Сварка алюминия

Алюминий обладает широким спектром достоинств: небольшая масса; высокая тепло- и электропроводность; устойчивость к механическим нагрузкам. Данные преимущества способствует активному использованию данного металла в различных сферах деятельности. Одним из немногих недостатков алюминия является плохая свариваемость. Качественно выполненная сварка по алюминию по силам исполнителю любого уровня. Однако, для этого необходимо строго следовать рекомендациям и выполнять работы строго поэтапно.

Чем обусловлена низкая свариваемость алюминия

Существует несколько причин, по которым алюминий обладает низким уровнем сваривания:

  • Изделия из алюминия и его сплавов покрыты тугоплавкой оксидной пленкой, обладающей большей плотностью и температурой плавления, чем сам металл. Это усложняет сварочный процесс и способствует загрязнению наплавленного металла.
  • Формирование сварочной ванны затрудняется из-за высокой текучести алюминия в расплавленном состоянии. Поэтому рекомендуется использование теплоотводящих подкладок.
  • Высокий коэффициент линейного расширения приводит к деформации соединения во время его остывания.
  • Состав алюминия включает водород, который уменьшает пластичность и прочность металла. При застывании водород стремится выйти наружу, что способствует образованию дефектов в шве: поры и трещины.
  • Высокая теплопроводность данного металла требует проводить сварку с помощью мощных источников тепла.

Как правильно варить алюминий

Сварочный процесс начинается с предварительной подготовки рабочих кромок. Главная цель — очистка поверхности, которая проводится в несколько этапов:

  • заготовки нужно тщательно зачистить с помощью химических составов;
  • после высыхания поверхность необходимо обезжирить любым растворителем: ацетон, авиационный бензин, уайт-спирит или другой жидкостью;
  • если свариванию подлежат изделия толщиной свыше 4 мм., то кромки следует разделать;
  • завершающей процедурой является очищение кромок от оксидного слоя; для этого применяются следующие инструменты: напильник, наждачная бумага, щетка с ворсинками из стали.

Методы сварки алюминия

Для работы с алюминием и его сплавами применяются различные методы соединения, подразумевающие использование разного оборудования и материалов. Далее мы рассмотрим, как правильно сваривать алюминий по каждой отмеченной технологии.

Ручная дуговая сварка алюминия электродами

1. Ручная дуговая сварка алюминия покрытыми электродами (технология ММА). Данный способ применяется для неответственных конструкций из чистого алюминия и его сплавов: AlSi, AlMg и AlMn; толщина изделий не превышает 4 мм.

Этот метод обладает несколькими недостатками:

  • пористость и низкая прочность шва подразумевает невысокое качество соединения;
  • большое количество брызг расплавленного металла;
  • плохая отделяемость шлаковой корки, которая может вызвать коррозию.

Сваривание выполняется постоянным током обратной полярности без поперечных колебаний. Силу тока следует рассчитывать следующим образом: 25-30 А на 1 мм. электрода.

Для сварки алюминия предназначены несколько марок электродов: ОЗА, ОЗАНА и УАНА. Полный перечень представлен в разделе «Электроды по алюминию».

Для получения более качественного соединения рекомендуется подогреть детали перед сваркой: изделия средней толщины до температуры 250-300°С, для массивных  конструкций — до 400°С.

Важно! Если производитель электродов рекомендует иную температуру прогрева, примените его рекомендацию.

Полная информация представлена в статье «Сварка алюминия электродами».

2. Ручная дуговая сварка также может осуществляться угольными электродами. Данный метод предназначен для неответственных конструкций. Сварка алюминия угольным электродом производится постоянным током прямой полярности. При работе с изделиями толщиной более 2,5 мм выполняется разделка кромок. Диаметр прутка составляет от 2 до 8 мм. Флюс наносится на стержень или на рабочую поверхность в виде пасты.
elektrody-volfram
3. Ручная дуговая сварка вольфрамовым электродов проводится в инертном газе (технология AC TIG). Данный способ является самым распространенным, применяется в тех случаях, когда к соединению предъявляются высокие требования по следующим свойствам: прочность и эстетичность. При работе используются стержни диаметром от 1,6 до 5 мм. и присадочные прутки — от 1,6 до 4 мм. в поперечном сечении.

Сварка алюминия вольфрамовым электродом проводится в защитной среде из аргона или гелия. Питание электрической дуги осуществляется от источника переменного тока, что позволяет разрушать оксидную пленку.

  • Угол между электродом и рабочей поверхностью должен составлять 70-80°; между присадочной проволокой и электродом — 90°. Длина дуги — от 1,5 до 2,5 мм.
  • Присадка подается короткими возвратно-поступательными движениями. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.
  • Горелка движется вслед за прутком.
  • Под алюминиевое изделие следует класть прокладку из меди и стали, которая будет выполнять теплоотводящую роль. Это исключит образование дыр, особенно при работе с тонким металлом.
  • Размеры сварочной ванны должны быть минимальными.
  • Подача аргона начинается за 5-7 секунд до возбуждения дуги, а выключается через 5-7 секунд после её обрыва.

Автоматическая дуговая сварка

На фото: автоматическая сварка под флюсом. Сваривается сталь, картинка приведена для общего представления процесса.

Автоматическая сварка алюминия производится полуоткрытой дугой по слою флюса или закрытой дугой под флюсом.

В первом случае используются плавящиеся электроды и фторидно-хлоридные флюсы. С обратной стороны сварного соединения рекомендуется использовать стальную подкладку, что поможет избежать протеков расплавленного металла. Сваривание осуществляется постоянным током обратной полярности. Высокая концентрация энергии обеспечивает глубокое проплавление основного металла. Достаточно мощная дуга хорошо прогревает изделие, поэтому предварительный подогрев не нужен. Также нет необходимости в скосе кромок при работе с деталями толщиной более 20-25 мм.

Автоматическая сварка под флюсом проводится расщепленным электродом (т.е. двумя электродными проволоками, одновременно подаваемыми в сварочную ванну) с применением переменного или постоянного тока обратной полярности. Необходимо использовать флюсы с пониженной электроводностью.

Газовая сварка

В качестве горючего газа, чаще всего, используется ацетилен, расход которого (по мощности горелки) должен составлять 100 л/ч на 1 мм. толщины свариваемого изделия.
Также исполнителю понадобится присадочный пруток, представляющий собой проволоку из алюминия или его сплавов. Ее диаметр зависит от толщины рабочего изделия и варьируется в диапазоне от 1,5 до 5,0 мм.

Данная технология подразумевает использование специальных флюсов, которые предотвращают окисление металла и способствуют удалению оксидов. Флюс вводится в рабочую зону либо вместе с присадочным прутком, либо в виде пасты на свариваемые кромки. Флюсы удаляются после сварки посредством промывания сварных швов теплой водой или двухпроцентным раствором хромовой кислоты.

При сваривании деталей, толщина стенок которых превышает 4 мм., необходимо выполнять разделку кромок; свыше 8 мм. — нужен местный или общий подогрев. Сварка проводится левым способом.

Полуавтоматическая сварка

Технология DC MIG подразумевает осуществление сварки в защитной среде, специальная проволока подается в автоматизированном режиме. На производстве исполнители применяют импульсные полуавтоматы, обеспечивающие высокую эффективность работ и отличное качество соединения. Однако, бытовая сварка может выполняться и обычным полуавтоматом.

Данный метод характеризуется несколькими особенностями:

  • сваривание производится постоянным током обратной полярности;
  • состав сварочной проволоки должен соответствовать основному металлу.

Основные преимущества данного способа:

  • возможность проводить сваривание деталей различных размеров;
  • дугу можно контролировать при любом положении горелки;
  • широкий диапазон настроек позволяет проводить сваривание разными режимами;
  • обеспечение экономного расхода электроэнергии и расходных материалов;
  • высокий КПД аппарата, который может достигать 95%.

Недостатки полуавтоматического режима:

  • электронные схемы агрегатов плохо переносят низкие температуры;
  • перепады температур могут вызвать конденсат и вывести аппарат из строя.

Полуавтоматическая сварка алюминия может проводиться и без защитных газов.

 

Сварка в среде инертных газов

Сварка алюминия в среде инертных газов проводится с помощью вольфрамовых и плавящихся электродов. Защитная среда может состоять из аргона высшего или первого сорта, гелия повышенной чистоты или смеси аргона с гелием.

Сварка алюминия неплавящимся электродом применяется для металла толщиной до 12 мм., при этом диаметр расходников должен составлять 2-6 мм. Присадочную проволоку исполнитель подбирает в зависимости от марки основного металла, диаметр проволоки 2-5 мм. Ручная аргонная сварка осуществляется с помощью установок переменного тока.

Существуют рекомендуемые режимы сварки алюминиевых изделий вольфрамовым электродом

Толщина металла, мм. Диаметр вольфрамового электрода, мм. Диаметр присадочной проволоки, мм. Сила тока в аргоне, А Сила тока в гелии, А
1-2 2 1-2 50-70 30-40
4-6 3 2-3 100-130 60-90
4-6 4 3 160-180 110-130
6-10 5 3-4 220-300 160-240
11-15 6 4 280-360 220-300

Сварка тонких алюминиевых листов (до 3 мм.) производится в один проход с использованием теплоотводящей подкладки. Изделие толщиной 4-6 мм. сваривается без скоса кромок за два прохода с обеих сторон. Детали толщиной более 6 мм. требуют V-образной или X-образной разделки с четырьмя проходами.

Сваривание изделий с помощью плавящихся электродов может выполняться в среде чистого аргона или в смеси аргона и гелия. Диаметр стержня — 1,5-2,5 мм.

Соединение осуществляется постоянным током обратной полярности.

Электрошлаковая сварка

Данная технология применяется для сваривания изделий из алюминия и сплавов, толщина стенок которых расположена в диапазоне 50-250 мм. Соединение проводится на переменном токе с помощью плавящихся мундштуков (набор пластин или стержней с каналами для подачи электродной проволоки) или пластинчатых электродов.

Швы малой протяженности следует сваривать пластинчатыми электродами. Для протяженных швов рекомендуется применять плавящиеся мундштуки, через которые в зону сварки будут подаваться ленты или проволоки. Также необходимо применение флюсов на основе галогенидов щелочноземельных и щелочных металлов.

Соединение формируется с помощью медных или графитовых кристаллизаторов.

Лазерная сварка

Данная технология используется в основном на производстве. Перед сваркой поверхность необходимо очистить от загрязнений.

Использование лазера обеспечивает высокую точность соединения, позволяет уменьшить зону термического воздействия и толщину шва. Также данная технология обладает ещё несколькими достоинствами:

  • возможность создавать швы сложной формы;
  • высокий уровень производительности;
  • оперативность сварочного процесса и, чаще всего, его автоматизация;
  • экологически безопасный режим сварки;
  • сваривание может проводиться в любом пространственном положении;
  • околошовная зона практически не подвергается тепловому воздействию, что позволяет её сохранять все первоначальные свойства.

Основные недостатки лазерного метода:

  • высокая стоимость оборудования и всего процесса в целом;
  • лазер плохо обрабатывает толстостенные изделия;
  • предназначен для работы с узким спектром изделий;
  • низкий КПД.

Плазменная сварка

Перспективным способом для сваривания алюминия является плазменная сварка, обеспечивающая высокую концентрацию энергии. Кроме этого, данный метод гарантирует глубокое проплавление, в результате которого возрастает доля основного металла в шве. Для этого необходимо соблюдать точность при сборке деталей под сварку и ведении горелки. Плазменная дуга работает на переменном токе.

Главные преимущества данного способа:

  • высокая скорость;
  • стабильность процесса и простота его контроля (в сравнении с ручной дуговой сваркой);
  • небольшая зона термического воздействия.

Электронно-лучевая сварка

Основной компонент данного метода — электронный луч, создаваемый особым прибором — электронной пушкой. Оснащение работает от высоковольтного источника постоянного тока. Сваривание осуществляется в техническом вакууме, который способствует разрушению оксидной пленки и удалению водорода из шва.

Основные достоинства:

  • минимальное разупрочнение металла в околошовной зоне;
  • соединения характеризуются плотностью и качеством;
  • минимальный уровень тепловложения;
  • высокая скорость сварки;
  • минимальные деформации конструкций.

Сварка алюминия в домашних условиях: возможно ли?

 Потребность в сварке алюминия может возникнуть не только в промышленных и производственных условиях, но и в быту. Некоторые вышеперечисленные методы сваривания алюминия успешно применяются в домашних условиях:

  • технология ММА, подразумевающая использование инвертора/трансформатора и плавящихся электродов с обмазкой;
  • сварка алюминия газом;
  • технология DC MIG (полуавтоматом);
  • сварка аргоном (АС TIG).

Каждый из этих способов обладает своими особенностями, рассмотренными ранее. Однако, выполнение бытовой сварки требует особого внимания. Поэтому рекомендуем ознакомиться с полным перечнем нюансов, возникающих при сварке алюминия в домашних условиях. Четко следуя указаниям и советам, каждый исполнитель сможет качественно выполнить соединение изделий и конструкций из алюминия.

 

Отзывы

Комментирование закрыто.

 

Поиск по сайту
Марки
© 2012-2019    Информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой    //    Вверх