Сварка алюминия аппаратом переменного тока

Обновлено: 04.10.2024

Аргоновая сварка переменным током применяется главным образом для алюминия и его сплавов. С ее помощью получают соединения с более высоким качеством, чем это можно сделать при использовании электродуговой или газовой сварки. Аппаратура для такой сварки считается самой сложной и дорогостоящей. Переменный ток при аргоновой сварке не позволяет работать при низком напряжении холостого хода трансформатора, что вызывает значительное потребление тока из сети.

Для создания аргоновой установки переменного тока вам потребуются следующие устройства: аргоновый баллон с редуктором и расходомером, газоэлектроподводящий шланг, аргоновая горелка, вольфрамовые электроды, сварочный трансформатор, компенсатор постоянной составляющей тока дуги, осциллятор.

Если вы уже построили аргоновую установку постоянного тока, то из нее можете использовать аргоновый баллон с редуктором и расходомером, газоэлектроподводящий шланг, аргоновую горелку.

Почему необходим переменный ток?

Алюминий является очень активным металлом, из-за этого окисляется практически мгновенно и покрывается пленкой окиси. Эта пленка в дальнейшем предохраняет сам алюминий от окисления, но она же значительно затрудняет процесс сварки.

Для ликвидации окисной пленки существуют три способа: химический, механический и электрический. С химическим и механическим способами вы уже познакомились, изучая процесс газовой и электродуговой сварки алюминия.

Аргоновая сварка обеспечивает процесс электрического удаления окисной пленки. Разрушение окисной пленки алюминия происходит тогда, когда к нему подключен минус питания, то есть используется ток обратной полярности.

В принципе, алюминий можно варить и на постоянном токе обратной полярности. Вырывающиеся из алюминиевого изделия электроны эффективно разрушают окисную пленку. Однако при этом сильно перегревается вольфрамовый электрод, и приходится значительно ограничивать сварочный ток (Таблица 5. 3.). На таком токе можно варить алюминий незначительной толщины.

На переменном токе одновременно протекают два процесса: в те моменты времени, когда на электроде минус, происходит разогрев и плавление алюминиевой детали; когда направление тока меняется и на электроде появляется плюс, происходит разрушение окисной пленки. Электрод перегревается намного меньше, чем на постоянном токе обратной полярности, соответственно допускается увеличение сварочного тока (Таблица 6. 1.).

Защитные газы

Для защиты расплавленного алюминия применяется аргон марки Б. Аргоном этой марки можно пользоваться и при сварке постоянным током, так что вам лучше сразу приобрести аргон этой марки и использовать его как универсальный. По сравнению с защитой стали, расход аргона придется увеличить в 2 раза.

Кроме аргона желательно приобрести баллон гелия. На практике часто приходится сваривать довольно массивные изделия. Может быть так, что подогревающая пропановая горелка работает на полную мощность, электрическая проводка на пределе, трансформатор дымится, а металл все никак не удается расплавить. В этом случае вместо аргона подключаем гелий.

Электрическая дуга в гелии имеет в два раза более высокое напряжение, чем в аргоне, что позволяет при том же токе увеличить проплавляющую способность.

Используйте гелий только в таких критических ситуациях, так как он дороже аргона, и расход его придется устанавливать в два раза больше.

Баллоны с гелием окрашены в коричневый цвет и часто используются на народных гуляниях для наполнения летающих игрушек.

Аргоновая горелка

Аргоновая горелка воздушного охлаждения, которую вы с успехом применяли для работы на постоянном токе, при работе на переменном токе может оказаться недостаточно мощной.

Постоянный ток обладает одной особенностью: в том месте, куда подводится плюс питания, выделяется намного больше тепла, чем на минусе. Как вы уже убедились, при аргоновой сварке постоянным током используется прямая полярность, то есть на электрод подается минус. Из-за этого электрод, нагреваясь незначительно, допускает применение больших токов.

Совсем иная ситуация при сварке переменным током. Здесь тепловыделение как на электроде, так и на изделии, примерно одинаково. Из-за этого перегревается как электрод, так и горелка.

Горелка воздушного охлаждения может выдержать максимум 160-180 А. Этого не всегда бывает достаточно при сварке массивных блоков цилиндров. В этом случае вам придется приобрести горелку с водяным охлаждением.

При замкнутой системе охлаждения используется циркуляционный насос, радиатор и охлаждающий его вентилятор.

Аргоновые горелки водяного охлаждения, ко всему прочему, допускают использование электродов диаметром 4 мм и более.

Вольфрамовые электроды

Для сварки алюминия используются электроды марки ЭВЧ (электрод вольфрамовый чистый). Они ничем не покрыты и на вид блестящие. Конец электрода затачивается в виде полусферы. Можно вообще их не затачивать, а, как говорят сварщики, «обжечь». Перед сваркой электрод зажигается на медной пластине, дуга удерживается до тех пор, пока на конце не образуется искомая полусфера.

Сварочный трансформатор

Для аргоновой сварки переменным током требуется трансформатор с напряжением холостого хода от 60 до 80 В. В принципе, дуга горит и при меньшем напряжении, но в этом случае ее необходимо держать короткой, что приводит к частым касаниям концом электрода изделия. Трансформатор с напряжением 60 – 80 В применяется только вместе с осциллятором.

Если осциллятор у вас отсутствует, следует использовать трансформатор с напряжением холостого хода 100 – 120 В. Такой трансформатор трудно приобрести, поэтому вместо одного трансформатора лучше использовать два, включив их вторичные обмотки последовательно. При этом не забывайте, что вместе с ростом напряжения холостого хода растет потребляемый из сети ток (см. Главу 3.).

Если вы решились на покупку готовой аргоновой установки переменного тока, то приобретайте ту, что преобразует синусоидальную форму переменного тока в прямоугольную. Прямоугольная форма переменного тока наиболее благоприятна для сварки; в частности, после касания концом электрода изделия, сварку можно не останавливать, дуга самоочищает шов и электрод (правда, не всегда).

Компенсатор постоянной составляющей тока дуги

Дуга, горящая между вольфрамовым электродом и алюминием, искажает форму кривой переменного тока. Это связано с разной проводимостью дуги прямой и обратной полярности.

Дуговой промежуток прямой полярности имеет небольшое сопротивление, и через него течет максимальный ток. Дуговой промежуток обратной полярности отличается повышенным сопротивлением, протекающий через него ток намного ниже. В результате общий ток дуги прямой полярности вызывает постоянную составляющую тока дуги.

Небольшой по величине общий ток дуги обратной полярности не может эффективно удалять окисную пленку. Для нормальной сварки алюминия эти два тока необходимо выровнять.

Устройство, выравнивающее токи дуги прямой и обратной полярности, получило название «компенсатор постоянной составляющей сварочного тока».

Осциллятор

Дуга переменного тока аргоновой сварки может гореть устойчиво только при высоком напряжении холостого хода трансформатора (100 – 120 В). Такое напряжение вызывает повышенный расход тока из сети и опасно для сварщика. Сварку при обычном напряжении холостого хода можно производить, используя специальное устройство, называемое осциллятором.

Осциллятор подает на дуговой промежуток импульсы с напряжением несколько тысяч вольт. При таком напряжении дугу можно зажечь, просто поднеся конец электрода к металлу. Кроме этого, такое напряжение стабилизирует горение дуги, и она начинает гореть устойчиво при небольших напряжениях холостого хода трансформатора.

Чтобы сделать высокое напряжение осциллятора безопасным для сварщика, его преобразовывают в импульсы высокой частоты. Высокочастотное напряжение не ощущается сварщиком, так как высокочастотный ток проходит по поверхности кожи, не задевая нервных окончаний. Основные характеристики осцилляторов смотрите в Таблице 6. 3.

Схемы аргонодуговых установок переменного тока

Простейшую аргоновую сварку переменного тока можно собрать, соединив вместе два обычных трансформатора. Первичные обмотки включаются параллельно, вторичные – последовательно (Рис. 6. 3.).

Трансформаторы возьмите с напряжением 50 – 60 В. В качестве компенсатора постоянной составляющей здесь используется аккумулятор.

В те полупериоды, когда на минус аккумулятора подается минус с трансформаторов, происходит зарядка аккумулятора. Когда на минус аккумулятора подается плюс с трансформаторов, напряжение аккумулятора складывается с напряжением трансформаторов, и в полупериоды обратной полярности начинает течь повышенный ток. Таким образом, за счет более высокого напряжения дуги обратной полярности происходит компенсация ее низкой проводимости, токи дуги прямой и обратной полярности выравниваются.

Аккумулятор возьмите автомобильный или тракторный. При сварке следите, чтобы электролит аккумулятора не выкипал, своевременно его доливайте.

Если у вас отсутствует аккумулятор, компенсатор постоянной составляющей тока дуги можно сделать из диода и проволочного сопротивления (Рис. 6. 4.).

Диод D 1 включается так, что свободно пропускает ток дуги обратной полярности; ток дуги прямой полярности сварщик уменьшает с помощью проволочного сопротивления R 1. Диод должен быть рассчитан на ток 100 – 200 А (зависит от мощности ваших трансформаторов). Длину проволочного сопротивления подберите экспериментально.

Возьмите две однотипные лампочки (на напряжение от двух до шести вольт) и два диода небольшой мощности (Д 226 или им подобные). Все спаяйте, как указано в схеме, и с помощью разъемов типа «крокодил» подсоедините к проволочному сопротивлению R 2. Это сопротивление здесь играет роль регулятора тока, и ранее оно уже описывалось. (Рис. 3. 22.).

Разъемы типа «крокодил» вначале подключите недалеко друг от друга. Зажгите дугу на угольной пластине и перенесите ее на алюминий. Если ни одна лампочка не горит, увеличьте расстояние между разъемами.

В случае, если одна лампочка горит сильнее другой, регулированием длины проволочного сопротивления R 1 выровняйте их яркость.

Компенсатор данного типа удобен тем, что позволяет использовать для сварки так называемый ассиметричный ток. Такой ток применяется в двух случаях:

1) очистка поверхности шва от пленки происходит хорошо, но алюминий расплавляется слишком медленно. Сопротивлением R 1 устанавливаем свечение лампочки Л 2 более ярким, чем Л 1;

2) недостаточная очистка поверхности; электрод данного диаметра допускает увеличение нагрева. Сопротивлением R 1 устанавливаем свечение лампочки Л 1 более ярким, чем Л 2.

В случае, если ваша электропроводка не обеспечивает необходимого тока, придется делать установку с использованием осциллятора (Рис. 6. 5.).

Осциллятор приобретите в специализированном магазине. Если там будет выбор, лучше приобрести современную версию осциллятора. Она называется «импульсный возбудитель-стабилизатор сварочной дуги» и позволяет с помощью регулировки точно подстроиться к вашему трансформатору.

Трансформатор должен иметь повышенную мощность. Как показывает опыт, лучше всего использовать самоделку весом не менее 40 кг. Напряжение холостого хода трансформатора 60 – 80 В.

Свариваемость алюминиевых сплавов

Из литейных сплавов наиболее широко применяются силумины – сплавы алюминия, содержащие от 4 до 13% кремния. Из них изготавливают различные детали автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин. Такие сплавы достаточно хорошо поддаются ремонтной сварке.

Из сплавов, упрочняемых термообработкой, больше всего известен дюралюминий (сплав алюминия с медью). Для термически упрочняемых сплавов сварка почти не применяется, так как происходит сильное ослабление прочности околошовной зоны. Детали из таких сплавов соединяют клепкой (самолеты).

Технология сварки чистого алюминия

Если вы, например, занялись мелкосерийным изготовлением алюминиевых лодок, то здесь проблем со сваркой, скорее всего, не возникнет.

Подготовка под сварку проводится путем очистки будущего места сварки и присадочной проволоки от пленки окислов. Очистку лучше всего производить круглой проволочной щеткой, насаженной на «болгарку». Большие обороты позволяют эффективно удалять пленку.

Присадочную проволоку можно очищать также шлифовальной шкуркой. Шкурку возьмите белого цвета, так как в темных сортах шкурок возможно наличие окислов алюминия, что нежелательно.

Если на металле и проволоке имеются следы жира, то их перед механической очисткой протирают чистой тряпкой, смоченной в ацетоне.

В качестве присадочной проволоки можно использовать электротехническую проволоку из чистого алюминия. Она широко используется в электрической проводке и не дефицитна.

Режим сварки установите по Таблице 6. 4.

Если толщина свариваемого металла более 8 мм, то алюминий нужно предварительно подогревать до температуры 150 - 300°С пропановоздушной горелкой.

Сварку ведут без поперечных колебаний аргоновой горелки и присадочной проволоки. Проволока должна все время находиться в защитной зоне. Движение горелки – справа налево, проволоку держите впереди горелки.

Расстояние от конца электрода до металла – 2 мм. При соприкосновении электрода с металлом процесс сварки прекращается, электрод перезатачивается, а металл в месте соприкосновения удаляется.

Сваривать алюминий лучше всего в нижнем положении, при недостаточном опыте используйте асбестовые подкладки с обратной стороны шва.

В начале сварки разведите сварочную ванну, то есть нагрейте металл до плавления. Индикатором плавления является удаление окисной пленки и появление блестящего металла серебристого цвета. Затем отведите горелку немного вправо, окуните присадочную проволоку в ванну, расплавьте дугой. Весь шов в дальнейшем формируйте такими возвратно-поступательными движениями.

В конце сварки удлините дугу и наплавьте небольшое возвышение, оно предотвратит образование в конце шва кратера.

Технология ремонтной сварки алюминиевых сплавов

Довольно часто приходится заниматься ремонтом литых алюминиевых изделий: головок и блоков цилиндров, картеров, водяных насосов и др.

Алюминиевые сплавы, какое-то время контактировавшие с различными жидкостями, при сварке ведут себя совершенно иначе, чем чистые алюминиевые сплавы. Жидкости проникают в структуру сплавов, и их не удается удалить поверхностной очисткой.

Удалите все горючие детали: манжеты, сальники, кабель и т. д. Алюминий обладает хорошей теплопроводностью, поэтому удаляйте и те горючие детали, что находятся далеко от места сварки.

Пропановоздушной горелкой прогревайте деталь до тех пор, пока из нее не перестанет выходить дым. Дополнительно очистите место сварки щеткой.

Горячую деталь можно попытаться сварить. Если удалось с первого раза, считайте, что вам повезло. Сварка с нагревом - самая благоприятная и практически не дает трещин. Оставьте деталь медленно остывать.

Нередки случаи, когда при сварке нагретой детали из расплавленной ванны начинают выходить фракции контактирующей с алюминием жидкости. Скапливаясь на поверхности расплава, они создают пленку, не позволяющую продолжать процесс сварки. В таком случае вам придется освоить метод кратковременно-прерывистой сварки.

Дождитесь остывания детали после отжига. Очистите место сварки до блеска. Сварку произведите до образования пленки. Прекратите сварку, дайте детали остыть, зачистите шов щеткой и опять продолжайте сварку. Такие циклические процессы повторяйте в процессе всего наложения шва. Долго, но других вариантов здесь нет.

Если при остывании деталь дает трещины, охлаждение шва сопровождайте проковкой молотком. Мягкий алюминиевый шов хорошо раздается вширь, не стягивая основной металл.

Как выбрать хороший сварочный аппарат для алюминия

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

Особенности сварки алюминия

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

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

Алюминий при сварке:

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

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

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

Устройства TIG

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

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

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

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

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

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

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

Аппараты MIG/MAG (полуавтоматы)

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

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

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

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

Аппараты ручной дуговой сварки

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

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

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

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

Какой вид сварочного аппарата для алюминия подойдет лучше всего?

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

Что нужно знать, выбирая устройство?

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

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

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

Полезные функции в TIG-сварочниках

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

Сварка алюминия аргоном: Что нужно знать

В чем сложность работы с металлом? Алюминий — не самый простой материал для сварки. Работу приходится вести, учитывая особенности металла:

На воздухе чистый алюминий окисляется. Оксид Al 2 O 3 — это тугоплавкое соединение, переходящее в жидкое состояние при 2050 o С. Само собой это существенно усложняет процесс сварки. Для того чтобы работать с алюминиевыми деталями потребуется специальная подготовка материала, которая доведет его до «чистого» состояния.
Температура плавления чистого алюминия составляет всего 660 o С. Высокий риск прожига требует тщательного контроля параметров сварочного аппарата и выверенных движений во время сварочного процесса.

Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне или аппаратом TIG позволяет избавиться от возникающих проблем, обеспечивая аккуратный и прочный шов на стыке соединения двух деталей.

Технология TIG: преимущества метода

В отличие от стальных сплавов алюминий сложнее в плане термической обработки. Главная проблема — образование оксида при контакте с кислородом воздуха. Подача аргона в зону сварки перекрывает поступление кислорода к алюминию, создавая благоприятные условия для сваривания. В процессе работы происходит расплавление алюминиевого прутка с образованием сварного соединения.

Сварка алюминия аргоном: плюсы метода

Стабильное горение дуги.
Равномерный провар.
Производство тонкого и аккуратного шва.

Метод относится к универсальным: технология TIG годится не только для алюминия, но и для других металлов и сплавов.

Оборудование

Вольфрамовые электроды. Материал содержит небольшое включение редкоземельных элементов. Чем ниже их содержание, тем выше качество электрода и стабильнее дуга.

Присадочный алюминиевый пруток. Расходник длиной до метра предлагается в разных диаметрах в интервале 1,6–4,0 мм. Желательно использовать материал после вскрытия упаковки.

Продолжительное хранение приводит к образованию оксидной плёнки, что усложняет процесс сварки алюминия. Состав прутка должен соответствовать характеристикам свариваемых поверхностей.

Горелка TIG и сопла для равномерной подачи инертного газа к зоне расплава. Если сварку алюминия аргоном планируется вести на открытом воздухе, необходимо брать сопла с большим диаметром, поскольку инертный газ вне помещения скорее уходит из зоны сварки под действием ветра.
Баллон с аргоном, оснащённый редуктором для регулировки давления.

Сварка постоянным и переменным током

Аппарат для сварки алюминия аргоном может работать на постоянном токе (DC) и переменном (AC) (есть и инверторы с двумя режимами AC/DC). Если подключить DC в обратной полярности, произойдёт резкий рост температуры сварки. Условия приводят к перегреву вольфрамового электрода, в результате металл разрушается. Чтобы этого не происходило, сварщику приходится уменьшать сварочный ток. В таком режиме можно сваривать только небольшие по толщине детали.

Переменный ток сварки алюминия аргоном запускает процесс удаления оксидной плёнки электрическим методом. Когда на электроде минус, деталь разогревается и плавится. После смены направления заряженных частиц на электроде возникает плюс, и начинается разрушение Al 2 O 3 . В таких условиях электрод практически не перегревается, поэтому можно поднять сварочный ток.

Cварка алюминия постоянным и переменным током

Металлы и Сплавы

Алюминий и его сплавы характеризуются легкостью, прочностью, устойчивостью к коррозии. Такой комплекс свойств делает металл широко востребованным в различных сферах промышленности. Сварка изделий из алюминия ведется практически всеми известными промышленными способами. Возможна работа с постоянным током обратной полярности и с переменным током.

Особенности работы с металлом

Сварка алюминия постоянным током или переменным сопровождается образованием защитной оксидной пленки на поверхности металла. Оксид алюминия – тугоплавкое соединение. Оно отрицательно влияет на стабильность процесса сваривания и снижает прочность сварного шва (образуются непровары). Эта особенность требует тщательного подхода к выбору материалов и методов работы.

Так, работать лучше вольфрамовыми электродами с использованием переменного тока. Постоянный ток тоже позволяет сваривать алюминий, но при условии обратной полярности. Разрушение тугоплавкой пленки происходит в полупериод обратной полярности. Прямая полярность – это большое количество брызг, проблемы со стабилизацией дуги и черный налет на поверхности шва (прожоги).

Сварка алюминия переменным током

Сварка алюминия переменным током производится в среде аргона или гелия. Режим работы тока — TIG.

Специалисты советуют использовать метод вытянутой руки, но без выхода электрода из защитной среды.

TIG-сварка применяется для изготовления металлоконструкций из алюминия в химической, пищевой, авиационной промышленности, в некоторых ядерных технологиях. В качестве присадки используют алюминиевую проволоку. Тонкие листы можно сваривать без присадки.

Угол наклона горелки в вертикальной плоскости не менее 15 и не более 40 градусов.
Расход газа может достигать 12 л/мин в зависимости от диаметра форсунки.
По окончанию сварки проводят продувку газом, чтобы защитить шов и охладить вольфрамовый электрод.

При аргонодуговой сварке рекомендуется подключать осциллятор дополнительно к основному источнику питания, чтобы облегчить поджиг. Устройство подает на электрод высокочастотные импульсы с большим напряжением, которые помогают ионизировать защитный газ. После зажигания дуги осциллятор работает в режиме стабилизатора, подавая импульсы только во время перемены полярности. Это позволяет добиться более ровного горения.

Сваривание постоянным током

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности проводится в режиме MIG.

Лучше использовать импульсно-дуговые аппараты, в которых предусмотрена программа сварки алюминиевых сплавов.

Для создания инертной среды берут аргон. На электрод подключают положительный полюс, а на металлоконструкцию – отрицательный.

Обратная полярность нужна для создания термической нагрузки, при которой плавится оксидная пленка. Это обеспечивает надежное сваривание кромок изделия. Недостатком метода считается невозможность регулирования плотности тока.

Особенности сварки переменным током:

Вертикальный угол наклона горелки должен находиться в диапазоне 10-20 градусов.
Нельзя допускать попадания воздуха в среду защитного газа.
Форсунка должна находиться на расстоянии 10-15 мм от металла.

Существуют технологии безаргонной сварки электродами на основе хлоридов и фторидов металлов. Эти соединения стабилизируют дугу и позволяют расплавить оксидную пленку.

При выборе метода сварки алюминия и его сплавов ориентируются на предназначение изделий и условия их эксплуатации. Качество сварного шва должно быть оптимальным для конкретных условий.

Сварка алюминия аргоном: подробная инструкция для начинающих

Алюминий – не самый легкий материал для металлообработки. Однако, при соблюдении определенных правил и рекомендаций, сварка этого металла не вызывает трудностей. Сварные соединения можно выполнять разными способами, но самый надежный и красивый шов, который не нуждается в дополнительной обработке, можно получить только при использовании аргона.

Специфические свойства алюминия

Прежде чем на практике осваивать сварку в аргоне соединений «летучего» металла, следует хорошо понимать его свойства и обязательно учитывать их. Такие характеристики, как небольшой удельный вес, высокая прочность и стойкость к коррозии, позволяют создавать легкие и надежные конструкции. Но несмотря на то, что алюминий легко поддается механической обработке и формовке, создание неразъемных соединений с ним имеет свои особенности:

Алюминий - высоко активное вещество. При взаимодействии с кислородом он окисляется. На его поверхности образуется «защитный» слой в виде оксидного покрытия, для нагрева которого нужна температура свыше 2 тыс. градусов, тогда как t плавления самого металла в зависимости от его чистоты составляет 640-660 ⁰C.
Из-за высокой теплопроводности данного цветного металла происходит интенсивный отвод тепла от места сварки в соединяемые детали и глубина провара становится меньше. Чтобы такого не происходило, заготовку предварительно нагревают.
Когда алюминий плавится, то не меняет цвет, что создает определенные трудности. Потому как визуально невозможно оценить нагрев соединяемых элементов. Из-за чего случаются прожоги и утечки.
При проведении сварочных работ необходимо учитывать значительный коэффициент линейного расширения алюминия. В следствие литейной усадки могут возникать деформации и трещины внутри соединительного шва. В этом случае выполняют его модификацию или увеличивают расход проволоки.

Еще один важный момент - определить расход газа. Чем толще материал, тем он выше.

Чтобы металл при взаимодействии с кислородом не окислялся, рабочую зону защищают аргоновым куполом. Если использовать сварочные полуавтоматы, то две задачи решаются одновременно: непрерывная подача проволоки и защита зоны плавления от внешнего воздействия.

Сварка алюминия. Основные способы

Металлообработку алюминия в большинстве случаев проводят полуавтоматом, аргоном, инвертором.

При сварке полуавтоматическим аппаратом (MIG/MAG) вместо электрода используется сварочная проволока. Она бывает двух видов: омедненная и флюсовая. Поскольку проволока подается автоматически, то нет необходимости следить за расстоянием между горелкой и металлом. Оно постоянно.

Шов получается доброкачественным, хотя скорость выполнения ниже, чем при втором способе.

При аргонодуговой сварке (TIG) работают с электродами из вольфрама. Детали нагреваются посредством электрической дуги, которая горит между электродом и местом соединения. В область расплавления металла подается алюминиевый провод, благодаря чему формируется сварочный шов.

Варить такой материал, как алюминий, инвенторными аппаратами не всегда удобно, поскольку сложно контролировать качество. При использовании плавящихся электродов с покрытием сварка выполняется постоянным током, где держатель с электродом присоединяется к плюсовой клемме инвентора. В случае с вольфрамом используется переменный ток.

Технология аргоновой сварки

Данная технология применяется там, где важен вид и качество сварного соединения. Для её выполнения потребуется источник тока, баллон с аргоном, подающее устройство, которое проталкивает присадочную проволоку в рабочую зону, и аппарат. Если он двухрежимный, то необходимо выбрать режим переменного тока (АС). Первоначально работают с большой силой тока, чтобы быстрее прогреть металл. Затем её уменьшают, во избежание пережогов.

Чтобы снизить расход аргона, необходимо укомплектовать горелку газовой линзой со специальной сеткой.

Настройка аппарата

Алюминий и его сплавы свариваются на прямой полярности, на электроде минус. Сварку выполняют переменным током.

Настройка аппарата производится следующим образом:

Непосредственно перед работой выставляют давление газа (6-12 л). Оно зависит от условий (помещение или открытый воздух) и диаметра сопла. Нужно учитывать такое понятие как турбулентность. Когда из сопла выходит большой напор газа, он перемешивается с воздухом, и защита зоны снижается.
Далее определяются с режимом работы.
Устанавливают продувку шва (сек) и ток старта (А).
Возрастание тока (2 сек).
Затем выставляют основной ток, который зависит от вида и толщины материала.

После чего приступают к настройкам переменного тока. Как правило, это частота в 200 Гц и баланс переменного тока 40% при небольшой ширине шва.

Устанавливают режим «заварка кратера» (усадочная раковина, возникающая в результате резкого обрыва дуги), время спада, ток завершения и обдув шва. По определению кратера быть не должно. Есть замок и он не должен отличаться от основного шва, но это зависит от мастерства сварщика.

Режимы аргонодуговой сварки алюминия вольфрамовым электродом
Толщина металла, мм	Диаметр, мм		Сила тока, а
Толщина металла, мм	Вольфрамового электрода	Присадочной проволоки	В аргоне	В гелии
1-2	2	1-2	50-70	30-40
4-6	3	2-3	100-130	60-90
4-6	4	3	160-180	110-130
6-10	5	3-4	220-300	160-240
11-15	6	4	280-360	220-300

Горелки и расходные материалы

Аргоновая горелка TIG, как правило, входит в комплект поставки аппарата. Для большинства видов работ её будет достаточно. Но когда планируют работать с алюминием продолжительное время, то лучше приобрести или изготовить самостоятельно блок жидкостного охлаждения. Тем самым продлевают срок службы горелки. Они бывают двух видов: американские с круглой ручкой и европейские, довольно сложные в плане эргономики. Есть и российский вариант, но излишне тяжелый и громоздкий.

Расходники к горелкам:

В комплекте поставляются обычные сопла без газовых линз. Но если хотите сэкономить на газе и повысить газовую защиту, то её лучше поставить.
Самое ходовое сопло № 7, для алюминия больше брать не рекомендуют.
Для тех, кто собирается заниматься ремонтной сваркой, нужно иметь колпачки разных размеров.

Можно приобрести сразу комплект с расходными материалами. Стоит он недешево, зато надолго закроет проблему с расходниками.

Подготовка соединяемых деталей к работе

Части, которые будут свариваться между собой, делают максимально ровными и плоскими. Если имеется ленточный гриндер (станок для финишной обработки материала), то для удаления зазоров можно воспользоваться им или болгаркой. Края обрабатывают напильником или металлической щеткой с мелким ворсом.

Детали должны быть чистыми. С их поверхности удаляют любые загрязнения (грязь, пыль, жир), используя моющие средства. Оксидную пленку снимают щеткой с жесткой щетиной. После чего детали промывают чистой водой и обезжиривают при помощи ацетона или любого другого растворителя, который должен высохнуть сам по себе.

Если размер заготовок небольшой, их помещают в нагретый до 60⁰C щелочной раствор, и держат в нем несколько минут. Затем поверхность шлифуется металлической щеткой.

Подготовительные работы проводятся непосредственно перед началом операции, пока не начались окислительные процессы.

Почему используют переменный ток

Сварочные работы аргоном выполняют на переменном токе. И первая его цель при работе с алюминием – разрушение оксидной пленки. В каждом аппарате эта настройка называется по-своему: баланс переменного тока, очистки, обратной полярности. Но по факту это баланс переменного тока, то есть регулировка времени включения обратной полярности.

Обычно выставляется процентное соотношение 50/50. Верхняя цифра – прямая полярность, нижняя - обратная. Надо понимать, что регулируется не сила тока, а время нахождения в обратной полярности. Когда его убавляют, улучшается глубина проплавления, сужается дуга, увеличивается её стабильность, но качество разрушения оксидной пленки снижается.

Когда время нахождения в обратной полярности увеличивают, то дуга расширяется, как и зона зачистки, оксидная пленка разрушается быстрей, но уменьшается глубина провара и стабильность дуги. Она начинает рыскать.

Обратная полярность влияет на физическое состояние вольфрамового электрода. При увеличении времени возрастает нагрузка на него, что приводит к разрушению (оплавлению).

Если убавить баланс обратной полярности, то превышение амперных нагрузок приведет к тому, что от вольфрама будут отрываться частички и улетать в деталь. Электрод при этом расслаивается и разрушается. Вот почему важно поймать баланс переменного тока.

Некоторые особенности металлообработки в среде аргона

Сваривание элементов начинают с прихвата, с одной и другой стороны. Затем переворачивают заготовку и делают два дополнительных прихвата, а в случае большой длины – 3-4.

Если есть педаль, то регулировать подачу тока удобней ей. Пока металл не разогрет и нет расплавленного алюминия, присадку не подают. Присадку подбирают по толщине материала. Расстояние между электродом и заготовкой должно быть не больше 3 мм, чем меньше, тем лучше, но это для продвинутых.

Горелку держат немного под наклоном. Самый лучший угол – прямой, потому как позволяет получать симметричную ванну, а она в свою очередь имеет максимальную газовую защиту. Но в этом случае не видно самого процесса сварки. Поэтому горелку слегка наклоняют, примерно на 15 градусов. Так делают в случае стыкового шва. При варке таврового соединения, если детали одной толщины, то угол наклона электрода составляет 45 градусов, причем он ставится строго между двух деталей, чтобы плавить их равномерно. Если одна деталь толще (чаще всего основание), то наклон электрода выполняют на толстый металл.

Чтобы получить качественный и красивый шов, присадку подают понемногу. Разогрели, двинули, подали. Сварка спешки не любит. Необходимо поймать момент движения горелки и подачи присадки. Подавать нужно в хорошую сварочную ванну. При недостаточном токе слышится характерный треск, как при жарке сала. Его быть не должно. Значит алюминий еще холодный, необходимо увеличить ток. А если треска нет, но ванна начинает расползаться и её невозможно контролировать, величину тока нужно уменьшить. Только тогда будет образовываться красивая чешуйка.

По поводу защиты сварочной ванны. Аргон должен быть качественным, поэтому гостовский лучше не использовать. В идеале брать аргон высокой чистоты – 99,998%. Чтобы ламинарный поток газа был правильный (не перемешивался и не пульсировал) и максимально выполнял свою функцию, на горелку устанавливают газовую линзу, а поверх нее – керамическое сопло.

Итак, подведем итог. В начале процесса подается газ и только после этого приступают к сварке, а в конце операции действия выполняются наоборот с задержкой до 5 с.

Преимущества и недостатки аргоновой сварки

Создание неразъемных соединений деталей из цветных металлов и их сплавов при помощи аргона имеет свои плюсы и минусы.

В отличие от прочих технологий, этот способ позволяет получить надежные и визуально красивые швы небольшой толщины при незначительном нагреве свариваемых элементов. Поскольку деформация минимальная, то данный метод применяют для сварки заготовок, имеющих сложную конфигурацию, и тех металлов, что не свариваются никакими другими способами.
Аргон, являясь инертным газом, тяжелее воздуха, поэтому при соблюдении технологического процесса атмосферные газы не попадают в зону расплавленного металла.
Электрическая дуга короткая и имеет высокую тепловую мощность, следовательно, при достаточном уровне подготовки работы проводятся качественно и не требуют большого количества времени.
При должном усердии, учитывая основные требования и нюансы, освоить процесс нетрудно.

Если работы проводятся на открытом воздухе, то при порывах ветра газ может улетучиваться, что отрицательно скажется на качестве соединительного шва. Тогда нужно воспользоваться закрытым помещением, где установлена принудительная вентиляция.
Высокая стоимость и сложность оборудования, работа с которым требует специальных знаний и определенных навыков.
При использовании высокоамперной сварки необходимо заранее предусмотреть дополнительное охлаждение.

Как можно заметить, минусы незначительные и при желании устраняемые.

Главная ошибка новичков при сварке алюминия

Движение электронов происходит от минуса к плюсу или наоборот. И когда присадка подсовывается в воздух, её оплавляет температура от сварочной ванны. Она окисляется, и капля попадает в ванну. В результате появляется чернота на швах, и новички не могут понять причину. Это ошибка 80% начинающих сварщиков.

Присадка, пока она находится в воздухе, не имеет никакого заряда. Когда она касается детали, то получает тот же заряд, что и заготовка. Электроны, которые летят от вольфрамового электрода к детали, не огибают препятствие (присадку), а пробивают его. Таким образом, тепло дуги и движение электронов срезают кусочек проволоки, забирая его в ванну и нагревая.

Второй момент, это когда присадка касается сварочной ванны, последняя отдает тепло, что облегчает и ускоряет забор присадочной проволоки.

Такие мелкие нюансы обязательно нужно учитывать в процессе обучения.

Вы смотрели

Горелка сварочная MIG MAG WG-15AK (3м, 180А) SOLARIS (WG-15AK3)

Читайте также: