Какой ток нужен для сварки алюминия электродами

Обновлено: 20.09.2024

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.

Как заварить алюминий электросваркой

Алюминиевые конструкции, детали иногда нужно срочно отремонтировать. Имея навыки сварщика, многие самостоятельно заваривают алюминий электросваркой. В домашних условиях качественно выполнить шов не получится. Но как экстренную меру сварку алюминия электродом часто используют. Во время работы с легким металлом нужно учитывать особенности сплавов. Марганец увеличивает окислительную способность, магний улучшает свариваемость, кремний снижает температуру плавления.

Особенности сварки алюминия электродом

Сварить алюминий электродом без защитной атмосферы не получится. Горячий металл быстро насыщается водородом, шов получается пористым, расплав сильно разбрызгивается, шов получается неровным. Чтобы уменьшить разбрызгивание, металл варят на токе обратной полярности, на деталь подключают минусовую клемму, к держателю подводят плюс. Заготовки предварительно прогревают до +150 – +190°С, чтобы устранить воду, накапливающуюся в порах оксидного слоя.

Возникают трудности из-за оксидной пленки, она расплавляется при +2037°С, алюминий – при +660°С. Перед сваркой оксидный слой зачищают до блеска. Чистота поверхности влияет на качество соединения. У сплавов хорошая теплопроводность, он быстро нагревается, остывает, дает большую усадку, возникают внутренние напряжения, трещины. При сварке металла используют теплоотводящие подкладки. Они поддерживают необходимую температуру. Легкий металл в домашних условиях варят на высоких токах. Электроды выбирают специальные, предназначенные для сварки.

Выбор сварочного аппарата и электродов

Алюминий относится к плохо поддающимся сварке металлам. Сила рабочего тока должна быть в 1,5 раза выше, чем для стали. Сварочный аппарат должен генерировать постоянный ток до 250–300 ампер. Для работы подойдет бытовой аппарат для сварки, работающий от сети 220 В. Можно подобрать выпрямители, трансформаторы или генераторы, но лучше остановить выбор на инверторе, его преимущества:

высокий КПД, до 95%;
низкие индуктивные потери;
снижение расхода тока за счет автоматического отключения;
аппарат спокойно переносит просадку напряжения в сети;
поддерживается стабильная дуга, достаточно задеть заготовку;
есть дополнительные функции;
небольшие габариты, можно переносить его в любое место.

Легкие сплавы несколькими электродами с солевой обмазкой, образующей шлаковый защитный слой:

Озана, Озана-2 производства Спецэлектрод;
ОК 96.20, 96.10, 96.50, шведская компания ESAB;
УАНА отечественных производителей.

Можно использовать другие расходники, предназначенные для сварки алюминиевого литья и сплавов. Заготовки 2мм варят диаметром 2,5, для 3–4 мм деталей выбирают толщину 3,2; максимальный диаметр стержней – 4

Технология сварки алюминия электродом

В домашних условиях заготовки предварительно зачищают. У деталей, свыше 3 мм, разделывают кромки под углом 45–60°. Чем больше угол, тем качественнее получится шов. Если пластины толще 7 мм, их укладывают с зазором 2 мм. Трещины предварительно выравнивают, углубляют болгаркой, края высверливают, чтобы снять внутренние напряжения.

Как варят алюминий электродами:

сначала заготовки прихватывают в нескольких местах;
корневой шов ведут, держа электрод перпендикулярно;
толстые детали варят в несколько проходов, каждый слой простукивают для снятия окалины;
наплавочный валик должен выступать на 2-5 мм в зависимости от толщины деталей.

Сваривать алюминий нужно с соблюдением рабочего режима (толщина заготовки, мм/ток, А):

Толщина заготовки, мм

Начинающим сварщикам до выполнения шва нужно потренироваться на нерабочих поверхностях, чтобы привыкнуть держать короткую дугу.

Электросваркой ремонтируют детали, работающие под статической нагрузкой на сжатие. Это не самый эффективный метод ремонта. Швы не выносят скручивания, изгибов, сразу трескаются.

Как сварить алюминий инвертором — пошаговая инструкция

Алюминий не самый прочный материал, поэтому не удивительно, что предметы из него нередко ломаются. Необязательно относить их в мастерскую, отремонтировать можно и дома сваркой алюминия инвертором. Однако для создания надежных соединений нужно учитывать неординарные свойства этого капризного материала.

Можно ли варить алюминий инвертором

Сложность сваривания алюминия инвертором обусловлена его характеристиками:

У оксидной пленки, которой покрыта поверхность этого металла, температура плавления 2000⁰C, а у металла — 660⁰C.
Перед работой пленка удаляется. Сварку начинают сразу после снятия оксида, чтобы очищенная поверхность не успела окислиться.
При значительном перепаде температуры прочность алюминия уменьшается.
Из-за высокой текучести металл стремится убежать из сварочной ванны, что затрудняет наложение вертикальных швов.
Из-за высокого коэффициента температурного расширения заготовки при усадке могут деформироваться, а шов растрескаться.
Цвет алюминия при нагреве не изменяется, что затрудняет контроль над процессом при выполнении инверторной сварки.

Какой инвертор подойдет для сварки алюминия

Выбор инвертора для сварки алюминия зависит от объема и сложности работы. Если ремонтом заниматься приходится нечасто, а к качеству соединения не предъявляется высоких требований, достаточно дешевого аппарата. В противном случае предпочтение отдается модели с функциями MMA и TIG. Таким аппаратом выполняются соединения электродами с покрытием и аргонодуговой сваркой. Для домашнего ремонта достаточно силы тока 200 А.

Для упрощения и ускорения работы при больших объемах следует обратить внимание на инверторы с осциллятором, позволяющим зажигать дугу бесконтактным способом. Полезной будет опция постепенного затухания дуги, управления балансом полярности и импульсный режим. Если предполагается частое перемещение инвертора, предпочтение следует отдавать компактным моделям. Они дороже аппаратов с аналогичными функциями, но удобней при перевозке.

Выбор расходных материалов для сварки

Чтобы варить алюминий инвертором без аргона применяются электроды, сделанные из близкого по составу материала. Их покрытие при нагреве создает газовую среду, которая препятствует проникновению воздуха в зону сварки. Лучшими отечественными признаны марки ОЗА, ОЗР, ОЗАНА. Аналоги зарубежного производства OK 96.20, OK 96.40, Kobatek-213 лучше по качеству, но стоят дороже.

Аргонодуговая сварка выполняется неплавящимися электродами из вольфрама. Для создания шва используют присадочную проволоку диаметром от 2 до 5 мм. В составе популярных марок АО, АД, АК содержится много магния.

Чтобы сваривать алюминий инверторным полуавтоматом используется присадочная проволока диаметром от 0,8 до 1 мм в катушках по 0,5 кг. Большей популярностью пользуются марки ER 4043 и ER 5356, сделанные из сплава кремния с алюминием. Св-АК 5 и Св-АМг из алюминия с магнием применяются реже.

Технология сварки алюминия инвертором

Перед началом сварки алюминия в домашних условиях нужно обработать место соединения:

Если толщина деталей больше 5 мм, с кромок снимаются фаски под углом 45 — 60⁰. Чем толще металл, тем больше скос.
Заготовки на расстоянии 2 — 3 см от стыка очищаются металлической щеткой от оксидной пленки и обезжириваются растворителем.
Рекомендуется предварительный нагрев деталей до 400⁰C.
Для предотвращения деформации, при усадке алюминиевые заготовки в зависимости от толщины размещают с зазором 1 — 2,5 мм между ними.
Если детали тоньше 5 мм, под них подкладывают графитовые или керамические пластины, чтобы расплавленный металл не протекал на обратную сторону.

Сварка плавящимися электродами с покрытием выполняется постоянным током с плюсом на держателе, а вольфрамовыми — переменным. Чтобы шов по всей длине был одинаковой ширины, заготовки сначала прихватываются с обеих сторон. Диаметр электрода и ток в зависимости от толщины алюминия определяются по таблице:

Как правильно варить алюминий в домашних условиях

У этого металла внушительный список достоинств, но из-за его особенностей сварка алюминия связана с трудностями. Основной проблемой при самостоятельном ремонте деталей из алюминия является сложность создания условий аналогичных заводским. Однако и упрощенные технологии обеспечивают приемлемые результаты.

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Трудности сварки алюминиевых сплавов и чистого металла связаны с его свойствами:

Температура плавления окисной пленки, покрывающей поверхность этого материала, 2044⁰C, а металла — 660⁰C.
Поверхность капель, образующихся при плавлении алюминия, мгновенно окисляется, что препятствует созданию монолитного шва. Поэтому сварочную ванну приходится ограждать от контакта с воздухом.
Из-за высокой текучести металла в расплавленном виде контроль над сварочной ванной затруднен. Проблема решается подкладкой под заготовки железных пластин для отвода тепла.
В алюминии содержится водород, который при остывании шва выходит наружу, образуя поры и трещины. В сплавы входит кремний, способствующий растрескиванию во время охлаждения соединения.
У алюминия высокий коэффициент температурного расширения, поэтому усадка при остывании приводит к деформации заготовок.
Из-за высокой теплопроводности сварку приходится вести током в 1,5 — 2 раза большим, чем при работе со сталью.
При сварке алюминия своими руками не всегда удается определить марку сплава, поэтому настройка оптимального режима сварки затруднена.

Способы сварки алюминия

Выбор метода, которым можно сварить алюминий дома, определяется имеющимся оборудованием. Разработано несколько способов, но популярными стали только три.

Вольфрамовым электродом

Этим способом сваривают алюминий, когда к прочности шва предъявляются жесткие требования. Он создается за счет плавления присадочной проволоки диаметром 1,6 — 4 мм дугой, создаваемой неплавящимся электродом из вольфрама. Для защиты от окисления к месту сварки подается аргон или гелий.

Работа выполняется на переменном токе. Если работа проводится в помещении, расход газа настраивают в пределах 5 — 8 л/мин, на улице больше. Диаметр электрода и сила тока в зависимости от толщины деталей определяются по таблице:

Диаметр электрода, мм	Толщина металла, мм	Величина тока, А
1	1 - 2	10 - 15
1,6	2 - 3	30 - 90
2	3 - 4	50 - 100
3	4 - 6	100 - 160
4	6 - 7	150 - 220
5	7 - 9	210 - 280
6	9 - 10	260 - 300

При выполнении сварки следует учитывать нюансы метода:

длину дуги поддерживают на уровне 2,5 мм;
электрод устанавливается под углом 80⁰ к стыку;
проволока подается под углом 90⁰ к электроду;
горелку с электродом перемещают следом за проволокой без поперечных движений;
для равномерного заполнения стыка проволоку подают короткими отрезками;
на конце электрода должен образоваться шарик правильной формы, если нет — нужно увеличить ток;
газ подают за 4 — 5 секунд до сварки изделий, после завершения перекрывают спустя 6 — 7 сек.

Плавящимся электродом

Сваркой электродами с покрытием соединяются заготовки толщиной от 4 мм, если нет высоких требований к качеству и прочности. Процесс сопровождается бурным разбрызгиванием плавящегося металла. Шов получается рыхлым, поскольку в нем остаются поры. Шлак, способствующий развитию коррозии, удаляется с трудом. Несмотря на недостатки эта технология очень популярна, поскольку выполняется без дорогостоящего оборудования и расходных материалов.

Электродами, обмазка которых при испарении создает защитную среду, проводится сварка алюминия и его сплавов большинства марок. Лучшими признаны марки УАНА и ОЗАНА. Перед применением их рекомендуется прокаливать. Если специальных электродов нет, вместо них можно использовать алюминиевые жилы кабелей. Их обмазывают смесью порошкового мела с жидким стеклом, чтобы получился слой 1,5 — 2 мм с последующей просушкой.

Сварка проводится постоянным током с обратной полярностью. Лучше пользоваться инвертором, но подойдет и самодельный аппарат. Сила тока выбирается исходя из того, что на 1 мм толщины деталей должно приходиться 25 — 30 А. Для улучшения проплавки края заготовок в зависимости от толщины нагреваются до температуры 300 — 400⁰C. После завершения работы месту соединения дают медленно остыть, чтобы уменьшить риск растрескивания и деформации.

Из-за низкой температуры плавления алюминиевые электроды сгорают быстрей, чем стальные аналоги, поэтому сварка выполняется быстрей. Их ведут вдоль стыка без поперечных колебаний, стараясь заварить шов без остановок. Прерывание дуги приводит к образованию на кончике электрода и в ванне пленки из шлака, которая затруднит повторный розжиг.

Сразу после завершения со шва оббивают шлак. Для удаления мелких крошек соединение промывают водой и чистят жесткой щеткой. Для полной уверенности в отсутствии частичек шлака дополнительно проходятся щеткой со стальной щетиной.

Полуавтоматом

Качественная сварка алюминия и его сплавов с созданием монолитных красивых швов выполняется полуавтоматами, работающими в импульсном режиме. Оксидная пленка разбивается кратковременным разрядом высокого напряжения, которое затем снижается до исходного значения. По такому же принципу происходит «вбивание» капель в зоне сварки. Однако, из-за высокой цены оборудования, оно редко используется домашними мастерами. Чаще приспосабливают обычные полуавтоматы, так как варить алюминий ими дома можно с хорошим качеством. Однако на аппарате без дополнительных опций оптимальные настройки придется подбирать экспериментальным путем.

Работая по этой технологии, следует учитывать ее особенности:

Работа проводится на постоянном токе с обратной полярностью. Величину тока можно выставлять по таблице для вольфрамового электрода с последующей корректировкой.
У мягкой алюминиевой проволоки есть склонность к образованию петель. Для устранения этого недостатка ее подают механизмом с четырьмя роликами через укороченный рукав с тефлоновым вкладышем.
Из-за высокого температурного расширения алюминия проволока может застревать в отверстии наконечника. Проблема решается заменой на другой с большим диаметром или с маркировкой «Al».
Из-за быстрого сгорания скорость подачи алюминиевой проволоки устанавливается больше чем при работе со стальной. Иначе она начнет плавиться внутри наконечника, выводя его из строя.

Подготовка поверхностей к сварке

Под правильным свариванием алюминия подразумевается не только настройка параметров процесса, но и предварительная обработка заготовок:

Место соединения на расстоянии 2 — 3 см от стыка очищают от грязи и обезжиривают любым растворителем.
При сварке деталей толщиной больше 4 мм неплавящимися электродами с кромок снимают фаски под углом 45 — 65⁰. У листов толщиной до 1,5 мм делают отбортовку торцов. У заготовок, соединяемых плавящимися электродами с покрытием, кромки разделывают, если толщина больше 20 мм.
Прежде чем сваривать алюминий, с поверхностей возле стыка напильником или металлической щеткой удаляется оксидная пленка. Обработка проводится без надавливания, чтобы в царапинах не остались ее частички.

Технология сварки алюминия

Этапы сварки алюминия в домашних условиях одинаковы для всех способов:

заготовки предварительно нагревают до 150⁰C;
на аппарате выставляются настройки выбранного режима;
зажигают дугу контактным или бесконтактным методом;
наплавляют сварочную ванну до появления на поверхности зеркального пятна;
затем подают присадочную проволоку, если это предусмотрено технологией, и начинают перемещать электрод вдоль стыка.

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.

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.

Сварка алюминия

Высокая электро- и теплопроводность алюминия, очень малый вес в сочетании с отличными механическими свойствами его сплавов, сделали этот материал просто незаменимым во многих сферах человеческой деятельности. Как бы в компенсацию своим достоинствам "крылатый" металл очень трудно сваривается. Умение качественно варить алюминий - это то, что отличает сварщика высокой квалификации от сварщика-любителя.

Сварка алюминия

Свариваемость

Как уже отмечалось, алюминий относится к трудносвариваемым металлам. Эта особенность обуславливается целым рядом его свойств:

На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al₂O₃, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, - несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике - особенно при сварке алюминия в домашних условиях - приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.

Сварной шов с включениями и порами

Способы сварки алюминия

Существует много способов сварки алюминия с использованием различного оборудования и разных сварочных материалов, с защитой зоны сварки инертными газами или флюсами. Наибольшее распространение получили три из них:

сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

Подготовка металла к сварке

Независимо от применяемого способа, сварке должна предшествовать тщательная подготовка свариваемых кромок, цель которой - очистка последних от загрязнений и окисной пленки. Подготовка состоит из ряда операций:

Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки

Сварка встык с отбортовкой

Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, напильником или металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

Этот вид сварки применяется в основном при изготовлении неответственных конструкций с толщиной металла не менее 4 мм. Этот способ сварки обладает значительными недостатками, в числе которых невысокое качество шва (пористость, низкая прочность), сильное разбрызгивание металла во время сварки, плохая отделяемость застывшего шлака, который может вызывать коррозию металла.

Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия УАНА и ОЗАНА, позволяющие сваривать все основные виды алюминиевых сплавов. В частности, для сварки деталей из алюминия технической чистоты используются электроды ОЗАНА-1, деталей из алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11) - ОЗАНА-2.

Сварочный шов сделанный электродом ОЗАНА-2

Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев - до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С - для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.

Сразу же после сварки необходимо удалить шлак со шва, промыть его горячей водой и обработать стальной щеткой. Наличие шлака в зазорах и углах может вызвать коррозию металла.

В силу своих недостатков, сварка алюминия покрытыми электродами не пользуется особым почитанием среди мастеров сварки. Предпочтение отдается аргонной сварке алюминия.

Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (режим AC TIG)

Этот способ сварки - наиболее распространенный. Он применяется при изготовлении конструкций из алюминия и его сплавов, к качеству которых предъявляются высокие требования в отношении прочности и эстетичности.

При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

Вольфрамовые электроды с синим цветовым кодом

Присадочные прутки для сварки алюминия

В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры - диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа - зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом - около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

Положение и направление движения горелки с электродом

Горелка движется вслед за присадочным прутком, а не идет впереди него. Этим обеспечивается лучшая защита шва. Важность этого требования подтверждает фото ниже, на котором шов слева выполнен рекомендуемым способом, а шов справа - иным, при котором горелка двигалась впереди прутка.

Сварочные швы при движении прутка перед горелкой (слева) и за горелкой (справа)

Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника - приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

TIG сварка алюминия

Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

Сварка алюминия полуавтоматами (режим DC MIG)

Лучше всего варить алюминий специальным импульсным аппаратом для сварки алюминия, в котором импульс высокого напряжения, разбив оксидную пленку, падает до базового значения. Каждая капля расплавленного электродного материала как бы "вбивается" в сварочную ванну, обеспечивая тем самым высокое качество шва. Однако такие аппараты дороги. Впрочем, как показывает практика, вполне можно обойтись и обычным полуавтоматом, даже таким, в котором режим сварки алюминия изначально не был заложен. Правда, в этом случае могут потребоваться небольшие переделки.

Инверторный сварочный полуавтомат непрерывной и импульсной сварки MIG-MAG

Процесс MIG-сварки происходит в три раза быстрее процесса TIG-сварки, однако качество последнего выше.

По своему принципу технология сварки алюминия полуавтоматом не отличается от технологии сварки стали. Однако имеются некоторые технические особенности:

Алюминий и его сплавы нельзя сваривать постоянным током прямой полярности - только обратной (по причине, о которой говорилось выше).
Алюминиевая проволока значительно мягче стальной, поэтому имеет склонность образовывать петли при незначительном сопротивлении в рукаве. Чтобы этого не происходило, желательно иметь 4-х роликовый механизм подачи, короткий рукав и тефлоновый вкладыш в него, снижающий сопротивление трения.

Смятие алюминиевой проволоки в механизме автоматической подачи проволоки

Вкладыш должен выступать как можно ближе к роликам

Так как алюминий при нагреве расширяется сильнее чем сталь, алюминиевая проволока может застрять в токосъемнике (токопроводящем наконечнике). Чтобы этого не произошло, можно использовать наконечник с чуть большим диаметром отверстия (например для алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм использовать наконечник для стальной проволоки диаметром 1,0 мм). Также для алюминиевой проволоки продаются специальные токосъемники, маркирующиеся обычно "Al".

Токосъемник (токопроводящий наконечник) сварочного полуавтомата

Проволока из алюминия плавится быстрее стальной, поэтому при сварке необходимо обеспечить нужную скорость ее подачи - более высокую, чем стальной. Иначе придется часто менять расплавившийся наконечник.

Марка сварочной проволоки должна соответствовать материалу. Перед ее покупкой нужно изучить информацию о видах алюминиевых сплавов, для сварки которых она используется. Нехватку информации поможет компенсировать эксперимент, без которого в любом случае не обойтись, если вы пробуете варить алюминий впервые.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Читайте также: