Можно ли сварить алюминий обычной сваркой при помощи электродов

Обновлено: 20.09.2024

Высокая прочность, малый удельный вес и доступная цена сделали алюминий одним из самых популярных металлов. Его используют везде: от авиакосмической отрасли до производства домашней утвари. Ремонт алюминиевых изделий и создание собственных конструкций в мастерской на дому затруднены рядом особенностей металла. Сварка алюминия электродом в домашних условиях инвертором – один из способов преодоления этих сложностей, не требующий дорогостоящего оборудования и высокой квалификации работника.

Особенности работы

Температура плавления металла 660 о С. При нагреве атомы вступают в реакцию с кислородом, образуя слой тугоплавкого оксида алюминия с температурой плавления свыше 2200 о С. Этот слой препятствует полноценному формированию шва.

Алюминий обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью. На практике это означает, что для прогрева металла заготовки, особенно при большой толщине, придется использовать большие значения рабочего тока.

Металл и его сплавы характеризуются также высокой текучестью, затрудняющей работу в ряде сварочных положений.

Чтобы предотвратить контакт расплава и кислорода воздуха, используют сварку в газовой среде. В рабочую зону подают гелий, аргон или его смеси, вытесняющие воздух и создающие защитное облако. Этот способ требует дорогостоящего оборудования и постоянной подачи газа. Он экономически эффективен при больших объемах работ.

Для ограниченных объемов работы на дому подойдет ручная электродная сварка постоянным током. Для этого производятся электроды с покрытием, оптимизированные для применения с теплопроводящими материалами.

Что нужно знать, чтобы сделать качественный шов?

Чтобы получать прочные и долговечные соединения, необходимо знать и учитывать следующие моменты:

изделия из алюминиевых сплавов всегда покрыты слоем тугоплавких оксидов;
перед началом сварки этот слой следует снять с помощью механической зачистки или протравливания;
оксидный слой быстро восстанавливается на воздухе, поэтому обработку нужно проводить непосредственно перед сваркой;
цвет алюминиевой заготовки при нагреве практически не меняется, следить за температурой визуально не удастся;
при нагреве снижается прочность изделия, это может привести к появлению микродефектов в ходе кристаллизации.

Учет этих особенностей позволяет избегнуть типовых ошибок, когда нужно заварить алюминиевые заготовки на дому.

Можно ли инвертором?

Как варить алюминий инвертором и можно ли вообще это сделать? Такая возможность существует. Использование электродов с обмазкой дает возможность работать с использованием обычных инверторов средней мощности бытового класса. Разумеется, такими устройствами можно сваривать только заготовки толщиной 3-4 мм. Для более толстых потребуется мощные полупрофессиональные инверторы.

Специфика

Сам инвертор, применяемый для сварки алюминиевых заготовок, может быть начального уровня, бытового класса. Решающее значение играет подготовка поверхности, подбор сварочных материалов и тщательное соблюдение технологии.

Электроды серий ОЗ обладают отличными эксплуатационными качествами. Но проявляются эти качества только при низкой влажности материала обмазки. Поэтому до применения их обязательно нужно прокалить при температуре 120-140 о С в течение 40 минут. После прокаливания электроды нужно хранить в печи или в специальном герметичном футляре.

В ходе работы нужно соблюдать внимательность и осторожность. Высокая текучесть расплава и его тенденция к образованию брызг не позволяет работать в вертикальном и потолочном положениях. И в нижнем сварочном положении рекомендуется использовать подкладные пластины, чтобы предотвратить протечку расплава.

Во избежание температурных деформаций в ходе затвердевания швы нужно стараться по возможности размещать дальше друг от друга.

Каким должен быть аппарат?

Особо специфических условий к аппарату не предъявляется. Он должен поддерживать рабочий ток, достаточный для выбранной толщины заготовки и диаметра электрода. Рабочее напряжение выставляется в районе 22-24 вольт.

Аппарат должен поддерживать режим обратной полярности.

Большой запас по току приводит к росту габаритов, веса и повышенному расходу электроэнергии.

Если планы на сварку алюминия большие и такие работы планируется выполнять постоянно, то лучше сразу приобрести устройство, поддерживающий режим TIG, или сварку неплавким электродом в аргоновой или гелиевой защитной атмосфере. Электрод может быть из вольфрама или графита. Такой полуавтомат позволяет варить и обычными стержневыми плавкими электродами без подачи газа.

Электроды

Наиболее популярными электродами, применяемыми по алюминию для инверторной сварки, являются изделия следующих серий:

ОЗА-1. Служит для сварки чисто алюминиевых заготовок. Перед сваркой требуется снять оксидный слой и подогреть поверхность для ее осушения.
ОЗА-2. Применяется для наплавных работ кремниево-алюминиевыми сплавами. а также для ремонта брака отливок.
ОЗАНА-1. Для чисто алюминиевых деталей толще 10 мм. Прогревать их необходимо до 400 о С.
ОЗАНА-2. Модификация для сварки алюминиевых сплавов.
ОКБ96.20. Для работы по алюминиевым сплавам, легированным Mn, Mg и Si. Применим и по дюралюминию.

[stextbox получения прочного и долговечного соединения необходимо использовать электроды строго по назначению. Для этого следует определить тип алюминиевого сплава, который собираются сваривать.[/stextbox]

Техника сварки покрытыми

Сварка деталей из алюминия инвертором проводятся с использованием тока обратной полярности, в нижнем сварочном положении. Это обуславливается высокой текучестью расплава и необходимостью поддерживать высокую скорость движения электрода

Электрод следует подносить перпендикулярно линии шва либо с небольшим наклоном назад. Траектория движения- прямая, без поперечных качаний.

Рабочие режимы для сварки алюминиевых деталей разной толщины.

Содержащиеся в составе обмазки вещества повышают сопротивление материала сварочной ванны прохождению тока, это осложняет повторный розжиг электродуги.

Если дуга погасла, следует снять слой шлака с кратера и с кончика стержня, отступить на 1 см назад. Остаток шва и кратер должны вариться повторно, чтобы не возникла пористость.

По окончании шва его поверхность зачищается от шлаков и промывается водой.

Правила подготовки и проведение

Сваривать ответственные соединения алюминиевых заготовок лучше всего методом аргонодуговой сварки. Метод с использованием инвертора и стержневых плавких электродов позволяет получить качество, достаточное для домашнего ремонта или конструирования. Как сварить заготовки из алюминия в домашних условиях инвертором?

Прочность и долговечность шва во многом определяется качеством и тщательностью подготовительных работ. Они призваны удалить слой оксидов с высокой температурой плавления, покрывающий любую деталь из алюминия или его сплавов при контакте с воздухом.

[stextbox предварительного прогрева заготовок толще 4 мм следует использовать газовую горелку.[/stextbox]

Работы выполняются в такой последовательности:

зачистить область шва и околошовную область с помощью проволочной щетки или угловой шлифмашины;
для зачистки можно применить и химический способ, обработав поверхность реагентом;
прокалить электроды, чтобы избавиться от влажности обмазки;
при необходимости прогреть заготовки;
рука с горелкой должна двигаться с постоянной скоростью по прямой траектории, без поперечных качаний.

По окончании шва его следует зачистить от слоя шлака, тщательно промыть водой и просушить. Это снижает риск возникновения и распространения коррозии.

Заключение

Сварка алюминия электродом с обмазкой — доступный и несложный метод, применимый в домашних условиях. Для этого необходимо использовать инвертор, качественные электроды и соблюдать технологию.

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 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.

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:

Читайте также: