Сварка алюминия переменным током

Обновлено: 19.09.2024

Алюминий – это цветной металл, который обладает уникальными характеристиками, которые позволяют использовать его почти во всех сферах промышленности, например таких, как морская и авиационная. На сегодняшний день многие виды промышленности используют самые разные типы металлов, все зависит от типа их работы.

Сплавы, а также сам алюминий широко используется в разных видах промышленного производства. Этот металл популярен благодаря своей низкой плотности, он очень прочен и устойчив к коррозиям.

Чистый алюминий применяется в самых различных сферах промышленности, например таких, как электротехническая, пищевая и химическая. Это происходит благодаря тому, что этот металл сам по себе имеет небольшую прочность в то время, как сплавы из этого металла значительно широко применяются в различных областях. По некоторым данным сплавы значительно превосходят чугун и прочие металлы и успешно заменяют их. Это говорит о том, то алюминий со временем может вытеснить множество металлов, ведь по своей стоимости он- значительно доступнее, а по характеристикам – ничем не хуже.

Основным принципом работы с алюминием и сплавами является то, что во время сварки изделий из этих материалов появляется проблема связанная с расплавлением оксидной пленки, которая покрывает этот алюминий. Изначально эта пленка тугоплавкая. В связи с этим перед процессом сварки тщательно подбираются материалы и вид тока.

Чтобы процедура сварки не причинял неудобства, специалисты-сварщики рекомендуют применять вольфрамовые электроды с алюминием и сплавами из него. В случае с током тут специалисты советуют использовать только переменный ток.

Существует несколько видов сварки алюминия. Самые популярные из них - это аргонодуговая TIG сварка и импульсная полуавтоматическая MIG сварка.

В случае с TIG сваркой используется постоянный ток, который применяется для сварки самых разных металлов в основном из нержавеющих сталей. Это самый популярный вид тока для аргонодуговой сварки. При данной сварке величина тока всегда должна держаться на одном и том же уровне, исключением может стать только начало и конец шва, в тот момент, когда аппарат поддерживает режим нарастания и спада сварочного тока.

MIG сварка алюминия полуавтоматическая и очень похожа на MIG сварку стали, потому что в ней также применяется подача так называемого защитного газа через сварочную горелку и сварочной проволоки. К сожалению, сварка алюминия полуавтоматом вызовет некие неудобства и непривычку у сварщиков, которые привыкли к свариванию стали.

Так как одним из главных свойств алюминия является большая теплопроводность, то его сварка требует контроля над скоростью подачи проволоки и мощностью дуги.

Благодаря современным технологиям специалисты могут применить несколько способов для произведения сварки такого прихотливого металла, как алюминий. Главное при сварке сплавов и самого металла это следование инструкции и технологии, и тогда сварка станет легкой и быстрой.

TIG сварка алюминия переменным током

Были прoведены экспeрименты для oпределения влияния увeличенной положительной полярности тока нa oчищенный кaтод, мощность дуги, напряжение нa дуге и гeометрию нaплавленного вaлика при TIG сварке алюминия нa переменных токах пpи пoстоянном и рaвном врeмени отрицательной и положительной полярности.

Другие страницы, по теме

"TIG сварка алюминия":

Для любoго исследуемoго знaчения положительного тока, тoк пpи oтрицательном пoлупериоде был устанoвлен тaк, чтo егo среднеквадратичное значение oставалось постоянным. Что кaсается геометрии наплавленного валика, тo результаты oтличаются oт приведeнных в литeратуре, в котoрой предполагают, чтo ток пpи положительной полярности нe играeт большoй рoли пpи плавлении алюминия, a тoлько oказывает влияниe на перeмещение оксидов. Несмотря на снижение значений отрицательного тока, увеличение тока положительного происходит при плавлении основания. Положительный ток был создан для меньшего влияния на катодную очистку, чем время положительной полярности.

Алюминий – цветной металл с уникальными характеристиками, которые позволяют использовать его во многих отраслях промышленности, например морской и авиационной. Он имеет плотность 2,7 г/см 3 (меньше среднего значения плотности стали (7,83 г/см 3 )), и он часто применяется там, где очень важен низкий вес конструкции. Несмотря на то, что технически чистый алюминий и большинство его сплавов имеют пониженные механическую прочность и твердость, некоторые сплавы могут предложить улучшенные характеристики для особого применения и, как со сталью, они могут обрабатываться для улучшения механических свойств. Другим важным аспектом характеристик данного материала является его коррозионная стойкость, гарантированная микроскопическим слоем оксида алюминия, который формируется на поверхности и который при разрушении быстро перемещается в многочисленные места. С другой стороны, слой подобного защитного оксида представляет главную трудность при дуговой сварке алюминия и его сплавов, потому что он имеет очень высокую температуру плавления (около 2,060°С), тогда как температура плавления металла ниже (около 660°С). В дополнение к высокой теплопроводности алюминия данный фактор предотвращает характерное плавление оксидного слоя, несмотря на то, что температуры сварки выше. В результате расплавленный алюминий или алюминиевый сплав под остающимся оксидным слоем не может быть сварен с помощью TIG при изменяющейся полярности вольфрамовым электродом с отрицательным полюсом (DCEN).

Поверхность оксидов на алюминиевых сплавах может перемещаться при помощи прямого тока и вольфрамового электрода, подсоединенного к положительному полюсу (DCEP) (Механизм перемещения оксида широко известен как катодная очистка.) Однако данный метод не широко используется из-за нестабильности дуги и износа вольфрамового электрода. Поэтому используется промежуточное условие, то есть использование переменного тока (АС), посредством чего происходит катодная очистка при положительном полупериоде AC сварочной волны.

При сварке АС в механизме эмиссии электрона имеется изменение при такой же частоте, при которой происходит смена полярности. При отрицательной полярности (EN) катод достигает достаточно высокой температуры для выхода электрона. Это происходит только для электродов, состоящих из материалов с высокой точкой кипения (выше 4,000 К), таких как вольфрам. При фазе, в которой катодом является заготовка (EP), эмиссия электронов не может происходить из-за термионного воздействия, по причине его низкой температуры плавления, а происходит эмиссия под действием электрического поля в микроскопической зоне поверхности катода (автоэлектронная эмиссия). Катодная точка, где происходит эмиссия, первоначально была расположена на наконечнике электрода, а сейчас перемещается на края ванны расплавленного металла, пытаясь найти точки выхода электронов (Рисунок 1). Катодная точка занимает намного меньше места при положительном полупериоде (А1). Таким образом, для получения тока, плотность энергии, содержащейся в А2, намного больше, чем в А1, в результате расплавления (испарения) оксидного слоя.

Рисунок 1. Зона воздействия плазменной дуги на поверхность заготовки при отрицательной полярности (А1) и передвигающаяся зона действия плазменной дуги на поверхность заготовки при отрицательной полярности (А2)

В результатах исследований указано влияние параметров сварки (таких как время положительной полярности и интенсивность положительного тока) на прямоугольную форму волны характеристики тока при TIG сварке алюминия на переменном токе. Главным аспектом сварки TIG на переменном токе, полученном при данных исследованиях, является влияние положительной полярности на профиль наплавленного валика. Исследования предоставляют результаты, которые отличаются от результатов в традиционных изданиях . Обычное понимание процесса TIG сварки на переменном токе предполагает, что отрицательная полярность будет образовывать благоприятное тепловложение для расплавления (около 70% тепла, образованного при достижении дугой заготовки). Таким образом, принято, что отрицательный ток будет оказывать большое воздействие на расплавление основного металла. При положительной полярности термический баланс может быть инвертирован по случаю износа вольфрамового электрода. По этой причине пришли к заключению, что положительная полярность тока может оказывать существенное действие на удаление оксидов, имеющих незначительную роль при плавлении основного металла и, следовательно, в формировании зоны плавления.

Рисунок 2. TIG сварка алюминия с электромагнитным источником питания: колебания тока и напряжения при AC

На Рисунке 2 показаны осциллограммы действующих тока и напряжения, полученные при TIG сварке алюминия на переменном токе, при использовании электромагнитного источника питания, без уравновешивания сигналов тока. Когда заготовка становится катодом, то напряжение в фазе выше при промежуточном состоянии, после того, как только прекращается термионная эмиссия, но расширенная область эмиссии остается. Когда катодом является вольфрамовый электрод, напряжение имеет пониженное среднее значение. Из-за значительных трудностей выделения электронов из холодного катода, ток в положительном полупериоде намного ниже, даже при повышенном напряжении, что также объясняет задержку зажигания дуги при переходе полярности с отрицательной на положительную, Рисунок 2. Влияние повышенного тока названо по Европейским Нормам выпрямлением дуги. Для транзисторных источников питания (в частности, которые используются здесь) при управлении тока в сигнал прямоугольной формы нет влияния тока (замечено только влияние на напряжение). Поэтому переход с одной полярности на другую происходит очень быстро, таким образом, способствуя избегать трудности, возникающие при повторном зажигании дуги.

Scotti (Скотти) провел эксперименты для определения влияния I(+), I(-) и t(-) (положительная сила тока, отрицательная сила тока и отрицательная полярность времени в соответствующем порядке) на некоторые аспекты, относящиеся к TIG-сварке алюминия на переменном токе, включая глубину провара, площадь проплавления и катодную очистку. Результаты опытов показали, что положительная сила тока не влияет на какие-либо приведенные аспекты. Изучение в большей степени было сконцентрировано на влиянии t(-) на площадь проплавления, в то время как влияние t(+) было неизменным при всех опытах, но только с одним исключением. В случае исключения t(+) возрастало, пока t(-) было неизменно, и, в результате, были улучшены геометрические параметры сварного шва (обеспечены ширина и высота шва). Несмотря на неожиданный результат для исследования данного феномена, дополнительные опыты не проводились.

Целью изучения, описанного в данной статье, является определение влияния имеющейся силы тока при положительном полупериоде на характеристику площади расплавления (глубину провара и площадь расплавления), площадь катодной очистки и поведение мощности и напряжения дуги при TIG-сварке алюминия на переменных токах.

2. TIG сварка алюминия переменным током : последовательность операций

Механизированные швы каплями металла были осуществлены с помощью сварочного процесса TIG при переменном токе для того, чтобы определить поведение расплавленного алюминия при увеличении сварочного тока при положительном полупериоде. В таблице показано испытание параметров, где I(+) и I(-) являются силой тока при положительных и отрицательных полупериодах соответственно.

Положительный ток I(+) был установлен, а отрицательный ток (IRMS) был рассчитан с помощью Уравнения (1) для того, чтобы задать значение тока RMS 100 А с прямоугольной формой сигнала. Во всех испытаниях была установлена продолжительность положительных и отрицательных полуциклов 10 мс. Данный результат при переменной частоте 50Гц, которая имеется в диапазоне, где возможны задержки повторного зажигания дуги, не оказывает влияния на сварочные свойства. В данной работе, автор наблюдал за задержками повторного зажигания даже в электронных источниках питания и рассчитывал их, для повышенных частот (в порядке кГц) качество швов может быть немного снижено. Было исследовано три сварных шва, для каждого в Таблице 1 приведены комбинации параметров, и было выполнено три испытания.

Использовался источник питания «Inversal 450» производства IMC, который позволяет регулировать сварочные параметры на панели управления. Устройство перемещения горелки позволяет придерживаться скорости сварки 3,33 мм/с (20см/мин). Длина сварного шва была около 200,0 мм.

Для тестов применялись электроды EWTh-2 с диаметром 3,2 мм, углом при вершине 45° и расстоянием между электродом и горелкой 3,0 мм. Перед каждым швом вольфрамовый электрод подлежал заточке или смене. Угол между осью электрода и поверхностью заготовки был установлен 90°. В защитных газах применялся технически чистый аргон с расходом около 7л/мин.

Разрезаемыми образцами были одиночные пластины из алюминиевого сплава 1200 с размерами 240х100х3 мм. Их очистка производилась удалением жира с поверхности спиртовым раствором. После проведения испытаний сварные швы были поперечно разрезаны на середине их длины для того, чтоб подготовить образцы к анализу. Зона сплавления была выявлена 5% фтористой кислотой, используемой в качестве реагента.

Применялась переносная система сбора данных SAP для наблюдения за сигналами напряжения и тока. Уравнение (2) реализовано в программном обеспечении SAP для расчета средней мощности (P) дуги. Продолжительность каждого сбора данных была 2 секунды при частоте выборки 5 кГц.

(2) где:
Vi - напряжение при мгновенном I;
Ii – ток при мгновенном I;
n – количество точек, выполняемых системой.

Для того, чтобы минимизировать влияние высокой электропроводности алюминия на сварные швы, горелка удерживалась в том же положении, после зажигания дуги за период времени, достаточный для формирования ванны расплавленного металла. Следовательно, сохранялась стандартная ширина на всем протяжении сварного шва.

3. Результаты и обсуждение

3.1 Влияние I(+) на катодную очистку

На Рисунке 3 показаны сварочные швы в соответствии с одним из установленных тестов. Несмотря на то, что ширина шва постепенно возрастает пропорционально увеличению мощности положительного тока, это не оказывает значительного влияния на площадь очистки в отличие от предварительных результатов, где небольшое положительное отклонение влечет за собой уменьшение очищаемых участков.

Рисунок 3. Образование поверхности наплавленного валика при проведении испытаний: скорость сварки 3,33 мм/с (20,0 см/мин), время положительной и отрицательной полярности установлено 10мс .

Особое поведение было описано Barhorst (Бархорстом), большое влияние положительного тока на катодную очистку возможно из-за различий в последовательности операций.

3.2 Влияние I(+) на напряжение и мощность дуги

На рисунке 4 показано поведение напряжения RMS и средней мощности (P) в качестве функции положительного тока. На графиках (Рис. 4) представлено снижение значений напряжения RMS при положительных значениях тока в диапазоне от 35 до 80. Однако тенденции к очистке на схеме «положительный ток х средняя мощность» не наблюдалось на Рис. 4б.

Рисунок 4. а) Изменение напряжения RMS при увеличении положительного тока I(+); б) Изменение средней мощности при увеличении положительного тока I(+) .

Был проведен анализ колебания напряжения и тока для объяснения поведения напряжения RMS и средней мощности. Некоторые из них показаны на Рисунке 5. Они выделяют снижение средних значений напряжения при отрицательном полупериоде тока и увеличение тока, несмотря на малые величины, при положительном полупериоде. Следовательно, не происходит компенсации между различиями, которые наблюдаются при двух средних значениях напряжения, как следствие, напряжение RMS снижается при увеличении положительного тока I(+).

Снижение среднего значения напряжения при отрицательном полупериоде свидетельствует о том, что электроны эмитируются намного легче, чем при росте положительного тока I(+).Причиной этого может быть значительное нагревание вольфрамового электрода при положительном полупериоде. Таким образом, электрод расположен к термоэлектронной эмиссии при смене полярности. Другим фактором, содействующим этому, является возможность значительного нагрева плазмы, что способствует улучшению электропроводности и позволяет электронам проходить через нее при пониженном напряжении. Также, необходимо заметить, что отрицательный сварочный ток был всегда пониженным для того, чтобы установить значение тока RMS 100А, согласно принятой методики, что, в свою очередь, должно улучшить результат.

Рисунок 5. Колебания напряжения и тока в соответствии с Серией 2 (пунктирной линией показано средние значения напряжения для обеих полярностей)

Рисунок 6. Поведение средней мощности при положительных и отрицательных полупериодах

Средняя мощность быларассчитана отдельно для положительного полупериода, Мощность (+), и отрицательного полупериода, Мощность (-). Графики на Рис. 6 были начерчены с рассчитанными значениями для трех серий проведенных испытаний. Снижение в контуре отрицательного среднего значения мощности происходит из-за снижения как тока, так и напряжения при отрицательном полупериоде.

Как отмечено выше, положительное среднее значение напряжения показало незначительные изменения положительной силы тока. Однако усиленное увеличение в контуре положительной средней мощности происходит в основном из-за увеличения значения тока при проведении испытаний. На Рис.6 объясняется поведение средней мощности, показанной на Рис. 4б где, за исключением положительного тока 80А, все средние значения сохраняются в примерно родном диапазоне, без тенденции увеличения или снижения.

Рисунок 7. Поперечное сечение в соответствии с Сериями 1, 2 и 3: скорость сварки 3,33 мм/с (20,0 см/мин), время положительной и отрицательной полярности установлено 10мс

3.3 Влияние I(+) на зону плавления

Поперечное сечение на Рис.7 показывает, что сила тока при положительном полупериоде влияет на профиль шва в некоторой степени, который отличается от обычного представления процесса сварки TIG. Характеристика увеличения высоты шва (мм) и зоны расплавления (мм2) показаны на графиках на Рис. 8а и 8б.

Значительное влияние положительной полярности на расплавление заготовки объясняется двумя отдельными механизмами эмиссии. В положительной фазе цикла тока, увеличение напряжения на поверхности катода (падение катодного напряжения), необходимое для выделения электронов с холодного катода (автоэлектронная эмиссия), вводит значительную энергию на катоде, таким образом, содействуя значительному расплавлению основного металла.

Кроме того, Fuerschbach ссылается на Cobine, которые полагают, что во время электронной эмиссии с катода происходят потери тепла при выделении каждого электрона. Уравнение (3) рассчитывает тепло, образованное на катоде, как функция электронной эмиссии путем термоэлектронного механизма. Отрицательная фаза во второй части уравнения – продукт плотности электронного тока (je), умноженная на работу выхода на катоде (Ø), имеющую отношение к потерям, вызванным эмиссией каждого электрона. Однако такие потери применяются только для материалов, которые позволяют выделяться электронам под термоэлектронном влиянии, для таких как вольфрам. Это не является случаем, когда поверхность заготовок сделана из алюминия, из-за его низкой температуры плавления. В данном случае, поверхность выпускает электроны при помощи автоэлектронной эмиссии. Таким образом, такие потери тепла («охлаждение катода») не происходят, когда алюминиевая поверхность выпускает электроны при положительном полупериоде. Результаты показывают, что положительный ток играет роль в случае автоэлектронной эмиссии и влияет на размеры зоны расплавления.

где:
H_c = теплота, вводимая на катод
J_i = локальная плотность тока
V_c= падение напряжения на катоде
V_p = потенциал ионизации плазмы

- Увеличение силы тока при положительных полупериодах влияет на геометрию сварного шва. Даже при уменьшении отрицательного тока, увеличились высота шва и зона расплавления.
- Изменения положительной силы тока не оказывает значительного влияния на очищенную зону
- Средние значения напряжения при отрицательных полупериодах снизились, когда применялся более высокий положительный ток. Это характеризовало возможное увеличение температуры электрода и плазмы при применении повышенных положительных токов по причине того, что он в большей степени благоприятствует эмиссии и проведения электронов.

Рисунок 8. а) – Зависимость между положительным током и глубиной провара (мм); б) Зависимость между положительным током и зоной расплавления (мм2)

Как варить алюминий?(TIG, аргон)

Приветствую!
Сегодня небольшой ФАК по сварке алюминия с использованием аргонодуговой установки.

Алюминий варится на переменном токе. Требуется тщательная подготовка поверхностей деталей перед сваркой.

Сплав алюминия в последнее время время часто используется и не только в авто промышленности. Большое количество деталей из его сплавов можно встретить. Алюминий раньше был трудно ремонтируемым. так как источники для его сварки были громоздкими и дорогими. Сейчас с этим проблем не возникает, оборудование стало легким и не дорогим.

Используемая присадочная проволока, обычно 4043 и 5356, газ — аргон особой чистоты, переменный ток.
прежде чем начинать варить, необходимо проверить сплав на свариваемость. В идеале для этого нужна лаборатория, в которой установят сплав этого материала. Но так как это практически не возможно сделать, обычно проверка происходит следующим образом: деталь полностью зачищается от всех загрязнений, зачищается механически. После этого на подготовленной поверхности делается либо прихватка с присадкой, либо короткий шов, это позволит понять будет ли данный материал вариться или нет. Если все удачно и материал не кипит, не трескается после сварки, можно продолжать.

Я всегда могу вам помочь со сваркой в среде аргона. Сварка алюминия в Истре и Дурыкино

Практика…
Например приходилось варить отломанное ухо карбюратора газонокосилки.
Подготавливаем поверхности, делаем разделку, для лучшего проплава.

После этого выставляем поверхности, прихватываем и обвариваем с 2ух сторон.

Видео покажет, а мистер тиг объяснит основную технику сварки алюминия.

Наша страница на DRIVE2:

14 ноября 2014 Метки: как варить алюминий аргоном , как варить алюминий , присадка 4043 5356 , где заварить глушитель , где заварить алюминий , где заварить аргоном , где заварить литой диск , где заварить чугун

Комментарии 2

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.

А не в курсе из какого алюминия делаются кетайские пайпинги ajs.su/interkulery/pajpyt…inievaja-76mm-0-gradusov/ . Обычно их используют для приварки интеркулеров фронтальных. Какой присадочной проволокой их лучше варить 4043 или 5356? Ну и обычно на каком токе варите если варили 1.5 мм подобные пайпы?

Если материал неизвестен, надо пробовать на образце…
Обычно варим 56, ток 50-70.

УЧЕБНИК ЧАСТНОГО СВАРЩИКА

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.

Читайте также: