Сварка разных алюминиевых сплавов между собой

Обновлено: 27.04.2024

Сварка алюминия и алюминиевых сплавов, как, впрочем, и других металлов – это соединение двух металлических компонентов путем создания металлургических связей на поверхности контакта между ними. Это физическое явление называют коалесценцией [1]. Эти металлургические связи могут достигаться путем расплавления обоих поверхностей, и тогда это называется сваркой плавлением. Другой способ – этот создание высокого давления между этими двумя частями, иногда – с применением нагрева, чтобы образовать металлические связи вдоль границы между ними. Это называется сваркой в твердой фазе. Примером такой сварки является сварка алюминия трением.

Основными видами сварки плавлением, которые применяют для соединения алюминиевых компонентов, являются следующие [1]:

неплавящимся электродом в среде инертного газа;
плавящимся электродом в среде инертного газа;
кислородно-газовая;
электронным лучом;
лазерная;
электро-газовая;
электро-шлаковая;
погруженной дугой.

Ниже представлен краткий ознакомительный обзор дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в среде инертного газа по материалам известного руководства [1], а также европейского стандарта по дуговой сварке алюминия и алюминиевых сплавов [2]. Для уточнения практических деталей этого метода необходимо обращаться к специализированным руководствам по этому методу сварки.

Дуговая сварка алюминия методом TIG

Этот вид сварки имеет следующее определение: дуговая сварка, которая применяет неплавящийся вольфрамовый электрод и инертный газ для защиты электрода, дуги и сварочной ванны (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема процесса дуговой сварки в среде инертного газа
с вольфрамовым электродом [1]

За рубежом для этого процесса сварки применяют три обозначения: TIG, TAGS и GTAW. Первые два применяются в основном в Европе, третий – в США. Эти обозначения являются сокращениями различных наименований процесса, которые представляют собой различные комбинации первых букв следующих ключевых слов:

T: Tungsten – вольфрам
I: Inert – интертный
G: Gas – газ
S: Shielding – защитный
W: Welding – сварка
A: Arc – дуга.

Ниже будем для краткости и удобства называть этот процесс: метод TIG или сварка TIG.

Особенности сварки алюминия методом TIG

Сварочная дуга действует только как источник тепла и сварщик сам решает применять или нет присадочную проволоку.
Сварочная ванна хорошо контролируется, поэтому могут выполняться сварочные швы без применения подкладок.
Дуга является устойчивой при очень низких сварочных токах, что дает возможность сварки тонкостенных компонентов.
Процесс обеспечивает очень хорошее качество сварочного шва, но для достижения максимального качества требуется опытный сварщик.
Процесс имеет более низкую скорость выполнения сварочного шва и более низкую скорость подачи присадочной проволоки, чем при сварке методом MIG, что в некоторых ситуациях делает его менее производительным.
Метод TIG склонен ограничиваться сваркой алюминия небольшой толщины, обычно до 6 мм.
Метод TIG дает менее глубокое проникновение в основной металл, чем метод MIG, то есть аналогичный метод сварки плавящимся электродом. Поэтому при сварке методом TIG иногда сталкиваются с трудностями выполнения шва в угловых и тавровых швах. Рекомендуемые виды подготовки компонентов к сварке методом TIG представлены на рисунке 2.

Оборудование для сварки алюминия методом TIG

Основное оборудование для сварки методом TIG включает:

источник электрического тока;
сварочную горелку;
источник инертного газа;
устройство подачи присадочной проволоки и
систему водяного охлаждения (при необходимости).

Типичное рабочее место для сварки алюминия методом TIG показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Ремонт алюминиевых отливок с помощью ручной сварки методом TIG
при постоянном токе с гелием в качестве защитного газа [1]

Метод TIG: постоянный или переменный ток

Для сварки большинства алюминиевых сплавов применяется классический метод сварки TIG с применением источника постоянного электрического тока. При этом электрод подсоединяется к его отрицательному полюсу. Известно, что сварка на этой полярности не обеспечивает эффективного удаления оксидной пленки с поверхности алюминия. Кроме того, при таком методе дуговой сварки в среде инертного газа на положительном полюсе выделяется большое количество тепла. Сварка методом TIG с электродом, подсоединенным к положительному полюсу, приводит к перегреву и расплавлению электрода.

Поэтому ручная сварка методом TIG обычно производится с применением переменного тока. В этом случае удаление оксидной пленки происходит, когда электрод находится в положительном полуцикле переменного тока. На отрицательном полуцикле происходит охлаждение электрода и проникновение сварочного шва. Дуга затухает и зажигается на каждом полуцикле, когда ток дуги проходит через ноль. При частоте источника тока 50 Гц это происходит 100 раз в секунду, то есть дважды на каждом цикле.

Защитный газ

Аргон

Предпочитаемым защитным газом для сварки TIG с переменным током (AC-TIG) является аргон. Гелий, а также смеси аргона с гелием также могут применяться. Аргон дает широкое и не глубокое проникновение сварного шва и при этом делает сварной шов блестящим и серебристым. Самое легкое зажигание дуги и самая стабильная дуга также достигаются при применении аргона.

Гелий

Гелий увеличивает вольтаж дуги, повышает глубину проникновения сварного шва, но делает зажигание дуги более трудным, а также отрицательно влияет на стабильность дуги. Некоторые современные сварочные аппараты имеют возможность начинать сварку с аргоном и затем, когда дуга установилась, автоматически происходит переход на гелий.

Аргон + гелий

Добавление аргона к гелию улучшает зажигание дуги и ее стабильность. Скорость сварки и проникновение сварочного шва будет меньше, чем при сварке с чистым гелием, но лучше, чем при сварке только с аргоном. Поэтому можно регулировать ширину шва и глубину его проникновения путем изменения доли аргона в защитном газе. Часто применяют смесь с 25 % гелия в аргоне [1].

Сварочная горелка и сварочные кабели

Существует большое количество различных типов горелок для сварочного тока от нескольких десятков ампер до 450 ампер. Выбор горелки зависит от толщины свариваемого материала. Большинство современных горелок (рисунок 3) имеют регулятор тока, который встроен в рукоятку горелки. Все горелки, кроме тех, которые работают при токе ниже 200 ампер, являются водоохлаждаемыми. Та же вода может применяться и для охлаждения силовых кабелей, что делает их более легкими и гибкими.

Рисунок 3 – Современная горелка для сварки методом TIG

Перегрев горелки может привести к расплавлению паяных соединений внутри нее или пластиковой трубы, которая изолирует силовой кабель. Поэтому важно правильно выбрать горелку в соответствии с силой тока, который будет применяться при производстве сварки, в том числе с учетом того, какой ток будет применяться, постоянный или переменный.

Большинство горелок снабжено металлическим или керамическим соплом для формирования струи газа. Керамические сопла являются более популярными, но они более легко повреждаются, чем металлические. Диаметр сопла может меняться от 9,5 до 25 мм в зависимости количества требуемого для сварки защитного газа, а также вида газа. Рекомендуется применять в горелках так называемые газовые линзы. Газовая линза представляет собой сетчатый диск, который вставляют в горелку для того, чтобы сделать поток газа более ламинарным (рисунок 4). Это помогает газу обеспечивать более эффективную защиту области формирования сварного шва.

Вольфрамовые электроды

Существует несколько типов электродов для сварки методов TIG. Они включают:

чистый вольфрам
вольфрам, легированный торием (ThO₂)
вольфрам, легированный цирконием (ZrO₂)

Эти соединения добавляют, чтобы улучшить стартовые характеристики дуги, стабилизировать дугу и увеличить срок службы электрода. Электроды с цирконием считаются предпочтительными для сварки TIG переменным током, так как они имеют более высокую температуру плавления, чем электроды из чистого вольфрама и вольфрама с добавками тория. Поэтому они могут нести более высокие сварочные токи, являются более стойкими к загрязнению и повреждениям.

Торец электрода должен иметь при сварке полусферическую форму. Такая его форма способствует стабильности дуги. Конец электрода должен быть слегка заостренным, чтобы помогать формированию его скругленного торца (рисунок 4).

Рисунок 4 – Типичный электрод для сварки методом TIG

Слишком малый диаметр электрода будет приводить к его перегреву и, возможно, плавлению. Это приведет к загрязнение сварочной ванны вольфрамом. Электроды бывают диаметром от 0,3 до 6,4 мм. Электрод не должен выступать из сопла горелки более, чем на 6 мм. Эта величина может быть увеличена до 10 мм, если в горелке применяется газовые линзы.

Ручная сварка методом TIG

Обращение с горелкой

Необходимо держать длину дуги как можно более короткой. На практике длина дуги равна примерно его диаметру (рисунок 5). Если дуга является слишком длинной, то снижается проникновение шва и увеличивается риск возникновения дефектов из-за недостаточного проплавления, низкого качества сварочного шва и чрезмерной его ширины. Кроме того, в облако газовой защиты области формирования сварочного шва может попадать воздух. Это приведет к попаданию в сварочный шов оксидных включений.

Рисунок 5 – Угол наклона горелки и сварочного прутка при сварке алюминия методом TIG

Горелку нужно держать так, как показано на рисунке 5 – с наклоном 80º к затвердевшему сварному шву. В случае стыковой сварки элементов различной толщины дугу направляют больше в сторону более толстого элемента. Для угловых швов горелку направляют посередине угла между двумя плоскостями.

Присадочная проволока

Если применяется присадочная проволока (присадочный пруток), то она должна подаваться равномерно и поступательно под углом 10-20 градусов, как показано на рисунке 5. Проволока не должна подаваться прямо в дугу, так как это может привести к образованию брызг и загрязнению электрода. Пруток под углом более 10-20 градусов мешает визуальному контролю сварочной ванны. Кончик присадочной проволоки должен быть внутри газового защитного облака до тех пор, пока он остается горячим, чтобы избежать его окисления. При увеличении толщина свариваемого компонента диаметр присадочной проволоки также увеличивают, что обуславливает также и увеличение длины дуги. Нужно всегда помнить, что слишком длинная дуга может вызывать проблемы с попаданием в сварочный шов оксидов. Пруток большого диаметра может также заслонять материал перед сварочной ванной и мешать очищающему действию дуги, а это может приводить к захвату сварочным швом оксидов.

Завершение сварки

Очень важным является контролируемое завершение сварки. Резкое выключение сварочного тока может привести к образованию кратеров, утяжин (удлиненных пор) и трещин в последней части сварочной ванны. При завершении сварки необходимо постепенно снижать сварочный ток и уменьшать длину дуги по мере ее затухания, добавляя присадочную проволоку то тех пор, пока дуга не исчезнет.

Механизация и автоматизация сварки TIG

Механизация и автоматизация сварки методом TIG может иметь несколько преимуществ:

возможность применять более высокие скорости сварки, что дает уменьшение коробления и более узкие зоны термического влияния сварки;
более плотный контроль сварочных параметров, что позволяет сваривать более тонкие материалы;
более тщательный контроль качества сварки;
возможность выполнения сварки персоналом с меньшей степенью квалификации, чем это обычно требуется при ручной сварке.

Вместе с тем, применение механизации и автоматизации имеет и некоторые недостатки, в том числе, значительно более трудоемкую подготовку свариваемых компонентов к сварке.

Сварщику о классификации алюминиевых сплавов

Промышленные деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на семь серий. Есть еще восьмая – для сплавов, которые не попадают в первые семь серий и девятая – резервная. Различие между сериями состоит в различных главных легирующих элементах. Различные легирующие элементы дают алюминиевым сплавам различные свойства.

Сварка чистого алюминия

Сплавы серии 1ххх называют «сплавами» весьма условно. Это различные по чистоте варианты технически чистого алюминия. ГОСТ 4784 так и называет их: «марки алюминия». Впрочем, железо часто оказывается не только примесью, но и легирующим элементом – оно повышает прочность алюминия. Прочность при растяжении сплавов этой серии составляет от 70 до 150 МПа. Они являются свариваемыми, хотя из-за узкого интервала затвердевания требуют особой технологии сварки. Их высокая коррозионная стойкость делает их подходящими для применения в химических емкостях и трубах. Благодаря высокой электрической проводимости их применяют для изготовления электрических шин. Эти алюминиевые сплавы имеют относительно низкие прочностные свойства и поэтому их редко применяют для конструкционных элементов. Их часто сваривают сварочными материалами с аналогичным химическим составом или сварочными алюминиевыми сплавами из серии 4ххх в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации.

Сварка дюралей

Серия 2ххх. Это серия термически упрочняемых алюминиевых сплавов. Их прочность при растяжении составляет от 190 до 430 МПа. Они содержат медь от 0,7 до 6,8 %. Эти высокопрочные сплавы часто применяют в аэрокосмической технике и самолетостроении. Они сохраняют высокую прочность в широком интервале температур.

Большинство из них считаются не свариваемыми методами дуговой сварки из-за их склонности к горячему растрескиванию и коррозии под напряжением. Однако в этой серии есть специально разработанные хорошо свариваемые дуговой сваркой алюминиевые сплавы 2219 (наш Д20) и 2519. Их часто сваривают родственным высокопрочным сварочным сплавом 2319. Иногда, в зависимости от условий эксплуатации сварного шва, применяют сварочные алюминиевые сплавы из серии 4ххх, содержащие кремний или кремний в сочетании с медью.

Сварка сплавов алюминий-марганец

Серия 3ххх. Алюминиевые сплавы этой серии – не упрочняемые термической обработкой с пределом прочности при растяжении от 110 до 280 МПа. Главный легирующий элемент – марганец, от 0,05 до 1,8 %. Они имеют умеренную прочность, хорошую коррозионную стойкость, хорошую формуемость и подходят для работы при повышенных температурах. В прошлые годы из них любили делать кухонную посуду. Сейчас они являются основным материалом при изготовлении теплообменников для транспортных средств, химических заводов и электростанций. Их довольно скромные прочностные свойства делают их не пригодными для конструкционного применения. Алюминиевые сплавы серии 3ххх сваривают сварочными сплавами из серий 1ххх, 4ххх и 5ххх, в зависимости от их химического состава, условий применения и эксплуатации.

Сварочные алюминиевые сплавы

Серия 4ххх. Эта серия состоит как из термически упрочняемых, так и термически неупрочняемых алюминиевых сплавов. Предел прочности при растяжении – от 170 до 380 МПа. Они содержат кремний от 0,6 до 21,5 %. Кремний снижает точку плавления и повышает текучесть материала при плавлении. Эти их свойства вполне благоприятны для них как материалов для сварки плавлением и пайки. Кремний, когда он сам по себе, делает алюминий термически неупрочняемым, однако добавки магния или меди превращают его в термически упрочняемый сплав. Обычно эти термически упрочняемые сварочные сплавы применяют только тогда, когда сварная конструкция после сварки должна подвергаться термической обработке.

Сварка сплавов алюминий-магний

Серия 5ххх. Термически неупрочняемые алюминиевые сплавы этой серии имеют предел прочности от 125 до 350 МПа. Они содержат магний от 0,2 до 6,2 %. Эти сплавы имеют самую высокую прочность среди термически неупрочняемых сплавов и хорошо свариваются. Они широко применяются в виде листов и плит в судостроении, транспортном машиностроении, при изготовлении сосудов под давлением, строительстве мостов и зданий. Алюминиевые сплавы с содержанием магния до 2,5 % часто успешно свариваются сварочными алюминиевыми сплавами из серий 5ххх и 4ххх. Сплав 5052 (сплав АМг2,5 по ГОСТ 4784) обычно считается предельным по содержанию магния, когда еще можно сваривать сварочным сплавом из серии 4ххх. Это связано с пониженными механическими свойствами сварных швов из-за возникающего эвтектического подплавления. Поэтому сплавы с повышенным содержанием магния сваривают не сварочными сплавами из серии 4ххх, а сплавами серии 5ххх с близким химическим составом.

Сварка сплавов алюминий-магний-кремний

Серия 6ххх. Эти термически упрочняемые алюминиевые сплавы имеют предел прочности от 125 до 400 МПа. Они содержат небольшие количества магния и кремния – около 1 % каждого. Сплавы серии 6ххх широко применяются в сварных строительных конструкциях, в основном в виде прессованных профилей. Эти алюминиевые сплавы являются склонными к горячему растрескиванию при затвердевании сварного шва. Поэтому их не сваривают без сварочной проволоки или сварочного прутка. Сварочный сплав перемешивается в сварочной ванне со свариваемым сплавом и предотвращает горячее растрескивание шва. Сплавы 6ххх сваривают как сварочными сплавами 4ххх, так и сварочными сплавами 5ххх в зависимости от назначения сварного изделия и его условий эксплуатации.

Сварка высокопрочных алюминиевых сплавов

Серия 7ххх. Эта серия включает термически упрочняемые алюминиевые сплавы с прочностью от 220 до 610 МПа. Главным легирующим элементом является цинк в количестве от 0,8 до 12,0 %. Самые прочные алюминиевые сплавы принадлежат этой серии. Сплавы серии 7ххх применяют в самолетостроении, космической технике, спортивном оборудовании. Как и в серии 2ххх, большинство сплавов этой серии считаются не свариваемыми дуговой сваркой. Однако у нее есть и хорошо свариваемые сплавы, как, например, сплав 7005 (сплав 1915 по ГОСТ 4784), который сваривают в основном сварочными сплавами серии 5ххх.

Сварка алюминия: характеристики металла, проблемы сварки и важные советы

Сварка алюминия во многих случаях требует соблюдения некоторых специальных процедур. Важными факторами при сварке металла являются: выбор правильного присадочного металла, правильное хранение и тщательная очистка основного металла, а также правильные методы сварки.

Сварка алюминия во многих случаях требует соблюдения некоторых специальных процедур. Одним из ключевых факторов является выбор правильного присадочного металла в соответствии с основным материалом и требованиями к области применения.

По сравнению со сваркой стали или других распространенных материалов, сварка алюминия представляет некоторые уникальные проблемы, особенно с точки зрения химического состава и чувствительности к трещинам.

Рассмотрим некоторые общие проблемы при сварке алюминия и основные передовые методы их решения.

Характеристики алюминия

Качество сварки зависит от правильного протекания химических реакций, а также правильной техники.

Характеристики алюминия несколько отличаются от стали. Температура плавления алюминия намного ниже, чем у стали – 660,5°C у алюминия по сравнению с 1371°C у стали. Алюминий также имеет оксидный слой, который плавится примерно при 2037°C. Этот оксидный слой намного тверже алюминия и помогает материалу противостоять коррозии и истиранию. Однако он также действует как изолятор, который может создавать проблемы во время сварки.

Поскольку прочность алюминия имеет тенденцию к увеличению при понижении рабочей температуры - в отличие от стали, которая при понижении рабочих температур становится более хрупкой, - алюминий обычно используется там, где идет работа с низкими температурами, например криогенная техника и транспортировка сжиженного природного газа.

В то время как основным металлом в таком сплаве, как сталь, является железо, алюминиевые сплавы - это в основном алюминий с добавлением различных элементов.

Деформируемые сплавы, такие как алюминий серии 1ххх, представляют собой чистый алюминий без намеренно добавленных легирующих элементов. В других типах алюминия основными легирующими элементами являются медь в серии 2ххх, марганец в серии 3ххх, кремний в серии 4ххх, магний в серии 5ххх, магний и кремний в серии 6ххх, цинк в серии 7ххх и другие элементы в серии 8ххх.

Проблемы сварки алюминия

В процессе сварки проявляются различные специфические характеристики алюминия. Теплопроводность и проблемы с пористостью - два самых больших отличия сварки алюминия от сварки стали.

Водород хорошо растворяется в жидком алюминии. Поскольку присадочный материал и основной металл алюминия становятся жидкими в процессе сварки, они поглощают водород и могут удерживать его в растворе. Когда расплавленный материал начинает затвердевать, он больше не может удерживать водород в гомогенной смеси. Водород вытесняется и образует пузырьки, которые застревают в металле, что приводит к пористости.

Для борьбы с проблемами пористости можно использовать защитную смесь газов на основе гелия или аргона, если были опробованы все другие варианты. Имейте в виду, что работая с гелиевой смесью необходимо увеличивать напряжение, чтобы преодолеть более высокий потенциал ионизации этого газа по сравнению с аргоном. Повышенное напряжение вызовет более глубокое проникновение тепла и лучшее проваривание, поэтому эта смесь используется для более толстых алюминиевых заготовок.

Перед сваркой тщательно очистите основной материал от масла, грязи, остатков и влаги. Это помогает обеспечить наилучшие результаты и снижает вероятность возникновения пор.

В отличие от стали, присутствие водорода не вызывает растрескивания алюминиевых сварных швов. Однако при затвердевании сварного шва может возникнуть горячее растрескивание, которое, представляет угрозу для алюминия. Решение этой проблемы возвращает нас к химии. Если возникает проблема с горячим растрескиванием, обратитесь к таблице выбора присадочного металла, чтобы найти присадочный металл, который наилучшим образом решает эту проблему.

Алюминий 6061 в качестве основного металла является примером материала, который находится на пике склонности к растрескиванию при его обычном химическом составе, что очень затрудняет автогенную сварку или сварку с присадочным материалом аналогичного химического состава. Использование наплавочного металла с такими элементами, как магний (ER5XXX) или кремний (ER4XXX), может помочь вытолкнуть материал за пределы диапазона восприимчивости к трещинам.

Еще одна проблема, связанная с алюминием, заключается в том, что он в пять раз более теплопроводен, чем сталь. Холодные участки основного металла стремятся отвести тепло от сварочной ванны, что может вызвать непровар в сварном шве. Из-за этой разницы в теплопроводности, алюминий требует гораздо более высоких вложений тепла во время сварки, чем сталь.

Выбор присадочного металла

При выборе присадочного металла для алюминия очень важно использовать таблицу выбора. Для каждой комбинации обозначений алюминия есть рекомендуемые варианты присадочного металла в зависимости от требуемых характеристик сварного шва.

Таблица выбора включает восемь характеристик, которые важны для различных сварочных работ: чувствительность к трещинам, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, работа при повышенных температурах, соответствие цвета после анодирования, термообработка после сварки и ударная вязкость. Анализируя потребности конечного компонента, можно определить, какие свойства наиболее важны в данном конкретном случае и выберите присадочный металл, который наилучшим образом соответствует требуемым характеристикам. Важно отметить, что повышенная рабочая температура алюминия составляет от 60°C до 210°C. Это и другие характеристики можно определить с помощью таблицы выбора.

Другой вариант - использовать компьютерное приложение для выбора присадочного металла. В таком приложении можно найти ту же информацию, что и в полной таблице выбора, но оно показывает присадочный металл только для выбранных основных материалов.

Правильный выбор присадочного металла всегда является ключевым моментом. Например, если основным свариваемым материалом является алюминий 6061, хорошие варианты присадочного металла включают 4043, 4943 и 5356. Проволока 4043/4943 для полуавтоматической дуговой сварки MIG или пруток для аргонодуговой сварки TIG помогут уменьшить пористость и обеспечить лучшую свариваемость и увеличить текучесть, в то время как присадка 5356 обеспечивает большую ударную вязкость и прочность.

Важные советы

Наряду с выбором присадочного металла, наиболее подходящего для данной области применения, достигнуть успеха при сварке алюминия также может помочь следование некоторым ключевым передовым методам.

Очищайте металл. Перед сваркой тщательно очистите основной материал от масла, грязи и влаги. Это помогает обеспечить наилучшие результаты и снижает вероятность появления пор. Для удаления углеводородов, которые могут находиться на поверхности материала, хорошо подходят ацетон или очиститель для алюминия. При подготовке сварных швов не продувайте их сжатым воздухом, так как это может привести к загрязнению влагой или маслами.

Удаляйте оксидный слой. После очистки поверхности для удаления слоя оксида алюминия непосредственно перед сваркой используйте щетку из нержавеющей стали - новую или использованную только для алюминия. Как упоминалось ранее, оксид алюминия имеет гораздо более высокую температуру плавления, чем алюминий. Он действует как изолятор, который может вызвать проблемы с зажиганием дуги, и для сварки через оксидный слой требуется очень высокий нагрев. Это может привести к прожиганию основного материала и пористости, поскольку оксидный слой имеет тенденцию удерживать влагу.

Правильное хранение. Правила хранения основных материалов и присадочных металлов также играют роль в предотвращении пористости. По возможности храните алюминиевые листы в помещении. Если они должны храниться на открытом воздухе, ставьте листы вертикально, а не друг на друга, чтобы предотвратить задержку воды, которая будет способствовать образованию более толстого слоя гидратированного оксида алюминия. Хранящиеся снаружи или в кондиционируемой части здания материалы и присадочные металлы желательно приносить в цех заранее перед сваркой, чтобы температура металла стабилизировалась и помогала предотвратить конденсацию влаги из воздуха на поверхности алюминия.

Проверка расходных материалов. Некоторые проблемы со сваркой алюминия, особенно при использовании MIG сварки, могут быть связаны с расходными материалами. Чтобы снизить риск образования пористости, используйте тефлоновые направляющие каналы в сварочной горелке и газовые шланги (или хотя бы в хорошем состоянии) и убедитесь, что все соединения шлангов плотно затянуты, чтобы воздух не попадал в линию.

Также важно использовать подходящие направляющие и приводные ролики. При сварке алюминия пластиковые входные направляющие могут обеспечить преимущества по сравнению со стальными, поскольку металлические или латунные входные направляющие и стальные вкладыши могут истирать более мягкую алюминиевую проволоку, когда она проходит через систему привода и втулку. Это может привести к тому, что металлическая стружка забьет втулку и вызовет проблемы с подачей. Аналогично, приводные ролики с U-образной канавкой являются стандартными для работы алюминием, потому что другие типы приводных роликов могут разбить или деформировать проволоку.

Следите за температурой. Обратитесь к руководству по алюминиевому присадочному металлу или нормативным документам, чтобы определить подходящий диапазон температур предварительного нагрева и промежуточного прохода. Предварительный нагрев может использоваться для уменьшения теплового воздействия на размер секции при сварке толстых заготовок или материалов разной толщины, но при сварке алюминия предварительный нагрев должен быть минимальным.

Металл, подлежащий термообработке, а также металл серии 5xxx, содержащий более 3% магния, не должен подвергаться предварительному нагреву или температурам между проходами выше 120°C в течение более 15 минут. Время, проведенное при повышенных температурах, может снизить прочность материала и способствовать растрескиванию.

Достижение успеха

Решение проблем сварки алюминия часто сводится к чистой химии. Правильное соответствие основного и присадочного металла имеет большое значение для достижения успеха и минимизации проблем. Также важно следовать рекомендуемым передовым методам сварки алюминия. И помните, что техника и передовые методы сварки алюминия сильно отличаются от методов сварки стали.

Сварка алюминия

Сегодня существует множество сварочных процессов для сварки различных металлов. Эти процессы всё время дорабатываются, появляются всё новые и новые. Чтобы быть в курсе применяемых процессов и их особенностей, предлагаю Вам прочитать эту статью, в ней мы расскажем о сварке алюминия.

Каждая отрасль промышленности использует различные типы металлов в зависимости от характера их работы. Первое, что приходит в голову о применении сварки алюминия, будет сварка алюминиевых судов. От небольших лодок и катеров до корпусов огромных судов и военных кораблей.

Почему же именно алюминий используется для их изготовления? Ответ прост и заключается в том, что алюминий легче, чем сталь, и поэтому уменьшается вес корабля, экономится топливо и увеличивается его скорость.

Легкость алюминия совместно с относительно высокой прочностью делает его применимым во многих других отраслях промышленности. Таких как автомобилестроение, пищевое оборудование, изготовление алюминиевых лестниц и многих других.

В чем же заключается сложность сварки алюминия?

Многие профессиональные сварщики говорят, что алюминий является самым сложным металлом для сварки. Он обладает физическими и химическими свойствами, которые необходимо знать, чтобы сварочные работы были наиболее эффективными.

Некоторые из свойств, которые делают алюминий сложным для сварки, необходимо принять как факт. Алюминий не меняет цвета, когда он нагревается и имеет более широкий диапазон температур плавления, чем у других металлов. Так же он является немагнитным.

Это означает, что человек, работающий с алюминием должен знать, что ожидать от этого металла.

Некоторые из вещей, которые должен знать сварщик:

Образующаяся на поверхности алюминия оксидная пленка имеет более высокую температуру плавления, чем основной сплав. Она не плавится, пока не достигнет 2050 градусов по Цельсию. Это усложняет процесс сварки алюминия и требует применения специального сварочного оборудования и предварительной очистки металла (травления).

Необходимость большого количества энергии

Низкая температура плавления алюминия

Заварка кратера в конце сварочного шва

Почти всегда при сварке алюминия при окончании сварочного шва появляется кратер, так как алюминий быстро затвердевает. Заварка кратера требует специальной техники. На многих сварочных аппаратах существует специальная программа для сварки алюминия. Она представляет собой увеличенный стартовый ток в начале сварки (для пробивки оксидной пленки) и уменьшенный ток в конце сварки (для заварки кратера).

Зачистка поверхности алюминия перед сваркой

Процессы сварки алюминия

Есть несколько процессов, которые используются для сварки алюминия. Наиболее популярны такие процессы, как аргонодуговая TIG сварка и импульсная полуавтоматическая MIG сварка.

Аргонодуговая TIG сварка алюминия

Аргонодуговую TIG сварку многие сварщики называют по-разному - аргонной, аргоновой или сваркой аргоном. Во всех случаях имеется в виду один процесс – сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона.

Важной частью сварки алюминия является понимание того, что она требует наличия в аппарате для аргонной TIG сварки - переменного тока и высокочастотного HF зажигания дуги.

Пара полезных функций, которые предлагаются во многих аргонодуговых аппаратах для сварки алюминия, является возможность регулировать частоту переменного тока и баланс.

Частота переменного тока может быть увеличена или уменьшена в допустимых пределах. Эта настройка позволяет сварщику обеспечивать больший контроль над дугой, путем фокусирования дуги по ширине так, чтобы иметь возможность сварки в труднодоступных углах. А также для сварки тонких материалов.

Другая особенность, баланс переменного тока, на самом деле управляет процессом раскисления алюминия, также называемый «чисткой». При изменении переменного тока в положительную полярность, оксид алюминия на поверхности металла расплавляется, и металл подвергается сварке. Количество необходимой «чистки» может варьироваться в зависимости от чистоты металла, и от скорости сварки. Настройка слишком высокого баланса уменьшает стабильность дуги. Слишком низкий процент не разобьет достаточно оксидную пленку.

MIG сварка алюминия полуавтоматом

Сварочный шов MIG сварки алюминия (сверху) в сравнении со сварочным швом TIG сварки (внизу)Полуавтоматическая MIG сварка алюминия аналогична MIG сварке стали, так как при ней также используется подача сварочной проволоки и защитного газа через сварочную горелку. Однако сварка алюминия полуавтоматом требует некоторых изменений для сварщиков, которые привыкли к сварке стали.

Из-за большей теплопроводности алюминия, его сварка требует большего контроля над мощностью дуги и скоростью подачи проволоки. Так как алюминий очень мягкий металл, подача проволоки при сварке должна быть больше.

Ранее считалось, что качественно сварить алюминий можно только при помощи аргонодуговой сварки. Однако при использовании правильного оборудования и соответствующих технологий полуавтоматической MIG сварки можно добиться качественного шва при значительном увеличении производительности.

Несколько правил при MIG сварке алюминия

Набор расходных частей для сварочной горелки

2. U-образные ролики подающего механизма. Ролики в подающем механизме должны быть U-образной формы, для того, чтобы алюминиевая проволока в них не заминалась.

3. Тефлоновый канал. Для уменьшения трения проволоки в горелке, необходимо использовать неметаллический кабель канал для алюминиевой проволоки. Обычно он исполнен из тефлона или графита.

Соблюдение указанных в этой статье правил, технологий подготовки и техники сделает ваш процесс сварки алюминия намного проще и позволит добиться превосходных результатов.

Читайте также: