Подготовка алюминия к сварке

Обновлено: 18.05.2024

Алюминий и его сплавы широко применяют в промышленности в виде листов, труб и другого профильного материала. Сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легированием их марганцем (Mn), магнием (Mg), кремнием (Si), никелем (Ni), хромом (Сr) и другими элементами. Алюминиевые сплавы делят на две группы - деформируемые и литейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относят сплавы алюминия с Mg или Мn, а к термически упрочняемым - дюралюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В-95. Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силумины - сплавы алюминия с кремнием Si (4-12% Si). Литейные сплавы применяют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Основной трудностью при сварке алюминия является образование на его поверхности оксидной пленки с температурой плавления 2050°С, которая затрудняет плавление металла и сплавление свариваемых кромок. Оксидная пленка имеет плотность 3,85 г/см 3 и остается на поверхности сварочной ванны. Другая трудность при газовой сварке алюминия заключается в том, что при нагреве алюминий не меняет цвет, и поэтому трудно уловить момент начала его плавления. Для этого требуются опыт и навык сварщика.

При газовой сварке алюминия необходимо учитывать низкую температуру плавления и высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени. При газовой сварке алюминия возникают также значительные остаточные напряжения и деформации, связанные с высокими значениями коэффициента теплового расширения этих сплавов. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла:

Толщина свариваемого металла, мм	до 1,5	1,6-3,0	3,1-5,0	5,1-10,0	10-15
Диаметр присадочной проволоки, мм	1,5-2,5	2,5-3	3-4	4-6	6-8

Для газовой сварки алюминия и его сплавов согласно ГОСТ 7871-75 используют 11 марок присадочной проволоки: Св-А97, Св-А5с, Св-АМц, Св-Мг3, Св-АМг5, Св-АМг6, Св-АМг7, Св-АК3, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При сварке алюминия используется сварочная проволока Св-АК5. Сплавы алюминий-магний сваривают сварочной проволокой Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АМг3, Св-АМг5, в качестве присадка используют проволоку Св-АМц и Св-АК5.

Согласно ГОСТ 7871-75, применяют следующие диаметры сварочной проволоки: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10; 11; 12 мм.

Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую поверхность, без трещин, закатов и вмятин. Проволока поставляется в бухтах, масса бухты не должна превышать 40 кг. При сварке литейных алюминиевых сплавов применяют присадочной металл того же состава, что и основной. Основным видом соединений при газовой сварке деталей из алюминия и его сплавов являются стыковые соединения. Применение тавровых, угловых и особенно нахлесточных соединений не рекомендуется. Зазор между свариваемыми деталями следует устанавливать, руководствуясь данными, приведенными в таблице.

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выполняют без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно делается V-образный скос кромок (угол 30-35° с каждой стороны). При толщинах свыше 12 мм рекомендуется двусторонняя Х-образная разделка кромок (угол 30-35° с каждой стороны). Разделку кромок осуществляют механическим способом. Кромки свариваемых деталей и присадочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30-40 мм с каждой стороны шва и обезжирить. Присадочную проволоку и свариваемые кромки промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, составленном из 20-25 г едкого натра и 20-30 г углекислого натрия на 1 дм 3 воды при температуре 65°С с последующей промывкой в проточной воде. После этого кромки и присадочную проволоку травят в течение 2 мин в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты или в 15%-ном растворе азотной кислоты. После травления детали и проволоку промывают в горячей, а потом в холодной воде и протирают ветошью.

Для удаления оксидов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения оксидной пленки при газовой сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений. Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приготовленной на воде или спирте. Для разведения флюса применяется фарфоровая, стеклянная или эмалированная посуда, разводят флюс в необходимом количестве из расчета хранения его 4-5 ч. Более длительное хранение флюса в разведенном состоянии снижает его активность.

Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготовленные кромки детали и на прилегающие к шву поверхности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

Содержащиеся во флюсах фтористые соединения растворяют в расплавленном состояний оксид алюминия. Хлористые соли лития отнимают кислород от оксида алюминия. Все флюсы для сварки алюминия, особенно те, которые содержат хлористый литий, очень гигроскопичны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках и открывают лишь перед употреблением. При выполнении прихватки флюс наносят только на присадочный металл. После сварки остатки флюса необходимо удалять с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для предотвращения коррозии сварного соединения. Сварные швы очищают металлической щеткой с последующей промывкой 2%-ным раствором азотной кислоты, затем горячей водой и просушкой.

При газовой сварке алюминия и его сплавов пламя берется нормальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускается, так как свободный кислород окисляет алюминий, а избыток горючего газа приводит к сильной пористости шва. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75 дм 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого изделия. Расход ацетилена в зависимости от толщины свариваемого металла приведен ниже:

Толщина металла, мм	Расход ацетилена, дм 3 /ч
1,5	50-100
1,6-3	100-200
3,1-5	200-400
5,1 -10	400-700
10,1-15	700-1200
15,1-25	900-1200
25,1-50	900-1200

Газовую сварку выполняют восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхности 3-5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла в начале сварки должен составлять почти 90°, а затем по мере прогрева свариваемых деталей угол устанавливается в зависимости от их толщины. Мундштук горелки располагают под углом 20-45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40- 60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сварочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При газовой сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм поперечных колебаний не делают, а при. больших толщинах в процессе сварки горелки выполняют различные поперечные колебания. При сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При газовой сварке алюминия необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50-100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении. Сварочный процесс должен выполняться непрерывно, отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые детали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать до температуры 300-350°С. Подогрев осуществляется в электрических, газовых печах или газовыми горелками. Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с общим подогревом до температуры 250°С, отливки из силумина - до температуры 350-400°С. При заварке трещин концы их засверливают, разделывают до определенного угла и заваривают от середины к краям. Длинные трещины заваривают обратноступенчатым способом.

Сварка алюминия. Подготовка.

Сварное соединение высокого качества может быть получено только при условии выполнения всех мероприятий по предотвращению попадания в зону сварки каких-либо загрязнений, помещение или участок для проведения газоэлектричрхкой сварки алюминия должны быть чистыми, сухими, не пыльными, скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 м/сек; свариваемые детали и присадочная проволока должны быть подвергнуты специальной обработке по их очистке; в качестве защитных газов можно применять лишь аргон чистый марки А по ГОСТу 10157—62 и гелий ВЧ (высокой чистоты) по МРТУ 51-04-23-64; газоподводящую арматуру, шланги и сварочную горелку следует тщательно промывать спиртом перед началом сварочных работ и регулярно очищать и промывать в процессе работы.

Очистка сварочной проволоки заключается в удалении консервационной смазки растворителем (бензином) или горячей (80— 90° С) водой и в химической обработке для удаления окисной пленки с поверхности проволоки. Расконсервацию и химическую обработку следует проводить на специальном участке вне помещения, выделенного для проведения сварочных работ. Химическая обработка сварочной проволоки может быть осуществлена несколькими способами, однако на практике наиболее часто применяют обработку по следующей технологии:

1) травление в 5%-ном растворе каустической соды NOH при температуре 60—65° С в течение 2—3 мин;
2) промывка в горячей (45—50° С) воде, а затем в холодной проточной воде;
3) осветление в 15—30%-ном растворе азотной кислоты HN03 при температуре 60—65° С в течение 2—3 мин;
4) промывка в горячей (45—50° С) воде, а затем в холодной проточной воде;
5) сушка при температуре, не ниже 60° С до полного удаления влаги.

Если химически обработанная и высушенная сварочная проволока не может быть сразу же использована для сварки, то хранить ее необходимо в специальном плотно закрывающемся шкафу или - ящике. Обычно считают, что срок хранения обработанной проволоки не должен превышать 12 ч. Опыт работы показывает, однако, что такое требование справедливо; лишь при сварке неплавящимся электродом с присадочной проволокой малых диаметров (1—1,6 мм) на малых токах (до 100 а). При сварке же плавящимся электродом на токах свыше 400 а проволокой диаметром 4—5 мм этот срок может быть увеличен до 1—1,5 суток без ущерба для качества сварного соединения при условии соблюдения правил хранения обработанной проволоки. Очищенную проволоку можно брать только в чистых перчатках или рукавицах, чтобы не загрязнить и не нанести на поверхность проволоки жировых остатков.

Свариваемые детали или их кромки также нуждаются в тщательной обработке. Предпочтительно очистку деталей под сварку производить также химической обработкой по приведенному выше режиму, причем небольшие детали желательно обрабатывать целиком, а детали большого размера подавать на сварку целиком обезжиренными и с химически обработанными на расстоянии до 100 мм от стыка сварочными кромками.

По наблюдениям авторов и других исследователей на сварных соединениях небольших размеров целесообразно проводить зачистку кромок шабером непосредственно перед сваркой. Помимо зачистки стыка, необходимо еще удалять окисную пленку шабером или стальной проволочной щеткой в месте токоподвода. При невозможности проведения химической обработки крупногабаритных деталей в некоторых случаях после предварительной экспериментальной проверки можно зачищать кромки стальными проволочными щетками с предварительной и последующей протиркой зачищаемой поверхности спиртом или ацетоном. Желательно, чтобы проволока щеток была из нержавеющей стали диаметром не более 0,2 мм, так как более толстая проволока делает глубокие царапины, являющиеся источниками дефектов. В процессе работы щетки необходимо периодически промывать в каком-либо растворителе.

Допустимые сроки хранения деталей, подготовленных под сварку, те же, что и для обработанной присадочной проволоки, но при условии хранения деталей в сухом и теплом помещении с закрытыми чистыми чехлами сварочными кромками. В случае, когда длительность промежуточных технологических операций (монтаж, контрольные операции и т. д.) превышает допустимые сроки между зачисткой деталей и их сваркой, следует применять сварку плавящимся электродом большого диаметра и принимать все меры по предотвращению загрязнения кромок свариваемых деталей на промежуточных операциях.

При многопроходной сварке перед наложением каждого доследующего валика следует тщательно зачищать поверхности шва и разделки проволочными щетками и протирать их спиртом или ацетоном.

Разделка кромок под сварку

Алюминий, наряду с высокой теплопроводностью, обладает и большой скрытой теплотой плавления — 96 кал/г (у железа 64 кал/г, у меди 49 кал/г). Следовательно, для образования надежного соединения расплавленного металла сварочной проволоки с основным металлом необходимо непосредственное воздействие сварочной дуги на всю область контакта жидкой и твердой фаз сварочной ванны.

При сварке неплавящимся электродом ванна жидкого металла образуется лишь непосредственно в зоне горения дуги и в основном за счет расплавления основного металла (доля присадочного материала в однопроходном шве не превышает 30%); усиление имеет плавный переход к основному металлу (рис. 1, а). При сварке же плавящимся электродом (рис. 1, б) дуга гораздо более концентрированная и сильно углублена в основной металл, размер сварочной ванны увеличен за счет наплавленного металла (доля которого в шве 50% и более) и в результате периферийная часть ванны не подвергается непосредственному, воздействию дуги; возникает опасность образования несплавления.

Рис. 1. Сечения сварочной ванны при сварке:
а — неплавящимся (вольфрамовым) электродом; б — плавящимся электродом при токах более 500 — 550 А.

Поэтому необходимо, чтобы форма разделки кромок позволяла те места, где возможно появление несплавления, повторно переплавлять дугой при наложении последующих валиков. Таким образом, правильная разделка кромок под сварку обусловливает высокое качество сварного соединения и технологичность его выполнения. Во всех случаях предпочтение следует отдавать, двусторонней сварке.

Если двустороннюю сварку применить невозможно или нецелесообразно, то следует уделять особое внимание предотвращению и устранению дефектов в корне шва.

Сборка под сварку

При односторонней сварке первый валик следует всегда выполнять на подкладке или применять разделку в виде замка (рис. 1).

Рис. 1. Разделка кромок в виде «замка» для сварки без подкладки.

Подкладка из нержавеющей стали или меди, устанавливаемая только на время сварки, должна иметь канавку глубиной 0,8—1 мм и шириной 6—10 мм для формирования усиления с обратной стороны шва. Непровары в данном случае практически исключены, так как при сварке на подкладке можно значительно увеличить сварочный ток и тем самым гарантировать проплавление. Однако при односторонней сварке, особенно при сварке неплавящимся электродом, очень часто появляется другой дефект — несплавление в корне шва, часто переходящее в трещину общей глубиной до 0,5—0,8 мм (рис. 2).

Рис. 2. Несплавление в корне шва. Х100.

Появление несплавлений можно объяснить следующим. Состыкованные кромки при приближении к ним сварочной дуги нагреваются и активно окисляются. Образовавшаяся по высоте притупления окисная пленка большой толщины полностью не разрушается под действием дуги и не «ложится» на дно сварочной ванны, а опускается вместе с расплавившимися, но полностью не сплавившимися состыкованными кромками на подкладку, оставаясь в вертикальном или наклонном положении.

Под действием растягивающих усилий, возникающих в корне шва при охлаждении, происходит раскрытие несплавившихся участков и развитие трещины в глубь основного металла шва. Особенность дефектов подобного типа заключается в том, что их трудно выявить существующими методами контроля. По условиям работы большинства сварных конструкций такие дефекты недопустимы, поэтому их следует устранять или предупреждать их появление. Для этой цели рекомендуем следующее:

1) защиту корня шва от активного окисления при сварке путем поддува с обратной стороны шва защитным газом, причем необходимо применение чистого аргона марки Б по ГОСТу 101-57-62;

2) усиление с обратной стороны шва переплавлять сваркой не- плавящимся Электродом;

3) канавку, формирующую усиление с обратной стороны шва, делать глубиной 1,2—1,5 мм и после сварки подрубать или запиливать усиление не менее чем на 1 мм;

4) обеспечивать надежное опускание окисной пленки на дно сварочной ванны, для чего необходимо применять разделку со скругленными внутренними кромками, с радиусом, равным примерно половине высоты притупления (рис. 3).

Рис. 3. Разделка кромок под сварку со скругленными внутренними кромками.

При многослойной сварке плавящимся электродом наложение первого, а также второго валиков, если первый выполняли со сквозным проплавлением, целесообразно производить на подкладке для исключения прожога. Подкладка, изготовляемая из нержавеющей стали, должна плотно прилегать к стыку по всей его длине, особенно при сварке со сквозным проплавлением. При наличии зазора между подкладкой и стыком происходит провали- вание сварочной ванны. В результате нарушается защита и нормальное формирование шва. Установлено, что зазор между подкладкой и стыком при кварке со сквозным проплавлением не должен превышать 0,5 мм; по аналогичным причинам зазор в стыке и смещение кромок также не должны превышать 0,5 мм.

Аргонная сварка алюминия

Аргонная сварка алюминия – единственный способ получить прочное соединение, которое отвечает всем предъявляемым требованиям. Проблема сварки алюминия в том, что на его поверхности находится инертная оксидная пленка, достаточно прочная, чтобы сделать неэффективными другие способы сварки.

Однако недостаточно просто выбрать аргоновую сварку как метод. Необходимо также правильно подобрать расходные материалы и настроить само оборудование. О том, как получить крепкие швы, не требующие обработки, какие есть способы проверки соединений, читайте в нашей статье.

Почему подходит именно аргон для сварки алюминия

Для работы с таким металлом, как алюминий, подходит любой инертный газ. Примером может служить гелий, он использовался еще в 40-е годы XX века в Соединенных Штатах Америки в качестве газа для сварки алюминия и его сплавов. Но у аргона есть одно неоспоримое преимущество – его стоимость значительно ниже при сохранении того же результата. Впрочем, для работы требуется иное знание – почему качественные швы, соединяющие алюминиевые детали, создаются под защитным слоем инертного газа.

Поскоблите поверхность любого алюминиевого изделия и увидите блестящий металл. Впрочем, постепенно блеск металла будет мутнеть и становиться все более тусклым. Это говорит о происходящем процессе окисления алюминия. Что по-научному звучит как «образование окиси алюминия (Al₂O₃)» – вещества, появляющегося на поверхности для защиты металла от продолжения окисления.

Чистый алюминий имеет температуру плавления, равную +6600 °С, а пленка покрывающая его поверхность – +20 000 °С. Это сильно затрудняет обычную сварку. Приходится искать технологию, которая сначала уберет окисленный слой с поверхности и удалит ее из зоны сварки. И она есть. Основным источником энергии для нее служит электричество, которое создает дугу переменного тока. Направление последнего меняется так же, как и тока в обычной электросети с частотой 50 Гц.

При работе с алюминием переменный ток решает несколько задач:

Дает возможность применять легкое, компактное оборудование (инвертеры для сварки), заменив ими огромные преобразователи, которые, помимо своего размера, были неудобны необходимостью спецподготовки места сварки и повышенными требованиями к квалификации специалиста.
Легко убирает слой оксида алюминия с поверхности металла, поскольку рабочая температура электрода выше термической стойкости Al₂O₃.

Во время выполнения работы необходимо строго выдерживать полярность электрического тока. Обратная полярность, когда электрод становится анодом, – это процесс, при котором электронный поток идет следующим образом: электрод → заготовка. Внутри дуги температура находится в диапазоне от +5 000 °С до +6 000 °С, что выше температуры приконтактных зон, однако она все равно значительно больше температуры плавления алюминия. Электроны своей энергией рвут пленку оксида алюминия и счищают ее с поверхности металла, обеспечивая качественную плавку.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Впрочем, одной обратной полярности для выполнения сварочных работ с алюминием мало. Окружающая среда должна быть нейтральна к высоким температурам и защищать поверхность от вновь образовывающейся окиси. Что и делает инертный газ.

Аргонная сварка алюминия имеет высокую производительность и делает процесс устойчивым, обеспечивая требуемое качество шва на изделии.

Подготовительные процедуры перед сваркой алюминия аргоном

Работа с алюминием имеет множество особенностей, которые необходимо учитывать в процессе сварки:

Быстрое покрытие поверхности металла оксидной пленкой в результате взаимодействия с кислородом, находящимся в окружающем нас воздухе, по причине высокой химической активности. Температура плавления пленки > +2 000 °С, в то время как сам металл плавится при +660 °С. При попадании жестких частей пленки в сварной шов, качество и прочность последнего значительно снижаются.
Контроль процесса аргонной сварки алюминия затруднен, поскольку цвет металла при расплавлении не изменяется.
В результате гигроскопичности алюминий впитывает влагу из воздуха. Впоследствии, при нагреве, она начинает испаряться и мешает сварочному процессу из-за аргона, ухудшая качество шва.
Алюминий имеет высокий коэффициент линейного расширения. Поэтому во время остывания заготовка может достаточно сильно деформироваться или потрескаться. Чтобы этого избежать, при сварке аргоном увеличивают расход присадочной проволоки или видоизменяют шов.

Расход аргона при выполнении сварки необходимо аккуратно регулировать. При недостаточном его поступлении в зону работы алюминий может вспениться, избыток же не позволит сделать правильного шва.

Одним из видов оборудования должен быть аппарат аргонной сварки алюминия переменного тока. Установка постоянного тока для выполнения аргонной сварки не подходит. Наиболее пригодным может стать инвертор с TIG-режимом. Дополнительные опции в нем должны позволять:

розжиг дуги бесконтактным методом;
регулирование баланса переменного тока;
заваривание аргоном кратера шва;
регулирование времени подачи аргона после выключения дуги.

Для снижения расхода аргона во время сварки алюминия необходимо заменить обычную горелку на оснащенную газовой линзой, которую еще называют цангодержателем. Внутри такого приспособления стоит специальная сетка. Аргон проходит через ее ячейки, что снижает расход с одновременным увеличением защиты места сварки.

Электрод для аргонной сварки выбирают универсальный вольфрамовый AC/DC, цвет неважен. Может также использоваться зеленый специализированный электрод для переменного тока AC. Конец проволоки делается слегка острым, но его притупление остается. Делается это для того, чтобы после зажжения дуги он приобрел каплеобразную форму. Для предотвращения перегрева вольфрамового электрода его закрепляют в сопло с вылетом от 0,3 до 0,5 см. В процессе аргонной сварки конец затупляется налипшими брызгами алюминия и его приходится снова заострять.

Алюминий быстро плавится, поэтому диаметр присадочной проволоки должен быть больше или равен толщине заготовок для успешного ее продвижения. Подача может происходить как вручную, так и выполняться полуавтоматом. Выбор проволоки зависит от чистоты алюминия. Для алюминия, содержащего сплавы, берут проволоку с кремниевыми добавками № 4043, а для чистого – № 5356.

Технология аргонной сварки алюминия

Одним из серьезных этапов сварки аргоном является очистка кромок деталей. Перед началом работы требуется механически почистить их, а затем обезжирить. Чтобы убрать все жиры с поверхности деталей, надо использовать растворитель, например, ацетон. Помимо этого, при толщине детали > 0,4 см необходимо бывает разделать кромки, то есть скосить их. Делается это для понижения сварочной ванны ниже уровня поверхности детали, чтобы сформировать корень шва.

Для исключения прожогов оставляют маленькое притупление. При обработке с помощью аргона тонких заготовок используют отбортовку – так называют процесс загиба кромок деталей под прямым углом. Делается это для более плотного прилегания деталей друг к другу при аргонной сварке. Если кромки достаточно хорошо подготовить, то уберется напряжение заготовки и не произойдет ее деформации, что увеличит качество сварного соединения.

С поверхности необходимо убрать пленку окиси. Для этого кромки деталей обрабатывают любым абразивом (например, наждачкой) на расстояние ≤ 3 см от края. Также можно поработать напильником.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Тепло хорошо отводится, если поместить обрабатываемую деталь на подкладку из стали или меди. Тонкие заготовки обязательно надо разместить таким образом, чтобы предотвратить образование прожогов от соединения аргоном.

После окончания подготовительных работ надо хорошенько настроить переменный ток, подобрать правильный электрод, выбрать его диаметр и присадочную проволоку для соединения аргоном. Нижеизложенная информация призвана облегчить процесс выбора. При использовании двухрежимного аппарата он должен быть переведен в режим работы переменного тока АС.

Способ формирования шва

Толщина заготовки, мм

Диаметр электрода, мм

Диаметр проволоки, мм

С отбортовкой кромок

Начинается работа с большой силой тока для быстрого прогрева металла. В процессе ток уменьшается, что предотвращает последующие пережоги, поскольку тепло быстро расползается по зоне аргонной сварки.

Настройка скорости подачи аргона в сварочную ванну очень важна. На интенсивность сильное влияние оказывают сила тока и скорость перемещения горелки. Рассмотрим несколько примеров: лист алюминия толщиной 0,1 см обрабатывается силой тока < 50 А – расход аргона будет от 4 до 5 л/мин. При толщине 0,4–0,5 см и силе тока >150 А – расход аргона вырастет до 8–10 л/мин. Излишнее количество аргона в сварочной ванне может привести к примеси воздуха, а это ухудшит показатели шва. При его недостатке шов не удастся качественно защитить от воздействия кислорода.

Процесс начинается с газовой продувки. Горелка включается примерно на 20 секунд. Затем она подносится к поверхности металла на расстояние в 2 мм для создания электрической дуги. Дугу для аргонной сварки металлов, в том числе и алюминия, нельзя разжигать касанием. Поступающий в рабочую зону аргон защищает ее от воздействия кислорода, в то время как электрическая дуга плавит кромки вместе с проволокой (если она применяется для аргонной сварки). Электрод следует держать под углом 70–80° к заготовке для создания качественного ровного шва.

Присадочная проволока, в случае ее использования, должна подаваться под углом 90° к электроду. Для защиты шва проволоку следует подавать перед электродом краткими движениями возвратно-поступательного характера. Выглядит это как прикосновение кончика проволоки к поверхности с последующим движением вверх и назад. Нельзя двигать электрод и присадку поперек шва. Все движения должны быть плавными, тогда шов получится ровным. При резких движениях металл начинает разбрызгиваться.

Расстояние между изделием и электродом в процессе всей работы с помощью аргона должно быть одинаковым и не превышать 1,5–2,5 мм. От него зависит длина дуги – чем она короче, тем ровнее металл будет плавиться, а значит, и шов получится прочнее и красивее.

Расплавленный алюминий достаточно быстро застывает, поскольку в процессе нагревания происходит его усадка. Из-за этого при охлаждении может потрескаться углубление на конце шва. Для предотвращения этого углубление заваривают, направляя электрод обратно. По окончании сварочных работ с аргоном горелка продувается в течение 10 секунд газом. Насколько будет качественным шов? Определить это несложно, достаточно взглянуть на его ширину, которая должна быть одинаковой, и структуру (наподобие чешуек). На шве, получаемом методом сварки с аргоном, не должно быть наплывов, пузырей и непроваров.

Проверка качества сварки алюминия аргоном

Изделия и конструкции из алюминия и сплавов с ним используются в машиностроении. Это трубопроводы, резервуары, емкости и пр. Их надежность и долговечность определяется качеством сварных швов.

Основными методами контроля сварных соединений алюминиевых изделий являются дефектоскопия ультразвуком, рентгено- и гамма-графирование, визуальный осмотр и измерение, гидравлические испытания гелиевым искателем течей.

Обязательно проверяются механические свойства сварных швов, созданных с аргоном, проводят металлографию – проверку состава и структуры соединения (в случае выполнения работ, технологически предусматривающих термический контроль сварки аргоном).

Проведение контроля доверяют работникам ОТК производителя алюминиевых конструкций, иногда проверку проводят при участии представителей заказчика, поскольку аргонная сварка алюминия, цена которой не считается высокой, является в то же время очень ответственной.

Методы, параметры и объемы работ по контролю устанавливаются на каждую группу изделий, тип конструкции, а иногда и на конкретную продукцию, в соответствии с «Правилами контроля» или техническими условиями.

Существуют определенные особенности в проведении контроля изделий из алюминия и его сплавов, поскольку материал склонен к образованию пор внутри соединения, выполненного с аргоном. Помимо пор, в шве могут образовываться и несплавления, возникающие между кромками и швом, а также между валиками. Поиски несплавлений затруднены, поскольку их невозможно обнаружить рентгено- и гамма-графированием. Специалисты используют для этой цели ультразвук, делая дефектоскопию.

Несплавление в корне шва – достаточно частый дефект, возникающий во время работы неплавящимся электродом при сквозной проплавке, когда корень шва создается на неостающейся подкладке. Корень шва, при невозможности получить доступ к подварке, следует делать под защитой нейтрального газа. А непосредственно перед сваркой аргоном необходимо проводить шабрение кромок, чтобы убрать окисную пленку.

При проведении многослойной обработки металла поры в нижних слоях могут переплавляться в процессе наложения верхних валиков! Именно поэтому пористость не учитывается в процессе промежуточного просвечивания изделия.

Контрольную процедуру внешнего осмотра проходят все сварные соединения, кроме швов, имеющих внешние дефекты – наплывы, свищи начала шва, трещины, кратеры, не прошедшие заваривание и их выводы на основной металл, цепи пор и сплошные сетки, непровары и подрезы.

Почему следует обращаться именно 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 ими 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.

Сварка алюминия

Даже в современных условиях сварка алюминия является достаточно сложным технологическим процессом. Именно по этой причине существует множество различных видов технологий, чтобы достичь максимально качественного результата при определенных условиях. Также, как это происходит при сварке нержавейки, во многом вина сложности сваривания ложится на свойства металла. Из-за частого использования материала в разнообразных сферах, с ним нередко приходится встречаться мастерам по сварке, так что создана целая индустрия, которая работает в этом направлении

Сварочный шов после сварки алюминия

Свойства алюминия

Сварка алюминия становится более сложной, благодаря тому, что металл имеет высокую тепло- и электропроводность. Также роль играет относительно небольшая плотность, что дает малый вес. Сплавы алюминия обладают более высокими механическими свойствами, но сам металл в чистом виде легко поддается механическому воздействию. Тем не менее, он применяется во многих сферах благодаря своей легкости. Алюминий и его сплавы создаются согласно ГОСТ 4784-97.

Свариваемость

Одной из главных проблем свариваемости является то, что на поверхности металла очень быстро образуется пленка из оксидов. Температура ее плавления составляет более двух тысяч градусов, тогда как у алюминия она намного менее. Таким образом, пленка остается на расплавленных каплях, что делает его сваривание очень затруднительным. Из-за этого не всегда получается монолитный шов и страдает качество соединения. Для борьбы с такой пленкой требуется дополнительная защита, которую может обеспечить сварка аргоном.

Дефекты при сварке алюминия

Когда идет сварка алюминия, то очень трудно управлять ванной расплавленного металла, так как он обладает высокой жидкотекучестью. Благодаря этому приходится использовать теплоотводящие подкладки во время процесса сваривания. Шов может быть ослаблен и из-за появления кристаллизационных трещин, так как в алюминий может попасть водород, которые будет стремиться выйти наружу, образуя напряжения и, как следствие, трещины. Когда идет сварка алюминия, то происходит большая усадка, вызванная высоким коэффициентом линейного расширения. Из-за этого может возникнуть деформация.

По причине высокой теплопроводности металла для работы с ним требуется увеличивать ток, примерно, в 1,5 раза, как если бы шла работа со сталями. Это с учетом того, что температура плавления стали зачастую намного выше. Из-за этого тонкие листы могут прожигаться при любом неосторожном движении. Сложность повышает и то, что когда идет сварка алюминия в домашних условиях, то нередко нельзя точно выяснить, с какой именно маркой идет работа и какой у нее состав. Это усложняет подбор электрода.

Способы сварки алюминия

Сварка алюминия может проходить множеством различных способов, которые зависят от использования специальных технических средств, а также благодаря другим особенностям технологии. Могут использоваться защитные газы, флюсы и прочие вещи. Среди основных методов можно выделить:

ММА. Сварка алюминия без газа стандартными алюминиевыми электродами с защитным покрытием (наименее эффективный способ из-за большой вероятности получения бракованных соединений);

DC MIG. Сварка алюминия при помощи проволоки полуавтоматом с автоматической подачей присадочного материала;

AC TIG. При использовании неплавящегося вольфрамового электрода в среде защитных газов.

Все дополнительные защитные средства помогают бороться с образованием оксидной пленки. Для большего эффекта ток, вне зависимости от своего рода. Должен иметь обратную полярность, которая обеспечивает катодное распыление, что помогает разрушить пленку без воздействия сверхвысокой температуры. В любом из вышеприведенных способов нельзя использовать прямую полярность, иначе не будет должного эффекта.

Подготовка алюминия к сварке

Перед тем как пройдет сварка алюминия, металлические заготовки следует обработать. В особенности это касается кромок изделий, которые будут непосредственно участвовать в сваривании. Это помогает не только очистить от загрязнений и налетов, но и побороть оксидную пленку. Для подготовки следует выполнить следующий ряд процедур:

Обезжирить и очистить. Присадочный материал, а также сами детали заготовки тщательно очищаются от всех налетов масла, жира и грязи. Обезжирить алюминий можно при помощи ацетона, растворителем или авиационным бензином.
При необходимости, следует провести разделку кромок, если того требует толщина детали. Если толщина кромок составляет менее 4 мм, то их не стоит разделывать, так как при должном режиме сварка алюминия даст нормальный результат. Если идет сваривание при помощи стандартных электродов, то кромку не разделывают до 2 см толщины. Если происходит сварка тонких листов металла, толщина которых менее 1,5 мм, то следует варить встык с применением отбортовки.
Ликвидация оксидной пленки может происходить при помощи наждачной бумаги, если толщина детали составляет 2,5-3 см. Также можно использовать напильник или щетку по металлу. Эффективно борются с ней дополнительные флюсы.

Пошаговая инструкция при сварке

Технология сварки алюминия хоть и отличается от работы с другими видами металла, но во многом схожа с ними.

В первую очередь всегда идет подготовка, теми методами, которые описаны выше. Ведь даже если деталь ранее была обработана, на ней могут появиться пленки после этого, так что всем этим нужно заниматься непосредственно перед сваркой.
Далее следует выложить флюс на места сваривания. На кромках должно быть достаточное количество дополнительного материала, который помогает бороться с плохой свариваемостью металла.
После этого технику, при помощи которой будут проводиться работы, следует выставить на нужные режимы, соответствующие сплаву и толщине металла.
Затем следует подогреть металл горелкой, чтобы избежать резких перепадов температуры;
После этого можно приступать к свариванию. Движения должны быть аккуратными, так как расплавленный металл имеет низкую вязкость и по своей плотности больше напоминает воду, что требует особого опыта при работе.
После того как шов дошел до конца, металл желательно подогревать, чтобы он медленно и постепенно остывал, так как это помогает снять напряжения и высвободиться водороду, который мог попасть внутрь.

Технология сварки алюминия своими руками

«Важно!
При работе с алюминием требуется очень деликатно следить за параметрами, так как все это может привести к порче заготовки.»

Защитный газ при сварке алюминия

Сварка алюминия предполагает использование защитных средств. Газ является основным из них, так как эффективность его применения стоит значительно выше других. К примеру, аргон является инертной средой, которая не пропускает ни какие другие элементы и вещества в сварочную ванну. Во время горения газ обволакивает расплавленный металл, так что даже воздух из атмосферы, в котором имеется кислород, не влияет на состояние расплавленного металла. Сварка алюминия без аргона также возможна, но будет не столь эффективной. Для этого используются другие инертные газы, ацетилен или обмазка электрода.

Защитный газ при сварке алюминия

Температура горения защитной среды, как правило, заметно ниже, чем те6мпература плавления металла, поэтому, он выполняет только защитную и функцию подогрева, тогда как для расплавления применяется электрический ток. Применение газа является относительно дорогостоящей процедурой, так что используется преимущественно для таких сложных процессов как сварка алюминия.

Предотвращение дефектов

Высокий коэффициент линейного расширения дает большую усадку, которая может вызвать деформацию детали. Чтобы избежать данного дефекта, следует учитывать данный коэффициент, для чего нужен опыт работы с алюминием.

Для снятия напряжений в металле необходимо использовать предварительный подогрев, прежде чем начинать основной процесс сваривания. Это же касается и последующего остужения, так как это помогает выбраться водороду из швов.

Обработка швов при сварки алюминия

Чтобы избежать появления непроверенных мест требуется опыт формирования плотного валика с жидкотекучими материалами. При работе могут также образовываться трещины и раковины. Для защиты от них применяют газ и прочие инертные среды. Благодаря всему этому сварка алюминия становится более простой и результативной.

Финишная обработка сварных швов

Когда сварка алюминия окончена, то следует обработать полученное изделие, чтобы результат был не только качественным, но и имел эстетический вид. В первую очередь нужно оббить образовавшийся на поверхности шлак, чтобы оценить внешний вид качества соединения. После этого нужно провести зачистку поверхности от мелких загрязнений, которые не оббились, что можно провести при помощи металлической щетки. После этого следует отшлифовать поверхность, чтобы она была максимально приближена к основному металлу и не имела выпирающих частей.

Особенности новых технологий

Сварка алюминия при помощи новых технологий, куда можно отнести и аргонно-дуговую технологию, дает более надежный результат, максимально защищенный от дефектов. Одной из основных особенной здесь является что идет сварка алюминия угольным электродом, или его вольфрамовым аналогом. Таким образом, не нужно подбирать присадочный материал, который бы соответствовал марке свариваемого металла, так как основным материалом служит тот, что на заготовке, а перемешивание идет неплавящимся электродом. Также новые технологии позволяют легче подобрать требуемый режим, так как обладают плавными регулировками.

Особенности сварки алюминия

Меры безопасности

Сварка алюминия может оказаться опасным процессом, если не придерживаться техники безопасности. В первую очередь следует позаботиться о наличии средств индивидуальной защиты, которые помогут защититься от негативного воздействия электрической дуги на глаза, а также от брызг металла и искр. Для этого понадобится защитная сварочная маска и спецодежда. Также необходимо соблюдать элементарные требования электро- и газовой безопасности. Не ставить баллон с газом ближе 5 метров от источника огня, а также всегда следить за его целостностью и исправностью.

Сварка алюминия аргоном

Применение аргона во время сварки дает достаточно высокие результаты качества соединения, которые не может не обеспечить ни один другой способ. Именно поэтому, в профессиональной сфере использования, а также при работе со сложно свариваемыми металлами, стараются применять именно такой метод. Сварка алюминия аргоном обеспечивает высокий уровень соединения, так как сам газ является инертным и создает уникальную защитную среду, сквозь которую не может пробиться кислород из атмосферы, а также на сварочную ванную не воздействуют ни какие другие негативные внешние факторы.

Настройки аргонодуговой сварки для сварки алюминия

Несмотря на то, что здесь применяется газ, сварка аргоном все же относится к дуговой, так как основной силой, которая расплавляет металл, является электрическая дуга. Газ выполняет только защитную функцию и может быть использован для подогрева металла перед сваркой и после нее. Процесс его использования является достаточно дорогим, так что для обыкновенных видов сварки его не всегда выгодно использовать, но для таких вариантов, как сварка нержавейки и алюминия он является незаменимым. Для его применения требуется не только специальная аппаратура, но и умения. В промышленности приходится часто встречаться с алюминием, так как его нередко используют для создания разнообразных вещей благодаря его легкости и относительно высокой прочности сплавов.

Сварка алюминия своими руками

Сварка алюминия аргоном применяется преимущественно для ответственных сооружений и конструкций. Для этого процесса используется неплавкий угольный электрод, который облегчает создание сварочной ванны, с учетом свойств расширения алюминия. Выставив правильно параметры, можно избежать множества неприятностей, которые обусловлены плохими свойствами сваривания металла.

Свойства и свариваемость алюминия

Когда происходит сварка алюминия аргоном, то следует учитывать все особенности, с которыми придется столкнуться во время работы с данным металлом. Основной проблемой свариваемости является то, что на поверхности металла образуется оксидная пленка. Бороться с ней температурным воздействием бесполезно, так как ее температура плавления составляет выше 2 000 градусов Цельсия, а алюминий плавится уже при 680 градусах. Скорость ее образования является достаточно быстрой, так что нужно не только убрать ее перед свариванием, но и не допустить во время этого процесса, для чего и служит аргон. В ином случае, капли расплавленного алюминия будут окутываться в эту пленку, что помешает нормальному соединению и образованию шва.

Технология сварки алюминия аргоном

Технология сварки алюминия аргоном предполагает работу преимущественно в нижнем положении. Ведь металл в расплавленном состоянии обладает высокой жидкотекучестью, из-за которой в других положениях он может попросту стечь вниз, вместо образования валика шва. Это же создает сложности во время сваривания, так как вместо тягучего состояния мастеру приходится сталкиваться с водянистой субстанцией, а для нормального проведения процесса требуется опыт работы. При нагревании металл практически не меняет цвет, так что даже в расплавленном состоянии трудно определить его температуру.

Аргонно-дуговая сварка алюминия

Плохая свариваемость проявляется также в том, что во время образования шва в нем могут возникать поры, трещины и раковины. Это может получиться из-за плохого защитного слоя или создания напряжения. Если сварка алюминия аргоном проходит в правильном режиме, то подобных вещей не должно случаться. Коэффициент расширения здесь заметно отличается от стали, так что усадка в алюминии происходит совершенно по-другому, что может привести к деформации в это время. При образовании шва металл может расширяться, что способствует нежелательному сгибанию сваренных заготовок.

Преимущества

Сварка алюминия аргоном дает достаточно высокий результат качества, который почти не достижим для других способов сваривания;
Горелка может использоваться для подогрева, что очень удобно во время работы;
Применяется современное оборудование, которое обладает тонкими настройками, что помогает легко подстроиться под любой режим;
Техника может применяться не только для алюминия, но и для других сложно свариваемых металлов;
Аргон помогает бороться со всеми негативными факторами, которым подвергается сварочная ванна, образуя непроницаемую среду;
Можно создавать длительные беспрерывные швы, так как здесь не используются электроды с обмазкой;
Работа с тонкими заготовками становится более легкой.

Недостатки

Высокая себестоимость проведения сварочного процесса, так что использовать его выгодно не во всех процедурах;
Применяется сложное дорогостоящее оборудование, которое не всегда удобно использовать;
Работа с газом повышает уровень опасности при работе;
Для качественной сварки мастер должен иметь высокую квалификацию;
Подготовка, а также последующая уборка рабочего места, занимает большое количество времени.

Способы сварки и оборудование

Аргонная сварка алюминия относится к одним из лучших способов соединения деталей и проводится практически по тем же самым шагам, что и при работе с другими металлами, за исключением некоторых нюансов. Сварка алюминия аргоном предполагает использование следующего ряда материалов:

Аргоновый инвертор – это практически обыкновенный сварочный трансформатор, который обеспечивает подачу электричества нужных параметров. Современные модели могут обеспечить как постоянный, так и переменный ток, в зависимости от имеющихся режимов, не говоря уже о широкой регулировке параметров.

Горелка с неплавящимся электродом – для такой сварки используется специальная горелка, в которую вставляется неплавящийся угольный или вольфрамовый электрод. Через него зажигается и поддерживается электрическая дуга, а также он помогает размешивать металл в сварочной ванне, чтобы образовался валик шва. С горелки подается защитный газ, который обеспечивает нормальные условия работы. Электрод вставляется в горелку для того, чтобы пламя точно распределялось вокруг расплавленного им металла.
Газовый баллон с аргоном – он соединяется с горелкой шлангом, благодаря чему его можно удалять на безопасное от контакта с пламенем расстояние. Это должен быть специальный баллон, рассчитанный на хранение данного вида газа.
Присадочный материал – зачастую это сварочная проволока, которая заполняет область между двумя кромками. Подбирается согласно составу сплава, с которым ведется работа.

Сварка алюминия аргоном обязательно требует выполнения подготовительных процедур. Если работа ведется с толстой заготовкой, то ее следует зашкурить перед свариванием. Если же толщина относительно небольшая, то следует зачистить при помощи металлической щетки или наждачной бумаги. Следующим этапом является обработка с целью ликвидировать налеты, обезжирить и убрать оксидную пленку. Для этого подойдет растворитель, к примеру, ацетон, или другое схожее вещество.

Подготовка алюминия к сварке

Также может потребоваться разделка кромок, если толщина более 4 мм. Дело в том, что свойства алюминия ухудшают глубину проварки, поэтому, она ниже, чем в той же стали. Чтобы получить более надежное соединение, то края деталей, где будет проходить сварка алюминия аргоном, нужно скосить под углом от 30 до 45 градусов, в зависимости от толщины. Последней сталей подготовки может стать обработка флюсом, если того требует ситуация.

Сварка алюминия аргоном пошаговая инструкция для начинающих

Проделать все необходимые подготовительные процедуры, которые более подробно описаны выше.
Далее идет обработка краев флюсом, чтобы улучшить свойства свариваемости и обеспечить дополнительную защиту от образования оксидной пленки.
Далее можно приступать к самому свариванию. Следует зажечь электрическую дугу, а вместе с ней и горелку и постепенно подавать в сварочную ванну присадочный материал. При работе с тонким металлом лучше делать короткие проходы по место сваривания, а при сваривании толстых заготовок можно проводить длительный шов.
После окончания процедуры нужно дать остыть заготовке и проверить качество сваривания при помощи керосина или другими методами.

«Важно!
Без зашкуривания и обработки растворителем шов не будет ложиться ровно, а после сварки могут возникать трещины на поверхности.»

Техника безопасности

Аргонодуговая сварка алюминия требует соблюдения правил безопасности. В первую очередь следует позаботиться о наличии средств индивидуальной защиты, таких как огнеупорная одежда, сварочная маска и прочее. Баллон с газом нужно ставить на расстояние, как минимум, 5 метров от непосредственного места сварки. Перед его использованием нужно убедиться в исправности оборудования, это же касается и шлангов. Прикасаться к металлу после, сварку следует только после полного остывания, на которое может понадобиться около 10 минут. Не стоит забывать о правилах элементарной электробезопасности.

Читайте также: