Сварка алюминия в домашних условиях

Сварка алюминия в домашних условиях

Сварочные работы необходимы не только на производстве, но и в небольших мастерских. Все чаще возникает потребность в соединении деталей из алюминия и его сплавов. Например, моторные лодки, головки блоков цилиндров для двигателей внутреннего сгорания.

Сам по себе алюминий – это металл, обладающий малым удельным весом, большой вязкостью, теплопроводностью и электропроводностью. Его сплавы выдерживают высокие механические нагрузки. Но при всех его достоинствах сварка алюминия в домашних условиях сопряжена с некоторыми трудностями.

Характерности сварки

У данного материала, и у его сплавов тоже, есть отличительные свойства. Зачастую новички не предполагают, что за препятствия возникнут во время металлообработки.

Первоочередная сложность, что появится при сваривании алюминиевых сплавов под повышенными температурами — окисная пленка. Она покрывает поверхность элемента, плавится при температуре двукратно выше температуры плавления самого алюминия.

Из-за чего, не получается должным образом произвести сварку и создать шов.

Даже просто расплавив металл, наслаивается окисная пленка, что покрывает весь сварочный участок. Эту ситуацию можно избежать, предварительно используя защитные газы.

Например, соединяя медь с алюминием используют аргон. Он защищает сварочный участок от возникновения окиси, а также позволяет проще сформировать шов.

Следующей сложностью является чрезмерная текучесть расплавленного металла. Нагрев элемент, он начинает растекаться, что не позволяет создать сварочную ванну. Поэтому, чтобы избежать этой проблемы, рекомендуем использовать теплопроводящие подкладки.

Важно учитывать, что рассматриваемый материал содержит много водорода. По охлаждению элемента он рвется наружу, отчего образует расщелины и отверстия в соединении.

Ввиду повышенного коэффициента линейного расширения, даже высококачественный шов по остыванию может испортиться. По сути, металл усаживается (как дерево). Шов меняется, появляются трещины. К примеру фото ниже.

Выполнять сваривание алюминия с нержавеющей сталью положено при высоком сварочном токе. Ранее мы уже упомянули о хорошей теплопроводности материала, а значит маленькие токи он лишь пропустит через себя, в результате электросварка будет неудачной.

Во время работы с нержавейкой, подающийся ток не должен превышать значение тока при электросваривании легкого металла в 1.5 раза.

Советуем использовать постоянный ток и установить обратную полярность. Это уравняет отрицательные свойства окисной пленки из-за катодного распыления. А постоянный ток с прямой полярностью, не дадут сварить алюминий.

Важный момент во время сваривания, особенно дома — это, отсутствие информации о качестве сырья. Даже будучи на производстве, марка последнего редко бывает известна. Чем обусловлены сложности выбора правильной техники и режима сварки.

Поначалу все кажется очень сложным, что зачастую отталкивает новичков. На самом деле, в любой ситуации есть решение. Понимая все нюансы работы с этим материалом, можно установить метод металлообработки.

Оборудование

Средства производства при контактной точечной сварке алюминия включают:

  • сварочное оборудование;
  • средства для подготовки поверхности;
  • приспособления, обеспечивающие точность сборки и сварки;
  • электроды;
  • устройства для проведения подготовительных, заключительных, доводочных операций;
  • аппаратура для контроля.

Сварочное оборудование

Используют машины для контактной сварки. Их главные функции – сжатие и нагрев соединяемых элементов. По виду используемой энергии классифицируются:

  • однофазные;
  • трехфазные;
  • накопленной энергии.

Примерная стоимость аппаратов для точечной сварки на Яндекс.маркет

При выборе конструкции машины для сварки алюминиевого сплава учитывается скорость размягчения материала, составляющая 0.002-0.005 сек. Прилагаемое к электродам усилие должно быть достаточным для разрушения поверхностного слоя окиси.

Электроды

По причине высокой теплопроводности материала, имеются ограничения к типам применяемых электродов. Материал для их изготовления должен обладать хорошей электропроводностью (более 85%), жаропрочностью, твердостью. Это медные электроды, состав которых подбирается по типу свариваемого сплава.

Примерная стоимость медных электродов на Яндекс.маркет

Аргоновая сварка алюминия

Сварка алюминия в домашних условиях при помощи аргона может проводиться:

  • Неплавящимися электродами.

Проведение работ неплавящимся электродом по алюминию наиболее целесообразно, если нужно получить потолочные и вертикальные швы или же заварить трещину. Однако сварку можно производить во всех пространственных положениях. Поскольку аргон имеет большую массу, чем воздух, то при формировании всех швов, кроме горизонтальных, этот газ можно смешать с гелием.

Чтобы рассчитать оптимальную силу тока, нужно количество миллиметров диаметра электрода умножить на 30-45. Примерно такое количество ампер понадобится для формирования прочного соединения. Если детали имеют толщину до 6 мм, то подойдут электроды с толщиной до 4 мм. Если же толщина заготовки превышает 6 мм, то вам необходимы электроды с диаметром 6 мм. При расчете количества аргона учтите, что за 1 минуту непрерывной работы будет истрачено от 6 до 16 литров газа.

При работе вольфрамовым электродом его следует вести за присадочной проволокой. Выбрав максимальную скорость, вы сможете избежать дефектов шва.

  • Присадочной проволокой. Полуавтоматическая электросварка необходима, если толщина детали – 3 мм и больше. Чтобы сварить инвертором в среде защитного газа, выберите проволоку толщиной 1,2 – 1,6 мм. Чем больше температура ее плавления будет приближена к температуре плавления детали, тем легче пройдет сварка.

Проволока при работе таким аппаратом подается в автоматическом режиме, движения же горелки нужно осуществлять вручную в направлении справа налево. Горелка должна быть оснащена тефлоновой направляющей и иметь длину не более 3 м. Расстояние от сопла до алюминиевой поверхности — примерно 10-15 мм, отклонение горелки от вертикали – 10-20 градусов. Этого достаточно для хорошего провара, и расход газа происходит вполне экономно.

Как сварить алюминий полуавтоматом, можно ознакомиться здесь.

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 ?С;
  • 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.

Полезные советы

Повысить качественные показатели сварки алюминия в домашних условиях помогут рекомендации специалистов:

  • разделывая кромки, следует учитывать, что при уменьшении угла фасок увеличивается ширина шва;
  • при соединении деталей толщиной больше 7 мм между ними нужно оставить зазор 2 мм;
  • чтобы шов получился ровным по ширине, детали сначала прихватывают с обеих сторон;
  • перед завариванием трещину расширяют и углубляют, так как варить алюминий без ее заполнения бесполезно;
  • толстостенные детали сваривают в несколько проходов до заполнения стыка, удаляя шлак с каждого шва.
Читайте также  Дизайн ванной комнаты 9 кв м

Узнав как сваривать алюминий в домашних условиях можно переходить к практике. Однако, чтобы не стать жертвой несчастного случая, прежде нужно запастись одеждой и перчатками из огнеупорного материала. Для работы дома лучше приобрести аппарат с возможностью проведения ручной и аргонодуговой сварки.

Виды сварки для алюминиевых сплавов

Сложный химический состав сплавов, а также окисный, тугоплавкий слой не даёт возможности соединять, свариваемые заготовки и ремонтируемые изделия, традиционным способом. Поэтому особенности сварки диктуют применение специальных электродов, проволоки и среды защитных газов, препятствующих окислению. Большое влияние на качество шва оказывает толщина заготовок, и необходимо отметить, что алюминий обладает значительным коэффициентом расширения и высокой теплопроводностью, что ведёт к деформации шва, при нарушении технологии. Наиболее популярными методами работ по свариванию сплавов алюминия, являются следующие виды:

  • сварка методом ММА покрытыми плавящимися электродами, постоянным током обратной полярности, без защитного газа;
  • метод АС TIG с использованием вольфрамового, тугоплавкого электрода в инертной среде, переменным высокочастотным током;
  • сварка MIG, с применением полуавтоматической подачи алюминиевой проволоки, горелкой в защитной среде аргона или его смеси с СО2.


Наиболее применимым методом сварки в домашних условиях является ММА, но тонкого шва, применяя этот способ, добиться будет трудно. Кроме того, работе предшествует определённый подготовительный процесс обработки заготовок и прокаливания электродов, и может понадобиться неоднократный проход довольно дорогими электродами. Мало подходит для тонкостенных заготовок, а для значительной толщины требует обработки кромок.

Для работы с тонкостенными заготовками и выполнения более качественного шва больше подходит метод TIG. Аппараты ММА+TIG стоят сравнительно недорого и позволяют существенно расширить диапазон доступных работ. Так называемая аргонодуговая сварка алюминия выполняется с использованием тугоплавкого, вольфрамового электрода и горелки, в которую подаётся инертный газ.

Полуавтоматическая MIG сварка подразумевает регулируемую, автоматическую подачу проволоки, которая одновременно служит электродом, в сварочную ванночку и среду инертного газа. Метод делает возможным добиться весьма хорошего качества, но требует квалификации и дороже, чем предыдущие способы.

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.

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.
Читайте также  Клееный брус отзывы

Недостатки

  • Сварка алюминия в домашних условиях обеспечивает более низкий уровень качества соединения;
  • Порой сложно подобрать подходящие расходные материалы, особенно, если речь идет о редких случаях использования;
  • Сложно использовать современные технологии, так как в домашних условиях зачастую нет подходящих вещей, которые применяются на передовых предприятиях;
  • Сложнее соблюдать технику безопасности, особенно, при работе с газом;
  • Сварочные электроды могут храниться в недостаточно надежных условиях, из-за чего они могут отсыреть и испортиться;
  • Отсутствуют точные методы контроля полученного сварного шва, что очень важно перед применением изделия.

Возможные способы сварки алюминия дома

В домашних условиях может осуществляться не только примитивная сварка алюминия при помощи плавкого электрода, но и другие разновидности, в зависимости от оборудования, которое используется. Выделяют следующие способы сварки:

  • Сварка алюминия электродом в домашних условиях. Это самый простой способ, так как очень схож с обыкновенной сваркой стали, но с учетом всех особенностей поведения расплавленного алюминия. Здесь не нужно особого опыта работы мастера, но требуется учитывать низкую вязкость металла, что усложняет работу новичков и делает шов не таким ровным и монолитным, как при сварке стали.
  • Сварка алюминия в домашних условиях газовой горелкой. Здесь в качестве основной температурной силы, расплавляющей металл, используется газ. Это снижает скорость сварки в три раза и делает процесс более простым. Тут применяется сварочная проволока, на которой нет покрытия, что позволяет избавиться от проблем с просушкой электродов. Газ является более надежной защитой, чем обмазка электродов.
  • Аргонодуговая сварка. Это один из лучших вариантов, так как само сваривание происходит под воздействием дуги, а в качестве защиты применяется инертный газ аргон. Тут используется неплавкий электрод и присадочная проволока, что обеспечивает высокое качество соединение. Сварка алюминия в домашних условиях таким способов применяется достаточно редко из-за технической сложности данного процесса.

Материалы и инструмент

Сварка деталей из алюминия требует специальной технической подготовки, которая зависит от выбранного способа. Но даже самые простые варианты требуют особой средств, которые помогут сделать все как можно более качественно и надежно. Среди них выделяются такие вещи как:

  • Сварочный аппарат, который становится главным источником питания, обеспечивающим подачу тока нужных параметров для конкретного вида сварки;
  • Электроды (или присадочная проволока, если используется процесс сваривания при помощи газа) – этот материал должен максимально соответствовать тому, с чем он будет свариваться;
  • Газовые баллоны со шлангами, что используется для соединения металла газом, но такой вариант для домашних условий не часто используется;
  • Заземление для всех использующихся электрических аппаратов;
  • Рабочая одежда и сварочная маска.

Пошаговая инструкция

Когда идет сварка лодки из алюминия, или других важных вещей, то следует правильно соблюдать режимы, чтобы добиться желаемого результата. Стоит выделить следующие шаги:

  • Подготовка металла. Она может включать в себя разделку кромок, что необходимо при толщине металла от 4 мм, так как алюминий обладает низкой глубиной проварки, поэтому, нужно уменьшить толщину за счет скоса кромок. Также требуется механически зачистить поверхность наждачной бумагой или металлической щеткой, чтобы убрать жиры, масла, различные налеты и пленки;

  • Затем следует аккуратно распределить флюс (если речь идет о газовой сварке), чтобы улучшить свойства сваривания металла;
  • После этого требуется подогреть металл (снова при газовой сварке), чтобы избежать температурной деформации и способствовать предварительному расплавлению флюса;

Нагрев алюминия для сварки

  • Далее можно уже приступать к самому свариванию, разжигая пламя или дугу и образуя валик шва в сварочной ванной идти по всей длине кромок;

Сварка алюминия горелкой в домашних условиях

  • После окончания работ нужно дать остыть металлу и проверить качество соединения доступными методами.

Когда осуществляется TIG сварка алюминия, то требуется использовать только переменный ток, так как качества соединения с ним становится выше.»