Сварка алюминия

Алюминий является достаточно сложным металлом для сварки в силу своих химических и физических свойств. Удельный вес алюминия составляет 2,7 г/см³. Алюминий обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью. На поверхности металла образуется окисная пленка, температура плавления которой составляет 2050⁰С, что существенно ниже температуры плавления самого металла, которая составляет всего 660⁰С. Таким образом, работать с алюминием достаточно непросто, однако, знания о том, как ведет себя металл во время сварки, существенно облегчает процесс.

Итак, в процессе сварки алюминия специалисту, работающему с данным металлом, придется столкнуться со следующими сложностями:

• расплавлением окисной пленки алюминия, у которой температура плавления почти вдвое выше, чем температура плавления самого металла. В связи с этим, обычным сварочным аппаратом не обойтись, необходимо специальное оборудование. А, кроме этого, перед сваркой металл необходимо очистить (протравить).
• большими энергозатратами. Теплопроводностью алюминия существенно выше, чем у других металлов (например, в 5-6 раз превышает теплопроводность стали). В связи с этим, сварка алюминия дуговой сваркой требует большого внесения тепла посредством мощности дуги. Если необходимо сварить детали большого размера, то их предварительно подогревают до оптимальной температуры.
• низкой температурой плавления металла. В связи с тем, что алюминий является хорошим проводником и имеет достаточно низкую температуру плавления, есть риск прожечь алюминий во время сварочного процесса.
• заваркой кратера в конце сварочного шва. Алюминий склонен к быстрому застыванию, что, в большинстве случаев, приводит к образованию кратера на окончании сварочного шва. Для того, чтобы данный кратер заварить, используется специальная техника. Некоторые сварочные аппараты имеют специальную программу, предназначенную специально для сварки алюминия. Данная программа представляет собой увеличенный стартовый ток в начале сварки, который необходим для расплавления окисной пленки, о которой речь шла выше, и уменьшенный ток в конце сварки, необходимый для заварки кратера на конце сварочного шва.
• зачисткой поверхности алюминия перед началом сварки. Приступать к сварке алюминия без подготовительных работ нельзя, так как завершение процесса может не окончиться успехом. Поэтому, подготовительный этап всегда является обязательным. Он включает в себя травление поверхности, а также зачистку поверхности металла металлической щеткой. Благодаря применению щетки становится возможным разбить слой оксидной пленки, что, в свою очередь, снижает потребность в раскислении и увеличивает проплавление. Кроме того, с помощью зачистки сокращается время, необходимое для сварки.

Сразу по завершению процесса сварки, все детали промываются водой, а со шва удаляется шлак. Таким образом, если выполнены надлежащим образом все условия сварки алюминия, то вероятность возникновения сложностей во время процесса сводится к минимуму.

Сварка алюминия возможна несколькими способами:

• вольфрамовым электродом в инертных газах (режим AC TIG);
• полуавтоматами в среде инертных газов и автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
• покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

Сварка алюминия аргоном

Аргонодуговая TIG сварка имеет разные названия – аргонная, аргоновая или сварка аргоном. Однако, суть от этого не меняется, так как под любым из этих названий подразумевается один и тот же процесс – сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона.

Качественно соединить алюминиевые детали возможно только при сварке TIG. Сварка алюминия электродом позволяет придать алюминиевым деталям прочное соединение, однако, сваренные детали таким образом требуют длительной дальнейшей обработки. Благодаря сварке аргоном стало возможным соединять детали, имеющие различную толщину, а также создавать аккуратные швы, которые имеют отличные герметичные свойства. В связи с этим, данный вид сварки очень популярен во время ремонта автомобилей, катеров и других разнообразных емкостей. При аргоновой сварке основу представляет электрическая дуга, которая горит между вольфрамовым электродом и материалом. Дуга появляется благодаря постоянному или переменному току, которые передается на горелку и массу, прикрепленную к свариваемым изделиям. Инертный газ является защитой сварочной ванны.

Чтобы обеспечить хорошую защиту расплавленного металла в процессе аргонной сварки алюминия от воздействия воздуха, следует настроить правильный расход газа. Например, если будет дефицит газа, то металл будет вспениваться и гореть вольфрам. А при чрезмерной продувке аргоном происходит неправильное формирование шва, что значительно повышает в цене процесс.

Технология сварки алюминия аргоном

Для получения лучших результатов, аргоновая сварка выполняется посредством переменного тока. Если с алюминием работа проводится впервые, то необходимо свой первый шов осуществлять на тренировочной поверхности. При этом, следует соблюдать некоторые правила:

• пластины должны стоять в удобном положении. При разделке кромки используются те же параметры, по которым разделываются и другие виды металлов;
• следует осуществить предварительный прогрев металла минимум до 150⁰С, что позволит испариться лишней влаге;
• обязательно осуществить зачистку металла щеткой или растворителем;
• горелка должна находиться от материала на расстоянии 3 мм, после чего нажимается кнопка и зажигается дуга. На текучесть алюминия влияет содержания примесей в составе металла или сплава;
• движение горелкой осуществляется плавным движением справа налево. Если необходимо сделать широкий шов, тогда движения должны быть колебательными. На переменном токе будет слышен характерный треск сварки;
• когда образуется небольшая лужица из расплавленного металла, так называемая сварочная ванна, можно осуществлять в зону сварки подачу присадки;
• на завершающем этапе формирования шва, нажимается кнопка, после чего происходит плавное затухание дуги. Однако, горелку следует продолжать удерживать над зоной сварки до того момента, пока не произойдет полное завершение продувки газом.

Во время сварки алюминия переменным током, очень важно установить, чтобы ток подавался ступенчато с плавным розжигом и постепенным затуханием в момент завершения горения. Благодаря этому кратер в конце соединения не будет образован. Расход аргона во время сварки выставляется на манометре, который расположен ближе к газовому шлангу. Очень важным моментом является установка и последующее время продувки газом во время затухания дуги. Как правило, продолжительность подачи аргона осуществляется на протяжении пяти секунд, благодаря чему образуется достаточное количество времени для застывания ванны и охлаждения электрода.

В связи с достаточно быстрым плавлением алюминия, необходимо уметь правильно подобрать присадочную проволоку. Она должна иметь оптимальный диаметр. В противном случае, есть риск поздней подачи присадки в зону сварки, что негативно отражается на качестве швов. Таким образом, припой должен иметь такую же толщину, как и толщину свариваемых частей. Кроме этого, необходимо также выбрать присадочный материал с правильным химическим составом. Например, дюралюминий не удастся заварить прутком для пищевого алюминия.

Успешный результат сварки алюминия аргоном зависит также от правильного подбора вольфрамового электрода. Стоит отметить, что электрод должен иметь толщину, близкую к толщине свариваемых изделий. Затачивается электрод классическим способом, однако без острого конца. Чтобы вольфрам не подвергался перегреву, вылет из сопла должен осуществляться на 3-5 мм. В процессе сварки электрод придется несколько раз затачивать, что связано с налипанием на него брызг металла.

Сварка алюминия полуавтоматом

Полуавтоматическая MIG сварка алюминия  работает также, как и MIG сварка стали. Это связано с использованием сварочной горелки, через которую и подается защитный газ и сварочной проволоки. Но, не смотря на одинаковый принцип работы сварки, все же, при сварке алюминия существуют свои отличия от сварки стали. Сварка алюминия требует значительного контроля мощности дуги и скорости подачи проволоки. Это связано с большой теплопроводностью алюминия и высокой мягкостью металла.

Как было сказано выше, что качественный шов можно получить при сварке аргоном. Однако, если иметь правильное оборудование и владеть необходимыми технологиями MIG сварки, то также можно добиться успеха. Таким образом, существует несколько правил, которые необходимо соблюдать при MIG сварке алюминия для образования качественного шва:

• необходимо иметь правильное оборудование. Сварочный полуавтомат для MIG сварки алюминия должен обладать режимом импульсивной сварки, который пробивает окисную пленку и снижает перегрев алюминия, что, в свою очередь, снижает риск образования прожога металла. Благодаря режиму двойного импульса образуется равномерная чешуйчатость и аккуратность сварочного шва;
• следует правильно подбирать газ. При данной сварке важно применять именно чистый аргон. В случае сварки стали используется смесь аргона с углекислым газом (СО₂);
• важным моментом также является диаметр сварочной проволоки. По причине высокой мягкости алюминия, использование проволоки малого диаметра (0,8мм) создает сложность, заключающуюся в ее протяжке и подаче через сварочную горелку. В связи с этим, необходимо применять небольшие сварочные горелки или горелки, имеющие дополнительный механизм подачи в корпусе горелки. Чтобы расплавить сварочную проволоку, имеющую диаметр порядка 1,2 – 1,6 мм, необходим больший сварочный ток.
• наличие расходных частей для сварочной горелки. В связи с тем, что во время нагревания происходит значительное расширение металла (алюминий расширяется гораздо больше, в отличие от стали), то наконечники сварочных контактов для полуавтоматических горелок для сварки алюминия существенно отличаются. Наконечники для алюминия имеют большее отверстие, чем наконечники для стали. Подающий механизм должен иметь ролики U-образной формы во избежание замятия проволоки. С целью снизить трение проволоки в горелке следует применять неметаллический кабель канал для алюминиевой проволоки. Как правило, для его изготовления используется тефлон или графит.