Сварочные материалы для сварки алюминия

Обновлено: 18.05.2024

Предлагаем сварочные материалы для алюминия и алюминиевых сплавов. Для начала разберемся в чем особенности и какие отличия при сварке изделий из алюминия и его сплавов.

Сплавы алюминия

В зависимости от методов изготовления и соединения сплавы алюминия (плотность: 2,6-2,8 кг/дм3) классифицируются (чистый алюминий, медно-алюминиевые (деформируемые сплавы). Они выделяются высокими механическими свойствами, пластичностью, ударной вязкостью и стойкостью к коррозии.

Чистый алюминий

Чистый алюминий наиболее часто используется благодаря его декоративному виду (фасаду) и высокой стойкости против коррозии. Чистый алюминий восприимчив к перегреванию (образование крупных фракций). При сварке возникает опасность образования пор из-за влажности (водород).

Медно-алюминиевые сплавы делятся на:

Деформируемые сплавы алюминия AlMg(Mn)
Прочность благодаря твердости смешанных кристаллов; увеличение твердости только путем наклепа. Сварка с однородным материалом присадки.
Не деформируемые сплавы алюминия. При термической обработке отделяются мелкие частицы (фракции). Приблизительно при температуре в 500°С сплавы прокаливаются и закаливаются. Образуется перенасыщенный раствор кристаллов, в котором атом находится в растворенном состоянии. Растворенные атомы медленно остывают при температуре 20-80° С (холодное дисперсионное твердение) и увеличиваются при температуре 120-180° С (теплое дисперсионное твердение). Затвердевание продолжается несколько дней, иногда до 60.
- AlCuMg: отвердевает в холодном и теплом состоянии; при сварке происходит потеря прочности и устойчивости к коррозии.
- AlMgSi: отвердевает в холодном и теплом состоянии; потеря прочности при сварке; коррозионная стойкость сохраняется. AlMgSi сплавы свариваются в состоянии холодного дисперсионного твердения и затем медленно остывают в тепле.
- AlZnMg: холодное дисперсионное твердение; прочность появляется в следствие многодневного самовосстановления после сварки. Путем быстрого охлаждения после сварки элементы сплава испаряются.

Литейные алюминиевые сплавы

Эвтектические сплавы алюминия и кремния (5-22% Si) с хорошей прочностью и отличной пластичностью (литье под давлением, кокильное литье). Благодаря присадкам Mg и Cu литейные сплавы затвердевают и пластичность ухудшается. Изделия из кокильного литья (GK-Al…) из-за повышенного содержания газа плохо поддаются сварке, литье под давлением (GD-Al…) из-за высокого содержания газа сварке не поддается. При сварке растворенные элементы газа освобождаются, что ведет к образованию пор.

При сварке образуется Al2O3 (более тяжелый, чем Al, Ts> 2000° C). Этот оксид нужно отделить либо с помощью покрытия (стержневого электрода) механически (чистка щеткой, шлифовка), либо электрически (разорвать оксидную пленку с помощью WIG-сварки с =(+), при WIG-сварке меняется постоянный ток, чтобы избежать перегрева вольфрамовых электродов).

Анодирование

Высокой коррозионной стойкости и стойкости к износу, а также твердости поверхности можно достичь при помощи алюминия и его сплавов. Тонкие, естественные оксидные слои гальванически увеличатся и, возможно, станут одноцветными (анодирование). Анодированные изделия из-за толстого оксидного слоя плохо поддаются сварке.

Для решения Ваших производственных задач готовы поставить электроды, прутки для аргонодуговой сварки и сварочную проволоку.

По вопросам выбора материалов для сварки алюминия и алюминиевых сплавов обращайтесь к специалистам нашей компании.

Электрод с флюсовым покрытием на основе сплава AlSi для сварки алюминия и его сплавов. Обеспечивает лёгкое зажигание сварочной дуги. Хорошее шлакоотделение. Мелкочешуйчатый сварной шов.

Наплавленный металл устойчив к образованию трещин. Имеет высокую электропроводность и хорошую теплопроводность. Поддается резке. Рабочая температура до 100°С.

Хорошая коррозионная стойкость в окружающей среде и морской воде, разбавленной азотной кислоте и растворе натрия. Высокая пластичность и высокий предел текучести. Поддается резке и шлифованию.

Хорошая коррозионная стойкость в морской воде и при атмосферных осадках. Поддается резке и шлифованию.

Хорошая коррозионная стойкость к влиянию окружающего воздуха и морской воды, разбавленной азотной кислоты и раствора натрия. Высокая пластичность и высокий предел текучести. Поддается резке и шлифованию.

Хорошая коррозионная стойкость к влиянию окружающего воздуха и морской воды. Не склонен к образованию трещин при повышенной температуре. Поддается резке. Рекомендуемая рабочая температура от -196°С до 80°С.

Пруток для аргонодуговой сварки. Высокая коррозионная стойкость. Препятствует образованию трещин. Высокая электропроводность и хорошая теплопроводность. Рабочая температура до 100°С.

Хорошая коррозионная стойкость в окружающей среде и морской воде, низкоконцентрированной азотной кислоте и растворе натрия. Высокая пластичность и высокий предел текучести.

Очень хорошая коррозионная стойкость в морской воде и атмосферных осадках. Поддается резке.

Хорошая коррозионная стойкость в окружающей среде и морской воде. Не склонен к образованию трещин при повышенной температуре. Поддается резке. Рекомендуемая рабочая температура от -196°С до 80°С.

услуги по восстановлению деталей, нанесению покрытий, напылению в вакууме, микроплазменному напылению, электроискровому легированию, плазменной обработке, аттестации покрытий, напылению нитрида титана, ремонту валов, покрытию от коррозии, нанесению защитного покрытия, упрочнению деталей;
поставка оборудования для процессов финишного плазменного упрочнения, сварки, пайки, наплавки, напыления (например, газотермического, газопламенного, микроплазменного, высокоскоростного и детонационного напыления), электроискрового легирования, приборов контроля, порошковых дозаторов, плазмотронов и другого оборудования;
поставка расходных материалов, таких как сварочная проволока, электроды, прутки для сварки, порошки для напыления, порошки для наплавки, порошки для аддитивных технологий, проволока для наплавки и другие материалы для процессов сварки, наплавки, напыления, аддитивных технологий и упрочнения;
проведение НИОКР в области инженерии поверхности, трибологии покрытий, плазменных методов обработки, выбора оптимальных покрытий и методов их нанесения; , консалтинг в области наплавки, напыления, упрочнения, модификации, закалки.

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Алюминиевые сплавы сваривают ручной дуговой сваркой угольными или штучными электродами, дуговой сваркой в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродами, дуговой сваркой под флюсом и по слою флюса, газопламенной и контактной сваркой.

Почти при всех способах сварки (кроме контактной) применяют электродную или присадочную проволоку. ГОСТ 7871-75 предусматривает 14 марок проволоки для сварки алюминия диаметром 0,8. 12,5 мм: из технического алюминия Св А97, Св А85Т, Св А5; алюминиево-марганцевую Св АМц; алюминиево-магниевую Св АМгЗ, Св АМг4, Св АМг5, Св 1557, Св АМг61, Св АМгбЗ; алюминиевокремниевую Св АК5, Св АК10 и алюминиево-медистую Св 1201. Проволока диаметром до 4 мм на заводе-изготовителе очищается химической обработкой, наматывается на катушки и упаковывается в полиэтиленовые мешки вместе с порошком силикагеля - индикатором влажности. Если упаковка негерметична, порошок становится розовым. Проволока большего диаметра может быть в мотках, перед сваркой ее надо очистить от консервирующей смазки горячей водой или паром, затем травить 5. 10 мин в 2. 5 %-м растворе щелочи NaOH при температуре 60. 70 °С, промыть в проточной воде при температуре 50 °С, в холодной проточной воде и осветлить в 15 %-м растворе азотной кислоты в течение 2. 5 мин при температуре 60. 70 °С.

При ручной дуговой сварке применяют неплавящиеся угольные электроды СК (сварочные круглые) диаметром 4, 6, 8, 10 и 18 мм и длиной до 250 мм (ГОСТ 10720-75). Штучные электроды делают из проволоки, соответствующей составу свариваемого сплава, с обмазкой на основе хлористых и фтористых солей. Для сварки используют электроды ОЗА-1, для заварки дефектов литья ОЗА-2. При дуговой сварке в защитных газах применяют неплавящиеся вольфрамовые электроды и инертные газы: аргон первого или второго сорта и гелий, либо их смеси.

Флюсы применяют при всех способах сварки алюминия, кроме дуговой в защитных газах и контактной. Назначение их - убрать окисную пленку. Поэтому основа всех флюсов - это смеси хлористых и фтористых солей калия, натрия, бария, лития. Марки флюсов разли^ чаются сочетанием этих солей и добавками.

При дуговой сварке в инертных газах применяют любые типы соединений. При других способах сварки плавлением, когда необходимо применение флюсов, чаще сваривают стыковые соединения. Перед сборкой деталей стыкуемые кромки нужно зачистить на ширине 20. 30 мм шабером или стальной щеткой из нагартованной коррозионно-стойкой проволоки диаметром 0,1 . 0,2 мм при длине ворса 30 мм. Затем кромки обезжиривают растворителем (бензином, ацетоном). Качество и безопасность обезжиривания будут выше, если вместо растворителя детали травить 5. 8 мин в щелочной ванне при температуре 65 °С с последующей промывкой водой и сушкой. При массовом производстве механическую зачистку кромок лучше заменять травлением по режиму, приведенному выше для проволоки.

Собирать детали можно с помощью прихваток, располагая их со стороны, обратной наложению первого валика шва. Если это невозможно, то прихватку тщательно зачищают, желательно заподлицо с основным материалом. Без прихваток собирать детали можно в приспособлениях, закрепляя их прижимами и фиксаторами, дающими возможность относительного перемещения деталей в процессе сварки, чтобы уменьшить деформации, неизбежно большие при жестком закреплении.

С обратной стороны стыка деталей устанавливают подкладные планки из материала с низкой теплопроводностью, например из хромоникелевой стали. В планке под стыком делают канавку такой величины, чтобы при сварке туда поместился весь металл, содержащий окисные пленки с торцов стыка. Тогда в основной части шва вероятность окисных включений уменьшится. Если подкладные планки установить нельзя, можно сделать с обратной стороны стыка на кромках небольшую, глубиной 0,2. 0,3 толщины кромки, разделку, через которую окисные пленки выйдут в проплав.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом на переменном токе - лучший способ сварки тонколистового алюминия. Она обеспечивает минимальную деформацию свариваемой конструкции и высокое качество шва, не требуя специального флюса. Зажигание дуги непосредственным касанием поверхности детали вольфрамовым электродом нежелательно из-за загрязнения поверхности электрода алюминием, что приводит к его разрушению. Дугу лучше зажигать на вспомогательной графитовой пластинке и переносить разогретый электрод на свариваемые кромки. Ручная сварка неплавящимся электродом может производиться как с присадочным материалом, так и без него. Длина дуги не должна превышать 1,5. 2,5 мм, а расстояние от выступающего конца электрода до нижнего среза сопла горелки при стыковых соединениях - 1,0. 1,5 мм,

при тавровых (угловых) - 4. 8 мм. Давление защитного газа в зависимости от его расхода устанавливают в пределах 0,01. 0,05 МПа. Техника ручной сварки в защитных газах напоминает газопламенную сварку: когда под неподвижным электродом образуется ванна жидкого металла, в нее подают присадочный пруток до заполнения ванны. Затем присадку отводят и электрод быстро перемещают по направлению сварки на нерасплавленные кромки. Вновь разводят сварочную ванну и процесс повторяют. Поскольку алюминий обладает высокой жидкотекучестью, при сварке вертикальных и горизонтальных швов необходимо внимательно следить за объемом расплавляемого металла и вовремя подавать присадочный материал, который, охлаждая металл ванны и увеличивая его вязкость, предотвращает его вытекание. Подачу газа прекращают не раньше, чем через 3. 5 с после обрыва дуги. Это обеспечивает высокую стойкость вольфрамового электрода, предотвращая его окисление в разогретом состоянии и последующее растрескивание окисленной поверхности - главную причину появления в шве вольфрамовых включений, одного из основных дефектов сварки неплавящимся электродом. Признаком, окисления вольфрама является синий до черного цвет. Нормальное состояние рабочего конца электрода характеризует серебристо-белый цвет без трещин и налипаний алюминия.

При полуавтоматической и автоматической сварке, в отличие от ручной, неплавящийся электрод располагается вертикально, а присадочная проволока подается так, чтобы ее конец опирался на передний край ванны.

При сварке вольфрамовым электродом на переменном токе условия горения дуги в полупериоды разной полярности отличаются. Когда вольфрам является катодом, из-за мощной термоэлектронной эмиссии с него проводимость дугового промежутка возрастает, сила тока увеличивается, напряжение дуги снижается. Наоборот, в полупериод обратной полярности проводимость дуги уменьшается, сила тока уменьшается, напряжение увеличивается. В сварочной цепи появляется постоянная составляющая тока. Она снижает стабильность горения и уменьшает проплавляющую способность дуги, ослабляет интенсивность катодного распыления окисной пленки на поверхности детали. Ухудшается качество шва. Поэтому при сварке алюминия нужно подавлять постоянную составляющую тока. Для этого в сварочную цепь нужно последовательно включать батарею конденсаторов, которая хорошо пропустит переменный ток и не пропустит постоянный. Специализированные установки для сварки алюминия, например УДГ-301, УДГ-501 , такую батарею имеют в своей конструкции.

Основное преимущество сварки вольфрамовым электродом в аргоне - высокая устойчивость дуги - позволяет сваривать алюминиевые сплавы с толщиной кромок деталей 0,8. 3,0 мм и выше. Еще меньшие толщины (до 0,2 мм) позволяет сваривать импульсная дуга с неплавящимся электродом. При этом процессе между электродом и деталью непрерывно горит маломощная дуга, поддерживая дуговой промежуток в ионизированном состоянии. На нее периодически накладывают горящих трех дуг: независимой дуги между двумя вольфрамовыми электродами и двух зависимых дуг, горящих между каждым из электродов и свариваемым изделием (см. рис.84, д). Большая проплавляющая способность трехфазной дуги позволяет сваривать за один проход без разделки кромок на подкладке из коррозионно-стойкой стали алюминиевые детали толщиной до 30 мм. При этом резко уменьшается пористость металла шва, так как сварка производится без присадочного металла, за счет поверхности которого обычно увеличивается количество водорода, поступающего в зону плавления.

При сварке трехфазной дугой металла большой толщины, когда проплавляющая способность должна быть максимальной, необходимо, чтобы сила тока в изделии была больше, чем в электродах. И наоборот, когда требуется минимальная проплавляющая способность дуги, например при наплавке, сила тока в изделии может быть установлена меньше силы тока в электродах. Кроме того, регулировать глубину проплавления основного металла можно за счет расположения электродов относительно оси шва. Последовательное их расположение вызывает увеличение глубины проплавления и уменьшение ширины шва, а поперечное - глубину проплавления уменьшает, а ширину шва увеличивает. При трехфазной сварке вольфрамовыми электродами с присадочным металлом для уменьшения загрязнения металла шва водородом и окислами рекомендуется применение присадочной проволоки большого диаметра: при ручной сварке - 3. 6 мм, при автоматической 2. 4 мм. Источником питания трехфазной дуги могут служить два однофазных трансформатора, соединенных открытым треугольником, или специальный трехфазный сварочный трансформатор. Плавящийся электрод применяют при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов толщиной более 4 мм. Электродную проволоку берут при этом диаметром 1,2 мм и выше. Дугу питают от источника постоянного тока с жесткой или пологопадающей характеристикой. Сварку ведут на обратной полярности, что обеспечивает хорошее разрушение окисной пленки на деталях за счет катодного распыления. Возбуждают дугу замыканием под током электродной проволоки на изделие. Автоматическую сварку плавящимся электродом ведут на подкладках с формирующей канавкой. Максимальный сварочный ток, на котором устойчиво горит дуга и обеспечивается струйный перенос электродного металла, 130 А. Расход аргона такой же, как и при сварке неплавящимся электродом, расстояние между нижним срезом сопла горелки и деталью должно быть 5. 15 мм. Улучшить формирование шва при сварке плавящимся электродом можно, применяя импульсный режим питания дуги. Так же, как и при сварке импульсной дугой неплавящимся электродом, между электродной проволокой и деталью горит непрерывная маломощная дуга, которая оплавляет конец электрода и поверхность детали. Периодически на эту дугу накладывают импульсы тока большой силы (до 1 ООО А), частота которых больше, чем при сварке неплавящимся электродом. Электрод быстро оплавляется, капля с силой сбрасывается в сварочную ванну. Увеличивается глубина проплавления, появляется возможность управлять формированием шва даже в различных пространственных положениях.

При сварке плавящимся электродом вместе с электродной проволокой в шов заносятся находящийся на ней водород и окисная пленка, поэтому качество шва получается хуже, чем при сварке неплавящимся электродом, где поверхность присадочной проволоки может быть меньше.

Алюминиевые сплавы толщиной 10. 30 мм можно сваривать на переменном токе плавящимся электродом под слоем флюса. Для этого применяют специальный флюс ЖА-64, состоящий из криолита, хлористого калия, хлористого натрия и кварцевого песка. Флюс разрушает окисную пленку, задерживает охлаждение и затвердевание сварочной ванны - из нее выходит водород, уменьшается пористость. Однако этот способ развития не получил, так как большинство флюсов с солями хлора и фтора гигроскопичны (легко впитывают влагу) и электропроводны. Первое увеличивает количество водорода в шве, второе ухудшает горение дуги, шунтируя ток.

Лучшие результаты получают при дуговой сварке плавящимся электродом по флюсу, который насыпают на поверхность тонким слоем, не закрывающим дугу. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности при вылете электрода 50. 60 мм, по зазору между деталями 1. 2 мм на флюсовой подушке или стальных подкладках. Применяют плавленые флюсы АН-11, УФОК-А1, МАТИ-10, основные компоненты которых хлориды и фториды натрия, калия и лития.

Электрошлаковую сварку алюминиевых сплавов выполняют с флюсами АМ-А301, АН-А302, основа которых также фтористые и хлористые соли калия, лития, бария. Сварку ведут пластинчатым электродом. Технология сварки такая же, как и для других металлов. При толщине металла 50. 100 мм производительность сварки достигает 50. 90 кг/ч. На сплавах АД1, АМц, АМгб и АЦМ обеспечивается прочность 0,8. 0,9 от прочности основного металла.

Ручную сварку угольным электродом применяют при исправлении дефектов отливок и при сварке по отбортовке тонколистовых алюминиевых деталей. Дугу питают постоянным током прямой полярности. На свариваемые кромки наносят флюс, состоящий из 45 % КС1, 30 % LiCl, 7 % KF, 3 % Na2S03. Можно применять флюсы, используемые при газопламенной сварке. Сварка угольным электродом дает плотные швы высокой прочности.

Газопламенную сварку алюминия ведут кислородно-ацетиленовым пламенем при соотношении 02/С2Н2 = 1,1. 1,2. По отношению к алюминию все зоны пламени имеют окислительный характер. Для защиты от окисления и для удаления окисной пленки применяют флюсы на основе хлоридов и фторидов натрия, калия и лития, например флюс АФ-4А. Флюс разводят в воде непосредственно перед сваркой, а затем наносят в виде пасты на кромки детали и на конец присадочного прутка. Мощность пламени (л/ч) выбирают в зависимости от толщины S (мм) свариваемого металла: А = (100. 150)5.

После сварки с применением флюсов или электродных обмазок необходимо тщательно удалять шлаки с поверхности металла и промывать детали водой, так как остатки шлака сильно разъедают алюминий.

Перед контактной сваркой алюминия лучший способ удаления окисной пленки с поверхности деталей - ультразвуковая обработка. Одна из проблем контактной сварки алюминия - это низкая стойкость электродов из-за налипания алюминия на их поверхность. Сплавы алюминия имеют малое электрическое сопротивление и высокую теплопроводность, поэтому их сваривают на жестких режимах. Деформируемые сплавы типа АМц, АМг и особенно термоупрочняемые сплавы типа Д16Т обладают склонностью к трещинам. При их контактной сварке нужно в конце цикла увеличивать усилие проковки в 3. 6 раз по сравнению со сварочным усилием.

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.

Технология сварки алюминия и его сплавов: подбираем оборудование и обсуждаем методы

Я и мои коллеги получаем много вопросов относительно выбора оборудования и технологии сварки алюминия и его сплавов (дюраль, силумин). Нередко даже у профессиональных сварщиков встречаются трудности, когда они пытаются использовать свой предыдущий опыт при сварке Al. Лично мой первый шов на алюминии состоял из отдельно вплавленных капель, диаметром 3-12 мм, и был «страшненький». Но дело поправимо. Здесь я опишу существующие методы сварки алюминия и поделюсь советами по выбору оборудования и материалов. Уверен, это пригодится как частным мастерам, так и собственникам бизнеса/технологам, чтобы подобрать товары для использования в гараже или профессиональной деятельности.

В чем сложность сварки алюминия?

Почему сварить алюминий (Al, AlMn, AlMg, AlSi) сложнее, чем обычную или даже легированную сталь? Дело в разнице температур, необходимых для расплавления оксидной верхней пленки и сварки самого металла. У верхнего слоя температура плавления 2044 градуса, а у алюминия и его сплавов — 660º С. Установив низкую силу тока, Вы не проплавите оксидную пленку. Высокий показатель ампер приводит к сильному расплавлению основного металла и прожогам.

Обратите внимание, что алюминий обладает повышенным показателем теплопроводности. В результате околошовная зона сильно нагревается и деформируется. Швы часто дают усадку. Если Вы задержите горелку долго на одном месте, то наплавленный металл просто провалится. Выделение водорода содействует образованию пор и утрате герметичности.

Еще хочу отметить, что алюминий обладает повышенной текучестью, и сварщику трудно контролировать сварочную ванну. Часто шов получается с наплывами и неравномерной шириной.

Области применения сварки алюминия

На описываемые далее технологии и соответствующее оборудование рекомендую обратить внимание технологов и владельцев предприятий из следующих отраслей:

автомастерские (сварка поддонов картера, блоков ДВС, МКПП, АКПП, деталей кузова некоторых иномарок);
пищевая промышленность (емкости и резервуары);
самолетостроение;
автомобилестроение;
химическая промышленность (емкости, фильтры, коллекторы, патрубки, фланцы).

В быту, по-моему мнению, сварка алюминия чаще всего требуется для ремонта машин своими руками. Неудачный наезд на бордюр машиной без защиты днища, приводит к разбиванию картера ДВС или коробки. Антифриз с недостаточной плотностью при сильном морозе может замерзнуть и разорвать блок охлаждения. С помощью сварки алюминия можно заделать трещину и сэкономить крупную сумму на покупке новой детали.

Гарантирую, в будущем у нас будут тонны полезных материалов и инсайдов из мира промышленного оборудования — не забудь подписаться на рассылку, чтобы не пропустить!

Способы сварки алюминия, их плюсы и минусы

Существует всего три способа сварки алюминия. Представляю их краткое описание с характеристиками, а также преимущества и недостатки. Более подробно о каждом методе я напишу в других статьях этого цикла.

Сварка алюминия при помощи инвертора с постоянным током и покрытыми электродами. Отдельного ГОСТа для этого метода не существует, поскольку он не применяется в промышленности и отличается низким качеством швов. Обратите внимание, что полярность здесь обязательно обратная. На прямой Вы не сможете даже нормально распалить электрод. Последние имеют специальное обозначение и содержат сердечник Al в сочетании с кремнием и другими добавками. Сила тока устанавливается из расчета 30 А на каждый мм толщины свариваемого материала. При сечении заготовки свыше 5 мм необходима разделка кромок. Заметьте, что дугу следует вести беспрерывно и быстро. Прерывание сварки приводит к застыванию шлака и созданию диэлектрической преграды.

Среди преимуществ этого метода сварки алюминия:

относительная дешевизна оборудования и материалов;
возможность работы в полевых условиях от генератора;
повышенная мобильность сварщика (легче транспортировать необходимое оборудование).

К недостаткам отнесу низкое качество самого шва. Он будет неоднородным, потребуется долгая механическая обработка для придания формы, в структуре шва присутствует много пор. Еще одна проблема — этот способ подойдет для толщины металла от 4 мм.

Думаю, такой метод стоит применять лишь эпизодически и только для неответственных конструкций, где не требуется высокое сопротивление на разрыв или герметичность. Если Вам требуется сваривать алюминий раз в пол года, то можно обойтись обычным инвертором и покрытыми электродами (РДС). Так Вы сэкономите средства производства. При более частой работе с алюминием, Вы намучаетесь, поэтому лучше обратить внимание на другие методы.

Технология регламентируется ГОСТом 14806-80, где описаны виды подготовки кромок и допустимые сечения заготовок, а также ГОСТ 27580-88, содержащий типы соединений под острыми и тупыми углами.

Метод подразумевает сварку алюминия вольфрамовым неплавящимся электродом в среде инертного газа (аргона). Источником тока выступает инвертор. Сам ток допускается как постоянный, так и переменный, обратной полярности, но, хочу отметить, что на переменном токе швы получаются гораздо лучше. Поэтому искать нужно именно инвертор AC/DC. Метод сварки алюминия на постоянном токе мы не рекомендуем. Или у вас получались довольно неплохие швы даже при постоянном напряжении? Предлагаю написать об этом в комментариях.

Сварка ведется с наклоненной горелкой под углом 45-80 градусов, которая следует за присадочной проволокой. Сила тока подбирается по толщине материала из расчета 25 А на каждый 1 мм. Расход газа — 10 л/мин. Обратите внимание, что при этом методе обязательна предварительная продувка газом в течение 2 с и пост газ с интервалом до 6 с. Чтобы растянуть ширину шва, допускаются легкие поперечные движения горелкой.

К преимуществам такого метода я отношу:

достаточную плотность шва;
отсутствие пор;
наличие хоть какой-то чешуйчатости и правильной формы;
сокращение последующей механической обработки.

Но из-за диэлектрической оксидной пленки и брызг алюминия быстро тупится и запачкивается вольфрамовая игла, которую приходится затачивать перед началом каждого шва (придавать полукруглую форму, убирая крупную каплю на конце). Стоимость сварки возрастает из-за необходимости в инертном газе. Для предотвращения провалов разогретого металла, нужно использовать подложку из более толстого железа, которая будет отводить лишнее тепло и служить опорой.

Технологам я рекомендую присмотреться к инверторам TIG с функциями предварительной продувки и пост газа, а также возможностью понижения ампер до 10. Это позволит заниматься изготовлением деталей из алюминия с толщиной от 0.8 мм и расширить ассортимент выпускаемой продукции. Еще подбирайте оборудование с импульсным режимом, например Сварог Real TIG 200 P AC/DC, которое обеспечивает минимальное тепловложение. Тогда тонкие конструкции будут меньше деформироваться и прогорать, а значит сократится время последующей обработки и рихтовки, что повысит производительность и прибыль предприятия.

Отмечу, что практически все инверторы ММА могут производить сварку TIG, если их доукомплектовать вентильной горелкой. Но использовать такой «универсальный» аппарат на производстве, где требуется качественная сварка алюминия, не мудро. Оборудование будет работать только на постоянном токе, швы получатся с порами, увеличится время зачистки, а значит экономия выйдет сомнительная.

Этот метод описан в тех же ГОСТах 14806-80 и 27580-88, подразумевающих любую дуговую сварку алюминия в среде инертных газов. Допускается соединение металлов сечением от 0.8 до 50 мм. Сварка при помощи полуавтомата проводится на оборудовании с импульсным режимом. Благодаря импульсу с высоким током тугоплавкий оксидный слой быстро прожигается, а последующее падение напряжения содействует нормальному формированию шва и отсутствию перегревов. Полуавтоматы с двойным импульсом обеспечивают еще меньшее разбрызгивание металла.

Плюсом данного метода считаю:

скорость сварки;
возможность второй рукой поддерживать заготовку;
хорошую видимость происходящего в сварочной ванне.

К минусам отнесу дороговизну оборудования и расходных материалов. Еще держать горелку нужно почти вертикально по отношению к плоскости, поскольку алюминиевая проволока сильно «гуляет» и присадочный металл разбрызгивается. При переоборудовании полуавтомата со сварки углеродистой или нержавеющей стали на алюминий (если приходится чередовать процессы), нужно заменить не только проволоку, но сменить металлический направляющий канал в горелке на тефлоновый, что затрачивает время.

Возможно Вы нашли для себя оптимальный угол удержания горелки, при котором удается сохранить ширину шва до 7-9 мм. Можете поделиться в комментариях своими навыками?

Для технологов и руководителей предприятия отмечу, что не стоит скупиться на приобретение промышленного полуавтомата, если на производстве регулярно приходится сваривать алюминиевые фланцы, емкости или конструкции. Это оборудование дает беспрерывные швы, что повышает прочность соединения и скорость выполнения. На последующую обработку уходит меньше времени. Ваша продукция получается качественнее, чем у конкурентов с инверторами TIG, а, следовательно, спрос будет выше.

Чтобы еще лучше оптимизировать процесс, рекомендую для промышленных целей приобретать полуавтоматы с двойным импульсом и синергетическим управлением, как например KEMPPI Kempact Pulse 3000. Двойной импульс обеспечивает надежную герметичность шва. Первая «встряска» повышенным током удаляет из сварочной ванны пузырьки, делая ее более плотной. Второй импульс не дает образоваться кратеру в уже застывающем металле и содействует мелкой чешуйчастости поверхности, т. е. более привлекательному товарному виду.

С таким оборудованием Вам не придется тратить время на переделки протекающих швов, что снова повышает производительность и увеличивает прибыль. Синергетическое управление позволяет установить режим нажатием одной кнопки, основываясь на толщине и виде металла, а также диаметре проволоки. Это особенно выгодно, если на производстве работают с материалами разного сечения.

Варианты оборудования для каждого метода

Далее представлю примеры оборудования для каждого метода сварки алюминия. Я выбрал специально товары из разных ценовых категорий, чтобы информация оказалась полезной как для частных сварщиков, так и для крупных предприятий и мастерских.

Аргонодуговая сварка (TIG)
Ручная дуговая сварка (ММА)
	АВРОРА Вектор 2000 — бытовой инвертор для сварки углеродистой стали. Периодически им получится сварить алюминий покрытыми электродами, но только для неответственных конструкций. Сила тока составляет 200 А. Холостой ход 70 V обеспечит легкий поджиг дуги. Вес корпуса 3 кг упрощает перестановку оборудования или транспортировку. По сути, здесь можно использовать любой инвертор с показателем сварочного тока 200 А.
	Серьезной разницы при сварке алюминия методом ММА более дорогим инвертором Вы не почувствуете, поэтому зачем переплачивать. Если есть финансовая возможность, то лучше обратите внимание на инверторы TIG с возможностью работы на переменном токе.
	BRIMA TIG 200 AC/DC — отличный вариант для небольшой мастерской или частного гаража. Подключается к сети 220 V и выдает силу тока от 5 до 200 А. Есть функция Arc Force, цифровой дисплей для удобства настройки. Бесконтактный поджиг продлевает ресурс вольфрамового электрода. Ток можно менять с постоянного на переменный. Регулируется время предварительной и пост продувки газом.
	Fubag INTIG 200 AC/DC Pulse — инвертор ТИГ с диапазоном сварочного тока 5-200 А. Есть функция пульса для сварки тонких деталей. Сила тока регулируется с горелки. Поддерживает режимы 2Т и 4Т. Система Protec защищает от высоких скачков напряжения.
	ESAB Origo Tig 3000i AC/DC, TA24 AC/DC — промышленный аппарат для сварки алюминия с питанием 380 V. Максимальная сила тока составляет 300 А, разрешая варить с ПВ 30%. При показателе 200 А ПВ составляет 100%. Можно регулировать время нарастания и падения тока. Отличается быстрым зажиганием дуги и ее стабильным горением. Полярность переключается тумблером, а не перестановкой проводов. Функция Qwave дает низкое разбрызгивание металла и тихую работу.
Полуавтоматическая сварка (MIG)
	Сварог MIG 200 REAL (N24002) Black — полуавтомат для сварки алюминия по доступной цене. Питается от однофазной сети 220 V и не «боится» просадок до 160 V. Сварочный ток имеет диапазон 30-200 А. Поддерживает работу с проволокой, диаметром 0.6-1.0 мм. Подающий механизм состоит из двух роликов. Есть функции прогона и дожигания сварочной проволоки. Кроме MIG поддерживает режим ММА.
	EWM Picomig 185 D3 puls — компактный аппарат с импульсом, работающий от напряжения 220 V. Имеет диапазон тока 5-180 А. Отличается прочным корпусом и защитой от капель воды IP23, подходящими для жестких строительных условий. Механизм подачи состоит из 4-х роликов. TRITON ALUMIG 250P Dpulse Synergic 380v — относительно недорогой китайский полуавтомат, способный выдавать двойной импульс. Здесь уже есть синергетическое управление.
	KEMPPI Kempact Pulse 3000 — профессиональный полуавтомат для сварки алюминия. Питается от сети 400 V и выдает силу тока 250 А. Поддерживает работу с проволокой по алюминию, диаметром 0.9-1.2 мм и катушками до 300 мм. Механизм подачи содержит 4 ролика. Есть импульс и двойной импульс. Синергетическое управление упрощает выбор настроек. Память на 100 ячеек для работы с разнородными материалами.

Подбор сварочных материалов для работы с алюминием

Если Вы уже определились, каким методом будете сваривать алюминий (в зависимости от требований к качеству шва и выносливости конструкции), то обратите внимание на расходные материалы, которые Вам понадобятся:

Для РДС сварки алюминия с низким тепловложением используйте покрытые электроды Castolin EutecTrode 2101 S d2,5. У них стабильная дуга с достаточным перемешиванием, минимальное разбрызгивание. Предел прочности наплавленного металла составляет 170 МПа. Хочу отметить, что Межгосметиз ОЗР-1М d3,0 тоже хорошо зарекомендовали себя при ММА сварке алюминия, особенно корневых швов.
ТИГ сварка алюминия выполняется при помощи вольфрамовых электродов WL-20 и WL-15. Они имеют синий и золотистый наконечник соответственно. В состав стержня входит оксид лантана (20 или 15%). Расходный материал отличается устойчивой дугой и легким повторным поджигом, а также долговечностью. Для сварки на переменном токе потребуется сферическая форма заточки электрода. Оптимальный диаметр иглы 2.0-3.2 мм.
Для сварки алюминия полуавтоматом нужна проволока с меньшим диаметром, чем проходное отверстие в сопле, поскольку при нагреве алюминий расширяется. Среди индексов проволоки подойдут СвАМц, СвАМг5, СвАМг6, СвАК5. Все зависит от сплава алюминия (с марганцем, с кремнием и т. д.). Эта же проволока используется в качестве присадки при ТИГ методе.

В заключении предупрежу, что поначалу первые швы будут получаться кривыми, бугристыми и с прожогами. Но не отчаивайтесь. Алюминий так «встречает» всех сварщиков. Систематические тренировки на качественном оборудовании с применением подходящих материалов помогут быстро повысить качество швов на этом капризном металле. Для консультации по выбору оборудования для бытового или промышленного использования, обращайтесь к нам на почту.

Читайте также: