Сварка алюминия и его сплавов

Обновлено: 20.09.2024

Первые предположения о наличии в глинах металла были высказаны английским ученым Деви в 1808 г., а в 1825 г. датчанин Эрстед получил первый алюминий. Широкое применение алюминия началось в конце XIX века.

Наиболее характерные свойства чистого алюминия - небольшая плотность (γ =2,7 г/см 3 ) и низкая температура плавления (660°С). По сравнению с железом, у которого γ = 7,8 г/см 3 , a tnл = 1535°С, алюминий имеет почти в три раза более низкую плотность, вследствие чего алюминий и его сплавы широко применяют там, где малая плотность и большая удельная прочность (σв/ γ) имеют важное значение. Благодаря более низкой температуре плавления алюминия по сравнению с железом технология обработки алюминия и его сплавов резко отличается от технологии обработки стали. Прокатанный и отожженный алюминий высокой чистоты имеет σв = 58 Mпa, твердость 25 НВ, δ = 40%.

Алюминий кристаллизуется в гранецентрированной решетке. Алюминий не имеет аллотропических модификаций, обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и очень высокой скрытой теплотой плавления. Несмотря на достаточно высокую химическую активность, алюминий подвергается коррозии на воздухе и в некоторых других средах весьма слабо, вследствие образования на поверхности плотной окисной плёнки.

Наиболее чистый алюминий - особой чистоты, содержит 99,999% Аl, сумма всех примесей составляет не более 0,001%. В промышленности в зависимости от требований применяют алюминий высокой чистоты (99,995 - 99,95 % Аl) и технической чистоты (99,85 - 99,0% Аl). Основные (постоянные) примеси, загрязняющие алюминий, это железо и кремний. Основные свойства алюминия позволяют определить три основных направления применения технического алюминия:

1) высокая пластичность позволяет производить из алюминия глубокую штамповку, прокатку до тонкой толщины (например, алюминиевая фольга.);
2) высокая электропроводность (65% от меди) позволяет применять алюминий для электротехнических целей (проводниковый металл);
3) высокая коррозионная стойкость позволяет широко применять алюминий, особенно для транспортировки и хранения продуктов питания.

Чистый алюминий не может использоваться как конструкционный материал из-за низких механических особенностей. Поэтому в промышленности используются алюминиевые сплавы. Сплавы можно разделить на две группы: деформируемые, применяемые в виде проката, поковок и т. п., и литейные, применяемые для отливок. Сварку алюминиевых литейных сплавов (обозначение АЛ) используют при исправлении дефектов литья. Для сварных конструкций чаще используют деформируемые сплавы, которые подразделяются на две группы: термически неупрочняемые (система легирования AL-Мn марки АМц, AL-Mg марки Амг) тирмически упрочняемые - более сложной системы легирования (AL-Mg-Сu; AL-Zn-Mg; AL-Si-Mg). Все термически не упрочняемые сплавы поставляют в отожженном состоянии и поэтому воздействие термического цикла сварки не вызывает разупрочнения металла в зоне термического влияния.

Среди термически не упрочняемых сплавов существует две системы.

1. Система Al + Мn, Это так называемые сплавы АМц. Они характеризуются высокой способностью к сварке, но имеют низкие показатели механических особенностей. Так граница прочности равняется 120 МПа, а граница пластичности - 65 МПа.

2. Система Al + Mg. Для этих сплавов основным легирующим элементом является Mg. В зависимости от его количества в сплаве различают сплавы марок от АМг1 до Амг6. Цифра показывает количество Mg в процентах. Эти сплавы имеют границу прочности 190 . 400 МПа.

Поскольку сплавы систем Al + Мn и Al + Mg не способны к термическому упрочнению, для повышения прочности используют операцию деформирования в холодном состоянии - наклепа. После этой операции возможно повышение границы прочности на 40 - 60%, но одновременно понижается относительное удлинение на 30 - 50%. Чтобы повысить пластические свойства сплавов после холодной обработки применяют отжиг.

Если сплав прошел наклеп, то к марке стали прибавляется буква "Н", а если сплав после наклепа проходит отжиг - буква "М" (Амг6Н, Амг6М).

Среди сплавов, склонных к термическому упрочнению, существуют такие системы:

1. Al + Mg + Si (авиали). Его сплавы AB, АД31, АДЗЗ, АД35;
2. Al + Mg +Cu (дюралюмины). Существуют сплавы Д1, Д16, Д18;
3. Al + Mg +Zn (высокопрочные сплавы). Их маркируют цифрами 1911,1915,1925.

В таблице ниже приведены показатели механических свойств некоторых сплавов, склонных к термическому упрочнению.

Марка	σв, МПа	σ 0,2 МПа	δ, %
АВ	250. 280	150. 190	14. 16
АД31	200. 220	110. 140	16. 18
Д16	450	400	5
1915	340. 350	220. 290	12. 15

При сварке термоупрочненных сплавов вследствие выпадения интерметаллидов под действием термического цикла сварки металл в зоне термического влияния разупрочняется (прочность сварного соединения в этой зоне составляет 60 - 70% прочности основного металла). Поэтому применение сплавов этой группы для сварных конструкций нецелесообразно. Если после завершения сварки возможно осуществить двойную термообработку (закалку и искусственное старение) для восстановления исходных свойств металла в разупрочненном металле зоны термического влияния, применение их для сварных конструкций целесообразно. Эффект естественного старения недостаточен для полного восстановления исходных свойств металла в этой зоне.

Трудности сварки алюминия и его сплавов следующие.

1. Наличие и возможность образования тугоплавкого окисла Аl₂O₃ (Тпл = 2050°С) с плотностью больше, чем у алюминия, затрудняет сплавление кромок соединения и способствует загрязнению металла шва частичками этой пленки. Перед сваркой для удаления пленки следует очищать поверхности кромок и прилегающего основного металла и особенно тщательно поверхность присадочного металла (в связи с большой поверхностью и относительно малым объемом), травлением или механическим путем. Окисную пленку, образующуюся при сварке, удаляют либо катодным распылением, либо, применяя флюсы, которые обеспечивают ее растворение или разрушение с переводом в летучее соединение.

2. Резкое падение прочности при высоких температурах может привести к разрушению (проваливанию) твердого металла нерасплавившейся части кромок под действием веса сварочной ванны. В связи с высокой жидкотекучестью алюминий может вытекать через корень шва. Размеры сварочной ванны трудно контролировать, так как алюминий при нагреве практически не меняет своего цвета. Для предотвращения провалов или прожогов при однослойной сварке или сварке первых слоев многопроходных швов на большой погонной энергии необходимо применять формирующие подкладки из графита или стали.

3. В связи с большой величиной коэффициента линейного расширения и низким модулем упругости сплав имеет повышенную склонность к короблению. Поэтому необходимо прибегать к жесткому закреплению листов с помощью грузов, а также пневмо- или гидравлических прижимов на специальных стендах для сварки полотнищ и секций из этих сплавов. Ввиду высокой теплопроводности алюминия приспособления следует изготовлять из материалов с низкой теплопроводностью (легированные стали и т. п.).

4. Необходима самая тщательная химическая очистка сварочной проволоки и механическая очистка и обезжиривание свариваемых кромок, так как сварку осложняет не только окисная пленка. В связи с резким повышением растворимости газов в нагретом металле и задержкой их в металле при его остывании возникает интенсивная пористость, обусловленная водородом, приводящая к снижению прочности и пластичности металла. Водород, растворенный в жидком металле должен в количестве 90 - 95% своего объема выделиться из металла в момент его затвердевания. Этому препятствует пленка тугоплавких окислов и низкий коэффициент диффузии водорода в алюминии. Поры образуются преимущественно в металле шва; часто наблюдают поры у линии сплавления в связи с диффузией водорода из основного металла под действием термического цикла сварки. Предварительный и сопутствующий подогрев до температуры 150 - 250°С при сварке толстого металла замедляет кристаллизацию металла сварочной ванны, способствуя более полному удалению газов и уменьшению пористости. Наибольшей склонностью к порам обладают сплавы типа АМг.

5. Вследствие высокой теплопроводности алюминия необходимо применение мощных источников теплоты. С этой точки зрения в ряде случаев желательны подогрев начальных участков шва до температуры 120 - 150°С или применение предварительного и сопутствующего подогрева.

6. Металл шва склонен к возникновению трещин в связи с грубой столбчатой структурой металла шва и выделением по границам зерен легкоплавких эвтектик, а также развитием значительных усадочных напряжений в результате высокой литейной усадки алюминия (7%). Легкоплавкая эвтектика на основе кремния (Тпл = 577°С) приводит к появлению трещин, если содержание кремния невелико (до 0,5%); при содержании кремния свыше 4 - 5% образующаяся эвтектика "залечивает" трещины. При обычном содержании кремния (0,2 - 0,5%) в металл шва вводят железо (Fe > Si), что приводит к связыванию кремния в тройное соединение Fe - Si - AL входящей в состав тугоплавкой перитектики. Это препятствует растворению кремния в жидком ликвате.

При сварке сплавов системы AL-Zn-Mg возможно замедленное разрушение - образование холодных трещин спустя некоторое время после сварки, обусловленное действием сварочных напряжений первого рода и выпадением и коагуляцией интерметаллидов.

Способы сварки алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы можно сваривать многими способами дуговой сварки: угольным электродом, металлическим покрытым электродом, плавящимся электродом по слою флюса, вольфрамовым и плавящимся электродом в среде инертных защитных газов и электрошлаковой сваркой. Наибольшее в настоящее время имеет ручная и механизированная сварка в инертных газах.

Сварка алюминия аргоном

Практика показывает, что наиболее удобный и надёжный способ соединить несколько деталей между собой - это аргоновая сварка. Алюминий - популярный материал, используемый во многих сферах. Детали для автомобилей и предметы домашнего применения. Ремонт таких приборов значительно упрощается, если использовать технику сварки алюминия аргоном.

Для этой операции нужно специальное оборудование и умения. Для качественной сварки понадобится мощный источник переменного тока, специальный аппарат и расходные материалы. Полезной будет для начинающих пошаговая инструкция по сварке алюминия аргоном.

Особенности процесса

Алюминий обладает свойствами, которые не присущи другим металлам. Он стойкий к коррозии, лёгкий и очень прочный. Профессионалы заверяют, что алюминий - один из сложнейших металлов для сварки. Чтобы провести эффективную работу, необходимо знать особенности данного материала.

Перед тем, как приступить к газовой сварке алюминия, нужно понимать, чего ожидать от него. Как работать, с чего начать и чем закончить. Например, при нагревании алюминий не меняет цвета, в отличие от других материалов.

При работе с алюминием сварщик должен знать:

Технология

Технология сварки алюминия аргоном зарекомендовала себя как отличный метод скрепления алюминиевых деталей. При правильном выполнении всех этапов, швов не будет заметно. Огромный плюс в полном отсутствии шлака, из-за чего можно быть уверенным в идеальном качестве шва.

К процессу сварки необходимо заблаговременно тщательно подготовиться. Сюда относятся расходные материалы, подготовка оборудования, зачистка металла.

При сварке в расплавленный металл попадают из окружающей среды газы и вещества, ухудшающие качество материала и получившегося шва. Чтобы избежать этого, во время сварки используется защитный газ. Дешёвый и популярный инертный газ - аргон. Он поставляется в специальных баллонах под давлением, и при работе создаёт особую среду. Расход аргона при сварке алюминия зависит от толщины металла, сварочного аппарата и других факторов. В среднем, в минуту уходит от 15 до 20 литров газа.

Аргон - лишь защитный газ, сама сварка - электрическая. Нужно всегда учитывать источник питания, номинальную и максимальную мощность. Сварка может быть ручная и автоматическая. Основная разница в принципе подачи электрода: автоматикой или вручную. Электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся.

Вольфрамовая проволока - неплавящийся электрод, который обеспечивает прочное и надёжное соединение металлов. Он справится с любой поставленной задачей: сварка тонкого алюминия или объединение больших элементов конструкции. Он не плавится, а материал для сварки подаётся непосредственно мастером.

Большинство специалистов утверждают, что сварка алюминия аргоном на постоянном токе невозможна. Другие же уверены, что при подключении к обычному источнику постоянного тока работа возможна, но при условии изменения полярности.

Если не менять полярность и делать сварку алюминия аргоном постоянным током, то стоит ожидать возникновения ряда проблем:

сложности в поджоге и поддержании дуги;
разбрызгивание расплавленного металла;
присадочный пруток не справится с задачей, будет плавиться с большой скоростью;
на окончательном шве будут видны серьёзные недочёты: прожоги и чёрный налёт.

Сварка алюминия аргоном для начинающих

Перед началом аргоновой сварки алюминия необходимо ознакомиться с техникой безопасности. Затем - выбрать оборудование, средства защиты, место для проведения аргоновой сварки алюминия.

Сварка аргоном для начинающих - дело несложное, если к нему правильно и полностью подготовиться. Ниже приведено руководство по проведению сварочных работ с использованием ручной аргонно-дуговой сварки алюминия с неплавящимся электродом.

Схема аргонной сварки алюминия своими руками требует наличия определённых компонентов. Обзаведитесь следующими материалами:

баллон с редуктором, наполненный аргоном под давлением;
шланг для подачи газа, выдерживающий давление;
сварочный аппарат с неплавящимся электродом;
сам неплавящийся электрод: графитовый или вольфрамовый;
материалы для обработки алюминия;
присадочная проволока для сварки алюминия аргоном.

Отдельный пункт - одежда и спецзащита. Работа с техникой такого уровня опасна даже для профессионалов. Новичкам гораздо проще допустить ошибку, и специальная защита поможет избежать прискорбных последствий от поражения током. Обратите внимание на подбор помещения: тут должна быть достаточно сильная вентиляция, чтобы удалять выделяющиеся продукты. Категорически запрещено проводить сварочные работы в дождь или грозу.

При выборе баллона с газом учтите страну-поставщика и название фирмы. Уточните, какой газ хорошего качества. Экономия на аргоне приведёт к порче изделия. На самом баллоне должны быть все соответствующие маркировки, уплотнитель, вентиль, товарный знак.

Проволока для сварки алюминия аргоном - материал, который необходим при сваривании. Она плавится и заполняет собой шов.

После выбора всех элементов и приведения их в рабочее состояние, необходимо подготовить непосредственно свариваемые детали. Сюда входит обезжиривание, удаление грязи и остатков масла. Электрод затачивают, делая край не острым, а немного притупленным. Уже во время работы он примет полностью правильную форму с наконечником в виде гладкой сферы.

Далее - настройка аргонной сварки для алюминия. В зависимости от конкретного прибора и доступных режимов, выбранные показатели могут отличаться. Ставить значения нужно исходя из того, какой металл необходимо сварить.

Настройка переменного тока. Тут устанавливаются полярности - плюс или минус. Для чистого алюминия работа происходит в отрицательном диапазоне. Металл с примесями требует больших температур, поэтому рабочий диапазон - положительный. Соблюдайте меры предосторожности, положительная полярность негативно влияет на электрод из вольфрама.

Продолжая работу с током, установите необходимую силу. Показатель зависит в первую очередь от толщины листа. 60-65 ампер будет достаточно для сварки 2 мм листа алюминия. Сварка алюминия постоянным током в среде аргона требует других настроек.

Заварка кратера. Если такой режим есть, его необходимо обязательно использовать. Это медленное затухание дуги, работа на низких температурах. Нужно оно для того, чтобы избавиться от образовавшегося кратера. Для листа, толщиной в 2 мм достаточно 3 секунд работы аппарата.

Техника не из простых, поэтому не стоит сразу приниматься за работу со сложными конструкциями. Чтобы овладеть техникой, научиться делать ровный, красивый шов, достаточно взять брусок алюминия потолще и начинать работать с ним.

В одной руке держите саму горелку, в другой - присадочный материал. Приступая к работе, первым делом нажмите на кнопку на горелке, чтобы пробить оксидную плёнку. Образовывается ванночка, в которую и нужно помещать проволоку. Не нужно спешить, чтобы шов был правильным, добавлять присадочный элемент нужно в определённый момент.

В результате, если всё было сделано правильно, вы увидите ребристый шов. Он имеет такой вид от лёгких прикосновений присадочной проволоки.

Аргонной сварке алюминия своими руками можно научиться методом проб и ошибок. Достаточно заниматься этим, стараться овладеть техникой. Меняйте настройки и материалы, экспериментируйте с толщиной алюминия и количеством свариваемых деталей.

После того, как удалось сделать ровный, красивый шов на сплошном куске металла, можно пробовать сварку аргоном тонкого алюминия. Сложность в скорости работы и температурном режиме. Его очень просто испортить, прожечь. Правильная аргоно-дуговая сварка алюминия происходит под углом в 15. Для неопытных мастеров сложно держать руку в таком положении, она быстро устаёт, меняя рабочий угол.

Вертикальные швы свариваются снизу-вверх. К стыковым соединениям горелку располагают под углом в 50. После окончания работы, получившийся шов продувается газом для охлаждения. Это поможет быстрее остыть электроду, ванночке и самой горелке.

Надёжная защита обеспечивается тем, что в течение всего времени сварки электрод, присадочная проволока и горелка не будут выходить из зоны покрытия аргона. Вы можете встретиться с некоторыми проблемами, вроде разбрызгивания металла или электрод перестал быть глянцевым. Все недочёты необходимо незамедлительно устранять.

Чтобы металл был аккуратным, старайтесь вкладывать проволоку постепенными, лёгкими движениями. Чем больше плавность, тем аккуратнее выйдет результат работы. Ванна расплавленного металла должна иметь форму, вытянутую в сторону направления горелки. Следите за тем, чтобы это не был круг или овал. Шов получится ровным и аккуратным, если работать быстро. Так можно невооруженным глазом отличить работу новичка от мастера.

Надёжные и аккуратные соединения можно получить, если потренироваться и полностью освоить технику сварки. С её помощью вы сможете соединять те детали, которые в быту объединить невозможно.

Интересное видео

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.

Аргоновая сварка алюминия

Конструкции и детали из алюминия и сплавов на его основе эффективнее всего соединять при помощи аргоновой сварки, выполняемой за счет использовании защитного газа аргона. Такой вид сварки предъявляет обязательные требования как к наличию специального оборудования, так и к соответствующим знаниям, опыту и квалификации сварщика. Что представляет собой аргоновая сварка алюминия, каковы ее преимущества и недостатки, что необходимо учитывать при использовании данной технологии, вы узнаете из нашей статьи.

Что необходимо учитывать при аргоновой сварке алюминия

Начинающим сварщикам важно понимать, какие процессы протекают в структуре алюминия в процессе выполнения аргоновой сварки. Разобраться с нюансами невозможно без знания химических свойств алюминия, для которого характерны небольшой удельный вес, высокая прочность и химическая активность.

Основная особенность алюминия, знать о которой стоит не только опытным сварщикам, но и тем, кто находится в самом начале своего профессионального пути, заключается в способности этого металла быстро вступать во взаимодействие с кислородом. В результате протекающей реакции на его поверхности образуется тугоплавкая оксидная пленка.

Интересным является тот факт, что для того, чтобы добиться плавления алюминия, понадобится температура +650 °С, оксидная же пленка начинает плавиться при температуре свыше +2000 °С. Если для выполнения сварочных работ с алюминием использовать постоянный ток, то нерасплавленная оксидная пленка может проникать внутрь расплавленного металла, приводя к ухудшению его внутренней структуры.

Вторая особенность, о которой не следует забывать в процессе выполнения сварочных работ в отношении алюминия и сплавов на его основе, заключается в неизменности его цвета при нагревании. Такое свойство металла затрудняет возможность визуального определения степени нагрева деталей, что в результате может стать причиной прожогов и утечки расплавленного алюминия в ходе сварочных работ.

Еще одна характеристика алюминия, которая должна быть обязательно учтена при выполнении сварки, заключается в существенном коэффициенте его объемной усадки, что зачастую становится причиной появления напряжений и деформаций внутри сформированного сварного шва и может привести к образованию в нем трещин. Не допустить подобные последствия можно двумя путями – за счет модификации сварного шва либо компенсации усадки металла благодаря использованию большего количества присадочной проволоки.

Во всех инструкциях, касающихся проведения аргоновой сварки алюминия и сплавов на его основе, указано, что занимающийся сварочными работами специалист должен быть знаком с основными характеристиками этого металла, среди которых отмечается его:

высокая химическая активность;
достаточно низкая температура плавления;
существенная объемная усадка.

Плюсы и минусы аргоновой сварки алюминия

Аргоновая сварка алюминия и сплавов на его основе характеризуется определенными достоинствами, выгодно отличающими ее от прочих технологий проведения сварочных работ. Для этого способа характерен незначительный нагрев соединяемых деталей, что становится особенно актуальным при необходимости сваривать заготовки, имеющие сложную конфигурацию.

Для аргоновой сварки алюминия характерно получение высокопрочных соединений с однородным сварным швом, в котором нет пор, примесей и посторонних включений. Получаемый в результате использования этой технологии шов по всей своей длине имеет однородную глубину проплавления.

Разумеется, у аргоновой сварки алюминия есть и ряд недостатков, с которыми стоит ознакомиться, прежде чем сделать выбор в пользу той или иной технологии. Главный минус этого типа сварки заключается в необходимости применения сложного оборудования. Высокая эффективность проводимых операций и нужное качество шва будут получены только в случае правильных настроек как самого сварочного аппарата, так и дополнительного оборудования.

Наиболее важным параметром, подлежащим настройке при выполнении аргоновой сварки алюминия, является скорость и равномерность подачи присадочной проволоки. Неправильные настройки аппарата приведут к тому, что проволока в сварочную зону будет поступать неравномерно, соответственно сварочная дуга начнет прерываться, в результате чего повысится расход как электроэнергии, так и аргона.

Аргоновую сварку алюминия можно назвать достаточно сложным процессом, однако при соблюдении необходимых требований, инструкций и наличия у мастера высокой квалификации, можно получить отличные результаты.

Особенности технологии аргоновой сварки алюминия

Аргоновая сварка алюминия, которую можно иначе назвать сваркой в среде защитного газа, требует четкого соблюдения инструкций, в которых прописана вся последовательность выполняемых мастером операций. На качество формируемого соединения влияет как правильность выполнения всех необходимых действий, так и расход достаточно дорогих материалов.

Для выполнения аргоновой сварки алюминия, помимо сварочного аппарата, необходимо дополнительное оборудование, которое будет обеспечивать хранение и подачу расходников. Надежность сварочного шва напрямую будет зависеть от технического состояния приборов и качества используемых материалов.

При выполнении аргоновой сварки алюминия и сплавов на его основе, нельзя обойтись без специального оборудования:

источника электрического тока, который необходим для подключения как сварочного аппарата, так и всего остального оборудования;
баллона, в котором находится защитный газ аргон;
механизма, который отвечает за подачу в зону сварки присадочной проволоки.

Если в процессе сварки присадочная проволока подается ручным или полуавтоматическим способом, то необходимо использование вольфрамовых электродов, диаметр которых может составлять от полутора до пяти с половиной миллиметров.

Этот электрод, необходимый для формирования сварочной дуги, размещают под углом 80° к поверхности свариваемых элементов или конструкций. В случае подачи присадочной проволоки вручную, без использования полуавтоматического способа, ее необходимо расположить под углом 90° по отношению к электроду. Внимательно присмотревшись к процессу аргоновой сварки алюминия, можно увидеть, что присадочная проволока двигается впереди электрода.

При выполнении аргоновой сварки необходимо следить, чтобы длина сварочной дуги не превышала 3 мм. Отличительная черта этой технологии сварки заключается в том, что в процессе работ не выполняются поперечные движения присадочной проволокой.

При аргоновой сварке алюминиевых листов, имеющих небольшую толщину, следует использовать подкладку, в роли которой может выступать лист из нержавеющей стали. За счет него тепло будет лучше отводиться из сварочной зоны, благодаря чему не возникнет прожогов и протеканий расплавленного металла. Кроме того, при использовании такого рода подкладки, можно снизить расход электроэнергии, поскольку сварочные работы будут в этом случае выполняться на более высокой скорости.

Если аргоновая сварка алюминия выполняется на крупном промышленном предприятии, то для подачи газа аргона к сварочному аппарату используются централизованные сети. Присадочную проволоку наматывают на специальные бобины, которые закрепляются на полуавтоматических сварочных аппаратах. Инструкция требует, чтобы рабочие поверхности верстаков для сварочных операций были выполнены из нержавеющей стали.

На качество аргоновой сварки алюминия, помимо технического состояния используемых полуавтоматов и прочего оборудования, влияет также то, насколько тщательно подготовлены к обработке соединяемые заготовки.

Чтобы полученное соединения было качественным, заготовки должны быть тщательно очищены, на них не должны присутствовать грязь, жир и следы машинного масла. Очистку лучше выполнять при помощи любого растворителя. При толщине деталей более 4 мм необходимо произвести разделку кромок, а само соединение деталей выполняется встык.

Тугоплавкая оксидная пленка удаляется с поверхности заготовок напильником или щеткой с металлическими ворсинками. В случае сложной конфигурации места соединения элементов или деталей для зачистки можно использовать шлифовальную машинку.

Альтернатива аргоновой сварке алюминия

Помимо аргоновой сварки алюминия, для соединения деталей из этого металла и сплавов на его основе можно использовать другие технологии. Чаще всего прибегают к:

сварочным работам, выполняемым с использованием газовой горелки;
электродуговой сварке;
аргонодуговой сварке.

При выполнении газосварочных работ по первой из названных технологий используется подаваемая в сварочную зону присадочная проволока, а также специальный флюс, в составе которого присутствуют фтористые и хлористые соли. Нагреваемые за счет пламени газовой горелки флюс и присадочный материал разрушают оксидную пленку, позволяя пламени плавить основной металл (температура плавления которого является не слишком высокой).

После того как сварка деталей с помощью данной технологии будет завершена, их следует незамедлительно промыть, чтобы удалить с поверхностей остатки едкого флюса. Основным преимуществом данного типа сварочных работ является минимальный расход присадочной проволоки.

Соединять детали из алюминия и сплавов на его основе можно также при помощи электродугового сварочного аппарата, специальных электродов из алюминия или присадочной проволоки, поверхность которой обмазана специальным флюсом. В этом случае сварка элементов происходит за счет воздействия постоянного тока обратной полярности.

Но самое эффективное и качественное соединения деталей получается благодаря аргонодуговой сварке алюминия. При использовании данной технологии элементы соединяются за счет электрической дуги, которая возникает между неплавким вольфрамовым электродом и соединяемыми заготовками. Для формирования сварочного шва требуется алюминиевая проволока, которая подается в зону сварки вручную или механическим способом (в случае применения полуавтомата). Оксидная пленка на поверхности соединяемых деталей разрушается за счет высокой температуры, достигаемой в результате горения электрической дуги. А высокая скорость перемещения сварочного электрода не позволяет алюминию переходить в жидкую форму и вытекать из зоны формируемого соединения. Основное преимущество данной технологии заключается в длительном сроке службы электрода, изготовленного из тугоплавкого вольфрама, благодаря чему достигается значительная экономия на расходных материалах.

Высокое качество и надежность сварного шва, получаемого в результате использования полуавтомата и присадочной проволоки обеспечивается за счет максимально возможного соответствия химического состава присадочного материала составу свариваемых деталей или конструкций.

Аргоновая сварка алюминия выполняется при помощи аппаратов, вырабатывающих постоянный или импульсный ток, либо устройств, сварочные работы на которых осуществляются за счет воздействия переменного тока.

Почему следует обращаться к нам

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Читайте также: