Какие виды сварки применяются для алюминия

Сварка алюминия – способы и технологии

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

Низкая свариваемость алюминия – в чем дело?

Низкий показатель свариваемости алюминиевых сплавов обуславливается целым рядом их качеств.

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

Способы сварки алюминия

Существует много способов сварки алюминиевых сплавов, где используются различные виды аппаратов и сварочных материалов. Основных же три:

  1. При помощи вольфрамового электрода с инертными газами.
  2. При помощи полуавтоматов в среде инертных газов.
  3. С помощью плавящихся электродов без газов.

Последний вариант можно назвать, как технология сварки алюминия без аргона.

Внимание! В процессе сварки алюминия или его сплавов важно разрушить оксидный слой, который расположен на поверхности металла. Поэтому в данном процессе используют или переменный, или постоянный ток обратной полярности.

Как правильно варить алюминий

Все начинается с подготовки деталей, а точнее, соединяемых кромок. Основная цель – очистить их от загрязнений. Поэтому кромки алюминиевых заготовок сначала очищаются химическими составами, после высыхания производится обезжиривание, для этого можно использовать любой растворитель: ацетон, уайт-спирит, авиационный бензин и прочие жидкости.

Если планируется сваривать толстые алюминиевые заготовки (больше 4 мм), то их кромки необходимо разделать. Вариантов разделки несколько, к примеру, создания конусных кромок. И последняя операция в процессе подготовки – это очищение кромок от оксидной пленки. Для этого можно использовать напильник или крупнозернистую наждачную бумагу. Как видите, подготовка алюминия к сварке – процесс совсем простой.

Технология сварки алюминия штучными покрытыми электродами

Сварка алюминия электродом (покрытым) имеет свой код обозначения по режиму сварки – MMA. Ее используют для соединения металлов толщиною не менее 4 мм, и когда производится сборка неответственных конструкций. Данная технология является низкокачественной, потому что в процессе сварки алюминия и его сплавов внутри шва остаются поры, что снижает его прочность. Во время самого процесса происходит разбрызгивание металла, плохо отделяются шарики застывшего шлака, которые увеличивают коррозию.

Особенности сварки алюминия покрытыми электродами:

  • Варить можно только постоянным током с обратной полярностью.
  • Сила тока рассчитывается из соотношения: на 1 мм толщины заготовок используется ток силой 25-30 ампер.
  • Для образования качественного шва необходимо кромки двух свариваемых деталей нагревать до 300С, если толщина заготовок имеет среднюю величину. И до 400С при толстых заготовках.
  • Подогрев и медленное остывание – обязательное правило, которое необходимо соблюдать, чтобы получить шов высокого качества.
  • Сварку алюминия нужно выполнять непрерывно в плане использования одного электрода. Все дело в том, что при обрыве электрической дуги на ванне и на электроде образуется шлаковая пленка, которая перекрывает прохождение электрического тока, то есть, это препятствие повторному розжигу дуги.
  • После окончания процесса шов нужно очистить от шлака, который станет причиной образования зон коррозии.
  • Чистить можно горячей водой с последующей обработкой металлической щеткой.

Как сварить алюминий вольфрамовыми электродами в инертном газе

Это самый распространенный вариант, и его используют тогда, когда к прочности алюминиевых конструкций предъявляется жесткое требование. Для этого используется присадочная проволока диаметром 1,6-4 мм и сам вольфрамовый электрод диаметром 1,6-5 мм. А также защитный газ: аргон или гелий.

Читайте также:  Каким кругом резать алюминий болгаркой

Электропитание сварочного процесса производится от источника переменного тока. Все параметры технологической операции зависят именно от выбранного оборудования. То есть, сначала определяются режимы сварки, после чего подбираются диаметры электрода и проволоки, скорость подачи аргона, сила тока и так далее.

Есть и свои особенности сварки алюминия по этой технологии:

  • Длина дуги не должна быть больше 2,5 мм.
  • Угол между плоскостью сварки и вольфрамовым электродом должна быть в пределах 80°.
  • Между проволокой и электродом угол должен быть прямым.
  • Сначала по шву движется присадочная проволока, а вслед за ней горелка с электродом.
  • Никаких поперечных движений, только продольные, что обеспечит ровность сварного шва.
  • Проволока подается в зону сварки возвратно-поступательными движениями. Это позволит равномерно заполнить ванну.
  • Алюминиевые заготовки нужно обязательно укладывать поверх листа железа, который в этом случае будет отводить тепло от зоны сварки.
  • Аргоновый газовый поток начинает подаваться до начала сварочного процесса за 4-5 секунд, а при окончании сварки выключается после через 6-7 секунд.

Как варить алюминий полуавтоматами

Это идеальный вариант, где используется аппарат для сварки алюминия. Он импульсного действия. То есть, в зону сварки подается импульс высокого напряжения, который быстро разбивает оксидный слой. После чего напряжение падает до базового уровня. Но на сегодняшний день эти аппараты очень дороги. Поэтому сварщики стали приспосабливать под данную технологию полуавтоматы, в которых даже отсутствует режим сваривания алюминия и его сплавов.

По сути, технология сварки алюминия точно такая же, как и стали. Только вместо стальной проволоки используется алюминиевая. Есть и другие особенности.

  • Алюминиевая проволока плавится в несколько раз быстрее стальной, поэтому необходимо увеличить скорость ее подачи в зону сваривания.
  • При нагревании алюминиевая проволока расширяется больше, чем стальная, поэтому рекомендуется приобретать специальный наконечник, обозначаемый буквами «Al».
  • Так как алюминиевая проволока мягче стальной, то в процессе подачи ее в зону сваривания могут образовываться петли и скрутки, поэтому рекомендуется использовать для ее подачи механизм с четырьмя роликами.

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором

Сварка дюралюминия (алюминиевый сплав) или самого алюминия может проводиться инвертором. Для процесса необходимо правильно подобрать электрод и ток. Что касается электродов, то лучше использовать марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Установка (настройка) тока должна учитывать высокие плавящиеся свойства металла. Для чего нет необходимости выставлять ток большой величины.

Внимание! Перед началом сварочного процесса рекомендуется электроды прокалить, для чего используется специальная печь. Она так и называется – печь для прокалки электродов.

Сам процесс сварки ничем не отличается от сваривания стальных конструкций. И если перед вами стоит вопрос, можно ли варить алюминий в домашних условиях, то смело отвечайте, что можно.

Сваривание алюминия при помощи флюсов

Флюсы для сварки алюминия используются давно. Они представлены широким модельным рядом, где есть материалы для разных алюминиевых сплавов. Основное их назначение – разрушение оксидной пленки. При нагреве нанесенный флюс растворяется и разрушает окисел, и тут же производится соединение двух элементов.

Производители предлагают флюсы, которые используются только в газовой сварке алюминия, или только в дуговой. В последнем случае используются графитовые электроды или угольные.

Заключение по теме

Как видите, заварить алюминиевые заготовки можно разными способами, в которых используется разное оборудование для сварки. Но во всех случаях нужно свариваемый металл тщательно подготовить, и обязательно проводится настройка аппарата для сварки. Посмотрите видеоурок – как сваривать алюминий. Кстати, видео уроки дают возможность воочию увидеть, что собой представляет сваренный металл в конечном виде.

Источник

Аппараты для сварки алюминия: особенности сваривания алюминия

Алюминий имеет свои особые технические характеристики и его невозможно варить на обычном оборудовании. Аппарат для сварки алюминия на переменном и импульсном токе обеспечивает защиту ванны и горячего металла от контакта с воздухом и быстро нагревает рабочую зону. Тонкие настройки позволяют выбрать режимы работы, когда оксидная пленка разрушается, а алюминий не начинает гореть.

Некоторые особенности алюминия и сплавов на его основе

Алюминий отличается от других металлов высокой теплопроводностью, химической активностью и малым удельным весом. Сварочный аппарат для алюминия должен быстро работать и хорошо защищать сварочную ванну. Обычное оборудование для металлоконструкций и подварки кузовов не сможет обеспечить подходящие для сварки алюминия режимы.

Алюминий быстро окисляется даже в холодном состоянии при комнатной температуре. Образующаяся сверху оксидная пленка намного тверже, чем основной металл и плавится при 2000⁰C, что в 2 раза выше плавления самого алюминия. Частично прочность легких дюралевых деталей обеспечивает твердая пленка окиси алюминия. При механической зачистке до чистого металла на открытом воздухе окисная пленка очень быстро восстанавливается.

У алюминия высокий коэффициент линейного расширения при нагреве. Если детали перегреть, то их сильно покоробит.

Высокая теплопроводность способствует быстрому распространению тепла по телу детали и такому же почти мгновенному охлаждению шва, когда шлак еще не вышел наружу.

Читайте также:  Температура плавления наночастиц алюминия

Процесс и его особенности

Исходя из особенностей металла и его сплавов, у сварочного аппарата для сварки алюминия должны быть следующие характеристики:

  • взламывание оксидной пленки;
  • тонкая регулировка режимов;
  • работа с импульсными и переменными токами;
  • инертный защитный газ;
  • возможность работать с алюминиевыми и вольфрамовыми электродами;
  • высокий ток;
  • стабильная дуга.

В зоне сварки образуется высокая температура. Варить алюминий необходимо быстро, не прерываясь. Продолжительность работы горелки увеличивает водяное и воздушное охлаждение держака и корпуса самой горелки.

[stextbox сварки алюминия, особенно длинных швов, следует менять обычные горелки с охлаждением на тефлоновые. Они жаропрочные и служат значительно дольше при работе высокими токами.[/stextbox]

Остывание в зоне сварки будет происходить медленнее, если перед работой детали полностью подогреть до температуры 250 – 280⁰C. Это исключит образования переходной зоны вдоль шва и горячих трещин.

Сложность сварки алюминия в невозможности четки видеть сварочную ванну. Металл не изменяет своего цвета при нагреве и плавлении.

Каким должен быть сварочный аппарат

Сварку алюминиевых сплавов производят на аппаратах в режиме TIG, переменного и импульсного тока с частотой до 200Гц и током до 200А. К ним относятся:

  • полуавтоматы;
  • аппараты аргонно-дуговой сварки;
  • инверторы.

Для взламывания окисной пленки применяют осциллятор. Он устанавливается в корпус аппарата, увеличивает частоту колебаний до 300Гц. Работает сварочное оборудование на трехфазном токе 380В.

[stextbox ток – это срезанная по оси синусоида. Двойной импульс означает, что синусоида направлена выступами в одну сторону и при обычной частоте в 50Гц она 100 раз достигает пика своего значения.[/stextbox]

Перед тем как сварить алюминий и сталь высоколегированную, в том числе нержавейку, следует выбрать тугоплавкие электроды и соответствующие присадки. В обоих случая подходит неплавящийся электрод и присадочная проволока с кремнием и хромом.

Требования к технологии

Технология начинается с тщательной подготовки свариваемых торцов. Перед работой место под сварку на алюминиевых и дюралюминиевых деталях тщательно зачищают от окислов. Для этого подходит болгарка с мелкозернистым кругом. Шов накладывается непрерывный за один проход. Сварка алюминиевых труб делается за 2 захода, снизу вверх.

Газ включается до начала розжига дуги. Начало процесса производится на высоких токах. Завершается сварка на пониженных токах. Аппараты для сварки должны менять силу тока и напряжение после начала работы.

Для сварки алюминия используется вольфрамовый плавящийся и неплавящийся электрод. Присадочные прутки для алюминия используются двух видов: из чистого металла и литейный алюминий с добавлением кремния.

Выполняют сварку тонкого алюминия аргоном. Толстые листы и детали варят в среде защитного аргонно-гелиевого газа.

Перед началом сварки электрод следует заточить. Плавящийся на полукруг. Неплавящийся затачивается под углом 40⁰ с небольшой площадкой. В процессе сварки на конце должна быть капля чистого металла размером меньше диаметра электрода.

[stetxbox Если капля на электроде темнеет, значит мало газа или аргон не чистый, с добавлением воздуха. Если увеличение расхода газа не изменяет ситуацию, надо менять газовый баллон.[/stextbox]

Длина дуги при сварке алюминия, должна быть постоянной в пределах 12 – 15 мм. Более короткая будет прожигать лист, особенно тонкий. Длинная дуга не прогреет, как положено металл.

Сварка дюралюминия производится по той же технологии, что и чистого металла. Уменьшается только сила тока. При выборе, чем лучше варить дюралюминий, следует остановиться на алюминиевой проволоке. На импульсных аппаратах она просто стекает струей в разогретую ванну и соединяется с металлом.

Если у любителя имеется лодка и ее надо отремонтировать, подойдет импульсный инвертор с осциллятором и вольфрамовый электрод с присадочной проволокой из алюминия. Более дешевый вариант для редкого применения – аргонно-дуговая сварка переменным током. Для мастерских с большим объемом работ лучше выбрать высокопроизводительный импульсный аппарат или полуавтомат.

Регуляторы установок

Алюминий требует тонких настроек и понижения тока в процессе сварки. Основные функции, которые должен иметь аппарат для сварки алюминия:

  • бесконтактного розжига;
  • зоолокации – регулировки соотношения полярности дуги;
  • регулировка баланса переменного тока.

Бесконтактный розжиг обеспечивает возгорание дуги без чирканья о деталь и постоянное ее горение.

При работе в режиме AC полярность дуги меняется с прямой на обратную и наоборот. Зоолокация позволяет подбирать оптимальную направленность тока и частоту изменений полярности.

Продолжительность пауз и импульсов регулируется балансиром в зависимости от толщины свариваемого металла.

Дополнительно сварщиком выставляется:

  • стартовый ток;
  • величина и характер основного тока;
  • форсаж дуги.

Кроме этих функций качественную сварку обеспечивает несколько таймеров. Они отвечают за:

  • подачу газа до начала сварки;
  • время спада тока;
  • подачу газа после завершения работы.

защитный газ подается до начала процесса сварки – розжига дуги. Это обеспечивает полное закрытие ванны до начала процесса плавления.

Начинать варить алюминий надо на повышенном токе, затем его надо понизить. Таймер автоматически понижает ток через определенное время после начала работы.

Читайте также:  Для получения алюминия был израсходован оксид алюминия массой 586 г

Алюминий остывает быстро, но все равно необходимо время, чтобы шов не окислился и не потрещал. После отключения электрической дуги еще 5 – 7 секунд подается газ в рабочую зону.

Установка и выключение

Не зависимо от того, какой материал требуется сваривать, оборудование следует включать и выключать в определенной последовательности.

  1. Проверить целостность корпуса, кабелей и заземление.
  2. Подключить кабеля к аппарату и детали.
  3. Подвести и закрепить на держателе газовый шланг.
  4. Подсоединить охлаждение.
  5. Выставить режимы работы в зависимости от того, какая толщина металла и длина шва.

На плиту укладывается дюралевый лист, закрепляется. После этого можно включить оборудование. Если ток постоянный, то следует выбирать обратную полярность и специальные электроды, работающие в режиме AC/DC. Ими удобно сваривать материалы, которые не поддаются обработке стандартными способами.

После сварки следует непродолжительное время ожидать, пока остынет деталь, не выключая аргон. Затем отключить все в обратном порядке.

Эксплуатация оборудования при работе

Алюминий варится на высоких токах с большой частотой. Для оборудования такой режим представляет большую нагрузку. Следует соблюдать режим работа-отдых, указанные в техническом паспорте оборудования.

Следует точно настраивать аппарат и проверять заземление.

При работе на полуавтомате с алюминиевой проволокой длина шлангов не должна превышать 3 метра. Сопло следует выбирать шире обычного. Алюминиевая проволока мягкая и при нагреве сильно расширяется. В результате возникает трение и она заедает.

Насадка для газа выбирается с широким соплом и сеткой внутри. Поток образуется равномерный и хорошо закрывает ванну.

Для алюминия применяется в основном электродуговая обработка на переменном токе. Плазменный горячий поток легко может расплавить любой металл, но алюминий имеет тугоплавкую пленку и он сильно покоробится при нагреве газовой горелкой. К тому же он активно вступает в реакцию не только с кислородом, но азотом и углеродом. В результате образуется хрупкий шов с толстым слоем шлака и детали с большой поводкой.

Полуавтомат

На полуавтоматах для сварки используют алюминиевую проволоку. Она с постоянной скоростью подается в горелку и расплавляется в ванной. К ручке прикреплена форсунка, подающая защитный газ. Всем процессом управляет полуавтомат, рука сварщика только направляет расплавленную ванну для образования шва.

Полуавтоматическая сварка высокопроизводительная. Ее хорошо применять на производстве с большим количеством деталей под сварку из разных сталей и металлов. При работе с алюминием можно накладывать непрерывный шов длиной до 5 м.

Инверторное оборудование

Для сварки алюминия и его сплавов подойдет обычный инвертор с подключенным к нему баллоном, в котором аргонный газ. В качестве защитного флюса используется аргон, гелий и их смесь.

Чаще всего домашние сварочные работы, с которых подвариваются алюминий и дюраль, выполняются на простых инверторах. Прибор выдает ток, достаточный для непродолжительной сварки цветных металлов.

Для сварки подбираются специальные электроды, рассчитанные на работу с металлами, обладающими высокой теплопроводностью, это серия О3Р и О3А, диаметр 2,5 – 3 мм. Они представляют собой стержень из специального сплава и обмазки.

Перед тем как сваривать алюминий инвертором, электроды необходимо хорошо прокалить. Если в их обмазке, используемой в качестве флюса, останется влага, она образует поры в металле шва и шлаковые включения.

Шов следует накладывать не спеша, следить, чтобы ванна успевала прогреваться, а шлак всплыть. Инверторное соединение деталей дает прочный и красивый шов с небольшой зоной прогрева по бокам.

Аргоновая сварка

Ручная аргонодуговая сварка применяется чаще всего любителями при ремонте автомобиля или лодки, сваривании небольших деталей. В качестве расходного материала используют в основном неплавящиеся вольфрамовые электроды и присадочная проволока. Вместе с ними в зону сварки подается аргон, защитный газ.

Неплавящиеся электроды создают с помощью дуги высокую температуру. При этом обмазка также не обгорает, обычного для ручной сварки флюса нет.

Кроме вольфрамовых, могут применяться угольные электроды и специальные для сварки металлов с высоким коэффициентом теплоотдачи, такие как алюминий, медь и их сплавы. Они имеют обозначение А3. Выпускаются с рутиловой, целлюлозной и вольфрамовой обмазкой.

Аргоновая сварка может производиться на инверторах и трансформаторах. Главное условие, это подключение газа.

Последовательность в домашних условиях

В домашних условиях следует сначала проверить исправность оборудования. Затем готовятся детали. Их устанавливают на специальный верстак или плиту. Закрепляют для сварки, по возможности без прихваток.

Непосредственно перед работой зачищают, снимая пленку окислов механическим путем.

Электроды и проволока должны быть сухими, прокаленными в печи. Детали тоже по возможности подогревают в печи или аргоном горелкой. После этого производят сварку.

Варить алюминий можно длинными швами по горизонтали. Короткие строчки применяют для вертикали и потолка.

Электродуговая сварка алюминия в среде аргона возможна для выполнения в условиях гаража и домашней мастерской. Лучше всего использовать инвертор, как универсальное оборудование.

Источник

Adblock
detector