Контактная сварка алюминия и его сплавов

Обновлено: 19.09.2024

Из существующих способов контактной сварки для алюминия и его сплавов широко применяется точечная, а также шовная сварка. Стыковая сварка алюминиевых сплавов применяется реже.

Для получения качественных соединений особое внимание следует обратить на подготовку поверхности деталей. Листовые элементы перед точечной и роликовой сваркой зачищают с двух сторон на ширине 30-50 мм в местах расположения сварных точек или швов. Детали, подготавливаемые для стыковой сварки, должны быть зачищены по торцам и на участках в местах закрепления в зажимах сварочной машины. Лучшие результаты дает химическая очистка - травление деталей в специальных ваннах после предварительного обезжиривания. Рекомендуется травление выполнять при 17-25° С в водном растворе концентрированной ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄) с добавкой 0,1-0,3 % хромпика (К₂Сг₂0₇). Продолжительность травления 10-15 мин, далее просушка горячим воздухом (Т = 70÷80° С). После травления допускается хранение деталей перед сваркой до 3 суток при использовании машин переменного тока и до 24 ч при сварке запасенной энергией.

Рисунок 1. Схема точечной сварки алюминия с использованием прокладок из нержавеющей стали 12Х18Н9:1 — электрод; 2 — прокладка; 3 — свариваемые детали.

Точечная сварка алюминия и его сплавов связана с некоторыми трудностями. Поскольку алюминий обладает высокой электрической проводимостью, сварка сопровождается перегревом металла у контакта между электродом и деталью и, как следствие, их свариванием. Для того чтобы исключить это отрицательное явление в ряде случаев применяют теплоизолирующие прокладки из стали 12Х18Н9 толщиной 0,2-0,5 мм между электродом и деталью из алюминия. Такие прокладки не привариваются к деталям. При сварке алюминиевых сплавов необходимо обеспечивать небольшое и по возможности постоянное электросопротивление пленки оксидов на поверхности изделия: при сварке на машинах переменного тока – 100-300 мкОм, при использовании запасенной энергии - менее 100 мкОм. Для контроля качества поверхности детали зажимают между электродами специального пресса или точечной машины. При измерении контактного сопротивления можно пользоваться микрометром типа М246 или другими приборами, предназначенными для измерения малых сопротивлений.

Для алюминия, и, его сплавов, точечная сварка применяется при толщине металла от 0,04 до 5-6 мм. Элементы, собранные под сварку, должны плотно прилегать друг к другу; допускаются зазоры не более 0,3 мм на длине 100 мм.

Рис. 2. Типы соединений прн точечной сварке алюминия в его сплавов.

Таблица 1. Ориентировочные режимы точечной сварки 'алюминиевых сплавов

Контактная сварка алюминия и его сплавов

В последние годы наблюдается устойчивая тенденция к увеличению объема использования алюминия и его сплавов в различных отраслях промышленности, особенно в тех случаях, когда важны стойкость к коррозии, легковесность конструкции и высокое соотношение прочность/вес для металлических конструкций.

При точечной сварке заготовок из алюминия и его сплавов необходимо учитывать некоторые важные моменты, такие как специальные режимы сварки, предварительная обработка поверхности, контроль качества полученного сварного соединения и некоторые другие параметры. Об этом и пойдёт речь в статье.

Поскольку алюминий обладает очень высокими коэффициентом теплопроводности и интенсивностью нагрева, при проведении сварочных операций с ним нужно использовать жесткие режимы сварки с малым временем включения тока во избежание деформации и склеиваниясвариваемых заготовок. Следует учитывать тот факт, что сварочный ток будет значительно выше, так как коэффициент электрического сопротивления алюминия ниже, чем у стали.

Поверхность алюминиевых заготовок зачастую загрязнена пылью, маслом, включениями и покрыта оксидной пленкой из оксида Al2O3 (электроизоляционный слой с температурой плавления, превышающей 2000 С). Для получения качественного сварного соединения необходимо устранять все вышеуказанные примеси, в особенности это касается оксидной пленки, которая должна быть удалена, либо ее толщина должна быть минимальной, чтобы понизить сопротивление поверхности заготовки, насколько это возможно.

Оксидную пленку обычно удаляют механически, либо с помощью химических реагентов (травление). Механическая зачистка, которая, в основном, производится вручную, применяется для точечной обработки. При удалении оксидной пленки не желательно применение абразивных материалов с крупной зернистостью, так как это ухудшает качество поверхности. Подготовка поверхности травлением является наилучшим решением для получения качественных сварных соединений. К преимуществам травления можно отнести возможность получения равномерного электрического сопротивления после обработки. Во избежание повторного образования оксидной пленки рекомендуется произвести сварку обработанного материала в течение 24-36 часов после зачистки.

Качество соединения также во многом зависит от формы и материала электродов. При точечной контактной сварке электроды должны обладать высокой электро- и теплопроводностью, стойкостью к деформациям, а также низкой склонностью к диффузии со свариваемым материалом.

Основное назначение электродов:

- передача сварочного тока;

- отвод тепла от заготовок;

- передача сварочного усилия.

Качество соединения в контакте электрод-деталь является ключевой переменной для получения качественного сварного соединения. В процессе естественного износа электрода его рабочая поверхность увеличивается, уменьшая тем самым плотность тока и интенсивность передачи тепла в заготовку. Для определения максимального/минимального количества сварок до следующей зачистки и восстановления рабочей поверхности электродов, необходимо проводить тесты.

Образцы высококачественной сварки алюминия на машинах контактной сварки

Что касается формы электродов, то наилучшие результаты достигаются при использовании электродов с полусферической формой рабочей поверхности. Если на одной из сторон детали не допустимы механические отпечатки, то один из электродов может иметь плоскую рабочую поверхность. Важным параметром является фаза охлаждения, так как без должного охлаждения заготовки после пропускания тока (охлаждение происходит в сжатом состоянии через электроды) может возникать диффузия медного и алюминиевого сплавов, что сокращает срок службы электродов.

Для улучшения качества сварной точки можно увеличить усилие на электроде после протекания сварочного тока – применить ковочное усилие (в два раза больше сварочного усилия).

Необходимо обратить внимание, что при сварке сплавов с высокой электропроводностью (Al 99.5) рекомендуется увеличить ток на 15 %. При сварке сплавов с более низкой электропроводностью (АМг3) рекомендуется уменьшить значение тока на 5-10%.

Мы рекомендуем рассматривать табличные значения в качестве основы для проведения пробных тестов на образцах, в ходе которых Вы сможете подобрать оптимальные параметры для достижения требуемого качества сварки.

Ещё один важный момент, на который нужно обратить внимание. В процессе образования сварного соединения часть алюминия уходит из расплавленной зоны (литого ядра), создавая при этом условия для возможного образования трещин и пустот. Исходя из этого, рекомендуется увеличивать сварочное усилие в этой части цикла (время выдержки). При наличии возможности регулировки сварочного усилия внутри сварочного цикла (машины с пропорциональным клапаном) упрощается процесс оптимизации параметров сварки (времени, тока, мощности), и мы получаем дополнительные возможности для достижения лучшего качества сварки. Данные возможности реализованы на машинах производства компании СЕА серии PPN 3F CC, MF и серии PPN специального исполнения при установке пропорционального клапана.

Машины точечной и рельефной сварки серии PPN 3FCC

Получение высококачественных сварных соединений.
Большая мощность машин позволяет охватить широкий диапазон задач рельефной сварки.
Отсутствие потерь мощности при увеличении длины хоботов.
Отсутствие потерь мощности в случае наличия в сварочном контуре магнитных материалов.
Сварка постоянным током обеспечивает большой ресурс электродов.
Больший КПД по сравнению с однофазными машинами.
Меньшее время сварки.
Сбалансированное потребление мощности электрической сети.
Большие коэффициент мощности и выходная мощность.
Снижение потребляемой мощности и, как следствие, расходов на электроэнергию.
Водяное охлаждение вторичной цепи.

Характеристика контактной точечной сварки алюминия. Особенности и технология сварочного процесса

Особенности сварки алюминия

Материал покрыт естественной оксидной пленкой, которая неодинакова по толщине и обладает большим электрическим сопротивлением. Свариваемость алюминиевых сплавов различна, но точечной сварке поддаются все. Трудность процесса зависит от сочетаний сплавов. Легче соединяются сплавы, имеющие высокий предел прочности.

Алюминий имеет высокую тепло- и электропроводность, поэтому точечная сварка сплавов требует использования кратковременных импульсов тока большой величины, превышающей в 3 раза значение, применяемое при сваривании низкоуглеродистой стали. Интервал температур ограничен.

Давления при работе с пластичными (неупрочненными) алюминиевыми сплавами такие же, как для низкоуглеродистой стали. Сплавы, упрочненные деформацией или термической обработкой, сваривают с давлениями, аналогичными работе с коррозионно-стойкими сталями.

Высокопрочный алюминиевый сплав при этом виде сварки имеет склонность к образованию дефектов усадочной природы (трещины, раковины, поры). По этой причине процесс проводится с применением ковочного усилия.

Качество сварного шва зависит от материала электродов и формы их торцов.

Технология сварки

Технология точечной контактной сварки алюминиевых сплавов включает такие операции:

Выбор технологии зависит от исходных данных: программы изготовления элементов, их конструкции (тип материала, габариты, толщина), оборудования и приспособлений.

Форма и размеры соединяемых деталей, а также расположение точек должны быть такими, чтобы детали в местах соприкосновения прижимались беспрепятственно. Толщина свариваемых деталей не должна превышать троекратную разницу.

Количество свариваемых единиц в одном пакете – 2, допускается – 3, в неответственных соединениях – 4.

Оборудование

Средства производства при контактной точечной сварке алюминия включают:

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

Сварочное оборудование

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

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

Электроды

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

Примерная стоимость медных электродов на Яндекс.маркет

Подготовка материала

Этап проводится после проведения окончательной обработки и пригонки деталей для свариваемого узла. Процесс заключается в удалении с поверхности алюминия окиси с применением механического или химического метода.

Механический способ

Выполняется вручную наждачной бумагой или с использованием специальных устройств (вращающихся металлических щеток).

Предварительная подготовка металла заключается в зачистке участков в зоне сварных точек на ширину 30-50 мм. Сварка при этом методе производится через 2-3 часа после обработки во избежание повторного окисления алюминия.

Химический метод

В специальных ваннах выполняется травление алюминия водным раствором ортофосфорной кислоты или каустической соды. Перед проведением процедуры заготовки очищают от загрязнений, обезжиривают и промывают в теплой и холодной воде. Длительность травления – 10-15 минут, после чего детали просушивают горячим воздухом.

Допустимые сроки хранения заготовок после травления:

3 дня при сварке машинами с энергией переменного тока;
1 день – аппаратами накопленной энергии.

Порядок работ

Последовательность операций контактной точечной сварки алюминия следующая:

Установка заготовок.
Плотное прижимание материалов между электродами машины для контактной сварки.
Подача через электроды энергии.
Нагрев деталей.
Образование расплавленного ядра.
Отключение энергии.
Непродолжительная выдержка заготовок между электродами в сжатом положении с целью охлаждения свариваемой зоны, уменьшения усадочной раковины при кристаллизации расплавленного металла.

Процесс работы автоматизирован и начинается с момента нажатия оператора на пусковую кнопку.

Металлургические и технологические особенности сварки алюминия

Применение алюминия в технике обусловлено его малой плотностью (2,7 г/см 3 ), примерно в 3 раза меньшей, чем у стали, повышенной хладо-стойкостью, коррозионной стойкостью в окислительных средах и на воздухе. Чистый алюминий обладает малой прочностью (σ_В ≤ 10 кгс/мм 2 ), поэтому из него изготовляют изделия, для которых требуется только высокая коррозионная стойкость.

Алюминий и его сплавы обладают низкой температурой плавления (температура плавления чистого алюминия 660° С), высокой тепло и электропроводностью, повышенным по сравнению со сталью коэффициентом линейного расширения и более низким значением модуля упругости.

Алюминий и его сплавы делят на две основные группы: деформируемые, применяемые в прессованном, катаном и кованом состояниях, и литейные (недеформируемые), используемые в виде литья. Деформируемые сплавы, в свою очередь, делят на термически не упрочняемые, к которым относятся технический алюминий и сплавы его с марганцем и магнием, и термически упрочняемые, к которым относятся сплавы алюминия с медью, цинком и другими элементами. К литейным относятся сплавы со значительным содержанием кремния или меди.

Большинство сварных конструкций изготовляют из деформируемых термически не упрочняемых сплавов алюминия в ненагартованном виде. В последние годы для изготовления сварных конструкций все в большем объеме начинают применять термически упрочняемые сплавы. Затруднение при сварке этих сплавов вызывает снижение прочности металла в околошовной зоне. Ранее для получения конструкций на этих сплавов применяли исключительно контактную точечную и стыковую сварку. В настоящее время научились применять также аргоно-дуговую и злектронно-лучевую сварку.

Литейные сплавы находят ограниченное применение в сварных конструкциях. Сварку их выполняют преимущественно при исправлении дефектов литья и при соединении литейных деталей с узлами из деформируемых сплавов.

Постоянными примесями в техническом алюминии и его сплавах являются железо и кремний.

Металлургические и технологические особенности сварки.

Для алюминия и его сплавов применяют практически все промышленные способы сварки плавлением и давлением. Газовую и дуговую сварку угольными или графитовыми электродами, а также сварку вручную покрытыми электродами в настоящее время используют редко. Наиболее широкое распространение для изготовления конструкций, особенно ответственных, приобрела сварка в среде инертных газов. При электроннолучевой сварке алюминия и некоторых его сплавов получаются швы, обладающие высокими механическими свойствами. Автоматическая дуговая сварка с использованием флюсов (полуоткрытой и закрытой дугой) применяется для крупногабаритных конструкций, а ЭШС - для сплавов больших толщин. Из способов сварки в твердом состоянии широко используется контактная сварка. Такие виды сварки, как диффузионная и холодная для алюминия и особенно его сплавов, применяются в ограниченных масштабах главным образом из-за трудностей при создании особо чистых поверхностей соединяемых деталей, свободных от оксидных пленок. Специфические теплофизические свойства алюминия и его сплавов (высокая теплоемкость, теплопроводность и скрытая теплота плавления при сравнительно низкой температуре, плавления) определяют оптимальные параметры процесса сварки. Так, при сварке алюминия плавлением необходим сварочный ток, превосходящий в 1,2-1,5 раза ток для стали, несмотря на то что температура плавления алюминия значительно ниже, чем стали.

Затруднение при сварке вызывает также большая склонность металла шва к образованию пор и кристаллизационных трещин (особенно характерных для сплавов на основе алюминия). На сплавах повышенной прочности (например, легированных цинком и магнием) наблюдается появление холодных трещин. Для их предотвращения применяют предварительный подогрев изделия (или зоны расположения швов) до температуры 250-400° С. Предварительный подогрев также эффективен для снижения затрат погонной энергии, особенно при сварке массивных деталей. Большая жидкотекучесть алюминия и малая его прочность при температуре выше 550° С обусловливают применение подкладок при сварке.

Значительная усадка при затвердевании сварного шва, а также высокий коэффициент линейного расширения приводят к существенным остаточным деформациям (большим, чем деформации конструкций из малоуглеродистой стали). При сварке нагартованного алюминия и термически упрочненных алюминиевых сплавов снижается прочность сварного соединения по сравнению с прочностью основного металла, что создает определенные трудности.

Существенные затруднения при сварке возникают вследствие легкой окисляемости алюминия в твердом и расплавленном состояниях. Образующаяся тугоплавкая пленка оксида алюминия Аl₂О₃ препятствует формированию шва и является источником неметаллических включений в металле шва. Для получения качественных соединений при сварке плавлением необходимы защита шва от насыщения примесями-газами атмосферы и принятие специальных мер для удаления или разрушения пленки оксидов.

Подготовка к сварке.

Качество сварных соединений из алюминия и его сплавов в значительной степени определяется подготовкой поверхности свариваемых кромок и электродной проволоки.

Перед сваркой тщательно удаляют жировую смазку, которой покрывают полуфабрикаты при консервации. Поверхность металла на ширине 100-150 мм от кромки обезжиривают ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или другими растворителями. Пленку оксидов, находящуюся под жировой смазкой, удаляют механическими способами или химическим травлением. При механических способах свариваемые кромки на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, шабером или металлической щеткой. Для щеток рекомендуется использовать проволоку из нержавеющей стали диаметром не более 0,15 мм. Зачистка кромок шабером и металлической щеткой предпочтительнее, так как не создает опасности загрязнения шва абразивом. Шабрение рекомендуется выполнять непосредственно перед сваркой.

В случае удаления пленки оксидов химическим способом детали травят в течение 0,5-1 мин в реактиве следующего состава: 50 г едкого натра технического и 45 г фтористого натрия технического на 1 л воды. После травления следуют промывка в проточной воде и осветление в течение 1-2 мин в 30-35 %-ном растворе азотной кислоты для алюминия и сплавов типа АМц или в 25 %-ном растворе ортофосфорной кислоты для сплавов типа АМг и В95. После повторной промывки в проточной воде обработка заканчивается сушкой сжатым воздухом при температуре 80-90° С до полного испарения влаги.

Подготовленная таким образом поверхность сохраняет свои свойства в течение 3-4 дней. При более длительном хранении на зачищенной поверхности адсорбируется влага из воздуха и образуется оксидная пленка. Для того чтобы избежать дефектов швов, необходимо повторно зачистить кромки. Изучению кинетики образования и структуры оксидной пленки на поверхности алюминия посвящено большое число исследований.

Для очистки поверхности алюминиевой сварочной проволоки рекомендуется следующая ее обработка: промывка растворителем для обезжиривания; травление в 15%-ном растворе технического едкого натра в течение 5-10 мин при Т = 60 - 70° С; промывка в холодной воде, сушка, дегазация при Т = 350° С в течение 5-10 ч при вакууме 0,133 Па (вакуумная сушка). Операция вакуумирования может быть заменена прокалкой в атмосфере воздуха при температуре 300° С в течение 10-30 мин.

Хорошие результаты по очистке поверхности алюминиевой проволоки дает электрополирование ее поверхности. В качестве электролита используют раствор следующего состава: 70 мл Н₃РО₄, 300 мл H₂SO₄, 42 г Сг₂О₃. Полирование происходит при температуре 95-100 ° С. Для каждого диаметра проволоки при постоянной скорости протяжки ее через ванну существует минимальная величина тока, при котором: возможен процесс полирования. Так, при скорости протяжки 100 м/ч электрополирование проволоки марки АМг6 диаметром 1,6 мм возможно при токе 19,8 А, а диаметром 2,5 мм - при токе 130 А.

Для уменьшения пористости швов и удаления адсорбированной влаги после химической обработки рекомендуется сварочную проволоку подогревать в инертном газе при Т=200 - 480° С в течение 30-80 мин. Подогрев проволоки в аргоне снижает содержание адсорбированной влаги не менее чем в 5 раз.

Требуемая чистота кромок и сварочных материалов достигается при сварке изделий из алюминия и его сплавов на специально оборудованных участках.

Особенности и основные способы сварки алюминия: краткая технология и необходимое оборудование

Алюминий – один из самых популярных конструкционных металлов, чему способствует его достаточная прочность, малый вес, отличные показатели тепло- и электропроводности. Тем не менее сварка алюминия представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс.

наличием тугоплавкой оксидной пленки (стойкой к температурам до 2050℃) при более низкой температуре плавления основного вещества (660℃);
мгновенным формированием оксидных пленок на каплях свежерасплавленного металла, что мешает их соединению друг с другом;
необходимостью применения высоких сварочных токов для компенсации теплопроводности;
высокой жидкотекучестью, а, следовательно, необходимостью оперативного охлаждения;
склонностью к деформациям и растрескиванию при остывании.

Последний фактор обычно связан с наличием в структуре алюминия примесей в виде пузырьков газов, частиц щелочных и щелочноземельных металлов.

Ряд сложностей может возникнуть при определении марки алюминия или его сплава (например, с магнием, марганцем, кремнием), особенно если процентное соотношение веществ неизвестно.

Вне зависимости от выбранного типа сварки алюминия требуется выполнение очистных и подготовительных операций, которые должны снизить влияние вредоносных факторов в процессе сварки. К таким операциям относят:

отбортовку тонколистовых заготовок и кромкование заготовок большой толщины;
разрушение оксидной пленки в среде инертных газов, которое включает механическое удаление поверхностного слоя и обезжиривание металла;
предварительный прогрев заготовок до температуры 250-400℃ (используется только в «горячих» методах сварки, зависит от толщины и формы заготовки);
установка теплоотводящих прокладок, обеспечивающих равномерное и быстрое охлаждение заготовок в процессе сварки.

Кроме того, при восстановительном сваривании может проводиться обработка дефекта проникающими диагностическими составами для определения глубины и формы трещин, а также расчетных показателей шва. Кромки обнаруженных трещин, как правило, разделываются.

После выполнения этих действий приступают непосредственно к свариванию металла. По завершении работ соединение промывается проточной водой, со шва удаляются шлаки и прочие загрязнения.

Ручная сварка вольфрамовым электродом в среде аргона (TIG)

Сварка алюминия в среде защитного газа (помимо аргона, может применяться гелий) стала в последние годы самой популярной и востребованной технологией.

Швы, наложенные данным методом, мало подвержены тепловым и усталостным деформациям, они остаются прочными и эластичными в течение всего периода эксплуатации изделия.

Ручная сварка алюминия в защитной среде предполагает использование вольфрамовых электродов диаметром от 1 до 5 мм, а также присадочных прутков диаметром от 1 до 4 мм. Для окончательного разрушения остаточных оксидных пленок применяются сварочные аппараты переменного тока. Конкретные параметры операций по методу TIG можно определить из таблицы.

Технология достаточно доступна, а потому широко используется не только в промышленных, но и в бытовых условиях. Для получения качественного соединения алюминиевых заготовок требуется лишь набор оборудования, включающий газонагнетающую установку, и определенные профессиональные навыки. Вот несколько советов, которые помогут правильно наложить сварочные швы:

Вольфрамовый электрод держат под углом 70-80° к рабочей поверхности, пруток – под прямым углом.
Пруток ведут первым, двигать его следует отрывисто, с периодическим подъемом вверх. Электрод следует за ним, формируя общую сварочную ванну с металлом прутка. Следует исключить любые поперечные движения.
Оптимальная длина сварочной дуги составляет 1,5-2,5 мм. Укорачивание дуги приводит к повышению температуры плавления, удлинение – к снижению.
Подачу газа включают за 3-5 секунд до начала сварки, отключают через 5-7 секунд после ее окончания. Это позволяет исключить оксидирование незастывшего металла.
Слишком интенсивная подача защитного газа не менее вредна, чем недостаточная. Она приводит к подсосу воздуха в зону сварки, что негативно сказывается на качестве швов.

Чтобы обеспечить эффективный теплоотвод, заготовку устанавливают на медный или стальной радиатор. Роль простейшего радиатора в бытовых условиях может играть свернутая проволока из металлов с высокой теплопроводностью.

При отсутствии такого охлаждения велик риск термических деформаций, искривления формы сварочной ванны и даже прожога заготовок.

Сварка полуавтоматом в среде аргона (MIG)

Полуавтоматические импульсные сварочные аппараты дают преимущество при работе с алюминием, так как генерируют серии импульсов, эффективно разрушающих поверхностные оксидные пленки. Кроме того, токи высокого напряжения «вбивают» в сварочную ванну капли металла прежде, чем на них успеют образоваться оксиды. Тем не менее при последующем плавлении и кристаллизации ванны не обойтись без защитного газа, роль которого традиционно играет аргон. Только в этом случае шов получится прочным, надежным и аккуратным.

При прочих равных условиях полуавтоматическое оборудование дает трехкратное преимущество в скорости сварки в сравнении с классическим TIG-методом, однако, требует применения более сложных и дорогостоящих технологических процессов. Кроме того, ручные швы, наложенные опытным сварщиком с использованием вольфрамового электрода и присадочного прутка, могут оказаться даже более качественными, чем швы, созданные полуавтоматом.

Полуавтоматическая сварка алюминия осуществляется постоянным током высокого напряжения с обратной полярностью. Одна из основных сложностей, связанных с этим процессом, заключается в равномерной и своевременной подаче мягкой алюминиевой проволоки в сварочную ванну. Чтобы избежать проблем, достаточно следовать нескольким простым правилам:

для подачи алюминиевой проволоки необходимо использовать специальные наконечники с маркировкой «AL», иначе велик риск застревания материала ввиду его термического расширения;
применять четырехроликовый подающий механизм, чтобы исключить вероятность возникновения петель и изгибов;
скорость подачи должна быть достаточно высокой, так как проволока может начать плавиться еще до поступления в ванну.

Выбор конкретной марки проволоки и режима ее подачи диктуется составом алюминия или алюминиевого сплава, который будет свариваться, толщиной заготовок, режимом работы сварочного аппарата и способом обработки кромок. Зачастую первый фактор остается неизвестным, а, значит, подбирать материал приходится экспериментальным путем.

Электродуговая сварка покрытыми электродами (MMA)

Главное преимущество ручной электродуговой сварки покрытыми электродами – простота процесса и доступность оборудования. При сваривании алюминия она обычно используется в том случае, когда нет возможности реализовать MIG- или TIG-процесс, и только тогда, когда толщина заготовок составляет не менее 4 мм. Метод MMA обладает рядом существенных недостатков, среди которых:

необходимость профессиональных сварочных навыков для создания ровного прочного шва;
высокая вероятность образования пузырей в сварочной ванне;
сильное разбрызгивание металла во время работы;
сложности в удалении шлаков и загрязнений.

Обязательным условием при сварке алюминия покрытыми электродами является предварительный прогрев заготовок. В качестве основного инструмента используют несколько специфичные сварочные выпрямители с полого снижающейся внешней характеристикой. Для относительно тонких заготовок (4-6 мм) используются электроды диаметром 4 мм, более тонкие электроды не применяются.

Технология MMA предполагает такую последовательность действий:

Заготовки закрепляются на рабочей поверхности с зазором в 1,5-2,5 мм, в случае необходимости проводится предварительная разделка кромок.
Между покрытым электродом и основным металлом поджигается электрическая дуга длиной около 2 мм. Более длинные дуги при MMA-сварке алюминия не только замедляют плавление, но и способствую окислению сварочной ванны, а также увеличивают разбрызгивание металла.
В процессе плавления электрода его основа примешивается к металлу сварочной ванны (15-35%), а плавящееся покрытие генерирует газовое облако, защищающее расплавленный алюминий от окислительного воздействия воздуха. Роль дополнительной защиты играют выбрасываемые шлаки.
Электрод быстро перемещают в продольном направлении, так как скорость его плавления значительно выше, чем у непокрытых аналогов. Поперечные уклоны электрода должны быть сведены к минимуму.
По мере удаления электрода металл кристаллизуется, формируя сварочный шов. Если происходит случайный обрыв дуги, в шве образуются непроработанные зоны – «кратеры».

Главными сферами применения MMA-метода стало бытовое и восстановительное сваривание технического алюминия, сплавов алюминия и магния (содержание Mg до 5%), силумина. Обязательным условием после проведения сварки является очистка и контроль качества шва.

Читайте также: