Трудности при сварке алюминия

Обновлено: 09.05.2024

Алюминий и его сплавы широко применяют в промышленности в виде листов, труб и другого профильного материала. Сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легированием их марганцем (Mn), магнием (Mg), кремнием (Si), никелем (Ni), хромом (Сr) и другими элементами. Алюминиевые сплавы делят на две группы - деформируемые и литейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относят сплавы алюминия с Mg или Мn, а к термически упрочняемым - дюралюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В-95. Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силумины - сплавы алюминия с кремнием Si (4-12% Si). Литейные сплавы применяют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Основной трудностью при сварке алюминия является образование на его поверхности оксидной пленки с температурой плавления 2050°С, которая затрудняет плавление металла и сплавление свариваемых кромок. Оксидная пленка имеет плотность 3,85 г/см 3 и остается на поверхности сварочной ванны. Другая трудность при газовой сварке алюминия заключается в том, что при нагреве алюминий не меняет цвет, и поэтому трудно уловить момент начала его плавления. Для этого требуются опыт и навык сварщика.

При газовой сварке алюминия необходимо учитывать низкую температуру плавления и высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени. При газовой сварке алюминия возникают также значительные остаточные напряжения и деформации, связанные с высокими значениями коэффициента теплового расширения этих сплавов. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла:

Толщина свариваемого металла, мм	до 1,5	1,6-3,0	3,1-5,0	5,1-10,0	10-15
Диаметр присадочной проволоки, мм	1,5-2,5	2,5-3	3-4	4-6	6-8

Для газовой сварки алюминия и его сплавов согласно ГОСТ 7871-75 используют 11 марок присадочной проволоки: Св-А97, Св-А5с, Св-АМц, Св-Мг3, Св-АМг5, Св-АМг6, Св-АМг7, Св-АК3, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При сварке алюминия используется сварочная проволока Св-АК5. Сплавы алюминий-магний сваривают сварочной проволокой Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АМг3, Св-АМг5, в качестве присадка используют проволоку Св-АМц и Св-АК5.

Согласно ГОСТ 7871-75, применяют следующие диаметры сварочной проволоки: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10; 11; 12 мм.

Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую поверхность, без трещин, закатов и вмятин. Проволока поставляется в бухтах, масса бухты не должна превышать 40 кг. При сварке литейных алюминиевых сплавов применяют присадочной металл того же состава, что и основной. Основным видом соединений при газовой сварке деталей из алюминия и его сплавов являются стыковые соединения. Применение тавровых, угловых и особенно нахлесточных соединений не рекомендуется. Зазор между свариваемыми деталями следует устанавливать, руководствуясь данными, приведенными в таблице.

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выполняют без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно делается V-образный скос кромок (угол 30-35° с каждой стороны). При толщинах свыше 12 мм рекомендуется двусторонняя Х-образная разделка кромок (угол 30-35° с каждой стороны). Разделку кромок осуществляют механическим способом. Кромки свариваемых деталей и присадочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30-40 мм с каждой стороны шва и обезжирить. Присадочную проволоку и свариваемые кромки промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, составленном из 20-25 г едкого натра и 20-30 г углекислого натрия на 1 дм 3 воды при температуре 65°С с последующей промывкой в проточной воде. После этого кромки и присадочную проволоку травят в течение 2 мин в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты или в 15%-ном растворе азотной кислоты. После травления детали и проволоку промывают в горячей, а потом в холодной воде и протирают ветошью.

Для удаления оксидов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения оксидной пленки при газовой сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений. Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приготовленной на воде или спирте. Для разведения флюса применяется фарфоровая, стеклянная или эмалированная посуда, разводят флюс в необходимом количестве из расчета хранения его 4-5 ч. Более длительное хранение флюса в разведенном состоянии снижает его активность.

Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготовленные кромки детали и на прилегающие к шву поверхности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

Содержащиеся во флюсах фтористые соединения растворяют в расплавленном состояний оксид алюминия. Хлористые соли лития отнимают кислород от оксида алюминия. Все флюсы для сварки алюминия, особенно те, которые содержат хлористый литий, очень гигроскопичны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках и открывают лишь перед употреблением. При выполнении прихватки флюс наносят только на присадочный металл. После сварки остатки флюса необходимо удалять с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для предотвращения коррозии сварного соединения. Сварные швы очищают металлической щеткой с последующей промывкой 2%-ным раствором азотной кислоты, затем горячей водой и просушкой.

При газовой сварке алюминия и его сплавов пламя берется нормальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускается, так как свободный кислород окисляет алюминий, а избыток горючего газа приводит к сильной пористости шва. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75 дм 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого изделия. Расход ацетилена в зависимости от толщины свариваемого металла приведен ниже:

Толщина металла, мм	Расход ацетилена, дм 3 /ч
1,5	50-100
1,6-3	100-200
3,1-5	200-400
5,1 -10	400-700
10,1-15	700-1200
15,1-25	900-1200
25,1-50	900-1200

Газовую сварку выполняют восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхности 3-5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла в начале сварки должен составлять почти 90°, а затем по мере прогрева свариваемых деталей угол устанавливается в зависимости от их толщины. Мундштук горелки располагают под углом 20-45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40- 60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сварочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При газовой сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм поперечных колебаний не делают, а при. больших толщинах в процессе сварки горелки выполняют различные поперечные колебания. При сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При газовой сварке алюминия необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50-100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении. Сварочный процесс должен выполняться непрерывно, отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые детали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать до температуры 300-350°С. Подогрев осуществляется в электрических, газовых печах или газовыми горелками. Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с общим подогревом до температуры 250°С, отливки из силумина - до температуры 350-400°С. При заварке трещин концы их засверливают, разделывают до определенного угла и заваривают от середины к краям. Длинные трещины заваривают обратноступенчатым способом.

Как сваривать алюминий в домашних условиях

Рассмотрим все возможные способы сварки алюминия в быту и необходимые аппараты для этого.

Освоив сварку черного металла, некоторые сварщики-любители задумываются, можно ли сваривать алюминий в домашних условиях. Это более трудная задача, требующая определенного вида оборудования и расходных материалов, а также правильной подготовки деталей перед сваркой. Рассмотрим все возможные способы сварки алюминия в быту и необходимые аппараты, что поможет определиться с выбором.

Какие алюминиевые детали можно варить в домашних условиях

дверная фурнитура
посуда
элементы декора интерьера
емкости из алюминия
крючки для одежды.

При ремонте или стройке может понадобиться сварить алюминиевый профиль, уголок, пластины. Трещина поддона картера, ГБЦ или блока двигателя тоже устраняется при помощи аппаратов для сварки алюминия. Некоторые части кузова авто выполнены из алюминиевого сплава для снижения массы и улучшения антикоррозионных свойств. Ремонт вмятин или разрывов на таких участках после ДТП потребует умения сваривать алюминий.

Если машина на скорости наехала на бордюр, камень, другое препятствие, легкосплавный диск может треснуть, и для устранения дефекта понадобится проведение сварочных работ. Все это можно заварить в домашних условиях, если иметь необходимое оборудование, расходные материалы, знать секреты подготовки деталей и ведения шва.

Трудности при сварке алюминия

Алюминий варится не так, как малоуглеродистая или легированная сталь, ввиду своих характеристик и физических свойств. Решая попробовать варить алюминий, вы столкнетесь со следующими трудностями:

Разница плавления оксидной пленки и самого металла. Поверхность алюминия покрыта оксидом — тугоплавким слоем, разрушающимся химическими веществами или температурой свыше 2000 градусов. Сам металл течет при достижении 660 градусов. Получается дилемма — на малом токе оксид не прожечь, присадочный металл накладывается сверху, нет провара. На большом токе оксид пробивается, но возникают прожоги основного металла.
Повышенная текучесть жидкого металла мешает формировать шов. Сварщику труднее контролировать, куда потечет расплавленное вещество. Кроме прожогов, возникают наплывы, неравномерная чешуя и ширина шва.
Увеличенная теплопроводность алюминия влечет деформацию конструкции при нагреве от сварки. Изделие может сильно повести, и порой вернуть его в исходную форму невозможно.
В составе алюминиевых сплавов присутствуют сера, железо, медь, марганец, цинк, титан.При переходе металла в жидкое состояние, они вступают в реакцию с окружающим воздухом. После застывания сварочной ванны на поверхности шва образуются поры. Такое соединение слабое и не герметичное.
В жидком виде металл сильно увеличивается в объеме, а после остывания дает усадку.

Полезные хитрости

Учитывая эти трудности, проводились многочисленные тесты и эксперименты, чтобы подобрать оптимальные способы сварки алюминия, позволяющие получить качественный шов. Немаловажную роль играет подготовка поверхности. Поделимся несколькими хитростями и полезными советами для новичков, собирающихся варить алюминий.

Убрать оксидную пленку можно механическим или химическим путем. В первом случае ее счищают наждачной бумагой, болгаркой с зачистным диском, дрелью с насадкой-щеткой. Наждак и ручная зачистка подойдут для небольших участков. При объемной работе лучше болгарка или дрель. Химическим способом оксид удаляется обработкой щелочным раствором. Но после промывки и сушки оксид образуется вновь от контакта с воздухом, поэтому обрабатывать поверхность нужно непосредственно перед сваркой.

Снизить количество прожогов при сварке тонкого листового алюминия можно, подложив под него медную пластину. Материалы не сварятся между собой (получится их легко разделить), а медь послужит поддержкой для жидкотекучего алюминия, чтобы сварочная ванна не провалилась под действием собственного веса. Дополнительно медь возьмет на себя часть температуры, снизив деформацию конструкции.

Убедитесь, что заготовка лежит ровно на столе в горизонтальной плоскости. Наклон затруднит сварку, поскольку металл будет стекать.

Сварка толстого алюминия от 4 мм проводится с предварительной разделкой кромок. В единичном случае это выполняется напильником. Углы на стыке стачиваются под 45 градусов. Для больших объемов работ лучше использовать болгарку со шлифовальным кругом толщиной 6 мм. V-образная кромка подходит для соединения алюминиевых пластин сечением 4-7 мм. При увеличении толщины заготовок выполняется Х-образная разделка и накладываются швы с обеих сторон.

Толстые заготовки от 5 мм и более предварительно нагревают. Это можно сделать газовой горелкой, резаком, паяльной лампой. Нагрев обеспечивает равномерное распределение температуры, снижая вероятность трещин и местных деформаций.

Методы сварки алюминия в домашних условиях

Сваривать алюминий дома или в гараже можно штучными покрытыми электродами с инвертором ММА, полуавтоматами MIG или неплавящимися электродами с инверторами TIG. Рассмотрим суть каждого способа и что понадобится для его реализации.

Суть метода — сварка ведется покрытым электродом, зафиксированном в держателе. Дуга горит между концом электрода и алюминиевым изделием. Стержень плавится и заполняет собой соединение. Одновременно плавятся кромки. Покрытие электрода сгорает, выделяя дым и защищая сварочную ванну от посторонних включений.

Для реализации метода понадобятся инвертор ММА, выдающий постоянный ток, электроды для алюминия. Но РДС сварка алюминия возможна только на изделии толщиной от 3 мм. На тонких деталях неизбежны прожоги. Подходит способ для неответственных конструкций. Дуга возбуждается сложно, в шве присутствуют поры, бугры, наплывы, идет сильное разбрызгивание металла. Прилипшие рядом окалины отделяются с трудом. Метод допустим, чтобы укрепить алюминиевую конструкцию, если к прочностным характеристикам шва нет серьезных требований.

Советуем держать дугу без отрыва, поскольку при затухании сварочная ванна закрывается плотным слоем шлака. Повторный поджиг дуги затруднителен. Шов важно хорошо очищать от шлака, иначе под ним развивается коррозия.

Сварщик манипулирует горелкой, из которой одновременно подается проволока и газ. Проволока выступает электродом для возбуждения дуги и присадочным материалом. Газ защищает сварочную ванну от контакта со внешней средой. Полуавтоматическая сварка алюминия в бытовых условиях потребует:

Сварочные полуавтоматы

Сварочная проволока для алюминия

Газопламенное оборудование

При этом необходимы ролики с U-образными канавками в подающем механизме. Важно, чтобы они были без насечек, царапающих проволоку. Канал в горелке меняется на тефлоновый, а мундштук в сопле устанавливается с увеличенным диаметром выходного отверстия. Если не модернизировать полуавтомат, расходный элемент начнет застревать, шов вести не получится. После каждого прерывания дуги следует бокорезами откусывать кончик проволоки в горелке, иначе следующих поджиг затруднится из-за диэлектрического шарика.

МИГ способ сварки алюминия обеспечивает повышенную производительность. Можно накладывать непрерывные швы любой длины. Упрощается сварка кольцевых швов на трубах и плоскости. Метод подходит для создания герметичных соединений под воду, сборки профильных конструкций. Но швы получаются бугристые, для лицевой части изделия понадобится дополнительная обработка.

Полуавтоматическую сварку алюминия можно вести инверторами MIG разного функционала, что определяет качество шва. Модели с постоянным током позволяют варить неответственные конструкции. Полуавтоматы AC/DC обеспечивают лучший провар, поскольку переменный ток многократно меняет направление движения электронов, разрушая оксидную пленку.

Сварочные аппараты с импульсом варят еще круче. У них отдельно настраиваемый базовый и импульсный токи. Базовый обеспечивает стабильное горение дуги и уменьшает тепловложение. Заготовка меньше коробится. Импульсный ток эпизодически подключается к процессу, пробивая оксидную пленку. Швы получаются аккуратными, ровными, с хорошим проплавлением. Имея импульсный полуавтомат, можно не зачищать оксидную пленку.

Сварка ведется горелкой, подключенной к инвертору TIG. Дуга горит между вольфрамовым электродом и алюминиевым изделием. Вольфрам не плавится, поэтому электрод не укорачивается. Сварщику легче контролировать дугу. Защита сварочной ванны обеспечивается подачей газа из сопла горелки. Используется чистый аргон или смесь с гелием.

Важный момент! Для аргоновой сварки алюминия понадобится инвертор ТИГ, способный переключаться на переменный ток. "Постоянка" сильно проигрывает по качеству. Модели AC/DC обеспечивают эффективное разрушение оксида и хорошее проплавление.

Свободной рукой сварщик подает присадочный пруток. Он должен быть аналогичного состава, что и свариваемое изделие. Как и в случае с полуавтоматом, необходим баллон, редуктор и шланг.

Аргоновая сварка алюминия позволяет получить качественные ровные швы. Высокая герметичность разрешает использовать сосуды под давлением. TIG-метод обеспечивает глубокое проплавление, но подходит для сварки и тонкого листового алюминия. Аргонодуговой сваркой варят поддоны двигателей, головки ГБЦ, стенки блоков ДВС, посуду. Но способ сильно проигрывает по производительности полуавтомату.

Советуем настроить предпродувку газа на 4 секунды до возбуждения дуги и 6 секунд после затухания. Это ускорит охлаждение сварочной ванны и предотвратит образование пор в шве. Варите короткой дугой на расстоянии 3 мм.

Для аргоновой сварки удобнее использовать прутки БАРСВЕЛД AISi диаметром 3-4 мм, которые являются аналогом СВ-АК5. В полуавтомат заправляют проволоку БАРСВЕЛД AlSi5, ESAB OK Autrod 5356. Если нет возможности купить прутки для аргона, проволока подойдет в качестве присадки.

Силумин в быту встречается в дверной фурнитуре, из него делают вешалки и другие предметы для дома. Если изделие треснуло, развалилось на две части, более качественно силумин получится заварить аргонодуговой сваркой.

Герметичные швы при сварке алюминия получаются с помощью полуавтоматов и инверторов TIG. Если в приоритете скорость — выбирайте МИГ сварку. Когда важнее внешний вид — используйте ТИГ сварку.

В обычном узком керамическом сопле создается турбулентность и защитный газ распределяется вокруг сварочной ванны неравномерно. Газовая линза обеспечивает равномерную подачу аргона, улучшает внешний вид шва. Вольфрамовый электрод из линзы можно выдвигать до 25 мм, что удобно для сварки угловых соединений. Обзорность в таком случае выше. Но расход газа с линзой тоже выше — 12-13 л/мин, когда у сопла — 9-10 л/мин.

Если нет инвертора с переменным током, алюминий можно попытаться заварить "постоянкой". Тогда нужна обратная полярность с плюсом на горелке. Это предотвратит перегрев изделия.

Вольфрамовый электрод затачивают для получения полукруглого конца. Тогда дуга будет гореть прямо, не "гуляя".

Чем короче, тем лучше. Это связано с тем, что алюминиевая проволока очень мягкая и ее подача в полуавтомате затрудняется при увеличивающейся длине канала. Оптимально работать с горелками 3 м.

Аргоновая сварка алюминия

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

Что необходимо учитывать при аргоновой сварке алюминия

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

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

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы аргоновой сварки алюминия

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

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

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

Рекомендуем статьи по металлообработке

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

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

Особенности технологии аргоновой сварки алюминия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Альтернатива аргоновой сварке алюминия

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

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

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

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

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

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

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

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

Почему следует обращаться к нам

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 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.

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: