Для сварки алюминия и сплавов

Обновлено: 18.05.2024

Сваривать изделия из алюминия – не самая простая задача. Если сварщик хотя бы немного отойдет от технологии или подберет не подходящий сварочный аппарат для алюминия и расходники, то гарантировано получит некачественный шов. Чтобы правильно выбрать сварочник для работы с таким металлом, необходимо знать особенности его плавления, разбираться в видах специальных приспособлений и других нюансах.

Особенности сварки алюминия

Данный металл очень капризен при сваривании из-за своих физических и химических свойств. Его поверхность даже при комнатной температуре покрывается оксидной пленкой. С одной стороны, это даже хорошо, ведь окисленный слой защищает материал от коррозии. Но если попробовать сваривать его просто так, как, например, сталь, то можно столкнуться с большой проблемой.

Температура плавления окисла на поверхности алюминиевой заготовки – около 2000 °C, когда как сам материал плавится примерно при 600 градусах по Цельсию. Сварка обычным способом приведет к тому, что присадочный материал будет просто-напросто укладываться на поверхности, не позволяя обеспечить надлежащее качество шва. Увеличение ампеража станет причиной появления прожогов. При этом сварочная ванна будет стремительно окисляться.

Алюминий при сварке:

Быстро кристаллизуется. Затвердевание происходит после остывания всего на 15-20 °C.
Невероятно текуч. В расплавленном виде он напоминает воду, из-за чего вести шов нелегко, если поверхность изделия наклонена. Также именно это свойство повышает риск образования сквозных прожогов при манипуляциях.
Сохраняет цвет после расплавления. По этой причине сложнее контролировать состояние сварочной ванны и рассчитывать необходимое количество присадочного материала.
Испаряет водород. Это происходит из-за контакта с атмосферой. Как следствие – образовавшиеся поры в шовной структуре, которые делают соединение более хрупким.
Отличается повышенной усадкой. Есть вероятность того, что, остыв, наплавленные валики просядут сильнее, чем нужно. Придется дополнительно заваривать кратеры в шве.

Чтобы достичь необходимого эффекта, достаточно перекрыть доступ окружающего воздуха к зоне плавления. Для этой цели используют среды инертных газов.

Для сварки алюминия можно воспользоваться специализированными ТИГ-сварочниками, а также полуавтоматами. Сварку алюминия на бытовом уровне можно осуществлять с помощью MMA-аппаратов. Каждый вид оборудования для сварки отличается результатом работы и имеет множество других особенностей, определяющих целесообразность использования. Рассмотрим каждый аппарат по порядку.

Устройства TIG

Аббревиатура TIG расшифровывается как Tungsten Inert Gas. При этом методе в среде инертного газа в основном применяются неплавящиеся вольфрамовые электроды. Соединение деталей с помощью TIG-сварочника осуществляется на переменном токе (AC). Поэтому в рамках технологии при TIG-сварке применяют как универсальные электроды для переменного и постоянного сварочного тока (AC/DC), так и те, которые предназначены исключительно для AC.

В качестве защиты в сварочных аппаратах ТИГ для сварки алюминия в основном используют аргон, поэтому сам процесс известен под названием «аргонодуговая сварка». Инертный газ тяжелее воздуха и никак не взаимодействует со свариваемым материалом химически, поэтому он способствует отличной изоляции сварочной ванны. Также в процессе таких работ нередко используется гелий или смесь гелия и аргона.

Ручные сварочные аппараты для сварки алюминия аргоном отличаются тем, что предоставляют возможность подключения газового баллона, оснащаются горелкой для одновременной подачи защитного газа. Также в них предусмотрен дополнительный режим ММА-сварки.

3) задаются настройки на панели управления сварочником (основные параметры настраиваются при помощи параметрической кривой);

4) зажигается дуга после поднесения горелки и формируется шов с помощью присадочного прутка;
5) горелка удерживается над местом металлообработки еще некоторое время (в конце шва).

В результате использования аргонодуговой технологии получается прочный и герметичный шов, не требующий механической обработки. Благодаря использованию неплавящегося электрода, в процессе работы выделяется минимум шлака и дыма. Есть возможность работать с очень тонкими деталями и делать швы шириной 2-3 мм. Заготовки практически не деформируются, поскольку сильно нагревается только зона обработки.

К недостаткам TIG-устройств относятся высокая цена (в том числе на расходники), низкая скорость процесса, возможность формирования только незначительных по длине швов. Если сваривается листовой прокат, то необходима подложка, так как разогретый материал может провалиться под собственным весом. Кроме того, защитный газ исправно выполняет свою функцию только в спокойной обстановке, когда нет ветра или сквозняка.

Аппараты MIG/MAG (полуавтоматы)

Аббревиатура расшифровывается как Metal Inert Gas / Metal Active Gas. Это сварочники, которые подают присадочную проволоку прямо в горелку. Они используются для сварки алюминия в больших объемах. Позволяют получить умеренное качество и работать на потоке. Рабочий процесс производится с постоянным током в режиме обратной полярности.

Еще один плюс полуавтоматов – импульсный принцип работы (чаще встречается в некоторых дорогих профессиональных моделях). После подачи энергии кончик проволоки плавится, превращаясь в каплю расплавленного металла. Под воздействием импульса присадочный материал вдавливается в поверхность заготовки. Благодаря импульсной технологии, получается очень качественный результат.

высокая скорость процесса;
возможность создания непрерывных длинных швов;
управление одной рукой;
лучший визуальный контроль сварочной ванны;
усиленные прочностные характеристики соединения благодаря добавкам и присадкам;
меньше дыма в процессе металлообработки, отсутствие шлака;
поддержка работы с крайне тонкими заготовками (от 0,5 мм).

Как вы можете видеть, полуавтоматические аппараты для алюминия при некоторых сценариях использования даже более эффективны, чем аргонодуговые. Но они также имеют значительные минусы. Полуавтоматы стоят недешево. Дополнительно придется тратиться на защитный газ, проволоку. Если вам нужно часто чередовать сварку стали и алюминия, то будет проблематично менять каждый раз канал для подачи проволоки, контактный наконечник, ролики подающего механизма (понадобятся ролики для алюминия с U-образной канавкой). Сам плавящийся электрод из-за своей небольшой толщины и значительной гибкости труднее управляется, чем неплавящиеся аналоги.

Аппараты ручной дуговой сварки

Обычные устройства MMA (Manual Metal Arc) тоже можно использовать для сваривания алюминиевого проката. Однако этот способ имеет наибольшее количество недостатков, поэтому не используется для соединения конструкций, которые должны выдерживать большие нагрузки. Он широко применяется в качестве недорогой альтернативы для домашнего использования.

Технологическая операция осуществляется в основном с постоянным током в режиме обратной полярности. Подобные сварочные инверторы для алюминия отличаются высоким КПД, эффективным расходом энергии, защитой от нестабильности в электросети, точной регулировкой ампеража, быстрым поджогом дуги. К ним подбираются специальные электроды – для работы со сплавами или с чистым металлом.

необходимость более тщательной подготовки деталей;
высокая сложность формирования ровного шва;
значительное разбрызгивание при плавлении электрода;
невысокое качество соединения по причине пористости;
очень крепкая шлаковая корка.

Плюсы метода: дешевизна оборудования в сравнении с другими возможными вариантами, быстрое переключение на операции с другими необходимыми материалами.

Какой вид сварочного аппарата для алюминия подойдет лучше всего?

С какими видами металлов предстоит работать, в частности, будете ли вы сваривать только алюминий или еще и другие металлы? От этого будет зависеть тип приобретаемого устройства – только с постоянным током или с AC/DC. «Постоянка» используется для работы со сталью, нержавейкой, медью. Аппараты AC/DC универсальны и могут работать как на постоянном, так и переменном токе.
Будете ли сваривать заготовки толщиной менее 1 мм, нержавейку? Если да, то ваша установка должна быть оснащена импульсным режимом.
Как интенсивно вы будете использовать устройство? Для работы в постоянном режиме полезно будет обзавестись сварочным аппаратом для алюминия и горелками с жидкостным охлаждением.
Где вы будете использовать устройство? Для профессиональных нужд используются TIG-установки и полуавтоматы. Если нужна установка для эпизодических работ дома, то сгодится и обычный ММА-аппарат.
Насколько длинные швы вы будете создавать? Для коротких швов можно купить TIG-устройство. Есть возможность обеспечивать длинные соединения с помощью полуавтоматов.

Что нужно знать, выбирая устройство?

Толщину соединяемого металла. От нее зависит диапазон тока в сварочнике. Если вы в основном работаете со стальными конструкциями толщиной до 6 мм, то подойдет аппарат до 200 А, но алюминий той же толщины потребует уже свыше 200 А. Если нужно работать с очень тонкими заготовками от 0,5 мм, то подойдут полуавтоматы.

Ваш опыт в сварке металлов. Если вы новичок, вам будет полезно устройство с функциями, облегчающими рабочий процесс. Также стоит заметить, что сваривать с помощью MMA-аппарата легче, чем с использованием аргонодугового сварочника.

Современные высокотехнологичные аппараты для сварки алюминия имеют большое количество возможностей, настроек и регулировок.

Полезные функции в TIG-сварочниках

Если вы все же решите, что вам важнее качество сварного шва и захотите приобрести аргонодуговой аппарат, то вам не помешает узнать о полезных функциях, которыми могут обладать TIG-аппараты.

Сварка алюминия полуавтоматом

Металлические конструкции, изготовленные из сплавов на основе алюминия широко применяются при возведении и ремонте объектов разного назначения, включая сооружения нестандартных форм.

Материал позволяет строить уникальные многоэтажные офисные здания, центры торговые, выставочные, развлекательные, спортивные сооружения, поражая своими стеклянными фасадами и формами крыш. У архитекторов и дизайнеров это востребованный материал. Ему можно придать любую форму, что и привлекает людей творческих профессий.

Сварка алюминия полуавтоматом считается производительным способом создания изделий необходимой конфигурации. Этим же способом восстанавливают работоспособность изделий, вышедших из строя, разнопрофильные ремонтные мастерские. Широко используется материал в промышленности - самолето-, кораблестроение и при производстве автомобилей. Полуавтоматическая сварка алюминия, да и автоматическая, на этих производствах занимают главенствующие позиции.

Применение металлических конструкций на основе алюминия в строительстве снижает массу несущих и ограждающих конструкций, обеспечивает повышенную коррозионную стойкость, высокие эксплуатационные свойства и требования, которые предъявляются к зданиям и сооружениям по архитектурной и строительной части.

Особенности сварки алюминия и сплавов на его основе

Конструкции чаще всего изготавливают из 99% алюминия, сплавов алюминиево-магниевых, где количество магния находится в пределах 4,8 ÷ 6,0% (остальное алюминий) и алюминиево-кремниевых (5,0 % кремния, остальное алюминий). Эти материалы характеризуются уникальными свойствами:

небольшим весом (до 3 раз ниже, чем у стали и до 7 - у железобетона);
коррозионной стойкостью;
высокими прочностными характеристиками;
не теряют своих качеств при температуре от минус 80 до 300 0С;
соединяются всеми известными способами (механическими, с помощью пайки, сварки);
не реагируют на воздействие большинства кислот, масел, газов, ультрафиолета;
не теряют своих качеств в во взрывоопасных зонах и агрессивных средах;
полируются;
окрашиваются (анодируются);
длительностью эксплуатации (более 80 лет).

Что нужно для сварки алюминия полуавтоматом знать сварщику? Во-первых, он должен знать какие факторы затрудняют процесс соединения деталей, во-вторых, уметь выбрать полуавтомат сварочный по алюминию и, в третьих, знать технологию проведения сварочных работ, обеспечивающую качество.

Сложность сварки сплавов на основе алюминия вытекают из физико-химических свойств, присущих этому материалу. К ним относят:

температуру плавления;
теплопроводность;
электропроводность;
текучесть;
взаимодействие с кислородом;
склонность к усадке;
не возможность по внешнему виду определить процесс расплавления (цвет почти не меняется);
количество магния в сплаве (чем больше, тем хуже свариваются детали).

Из-за наличия на поверхности оксидной пленки температура плавления у материала разная - у самого металла она составляет 660 0С, а у пленки она может доходить до 2200 0С. Происходит это в результате активного взаимодействия алюминия с кислородом воздуха. В дальнейшем она служит защитой от дальнейших окислительных процессов.

Прежде чем сваривать детали, необходимо удалить с поверхности в месте соединения эту тугоплавкую пленку. Избавиться от нее можно следующими способами:

механическим (зачистка металлической щеткой, шлифовальной машинкой, напильником);
химическим (травлением с помощью специальных растворов, флюсов);
пробиванием электроимпульсом (полуавтомат должен иметь специальный режим).

Полуавтомат сварочный для алюминия должен работать на токах в диапазоне 50 ÷ 450 А. Выбор силы тока, как и напряжения, зависит от толщины заготовок и марки сплава.

Из-за повышенной теплопроводности материала он теряет прочность при нагревании, что может привести к такому дефекту, как прожог. И тут важно правильно подобрать температуру ведения сварки и длину дуги. Это зависит от толщины свариваемых деталей, их положения в пространстве, марки, Ø присадочной проволоки или электрода. В процессе сварки необходимо применять теплоотводящие подкладки (из керамики или металла), включая водоохлаждаемого типа.

Обратите внимание! Толстые детали должны перед сваркой обязательно прогреваться горелкой или в печах до необходимой температуры (зависит от марки алюминиевого сплава, но как правило не превышает 110 0С ).

Нюансы ведения сваривания полуавтоматами

Сварка осуществляется в принципе на любом сварочном оборудовании. Однако, должны соблюдаться некоторые требования. Полуавтомат сварочный для сварки алюминия и его сплавов должен иметь:

механизм подачи с U-образными канавками и быть с 4 роликами. Это позволит правильно подавать присадочную проволоку без воздействия на ее поверхность;
наконечник должен предназначаться для подачи алюминиевой проволоки (у него должна быть маркировка AL);
диаметр отверстия наконечника подающего алюминиевую проволоку больше диаметра проволоки на 0, 4 мм(из-за расширения, которое происходит вследствие нагрева при подаче);
шланг, подающий проволоку не длиннее 3 м, во избежание деформирования проволоки и его канал должен быть тефлоновым или графитовым, чтобы снизить силу трения (подача осуществляется с большой скоростью).

Полуавтоматы для сварки сплавов на основе алюминия

Сварка может вестись полуавтоматами без подачи в зону сварки защитного газа и с ним. В последнем случае применяется аргон или смесь аргона с гелием. Они препятствуют образованию оксидной пленки. Особенно это относится к сплавам алюминия, где в составе более 1% магния.

Если сварка ведется без применения защитного газа, то проволока для сварки алюминия полуавтоматом без газа должна применяться только порошковая или процесс сварки должен осуществляться под слоем флюса (испарения формируют защиту расплавленной ванны от контакта с воздухом).

Сварка алюминия полуавтоматом в среде углекислого газа не ведется, т. к. он хоть и защищает расплавленный металл от воздействия воздуха, но в тоже время вступает в реакцию с алюминием. Из-за этой особенности получить качественное и прочное соединение невозможно.

К преимуществам сварки полуавтоматами относят:

высокую скорость;
одинаковую глубину проплавления;
возможность сваривания швов без ограничения их длины;
возможность создания изделий сложной конфигурации;
надежную защиту от вредного воздействия окружающей среды;
высокое качество сварного соединения.

Наряду с преимуществами необходимо отметить и недостатки:

металл должен тщательно подготавливаться к соединению;
полуавтомат должен настраиваться в зависимости от марки сплава;
сварщик должен иметь необходимую квалификацию и навыки.

Обратите внимание! Полуавтоматическая с варка алюминия не выполняется на улице.

Аргонодуговая сварка

Выделяют 2 вида сварки - TIG и MIG. В первом случае сварку ведут с помощью вольфрамового электрода в среде защитного газа (аргона). Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне, как и сплавов на его основе, выполняется на переменном токе.

Такой аппарат обязательно снабжают специальным устройством. Оно облегчает процесс зажигания дуги. Подача инертного газа и проволоки (сплошной или порошковой) происходит через сварочную горелку специальной конструкции. Сварщик в этом случаем имеет возможность контролировать процесс сваривания.

MIG сварка или она еще называется полуавтоматической импульсной ведется инвертором. Устройство может менять частоту напряжения, что сказывается на качестве сварного шва. Импульсный полуавтомат для сварки алюминия - это оптимальное решение, т. к . повышает производительность труда сварщика и экономит потребление электрической энергии.

Виды проволоки

Проволока для сварки алюминия полуавтоматом является присадочным материалом. Она, в процессе сварки, плавясь, входит в состав шва. Поэтому основное требование к ее выбору - должна по химическому составу приближаться к химическому составу материала, который будет свариваться. Также ее температура плавления должна быть или такой же, как свариваемые элементы или чуть ниже.

Алюминиевая сварочная проволока для полуавтомата выпускается производителями российскими и зарубежными Ø 0,8 ÷ 3,2 мм. Сварка алюминия проволокой осуществляется марками, указанными в таблице.

Марка по международной классификации	Отечественный аналог
ОК Autrod 1070 (18.01)	Св. - А85, Св.- А97, Св. - Амц
ОК Autrod 1450 (18.11)	Св. - 1201
ОК Autrod 4043 (18.04)	Св. – АК5, Св. – АК6
ОК Autrod 5183 (18.16)	Св. – АМг5
ОК Autrod 5356 (18.15)	Св. – АМг3

Проволока для сварки алюминия полуавтоматом по еще одной распространенной классификации EN ISO 18273 может иметь маркировку ER 4043, ER 5356. Это чаще всего используемые присадочные материалы для сварки литейных сплавов типа АД31, АД33и АД35, если им не нужна операция анодирования. Поставляется в бухтах или на кассетах разного веса.

Сварка алюминия полуавтоматом без газа ведется с применением порошковой проволоки, ее еще называют самозащитной. Имеет трубчатую конструкцию внутри которой находится порошкообразный наполнитель. Он одновременно выполняет несколько функций - раскисляет, легирует, защищает от вредного воздействия воздуха, формирует шов и т. д.

Выбор диаметра и марки самозащитной проволоки зависит от толщины изделий, которые будут свариваться и состава алюминиевого сплава.

Технология сварки алюминия полуавтоматом

Качество полученного шва зависит от многих факторов - применяемого аппарата, присадочного материала, качества аргона (при аргоно-дуговой сварке), навыков сварщика. Как сваривать алюминий полуавтоматом? Зависит от модели аппарата, но какой бы она не была необходимо выполнять следующие действия:

подготовку поверхностей заготовок. Удаляют загрязнения разного рода с помощью ветоши. Далее необходимо убрать окислы. Их удаляют с помощью металлической щетки, угловой шлифовальной машинки и травлением специальными растворителями и реактивами. При этом придерживаются таких правил. Щеткой нельзя сильно надавливать на изделие и очистку проводят только в одном направлении. Остатки травящих жидкостей обязательно снимают, используя ацетон растворители или промыванием. У изделий, имеющие толщину более 3 мм разделывают кромки. Угол разделки 60 0;
подогрев. Осуществляют в печах или с помощью горелки. Особенно это касается заготовок, у которых разная толщина. Температура прогрева не должна превышать 110 0С;
настройка аппарата. Независимо от типа применяемого устройства подбирается диаметр проволоки, диаметр наконечника, сила тока и напряжение. Чаще всего используют специальные таблицы, которые имеются в инструкции к изделию. Наиболее выгодными являются устройства импульсного типа, снабженный специальной программой. Сварщик только выставляет значение тока, а микроконтроллер осуществляет подбор остальных параметров в автоматическом режиме;
определиться с положением горелки и скоростью ведения сварочного процесса. Она должна располагаться под углом не более 20 0 к вертикали, сварку ведут на большой скорости только справа налево. Особое внимание необходимо уделить окончанию шва. Его заваривают, возвращаясь назад на мм 20, без выключения сварочной дуги.

На результат сварки влияние оказывает квалификация сварщика и его навыки. Он обязательно должен пользоваться средствами защиты - маской, респиратором, спецодеждой, обувью и рукавицами. На сварщике не должно быть открытых участков тела, т. к. возможно получение ожога от ультрафиолета.

Несколько слов о причинах возникновения брака. Чаще всего после сварки обнаруживаются прожоги, трещины, не правильно заваренный кратер. Трещины возникают из-за нарушения ведения технологического процесса.

При превышении температуры нагрева происходит расширение сплава, а если не обеспечивается медленное остывание, то происходит быстрое сжатие, что и приводит к возникновению трещин и разрывов. Применение теплоотводящих подкладок обеспечит качество сварки. Также негативно сказывается на качестве и недобросовестная подготовка изделия к процессу сваривания.

Сварочный полуавтомат для сварки алюминия - аппарат, который позволяет повысить производительность труда. Его использование будет эффективным, если будут учитываться все требования производителя устройства, которые указаны в паспорте. Поэтому необходимо тщательно проработать инструкцию и следовать ее указаниям.

Интересное видео

Аргоновая сварка алюминия

Конструкции и детали из алюминия и сплавов на его основе эффективнее всего соединять при помощи аргоновой сварки, выполняемой за счет использовании защитного газа аргона. Такой вид сварки предъявляет обязательные требования как к наличию специального оборудования, так и к соответствующим знаниям, опыту и квалификации сварщика. Что представляет собой аргоновая сварка алюминия, каковы ее преимущества и недостатки, что необходимо учитывать при использовании данной технологии, вы узнаете из нашей статьи.

Что необходимо учитывать при аргоновой сварке алюминия

Начинающим сварщикам важно понимать, какие процессы протекают в структуре алюминия в процессе выполнения аргоновой сварки. Разобраться с нюансами невозможно без знания химических свойств алюминия, для которого характерны небольшой удельный вес, высокая прочность и химическая активность.

Основная особенность алюминия, знать о которой стоит не только опытным сварщикам, но и тем, кто находится в самом начале своего профессионального пути, заключается в способности этого металла быстро вступать во взаимодействие с кислородом. В результате протекающей реакции на его поверхности образуется тугоплавкая оксидная пленка.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Интересным является тот факт, что для того, чтобы добиться плавления алюминия, понадобится температура +650 °С, оксидная же пленка начинает плавиться при температуре свыше +2000 °С. Если для выполнения сварочных работ с алюминием использовать постоянный ток, то нерасплавленная оксидная пленка может проникать внутрь расплавленного металла, приводя к ухудшению его внутренней структуры.

Вторая особенность, о которой не следует забывать в процессе выполнения сварочных работ в отношении алюминия и сплавов на его основе, заключается в неизменности его цвета при нагревании. Такое свойство металла затрудняет возможность визуального определения степени нагрева деталей, что в результате может стать причиной прожогов и утечки расплавленного алюминия в ходе сварочных работ.

Еще одна характеристика алюминия, которая должна быть обязательно учтена при выполнении сварки, заключается в существенном коэффициенте его объемной усадки, что зачастую становится причиной появления напряжений и деформаций внутри сформированного сварного шва и может привести к образованию в нем трещин. Не допустить подобные последствия можно двумя путями – за счет модификации сварного шва либо компенсации усадки металла благодаря использованию большего количества присадочной проволоки.

Во всех инструкциях, касающихся проведения аргоновой сварки алюминия и сплавов на его основе, указано, что занимающийся сварочными работами специалист должен быть знаком с основными характеристиками этого металла, среди которых отмечается его:

высокая химическая активность;
достаточно низкая температура плавления;
существенная объемная усадка.

Плюсы и минусы аргоновой сварки алюминия

Аргоновая сварка алюминия и сплавов на его основе характеризуется определенными достоинствами, выгодно отличающими ее от прочих технологий проведения сварочных работ. Для этого способа характерен незначительный нагрев соединяемых деталей, что становится особенно актуальным при необходимости сваривать заготовки, имеющие сложную конфигурацию.

Для аргоновой сварки алюминия характерно получение высокопрочных соединений с однородным сварным швом, в котором нет пор, примесей и посторонних включений. Получаемый в результате использования этой технологии шов по всей своей длине имеет однородную глубину проплавления.

Разумеется, у аргоновой сварки алюминия есть и ряд недостатков, с которыми стоит ознакомиться, прежде чем сделать выбор в пользу той или иной технологии. Главный минус этого типа сварки заключается в необходимости применения сложного оборудования. Высокая эффективность проводимых операций и нужное качество шва будут получены только в случае правильных настроек как самого сварочного аппарата, так и дополнительного оборудования.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Наиболее важным параметром, подлежащим настройке при выполнении аргоновой сварки алюминия, является скорость и равномерность подачи присадочной проволоки. Неправильные настройки аппарата приведут к тому, что проволока в сварочную зону будет поступать неравномерно, соответственно сварочная дуга начнет прерываться, в результате чего повысится расход как электроэнергии, так и аргона.

Аргоновую сварку алюминия можно назвать достаточно сложным процессом, однако при соблюдении необходимых требований, инструкций и наличия у мастера высокой квалификации, можно получить отличные результаты.

Особенности технологии аргоновой сварки алюминия

Аргоновая сварка алюминия, которую можно иначе назвать сваркой в среде защитного газа, требует четкого соблюдения инструкций, в которых прописана вся последовательность выполняемых мастером операций. На качество формируемого соединения влияет как правильность выполнения всех необходимых действий, так и расход достаточно дорогих материалов.

Для выполнения аргоновой сварки алюминия, помимо сварочного аппарата, необходимо дополнительное оборудование, которое будет обеспечивать хранение и подачу расходников. Надежность сварочного шва напрямую будет зависеть от технического состояния приборов и качества используемых материалов.

При выполнении аргоновой сварки алюминия и сплавов на его основе, нельзя обойтись без специального оборудования:

источника электрического тока, который необходим для подключения как сварочного аппарата, так и всего остального оборудования;
баллона, в котором находится защитный газ аргон;
механизма, который отвечает за подачу в зону сварки присадочной проволоки.

Если в процессе сварки присадочная проволока подается ручным или полуавтоматическим способом, то необходимо использование вольфрамовых электродов, диаметр которых может составлять от полутора до пяти с половиной миллиметров.

Этот электрод, необходимый для формирования сварочной дуги, размещают под углом 80° к поверхности свариваемых элементов или конструкций. В случае подачи присадочной проволоки вручную, без использования полуавтоматического способа, ее необходимо расположить под углом 90° по отношению к электроду. Внимательно присмотревшись к процессу аргоновой сварки алюминия, можно увидеть, что присадочная проволока двигается впереди электрода.

При выполнении аргоновой сварки необходимо следить, чтобы длина сварочной дуги не превышала 3 мм. Отличительная черта этой технологии сварки заключается в том, что в процессе работ не выполняются поперечные движения присадочной проволокой.

При аргоновой сварке алюминиевых листов, имеющих небольшую толщину, следует использовать подкладку, в роли которой может выступать лист из нержавеющей стали. За счет него тепло будет лучше отводиться из сварочной зоны, благодаря чему не возникнет прожогов и протеканий расплавленного металла. Кроме того, при использовании такого рода подкладки, можно снизить расход электроэнергии, поскольку сварочные работы будут в этом случае выполняться на более высокой скорости.

Если аргоновая сварка алюминия выполняется на крупном промышленном предприятии, то для подачи газа аргона к сварочному аппарату используются централизованные сети. Присадочную проволоку наматывают на специальные бобины, которые закрепляются на полуавтоматических сварочных аппаратах. Инструкция требует, чтобы рабочие поверхности верстаков для сварочных операций были выполнены из нержавеющей стали.

На качество аргоновой сварки алюминия, помимо технического состояния используемых полуавтоматов и прочего оборудования, влияет также то, насколько тщательно подготовлены к обработке соединяемые заготовки.

Чтобы полученное соединения было качественным, заготовки должны быть тщательно очищены, на них не должны присутствовать грязь, жир и следы машинного масла. Очистку лучше выполнять при помощи любого растворителя. При толщине деталей более 4 мм необходимо произвести разделку кромок, а само соединение деталей выполняется встык.

Тугоплавкая оксидная пленка удаляется с поверхности заготовок напильником или щеткой с металлическими ворсинками. В случае сложной конфигурации места соединения элементов или деталей для зачистки можно использовать шлифовальную машинку.

Альтернатива аргоновой сварке алюминия

Помимо аргоновой сварки алюминия, для соединения деталей из этого металла и сплавов на его основе можно использовать другие технологии. Чаще всего прибегают к:

сварочным работам, выполняемым с использованием газовой горелки;
электродуговой сварке;
аргонодуговой сварке.

При выполнении газосварочных работ по первой из названных технологий используется подаваемая в сварочную зону присадочная проволока, а также специальный флюс, в составе которого присутствуют фтористые и хлористые соли. Нагреваемые за счет пламени газовой горелки флюс и присадочный материал разрушают оксидную пленку, позволяя пламени плавить основной металл (температура плавления которого является не слишком высокой).

После того как сварка деталей с помощью данной технологии будет завершена, их следует незамедлительно промыть, чтобы удалить с поверхностей остатки едкого флюса. Основным преимуществом данного типа сварочных работ является минимальный расход присадочной проволоки.

Соединять детали из алюминия и сплавов на его основе можно также при помощи электродугового сварочного аппарата, специальных электродов из алюминия или присадочной проволоки, поверхность которой обмазана специальным флюсом. В этом случае сварка элементов происходит за счет воздействия постоянного тока обратной полярности.

Но самое эффективное и качественное соединения деталей получается благодаря аргонодуговой сварке алюминия. При использовании данной технологии элементы соединяются за счет электрической дуги, которая возникает между неплавким вольфрамовым электродом и соединяемыми заготовками. Для формирования сварочного шва требуется алюминиевая проволока, которая подается в зону сварки вручную или механическим способом (в случае применения полуавтомата). Оксидная пленка на поверхности соединяемых деталей разрушается за счет высокой температуры, достигаемой в результате горения электрической дуги. А высокая скорость перемещения сварочного электрода не позволяет алюминию переходить в жидкую форму и вытекать из зоны формируемого соединения. Основное преимущество данной технологии заключается в длительном сроке службы электрода, изготовленного из тугоплавкого вольфрама, благодаря чему достигается значительная экономия на расходных материалах.

Высокое качество и надежность сварного шва, получаемого в результате использования полуавтомата и присадочной проволоки обеспечивается за счет максимально возможного соответствия химического состава присадочного материала составу свариваемых деталей или конструкций.

Аргоновая сварка алюминия выполняется при помощи аппаратов, вырабатывающих постоянный или импульсный ток, либо устройств, сварочные работы на которых осуществляются за счет воздействия переменного тока.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Алюминий и алюминиевые сплавы

Первые предположения о наличии в глинах металла были высказаны английским ученым Деви в 1808 г., а в 1825 г. датчанин Эрстед получил первый алюминий. Широкое применение алюминия началось в конце XIX века.

Наиболее характерные свойства чистого алюминия - небольшая плотность (γ =2,7 г/см 3 ) и низкая температура плавления (660°С). По сравнению с железом, у которого γ = 7,8 г/см 3 , a tnл = 1535°С, алюминий имеет почти в три раза более низкую плотность, вследствие чего алюминий и его сплавы широко применяют там, где малая плотность и большая удельная прочность (σв/ γ) имеют важное значение. Благодаря более низкой температуре плавления алюминия по сравнению с железом технология обработки алюминия и его сплавов резко отличается от технологии обработки стали. Прокатанный и отожженный алюминий высокой чистоты имеет σв = 58 Mпa, твердость 25 НВ, δ = 40%.

Алюминий кристаллизуется в гранецентрированной решетке. Алюминий не имеет аллотропических модификаций, обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и очень высокой скрытой теплотой плавления. Несмотря на достаточно высокую химическую активность, алюминий подвергается коррозии на воздухе и в некоторых других средах весьма слабо, вследствие образования на поверхности плотной окисной плёнки.

Наиболее чистый алюминий - особой чистоты, содержит 99,999% Аl, сумма всех примесей составляет не более 0,001%. В промышленности в зависимости от требований применяют алюминий высокой чистоты (99,995 - 99,95 % Аl) и технической чистоты (99,85 - 99,0% Аl). Основные (постоянные) примеси, загрязняющие алюминий, это железо и кремний. Основные свойства алюминия позволяют определить три основных направления применения технического алюминия:

1) высокая пластичность позволяет производить из алюминия глубокую штамповку, прокатку до тонкой толщины (например, алюминиевая фольга.);
2) высокая электропроводность (65% от меди) позволяет применять алюминий для электротехнических целей (проводниковый металл);
3) высокая коррозионная стойкость позволяет широко применять алюминий, особенно для транспортировки и хранения продуктов питания.

Чистый алюминий не может использоваться как конструкционный материал из-за низких механических особенностей. Поэтому в промышленности используются алюминиевые сплавы. Сплавы можно разделить на две группы: деформируемые, применяемые в виде проката, поковок и т. п., и литейные, применяемые для отливок. Сварку алюминиевых литейных сплавов (обозначение АЛ) используют при исправлении дефектов литья. Для сварных конструкций чаще используют деформируемые сплавы, которые подразделяются на две группы: термически неупрочняемые (система легирования AL-Мn марки АМц, AL-Mg марки Амг) тирмически упрочняемые - более сложной системы легирования (AL-Mg-Сu; AL-Zn-Mg; AL-Si-Mg). Все термически не упрочняемые сплавы поставляют в отожженном состоянии и поэтому воздействие термического цикла сварки не вызывает разупрочнения металла в зоне термического влияния.

Среди термически не упрочняемых сплавов существует две системы.

1. Система Al + Мn, Это так называемые сплавы АМц. Они характеризуются высокой способностью к сварке, но имеют низкие показатели механических особенностей. Так граница прочности равняется 120 МПа, а граница пластичности - 65 МПа.

2. Система Al + Mg. Для этих сплавов основным легирующим элементом является Mg. В зависимости от его количества в сплаве различают сплавы марок от АМг1 до Амг6. Цифра показывает количество Mg в процентах. Эти сплавы имеют границу прочности 190 . 400 МПа.

Поскольку сплавы систем Al + Мn и Al + Mg не способны к термическому упрочнению, для повышения прочности используют операцию деформирования в холодном состоянии - наклепа. После этой операции возможно повышение границы прочности на 40 - 60%, но одновременно понижается относительное удлинение на 30 - 50%. Чтобы повысить пластические свойства сплавов после холодной обработки применяют отжиг.

Если сплав прошел наклеп, то к марке стали прибавляется буква "Н", а если сплав после наклепа проходит отжиг - буква "М" (Амг6Н, Амг6М).

Среди сплавов, склонных к термическому упрочнению, существуют такие системы:

1. Al + Mg + Si (авиали). Его сплавы AB, АД31, АДЗЗ, АД35;
2. Al + Mg +Cu (дюралюмины). Существуют сплавы Д1, Д16, Д18;
3. Al + Mg +Zn (высокопрочные сплавы). Их маркируют цифрами 1911,1915,1925.

В таблице ниже приведены показатели механических свойств некоторых сплавов, склонных к термическому упрочнению.

Марка	σв, МПа	σ 0,2 МПа	δ, %
АВ	250. 280	150. 190	14. 16
АД31	200. 220	110. 140	16. 18
Д16	450	400	5
1915	340. 350	220. 290	12. 15

При сварке термоупрочненных сплавов вследствие выпадения интерметаллидов под действием термического цикла сварки металл в зоне термического влияния разупрочняется (прочность сварного соединения в этой зоне составляет 60 - 70% прочности основного металла). Поэтому применение сплавов этой группы для сварных конструкций нецелесообразно. Если после завершения сварки возможно осуществить двойную термообработку (закалку и искусственное старение) для восстановления исходных свойств металла в разупрочненном металле зоны термического влияния, применение их для сварных конструкций целесообразно. Эффект естественного старения недостаточен для полного восстановления исходных свойств металла в этой зоне.

Трудности сварки алюминия и его сплавов следующие.

1. Наличие и возможность образования тугоплавкого окисла Аl₂O₃ (Тпл = 2050°С) с плотностью больше, чем у алюминия, затрудняет сплавление кромок соединения и способствует загрязнению металла шва частичками этой пленки. Перед сваркой для удаления пленки следует очищать поверхности кромок и прилегающего основного металла и особенно тщательно поверхность присадочного металла (в связи с большой поверхностью и относительно малым объемом), травлением или механическим путем. Окисную пленку, образующуюся при сварке, удаляют либо катодным распылением, либо, применяя флюсы, которые обеспечивают ее растворение или разрушение с переводом в летучее соединение.

2. Резкое падение прочности при высоких температурах может привести к разрушению (проваливанию) твердого металла нерасплавившейся части кромок под действием веса сварочной ванны. В связи с высокой жидкотекучестью алюминий может вытекать через корень шва. Размеры сварочной ванны трудно контролировать, так как алюминий при нагреве практически не меняет своего цвета. Для предотвращения провалов или прожогов при однослойной сварке или сварке первых слоев многопроходных швов на большой погонной энергии необходимо применять формирующие подкладки из графита или стали.

3. В связи с большой величиной коэффициента линейного расширения и низким модулем упругости сплав имеет повышенную склонность к короблению. Поэтому необходимо прибегать к жесткому закреплению листов с помощью грузов, а также пневмо- или гидравлических прижимов на специальных стендах для сварки полотнищ и секций из этих сплавов. Ввиду высокой теплопроводности алюминия приспособления следует изготовлять из материалов с низкой теплопроводностью (легированные стали и т. п.).

4. Необходима самая тщательная химическая очистка сварочной проволоки и механическая очистка и обезжиривание свариваемых кромок, так как сварку осложняет не только окисная пленка. В связи с резким повышением растворимости газов в нагретом металле и задержкой их в металле при его остывании возникает интенсивная пористость, обусловленная водородом, приводящая к снижению прочности и пластичности металла. Водород, растворенный в жидком металле должен в количестве 90 - 95% своего объема выделиться из металла в момент его затвердевания. Этому препятствует пленка тугоплавких окислов и низкий коэффициент диффузии водорода в алюминии. Поры образуются преимущественно в металле шва; часто наблюдают поры у линии сплавления в связи с диффузией водорода из основного металла под действием термического цикла сварки. Предварительный и сопутствующий подогрев до температуры 150 - 250°С при сварке толстого металла замедляет кристаллизацию металла сварочной ванны, способствуя более полному удалению газов и уменьшению пористости. Наибольшей склонностью к порам обладают сплавы типа АМг.

5. Вследствие высокой теплопроводности алюминия необходимо применение мощных источников теплоты. С этой точки зрения в ряде случаев желательны подогрев начальных участков шва до температуры 120 - 150°С или применение предварительного и сопутствующего подогрева.

6. Металл шва склонен к возникновению трещин в связи с грубой столбчатой структурой металла шва и выделением по границам зерен легкоплавких эвтектик, а также развитием значительных усадочных напряжений в результате высокой литейной усадки алюминия (7%). Легкоплавкая эвтектика на основе кремния (Тпл = 577°С) приводит к появлению трещин, если содержание кремния невелико (до 0,5%); при содержании кремния свыше 4 - 5% образующаяся эвтектика "залечивает" трещины. При обычном содержании кремния (0,2 - 0,5%) в металл шва вводят железо (Fe > Si), что приводит к связыванию кремния в тройное соединение Fe - Si - AL входящей в состав тугоплавкой перитектики. Это препятствует растворению кремния в жидком ликвате.

При сварке сплавов системы AL-Zn-Mg возможно замедленное разрушение - образование холодных трещин спустя некоторое время после сварки, обусловленное действием сварочных напряжений первого рода и выпадением и коагуляцией интерметаллидов.

Способы сварки алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы можно сваривать многими способами дуговой сварки: угольным электродом, металлическим покрытым электродом, плавящимся электродом по слою флюса, вольфрамовым и плавящимся электродом в среде инертных защитных газов и электрошлаковой сваркой. Наибольшее в настоящее время имеет ручная и механизированная сварка в инертных газах.

Читайте также: