материала статьи несложно сделать основные выводы. Прежде всего то, что для сваривания алюминия есть множество вариантов, которые отличаются оборудованием и способом. Но в любом случае важна тщательная предварительная подготовка, правильный выбор материалов и настройка аппарата.

Как варить алюминий: обзор моделей и правила работы.

Сварка алюминия – сложный технологический процесс. Использование аргона во многом помогает его облегчить. Аргонодуговая сварка не столь распространена, как MMA или MIG, и в основном используется в профессиональной сфере. Но сейчас все больше и больше сварщиков хотят освоить этот метод. О том, как правильно варить алюминий аргоном, узнаете из данной статьи.

Содержание:

  1. 1. Сложности процесса
  2. 2. Какое оборудование необходимо?
  3. 3. Подготовка поверхности металла
  4. 4. Алгоритм сварки
  5. 5. Статьи по теме

Помимо производственной и строительной сферы, сварка с использованием аргона широко распространена в ремонте автомобилей. Есть и специализированные организации, которые оказывают услуги по аргонодуговой сварке. Скажем сразу, стоимость работ недешевая – за 1 см сварочного шва могут назначить цену в 100 – 120 рублей. Это обосновано сложностью технологии: далеко не каждый сварщик умеет варить аргоном – такие мастера на вес золота. Хотите стать одним из них? Тогда расскажем по порядку о тонкостях аргонной сварки алюминия.

Сложности процесса

  • Алюминий – очень капризный металл, поэтому к нему нужен особый подход. Это обусловлено следующими его свойствами.
  • Оксидная пленка – присутствует на поверхности металла и имеет температуру плавления выше, чем у самой заготовки. От нее нужно избавиться, не повредив при этом деталь.
  • Большая усадка – может стать причиной изменения формы шва при его застывании.
  • Легкая окисляемость – является причиной появления тугоплавкой пленки на расплавленном металле. Это препятствует образованию монолитного шва.
  • Низкая температура плавления – данный вид металла начинает плавиться при температуре 660 °C. Поэтому при воздействии слишком высоких температур, необходимых для удаления оксидной пленки (свыше 2000 °C), металл теряет свою прочность.
  • Сохранение цвета при плавлении – усложняет контроль состояния металла. Бывает сложно зрительно определить, что материал перегрет, поэтому могут возникнуть прожоги.
  • Большая текучесть – усложняет формирование сварочной ванны, в некоторых случаях приходится использовать теплоотводящие подкладки.
  • Высокая теплопроводность – требует проведения сварки с силой тока, в 1,5 раза превосходящей значение тока сварки сталей, которые плавятся при гораздо более высокой температуре.
  • Подверженность образованию трещин и пор – является причиной ослабления сварного шва. Поры образуются при испарении водорода, содержащегося в алюминии, а трещины – при охлаждении детали (обычно происходит на заготовках из сплавов алюминия).

Часть этих проблем решает умение сварщика и правильная подготовка поверхности, а часть – аргонная сварка алюминия. Ведь аргон вытесняет кислород из зоны образования шва, создает электропроводную плазму, разрушает оксидную пленку. В результате удается получить качественное эстетичное соединение, не подверженное трещинам и деформации. Именно поэтому данный метод применяют при выполнении ответственных соединений. Но прежде чем описывать сам процесс, разберемся, что понадобится для работы.

Какое оборудование необходимо?

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).

Подготовка поверхности металла

Важным этапом является очистка кромок заготовок. Прежде всего нужно провести механическую обработку и обезжиривание. Для удаления жировых и масляных следов используют ацетон или другой растворитель. Также может потребоваться разделать кромки – обычно это необходимо заготовкам толщиной свыше 4 мм. Данный процесс заключается в их скосе, чтобы сварочная ванна находилась ниже поверхности детали – для формирования корня шва. Чтобы исключить прожоги, оставляют небольшое притупление. Для тонких деталей применяется метод отбортовки, то есть кромки загибаются под прямым углом относительно листа таким образом, чтобы при стыковке они плотно прилегали друг к другу. Правильная подготовка кромок перед аргонной сваркой алюминия поможет снять деформацию и напряжение в заготовке и повысит качество формирования шва.

Важно удалить с металла оксидную пленку. С этой целью кромки заготовок на ширине до 30 мм подвергают абразивной обработке, например, проходятся наждачной бумагой. Может использоваться и напильник.

Рекомендации специалистов. Чтобы обеспечить эффективный отвод тепла, заготовку размещают на стальной или медной прокладке. Особенно важна такая мера при работе с тонкими листами – это поможет избежать прожогов.

Алгоритм сварки

После того как детали будут готовы к сварке, необходимо правильно настроить сварочный ток, выбрать электрод нужного диаметра и присадочную проволоку. Воспользуйтесь информацией, приведенной ниже. Если сварочный аппарат двухрежимный, его нужно перевести в режим переменного тока (АС).

Таблица

Способ формирования шва Сила тока, А Толщина заготовки, мм Диаметр электрода, мм Диаметр проволоки, мм
С отбортовкой кромок 45 – 50 1,0 1,0
70 – 75 1,5 1,6 – 2,0
80 – 85 2,0 1,6 – 2,0
Встык, односторонний 55 – 75 2,0 1,5 – 2,0 1,0 – 2,0
100 – 120 3,0 3,0 – 4,0 2,0 – 3,0
120 – 150 4,0 3,0 – 4,0 2,0 – 3,0
Встык, двусторонний 120 – 180 4,0 3,0 – 4,0 3,0 – 4,0
200 – 250 5,0 4,0 – 5,0 3,0 – 4,0
240 – 270 6,0 4,0 – 5,0 3,0 – 4,0

Рекомендации специалистов. Начало сварочных работ ведется на большем значении тока, так как необходимо хорошо прогреть металл. По мере формирования шва ток нужно убавлять, так как тепло распространяется по траектории стыка – это поможет избежать прожогов.

Важно правильно подобрать интенсивность подачи инертного газа. Во многом это зависит от силы тока и скорости ведения горелки. Например, при сварке алюминиевого листа толщиной в 1 мм с силой тока до 50 А расход аргона составляет 4 – 5 л/мин. Если приходится обрабатывать деталь толщиной в 4 – 5 мм, а значение сварочного тока превышает 150 А, расход увеличивается до 8 – 10 л/мин. Чрезмерная подача аргона в зону сварки может стать причиной подмешивания в газ воздуха, что негативно скажется на формировании шва. Если же, напротив, газа недостаточно, не удастся добиться эффективной защиты сварочной зоны от кислорода.

Рабочий процесс начинается с продувки газом. Для этого горелку включают на 20 секунд. Подносят рабочую часть к металлу на расстоянии до 2 мм – это оптимальное расстояние для возбуждения электрической дуги. Важно помнить, что аргонная сварка алюминия, впрочем, как и других металлов, не терпит разжигания дуги касанием. Поток аргона защищает зону сварки от кислорода, а электродуга расплавляет кромки и присадочную проволоку (при ее использовании). Для формирования шва следует держать горелку так, чтобы электрод был расположен под углом в 70 – 80° относительно детали.

Если вы используете присадочную проволоку, она должна подаваться под прямым углом относительно электрода. Проволока движется перед электродом, так удается лучше защитить шов. Подача присадочного материала осуществляется короткими возвратно-поступательными движениями. Процесс заключается в том, что проволока приближается к поверхности и касается кончиком, затем направляется назад и вверх. Недопустимы поперечные движения электрода и проволоки. Чтобы шов был равномерным, движения сварщика должны быть плавными. Если делать резкие движения, металл может разбрызгиваться.

Читайте также  Гибка листового алюминия

Рекомендации специалистов. При аргонной сварке алюминия на протяжении всего шва старайтесь соблюдать одинаковое расстояние между электродом и заготовкой – оно должно быть не более 1,5 – 2,5 мм. Чем оно меньше, тем короче будет дуга, а металл расплавится равномерно. В итоге вы получите эстетичное и прочное соединение.

Из-за усадки алюминия при нагреве расплавленный металл быстро застывает. Поэтому углубление в конце шва при охлаждении может лопнуть. Чтобы этого не случилось, необходимо в конце шва направить дугу в обратную сторону и заварить это углубление. После окончания следует продуть горелку газом – не более 10 секунд. Как определить качество шва? Он должен иметь одинаковую ширину, а его структура – напоминать чешуйки. При этом не должно быть пузырей, наплывов и непроваров.

Вот и все, что нужно знать об аргонной сварке алюминия на начальном уровне. Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в технологии и особенностях процесса. Чтобы приступить к работе, вам понадобится оборудование для TIG-сварки. Купите его в нашем интернет-магазине и как можно быстрее приступайте к работе!

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.

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.