Сварка алюминия и его сплавов

Сварка алюминия и его сплавов

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

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.

Осторожно, сложности

О том, как происходит сварка алюминия, видео можно увидеть ниже. Мы же акцентируем ваше внимание на основных сложностях, возникающих при сварке алюминия. Первой проблемой, с которой сталкивается тиг сварка алюминия полуавтоматом, является образование оксидной пленки. Алюминий имеет температуру плавления намного меньшую, чем оксидный слой, поэтому, чтобы пробить пленку и расплавить алюминий, нужна импульсная сварка.

Алюминиевая и дюралюминиевая сварка происходят с вероятностью прожога свариваемой детали, поскольку алюминий обладает большой теплопроводностью. Поэтому, его следует хорошо прогревать перед началом сварочных работ.

  • Зачистка алюминиевой детали – это обязательное условие для проведения такой процедуры, как сварка алюминия, видео с инструкциями по сварке, которое вы найдете в нашей статье, начинается именно с этой процедуры. Это позволит в какой-то степени разбить возникшую пленку и затем ускорит работу. Но! Начинать саму сварку нужно не позже суток со времени зачистки.
  • Очень важно чтобы в процессе сварочный аппарат для сварки алюминия сохранял постоянную длину дуги. Ее длина для работы с алюминием должна лежать в диапазоне 12-15 мм, иначе могут возникнуть проблемы. При меньшей длине дуги образуется прожог, при большей – произойдет несплавление. Точное значение этого параметра зависит от толщины и состава сплава материала.
  • Поскольку алюминий обладает большой теплопроводностью, то он подвержен быстрому остыванию, и, в результате – затвердеванию. Поэтому, могут возникнуть определенные сложности по заварке кратера в завершении сварочного шва. Поэтому, начинающим сварщикам для работы с алюминием будет необходим сварочный аппарат с функцией, дающей для разогрева детали больший ток в начале работы, и низкий ток – в конце для заварки кратера. Не лишним при этом будет осциллятор для сварки алюминия.
Читайте также  Габионы клумбы

Вообще, для такого умения как сварка алюминия, впрочем, как и для любого другого, необходима практика. С ней придет не только полное понимание самого процесса, но и понимание того, что в имеющемся богатом ассортименте современных сварочных аппаратов необходимо разобраться для качественного выполнения работы.

Поупражнявшись некоторое время на доступных материалах, вы обязательно сможете овладеть техникой сварки алюминия и составить для себя понимание вопроса аппаратуры.

Еще по этой теме на нашем сайте:

  1. Сварка чугуна электродом — видео процесса
    Чугун представляет собой железоуглеродистый специальный сплав, который отличается высоким содержанием углерода (2,14%). Благодаря этому в сравнении с другими сталями он находится в свободном состоянии. К.

Сварка нержавейки электродом — процесс сварки нержавеющей стали
Согласно принятой классификации, нержавеющая сталь относится к высоколегированным сталям, которые обладают высокой коррозионной устойчивостью. В её составе основным легирующим компонентом является хром, содержание которого колеблется.

Сварка аргоном — видео, как правильно производится аргонная сварка
Перед началом работы стоит внимательно просмотреть «Аргонная сварка. Видео» для того, чтобы понять преимущества её использования, нюансы самого процесса, а также самые распространённые ошибки, которые.

Ручная дуговая сварка — видео и принцип работы сварочного аппарата для начинающих
Метод РДС – это самый распространенный и доступный метод сварки штучным покрытым электродом. В инструкции ручная дуговая сварка видео хорошо видно, что этот метод отличается.

Свойства и свариваемость дюралюминия

Как и при сварке алюминия, данный металл не всегда хорошо соединяется, что обусловлено его свойствами. Предел текучести этого металла составляет около 250 МПа. Плотность данного сплава составляет значение в пределах 2,5-2,8 тонн/ метр кубический. Плавится он при той же температуре, что и алюминий, поэтому, во время сварки возникает проблема с быстрым расплавлением электродов, повышением текучести и прочими вещами. В отличие от своего основного металл, дюралюминий не такой мягкий и гибкий. При этом если его подвергнуть отжигу при температуре в 500 градусов Цельсия, то он приобретает такие же свойства, как и обыкновенный алюминий. Чтоб сделать его более жестким и твердым, то следует поддать его металлургическому старению. Грамотная термообработка упрочняет металл, так что эти свойства можно увеличить и при помощи закалки.

Сварка дюралюминия полуавтоматом

Сварка дюралюминия осложняется тем фактором, что без использования специальных средств результат может оказаться крайне низкого качества. Если не придерживаться технологии, то возникает большая вероятность появления трещин, а также сложностей в формировании нового шва. Металл быстро растекается, так как его вязкость в расплавленном состоянии оказывается очень низкой. Дюралюминий обладает высокой статической прочностью, которая достигает до 500 МПа при температуре до 170 градусов. Металл обладает низкой коррозионной стойкостью, так что при сваривании нередко именно на шве проявляются первые следы поражения ржавчиной, так как температурное воздействие обеспечивает выгорание легирующих элементов и ухудшение сопротивлению коррозии. Это также заметно и при сварке нержавейки. Сварка дюралюминия должна происходить согласно ГОСТ 14806-80.

Свойства и свариваемость дюралюминия

По физическим свойствам дюраль схож с алюминием. Легкий сплав сложно поддается свариванию, он химически активен, окисляется на воздухе, образует прочную оксидную пленку. Сварка дюрали часто производится в гаражах, небольших мастерских. Нужно учитывать физические свойства сплава: высокую плотность, наличие оксидной пленки, текучесть.

При работе с электродами уточняют марку дюраля, потому что для легирования применяют разные добавки: железо, марганец, медь, кремний. Дюраль при производстве деталей дополнительно упрочняют, металл теряет пластичность. Варят дюраль при температуре до 300°С, с применением флюса или защитной атмосферы, так как металл склонен к окислению.

Шовный способ

При использовании данного способа холодной сварки место соединения заготовок из алюминия приобретает форму сплошного шва, который формируется при помощи вращающихся роликов или пуансона с рабочей частью в форме кольца.

Схема шовного метода холодной сварки

Предварительно очищенные и обезжиренные детали из алюминия, которые необходимо соединить при помощи холодной шовной сварки, помещают между одним подвижным и одним неподвижным роликами (односторонняя сварка), либо между двумя подвижными роликами (двухсторонняя сварка). После сдавливания роликов и металла под ними на требуемую глубину подвижные ролики начинают вращаться, что приводит к перемещению соединяемых заготовок и формированию сплошного шва.

Процесс контактной шовной сварки на промышленном аппарате

Использование данной технологии позволяет заварить даже очень габаритные листы из алюминия, но наличие сплошного вдавленного в металл шва серьезно ослабляет конструкцию. Именно по этой причине, когда необходимо соединить холодной сваркой плоские листовые конструкции из алюминия, используют шовно-точечную технологию.

Она подразумевает получение соединения при помощи вращающегося ролика, на котором расположены рабочие выступы, оказывающие давление на свариваемый металл. Шов в таком случае выглядит не как сплошная линия, а как прерывистая цепочка сварных точек, которые очень незначительно ослабляют конструкцию.

Советы профессионалов

При отсутствии опыта выбрать расходные материалы и соединить алюминиевые элементы непросто. Поэтому советы мастеров будут кстати.

  • Лучше, когда состав заготовки и сплав алюминиевых электродов точно соответствуют друг другу. Проверить это можно по информации на упаковке.
  • Сечение электродов для сварки должно отвечать толщине стенки. Если варить толстым стержнем тонкий лист, то прожог неизбежен.
  • Разница толщин допускается не более 1 мм.
  • Просушенные 2-3 раза расходники теряют качество и использовать их не рекомендуется.
  • Предварительная зачистка обрабатываемых сваркой кромок обязательна.
  • Новичкам сварочного дела следует начинать с толстых деталей. Сварочный процесс протекает очень быстро, и тонкий металл легко прожигается.
  • Алюминий отличается повышенной текучестью, поэтому тонкий шов получить достаточно сложно.
  • Прогревать электроды перед работой нужно тем дольше, чем толще свариваемый металл.
  • Хорошему плавлению основного металла способствуют умеренные токи.
  • Толстые заготовки лучше прогревать участками. Готовый шов очищают от шлака, промывают горячей водой, обрабатывают щеткой и варят дальше.

Технологические свойства дюрали

В зависимости от химического состава и применяемого метода изготовления технологические свойства дюрали могут существенно отличаться. ГОСТа именно для этого металла пока нет.

Сразу после появления дюралюминия его назвали самым подходящим материалом для строительства дирижаблей и самолетов.

Среди технологических свойств следует отметить нижеприведенные моменты:

  1. Низкая стоимость, которая обуславливается простой технологией производства. Тот момент, что компоненты не нужно разогревать до экстремально высоких температур определяет существенное удешевление материала. Также на стоимости благоприятно отражается возможность проведения производства в обычной среде.
  2. Небольшой вес. Рассматривая химический состав можно отметить, что большая часть состава представлена алюминием. Этот металл известен своей легкостью.
  3. Высокие показатели температуры плавления позволили использовать сплав дюраль при производстве различных элементов самолетов и другой техники. Температура плавления дюралюминия около 650 градусов Цельсия. При этом обычный алюминий плавится уже при более низких температурах, что приводит к изменению основных технологических качеств и деформации изделий.
  4. Плотность дюралюминия составляет 2,5 грамма на кубический сантиметр (у стали на каждый кубический сантиметр приходится 8 грамм). Именно этот показатель определяет существенно снижение веса изготавливаемых деталей. Данный показатель может варьироваться в относительно небольшом диапазоне, достигать значения 2,8 грамм на кубический сантиметр.
  5. Статическая прочность дюралюминия достаточно высока, что определяет устойчивость к разовой нагрузке. Именно поэтому сплав применяется при изготовлении различных ответственных деталей. Проведенные исследования указывают на то, что разрушить подобный материал довольно сложно.
Читайте также  Как прозвонить резистор

Однако есть и один недостаток – относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Разрушение сплава блокируют путем нанесения защитного покрытия, что несколько повышает стоимость сплава.

Детали из дюрали

Дюралюминий Д16 получил достаточно широкое распространение. Отличные эксплуатационные качества он демонстрирует при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что уже при температуре 80 градусов Цельсия появляются признаки образования межкристаллической коррозии.

В последнее время в чистом виде дюралюминий практически не применяется. Это связано не только с высокой вероятностью появления коррозии, но и другими недостатками алюминиевого сплава. Для повышения эксплуатационных качеств сегодня выполняют следующее улучшение:

  1. Закалку в естественных условиях. При маркировке указывается буква «Т».
  2. Выполняют процедуру искусственного старения, что также отражается на маркировке «Т1».
  3. Анодирование и покрытие поверхности специальными лаками (в маркировке указывают букву «А»).

Снижение коррозионной стойкости происходит не только по причине повышения температуры, но и механического воздействия. Именно поэтому уделяется внимание дополнительным процедурам увеличения эксплуатационных качеств.

Более высокими эксплуатационными качествами обладает сплав под названием ВД95. Кроме этого, данная разновидность сплава проходит процедуру старения, за счет чего существенно повышается потенциал этой разновидности дюралюминия.

Для сварки алюминия необходим источник (аппарат) выдающий переменный ток. На постоянном токе технология не получится.

На аппарате должны быть функции:

  • бесконтактного поджига;
  • заварки кратера;
  • регулировки баланса тока.

Этих настроек (рассмотрены ниже) хватит для проведения качественной аргоновой сварки алюминия.

Газ аргон должен быть чистым, приобретайте баллоны без атмосферного воздуха. Если редуктор на баллоне с аргоном стоит российского производства, то рекомендуется поставить расход 12-15 л/мин. А если чешской марки, то достаточно 8 литров.

Присадочный пруток . Материал бывает нескольких видов, широко востребованны два:

  1. для сварки чистого алюминия (№5356);
  2. прутки с кремнием для соединений с примесями (№4043).

Таблица с номерами прутков и их областей применения:

Вольфрамовые электроды можно применять — универсальные (AC/DC), окрас разный или только для сварки переменным током (AC), окрашены в зеленый цвет.

Минимальный диаметр электрода для аргонно дуговой сварки алюминия — 2,4 мм. Перед работой его затачивают, делая не острым, а с небольшим притуплением. Особо не старайтесь, во время сварки он примет свою правильную форму, похожую на капельку. Капелька должна быть размером по диаметру электрода, цвет блестящий с ровной сферой.

Если цвет матовый, значит поступает мало газа или он некачественный. Если электрод оплавляется, значит он неправильно выбран. Необходимо поставить электрод большего диаметра.

При сварке алюминия рекомендуется использовать газовую линзу (цангодержатель). Внутрь конструкции вставлена сеточка, проходя через которую газ создает лучшую защиту для вольфрамового электрода и сварочной ванны.

Под линзу есть специальные сопла с разным диаметром. Чем больше диаметр сопла, тем лучше защита.

Выступать электрод из сопла должен на 3-5 мм. При большем выстреле, вольфрам сильнее греется и быстрее разрушается.

Видео: про оборудование.

Как настроить аппарат

Рассмотрим инструкцию для начинающих по шагам на примере сварочного инвертора Ironman 200 AC/DC.

1) Крайняя слева функция — это настройка баланса переменного тока (CLEAN WD.), имеющая 2 полярности — минус и плюс.

В технологии нашего соединения используется полярность 50/50, от вида задач полярность изменяется. Например, при сварке чистого алюминия, баланс настраивается в отрицательном диапазоне. Так металл, ванна, электрод будут меньше греться, а швы получаться тонкими и красивыми. Ввиду малого нагрева электрода, его можно затачивать более остро.

Для грязного алюминия лучше устанавливать положительный диапазон, так нагрев металла будет сильнее, а зачистка ванны лучше.

Соблюдайте меру: положительная полуволна губительно действует на вольфрамовый электрод.

Исходя от диаметра электрода, регулируется правильный баланс переменного тока.

2) Следующая функция (CURRENT) — это настройка сварочного тока. Для сварки алюминия, например, толщиной 2 мм, достаточно установить силу в 60-65 А.

3) Третий тумблер (DOWN SLOPE) — настройка заварки кратера (медленное затухание дуги). Установка продолжительности затухания дуги зависит от толщины металла. Для 2 мм достаточно поставить 3 секунды.

4) Заключительная функция (POST TIME), продувка газом, необходима для охлаждения ванны, электрода и горелки в конце сварки.

Видео: по настройке аппарата TIG.

Подготовка материала и технология процесса

Техника сваривания алюминия отличается от других видов соединений металла. Алюминий теплопроводный материал, имеющий малую температуру плавления.

Учтите: вначале проведения работы, заготовки необходимо хорошо прогреть (как бы не хватает тока), а в процессе сварки алюминий быстро перегревается (переизбыток тока) — учитывайте эти нюансы.

Чем зачищать заготовки? Можно использовать стальную щетку.

  • ацетон;
  • спирт;
  • специальные очистители.

Итак, сварка дюралюминия аргоном для начинающих поэтапно. Берете кусок серебристо-белого материала потолще, тщательно его зачищаете и учитесь варить красивый шов.

В одну руку помещаете горелку, а в другую присадочный пруток. С помощью кнопки на горелке, зажигаете дугу, которая очистит металл и удалит оксид. Образуется ванна, не спешите добавлять присадочный материал слишком быстро. Внимательно смотрите на ванну и подавайте проволоку, когда это нужно (как правильно делать, смотрите на фото).

Горелку держите под углом 15 градусов. Учтите, при продолжительной работе, рука устает и угол наклона меняется.

Шов должен получится ребристый, от легких прикосновений присадочного материала.

Может случится, что вольфрам загрязнится и сварка пойдет с помехами (не будет получаться). В таком случае, необходимо очистить электрод.

Как набьете поэтапно руку на сплошном куске, можно перейти на соединение двух половинок алюминия. С помощью проб и ошибок, меняя регулировки своего аппарата, вы освоите эту непростую технологию.

Из начинающего робкого неумехи, вы превратитесь в опытного специалиста. Для которого аргоновая сварка алюминия, станет легко выполнимой.

Знайте, цена за 1 см такого соединения начинается от 45 рублей. Овладев техникой, вы сможете оказывать подобные услуги и зарабатывать дополнительные денежки.