Сварка аргоном – особенности технологии и сварочное оборудование

Что такое аргоновая сварка

Нередко возникает потребность сварить материалы, которые при обычных видах сварки не соединяются, к примеру, алюминий, медь, титан и так далее. Поэтому, чтобы создать прочную неразъемную конструкцию из этих металлов, применяется сварка аргоном. Что такое аргонная сварка, как она работает? На эти и другие вопросы ответы в этой статье.

Особенности аргонной с варки

Процесс – аргонодуговая сварка происходит в среде инертного газа аргона, отсюда и название сварочного процесса. Использование аргона в сварке при соединении двух металлов – это защита от окисления, которая может произойти за счет соприкосновения с кислородом в воздухе. То есть, аргон покрывает зону сварки и не дает кислороду проникнуть в зону сопрягаемых поверхностей.

Сам режим сварки может производиться ручным способом, полуавтоматическим и автоматическим. Существует классификация режимов, которые зависят именно от вышеописанных способов и вида электрода, участвующего в процессе сварки. Два вида электродов: плавящийся и неплавящийся. Ко второму виду относится вольфрамовая проволока, с помощью которой можно гарантировать прочное и надежное соединение двух металлов, даже разнородных.

Итак, классификация режимов сварки аргонодуговой:

• Ручная сварка аргоном, где используется неплавящийся электрод – его маркировка РАД.
• Аргоновая сварка автоматическая, где применяется неплавящийся элемент – ААД.
• Аргонно дуговая сварка автоматического типа, где используется плавящийся электрод – ААДП.

Техника сварки аргоном

Знание некоторых правил облегчит проведение процесса сварки аргоном и позволит добиться высокого качества сварного шва.

• Чем длиннее сварочная дуга, тем шире шов и меньше его глубина, что снижает качество шовного соединения. Поэтому рекомендуется неплавящийся электрод держать как можно ближе к стыку свариваемых деталей.
• Чтобы создать узкий и глубокий шов, необходимо придерживаться только продольного движения электрода и горелки. Отклонения в сторону (поперечные движения) уменьшают качество сварочного соединения. Поэтому при сварке аргоном необходима аккуратность и внимание сварщика.
• Присадочная проволока и неплавящийся электрод должны находиться только в зоне сварки, прикрытыми аргоном. Это не даст возможности кислороду и азоту проникнуть внутрь зоны.
• Подача присадочной проволоки должно проводиться плавно и равномерно. Резкая подача – это разбрызгивание металла в большом количестве. Процесс подачи не самый простой, все приходит с опытом.
• Есть такой показатель – проплавленность. В аргонной сварке он определяется самим сварочным швом. Если он имеет округлую и выпуклую форму, то это говорит о низком его качестве. Проплавление поверхности было проведено недостаточно.
• Присадочная проволока подается перед горелкой с неплавящимся электродом. К тому же ее подача производится под углом. Эти требования обеспечивают ровность сварочного шва и его небольшую ширину. Просто так удобно контролировать сам сварочный процесс.
• Нельзя начинать и заканчивать сварку аргоном резко, потому что это открывает доступ кислорода и азота в зону сваривания. Поэтому рекомендуется сварку начинать после 15-20 секунд, как будет начата подача в стык соединения двух металлов инертного газа. И заканчивать (убирать присадочную проволоку) до того, как будет выключена горелка. На это обычно дается 7-10 секунд.

Внимание! Заканчивать сварочный процесс нужно снижением силы тока при помощи реостата, который входит в состав сварочного аппарата. Просто отводить горелку – это значит, открыть доступ в зону сваривания азота и кислорода.

Стыки свариваемых металлических деталей перед началом работ необходимо очистить и обезжирить.

Режимы аргонной сварки

Сварка аргоном пройдет качественно, если правильно выбрать оптимальный режим проведения процесса.

• От свойств свариваемых металлов будет зависеть выбор полярности и направления тока. Так со стальными конструкциями в аргонной сварке используется постоянный ток прямой полярности. Для сваривания алюминия или бериллия применяется постоянный ток обратной полярности.
• Сила свариваемого тока выбирается на основе трех составляющих: диаметра используемого электрода, типа металла свариваемых деталей и их толщины, полярности. Взаимосвязь всех параметров определяется табличными значениями. Некоторые мастера выбор делают с учетом собственного опыта. Вот одна из таблиц, которая определяет режим работы аргонодуговой сварки титана.

Толщина металла, мм	Диаметр вольфрамового электрода, мм	Сила тока, А
0,3-0,7	1,6	40
0,8-1,2	1,6	60-80
1,5-2,0	2	80-120
2,5-3,5	3	150-200

• Как уже было сказано выше, чем короче сварочная дуга, тем качественнее получается шов. Та же самая зависимость напряжения дуги и ее длины.
• Расход инертного газа зависит от показателя силы и равномерности его потока, выходящего из горелки. Специалисты рекомендуют создавать поток ламинарного типа. То есть, газ подается без пульсаций.

Правильно подобрать определенный режим – дело непростое. Поэтому еще в процессе обучения нужно изучать теорию и овладевать практическими навыками.

Преимущества и недостатки

К преимуществам аргонодуговой сварки можно отнести:

• Невысокая температура нагрева, что сохраняет размеры и форму двух свариваемых изделий.
• Газ аргон является инертным, то есть, он тяжелее и плотнее воздуха, что обеспечивает максимальную защиту зоны сваривания.
• Тепловая мощность дуги достаточно высокая, что позволяет сам процесс сварки проводить за короткий промежуток времени.
• Сам процесс прост, поэтому научиться ему несложно.
• Этот сварочный процесс позволяет соединить разные виды металлов, которые другими вилами сварки не состыковать.

• При сквозняках и ветре часть аргонной защиты улетучивается, что снижает качество сварочного шва. Поэтому рекомендуется весь процесс проводить в закрытых помещениях с хорошей вентиляцией.
• Сварочное оборудование достаточно сложное, к тому же непросто провести настройку режимов сварки.
• Если в процессе соединения необходима высокоамперная дуга, то нужно продумать дополнительное охлаждение стыкуемых металлов.

Принцип работы сварочного оборудования

В состав сварочного оборудования входят:

• Сварочный аппарат любого типа для дуговой сварки, у которого напряжение холостого хода: 60-70 вольт.
• Контактор силовой, с помощью которого напряжение будет подаваться от сварочного аппарата на горелку.
• Осциллятор. Этот прибор преобразует сетевое напряжение 220 вольт и частотой колебания 50 Гц в напряжение 2000-6000 вольт с частотой 150-500 кГц. Эти параметры электрического тока позволяет легко зажечь дугу.
• Устройство обдува зоны сварки аргоном.
• Горелка керамическая.
• Баллон для аргона, он с горелкой соединяется через редуктор и шланг.
• Электрод неплавящийся и присадочная проволока.

Как работает аргонная сварка, можно посмотреть видео, но принцип таков. Сначала производится настройка сварочного режима и очистка соединяемых металлов. В правую руку берется горелка, в левую присадочная проволока, она не подключена к электроэнергии. На рукоятке горелки есть специальная кнопка, с помощью которой можно подавать защитный газ в зону сваривания. Включается подача газа за 20 секунд до начала производства сварочных работ.

Горелку нужно опустить так, чтобы между неплавящимся электродом и свариваемыми поверхностями осталось маленькое расстояние – в пределах 2 мм. Кстати, электрод вставляется в горелку таким образом, чтобы из нее торчал конец длиною не более 5 мм. Внутри горелки есть защелка, в которую вставляется электрод любого диаметра.

Включается сварочный аппарат, и напряжение подается на электрод. Между ним и стыкуемыми металлами возникает дуга. Из сопла горелки в это время подается аргон, который собой покрывает зону сваривания. Сварщик в сварочный стык подает присадочную проволоку, которая под действием электрической дуги расплавляется и покрывает собой зазор между деталями. При этом производится медленное движение вдоль шва.

Нельзя зажигать электрод при помощи соприкосновения его со свариваемыми металлами. Для розжига специально используется осциллятор, как это показано на видео.

Виды сварочного оборудования

Для аргонной сварки используются четыре вида оборудования.

1. Ручная (показана на видео) – это когда сварщик собственными руками держит и горелку, и присадочную проволоку.
2. Механизированный вариант – сварщик держит горелку, а проволока подается механизированным способом.
3. Автоматическая сварка аргонодуговая – сварщик отсутствует, его заменяет оператор, который следит за процессом, потому что и подача горелки, и подача присадочной проволоки происходит в автоматическом режиме.
4. Роботизированный сварочный процесс. Задается программа, которая полностью отвечает за проводимый процесс.

Самое важное достоинство аргонодуговой сварки – это возможность сваривать детали тех металлов, которые другими способами соединить невозможно. И в быту такие ситуации встречаются нередко, к примеру, стыковка труб из нержавейки. Обязательно посмотрите видео на этой странице сайта.

Технология сварки аргоном от «А» до «Я»

Применять сварку высокой температурой можно не для всех сплавов. В некоторых случаях применяется особая сварка аргоном. Подробно разберем технологию.

Использование высокой температуры дуги при проведении сварки является широко применяемой во многих сферах технологией соединения металлических конструкций. Однако применять ее можно не для всех сплавов, т. к. многие из них при разогреве до высоких температур и расплавлении на открытом воздухе окисляются и теряют свои технологические свойства. Поэтому для них применяется особая сварка аргоном, при которой, кроме нагревания с помощью электрической дуги, для защиты металла используется нейтральный газ аргон.

Особенности аргонодуговой технологии

Как и сварочная дуговая, технология сварки в среде аргона основана на расплавлении области соединения металлов с помощью электрической дуги. Она может проводиться с помощью расплавляющихся и неплавящихся электродов. Неплавящимися электродами обычно служат изделия из вольфрама, т. к. он отличается своей тугоплавкостью и выдерживает температуру металлического расплава. Официальное обозначение сварки неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде нейтрального газа —TIG.

В этом случае зону соединения металлов заполняют присадочным материалом. Для этого используют металлическую проволоку, изготовленную из сплава, легированного теми же элементами, что и свариваемый металл. Главное правило при ее выборе — не ухудшить свойства основного металла шва. Поэтому важно:

Процентное содержание легирующих элементов в присадочной проволоке не должно быть меньше, чем в соединяемых металлических деталях.

Диаметр проволоки подбирают в соответствии с параметрами сварного шва и толщиной изделия.

При использовании плавящихся электродов в качестве их материала применяется проволока или пруток, которые также по требованиям к химическому составу должны соответствовать основному металлу изделий и при расплавлении не должны ухудшать его свойства.

Аргонодуговая сварка с поддувом может проводиться тремя способами:

• в полном автоматическом режиме;
• в режиме автоматической подачи проволоки;
• в ручном режиме проведения процесса.

При автоматическом режиме весь сварочный процесс полностью автоматизирован: и управление движением электрода, и подачу присадочной проволоки осуществляет автомат.

В ручном режиме весь сварочный процесс проводится сварщиком.

Нейтральный газ в сварочной зоне выполняет две функции. Он служит защитной средой от агрессивного действия компонентов воздуха и регулирует прохождение импульса тока через ионизацию дугой.

При аргонодуговой сварке эти функции обеспечивает газ аргон. Он предотвращает расплавленный металл сварного шва от взаимодействия с компонентами воздуха, т. к. значительно тяжелей воздуха (на 38%) и поэтому выдавливает его из сварной зоны, заполняя рабочее пространство и надежно изолируя расплав от контакта с атмосферной средой.

Для каких целей применяется защитная среда? Дело в том, что при достижении высоких температур многие высоколегированные стали и сплавы цветных металлов легко вступают в реакцию с кислородом и азотом, присутствующих в составе воздуха, образуя соединения, которые вредят их прочности и лишают устойчивости к коррозии. Аргон — нейтральный газ, он не реагирует на компоненты разогретых металлических сплавов, поэтому служит своеобразной завесой, препятствующей контакту разогретого металла с воздухом, предотвращая его взаимодействию с агрессивными газами воздуха.

Иногда, особенно при ванной сварке, для исключения образования пористости сварного металла к аргону добавляется небольшой объем кислорода (3-5%). Он берет на себя роль чистильщика жидкого расплава, взаимодействуя с его поверхностными вредными включениями, которые в дальнейшем выгорают или всплывают на поверхность расплава в виде шлаков.

Кроме того, инертный газ имеет повышенную склонность к ионизации, а это влияет на характер прохождения направленных электронов сварной дуги к поверхности металла, а, следовательно, и параметры силы сварного тока.

Розжиг дуги при разных электродов

При использовании неплавящихся электродов розжиг дуги таким способом невозможен, т. к. чистый аргон имеет высокий показатель ионизации, поэтому для розжига требует более сильную искру. При касании вольфрамового электрода поверхности металла ее невозможно получить. Кроме того, при касании происходит загрязнение поверхности и ее существенное оплавление. Поэтому для разжигания дуги при вольфрамовом электроде применяют вспомогательный прибор, называемый осциллятором. С помощью него на электрод после включения устройства подается высоковольтное напряжение с высокой частотой импульсов, которые обеспечивают ионизацию промежутка между дугой и поверхностью изделия и последующим розжигом дуги.

Для выполнения шва используется аргонодуговая сварка с переменным током и выпрямленным (постоянным) током.

Если аргонодуговая сварка проводится в режиме переменного тока, то осциллятор впоследствии после розжига дуги в дальнейшем играет роль стабилизатора, подающего импульсы в моменты замены полярности, это обеспечивает стабильное горение сварочной дуги.

При сварке с использованием постоянного тока на анодном и катодном конце величина выделяемого тепла разная. При его значении менее 300 ампер до 70% выделяемого тепла образуется на аноде и только 30% приходится на катод.

Для обеспечения большого нагрева металла, приводящего к его расплавлению и исключения перегрева электрода, применяют прямой вид полярности. Тогда изделие служит анодом, а электрод — катодом. Такую схему используют для всех металлических сплавов за исключением алюминиевых. Для них применяют сварку с переменным током, чтобы эффективней удалить окисный поверхностный слой.

Сварка аргоном наиболее понятна при выполнении работы в ручном режиме, поэтому лучше рассмотреть подробно этот вариант соединения металлических деталей.

Этапы ручной аргонодуговой сварки

• источник питания;
• горелка с вольфрамовым электродом;
• газовый баллон с аргоном;
• присадочная проволока.

Схема выполнения сварочных работ с использованием неплавящегося вольфрамового электрода в среде защитного газа изображена на рисунке:

Электрод располагается в держателе горелки и выступает на 2-5 мм вперед.

Его диаметр подбирают, ориентируясь на характер сварного шва и толщину соединяемых металлических деталей. Вокруг держателя электрода расположено сопло для подачи аргона в область сварки в момент проведения работ.

Сварка с поддувом аргона должна проводиться в такой последовательности:

• очистка поверхности зоны сварки;
• приведение горелки в рабочее положение: подача аргона для создания защитного слоя и розжиг дуги;
• процесс выполнения сварного шва.

Тщательную очистку кромочной поверхности соединяемых деталей от загрязнений и окисной пленки необходимо провести перед тем, как приступать к процессу сварки. Для этого используют механический или химический способом очистки с последующим обезжириванием поверхностей.

Важно!Нельзя допускать касания вольфрамового электрода свариваемой поверхности, он должен располагаться на минимальном расстоянии в 2 мм от нее, чтобы создать малую сварочную дугу. В этом случае она обеспечивает максимальное проплавление металла по толщине.

Сразу после разжигания дуги сварщик приступает к созданию сварного шва в зоне, защищенной аргоном. Аргонная сварка проводится так:

Горелкой, находящейся в правой руке, сварщик медленно ведет дугу строго по линии шва, а левой рукой навстречу движению горелки подает присадочную проволоку в зону сварки. Проволока должна всегда располагаться перед горелкой под небольшим углом от 15 о до 30 о градусов к свариваемой поверхности, а электрод горелки составлять с ней угол около 90 о .

Важно!Нельзя допускать резкую подачу присадочной проволоки при выполнении ручных сварочных работ, т. к. это ведет к образованию брызг расплавленного металла и неаккуратной линии шва.

После окончания работы, подача аргона не должна прекращаться сразу, чтобы не допустить окисления еще не остывшего металла шва.

Преимущества технологии

• исключение окисляющего воздействия на жидкий металлический расплав компонентов воздуха за счет защитной среды аргона;
• благодаря локальной тепловой мощности в рабочей зоне и правильно выбранных параметрах обеспечивается высокая скорость сварки и качественный шов в автоматическом и полуавтоматическом режиме;
• аргонодуговая сварка дает возможность соединять детали, изготовленные из разных металлов;
• сварочный процесс можно проводить под визуальным контролем.

Оборудование для аргонодуговой сварки

Разные режимы технологии аргонодуговой сварки предполагают использование оборудования, имеющего различные принципы работы и устройства.

Аппараты для соединения деталей с помощью дуги в аргонной среде подразделяются на специальные и универсальные устройства:

• Сварочные трансформаторные устройства работают на использовании переменного тока.
• Аппараты, играющие функцию выпрямителей и генераторов, служат для обеспечения выпрямленного (постоянного) тока при выполнении сварочных работ.
• Универсальные аппараты предназначены для сварочных работ, как на постоянном, так и на переменном характере тока.

Наиболее востребованным является аппарат универсального действия. К таким устройствам относятся инверторы.

Аппараты для ручной сварки с использованием вольфрамового электрода обязательно содержат в комплекте горелку, а также трансформаторы для преобразования тока из переменного в постоянный ток, стабилизаторы напряжения и устройства для розжига дуги.

Аппараты для работы в автоматическом режиме должны включать устройства для управления сварочным процессом и подачей защитного газа.

Сварка алюминия – как правильно варить алюминий в домашних условиях

Сварка алюминия затруднена многими факторами (в первую очередь его характеристиками), но специалисты постоянно работают над совершенствованием технологий, позволяющих надежно соединять детали, выполненные из данного металла и его сплавов. Сам алюминий и его сплавы отличаются поистине уникальными свойствами: небольшим удельным весом, высокой электро-, а также теплопроводностью, устойчивостью к механическим нагрузкам.

Процесс сварки алюминия

Чем объясняется плохая свариваемость алюминия

Сложности и особенности сварки алюминия и его сплавов объясняются целым рядом уникальных свойств этого металла.

• Основная трудность тепловой обработки алюминия состоит в том, что поверхность данного металла всегда покрыта окисной пленкой, которая отличается очень высокой температурой плавления – 20440 (сам металл плавится при значительно более низкой температуре – 660 градусов).
• Капли расплавленного алюминия, которые образуются в сварной зоне, моментально покрываются тугоплавкой окисной пленкой, которая препятствует формированию сплошного шва. Это определяет некоторые особенности сварки алюминия: сварную зону надежно защищают от взаимодействия с окружающим воздухом, для чего используется газ аргон.
• В расплавленном состоянии алюминий обладает высокой текучестью, что серьезно затрудняет процесс формирования сварочной ванны. Именно поэтому технология сварки алюминия предполагает использование специальных теплоотводящих подкладок.
• В составе алюминия содержится растворенный водород, который при застывании расплавленного металла стремится выйти наружу. Это способствует образованию в шве пор, а также кристаллизационных трещин. Кроме того, сплавы данного металла характеризуются повышенным содержанием в них кремния, что также способствует образованию трещин, возникающих при охлаждении деталей.

Трещина в сварном шве, возникшая в результате нарушения технологии работ

• Алюминий обладает приличным коэффициентом линейного расширения. По этой причине происходит значительная усадка металла при его застывании, что ведет к серьезным деформациям соединяемых деталей.
• Сварка алюминия и его сплавов осуществляется на высоких значениях сварочного тока. Это объясняется тем, что данный металл отличается высокой теплопроводностью. Примечательно, что при сварке стали (а у нее температура плавления выше, чем у алюминия) используются токи меньшей силы (в 1,2–1,5 раза).
• Сварка деталей из данного металла (особенно сварка алюминия в домашних условиях) часто затруднена и тем, что точную марку сплава, из которого изготовлены соединяемые детали, определить очень сложно. Это серьезно осложняет выбор режимов сварки и используемых для ее выполнения методов.

Какие методы применяют для сварки алюминия

Для сварки алюминия могут использоваться разные методы, предполагающие применение различных материалов и оборудования, специальных средств для защиты сварочной зоны (инертные газы и флюсы).

Сравнительная оценка типов сварки (нажмите, чтобы увеличить)

Среди методов выполнения сварки алюминия и в домашних, и в производственных условиях наибольшее распространение получили следующие:

• сварка, осуществляемая в среде инертных газов, для выполнения которой используется вольфрамовый электрод (AC TIG);
• полуавтоматическая сварка, также проходящая в среде защитных газов, для выполнения которой используется специальная проволока, подаваемая в автоматизированном режиме (DC MIG);
• сварка, при которой применяются электроды, покрытые специальным составом (MMA).

Задавая себе вопрос о том, как варить алюминий, чтобы получить надежное соединение, важно понимать, что для этого необходимо разрушить оксидную пленку, формирующуюся на поверхности металла. Чтобы решить эту задачу, для сварки применяют постоянный ток, а полярность устанавливают обратную. В данном случае добиваются эффекта катодного распыления, с помощью которого и удается разрушить такую тугоплавкую пленку.

Сваривать алюминий постоянным током, используя прямую полярность, не получается: в таких условиях не создается эффекта катодного распыления.

Как осуществляется подготовка металла к сварке

Вне зависимости от того, в каких условиях свариваются детали из алюминия – производственных или домашних, необходимо тщательно подготовить кромки этих деталей. Такая подготовка заключается в следующем.

• Поверхности деталей, которые предстоит сваривать (а также присадочный материал) очищаются от грязи, масла и жира. Чтобы обезжирить поверхности, их обрабатывают уайт-спиритом, ацетоном, авиационным бензином и любым другим растворителем.
• К подготовке относится и разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют, если в этом есть необходимость. Если сварку деталей из данного металла проводят не с помощью покрытых электродов, то разделку кромок следует производить при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 мм. Если же для сварки применяются электроды, то разделку кромок выполняют, когда толщина деталей превышает 20 мм. Если сваривать предстоит алюминиевые листы толщиной, не превышающей 1,5 мм, то их торцы отбортовывают перед выполнением соединения.
• С поверхности деталей из данного металла перед выполнением их сварки необходимо удалить оксидную пленку. Для такой процедуры используется напильник или щетка с ворсинками из нержавеющей стали, с помощью которых с кромок соединяемых заготовок (на ширине 25–30 мм) удаляется оксидная пленка.

Обработка места сварки проникающим составом с целью выявления дефектов и определения места наложения шва

Нередко, когда выполняется сварка алюминия в домашних условиях, для удаления окисной пленки используют химические средства: каустическую соду, бензин. Если кромки соединяемых деталей обрабатываются каустической содой, после такой обработки необходимо промыть их проточной водой.

Сварка при помощи электродов со специальным покрытием

Посредством электродов со специальным покрытием выполняют сварку конструкций из алюминия, к которым не предъявляются повышенные требования по надежности и прочности соединения. Чаще всего именно таким способом выполняют сварку алюминия своими руками в домашних мастерских. К основным недостаткам данного способа сварки (с его помощью соединяют детали, толщина которых превышает 4 мм) следует отнести:

• низкую прочность сварного шва, а также его высокую пористость;
• интенсивное разбрызгивание расплавленного металла;
• достаточно сложную отделяемость шлака от поверхности шва, что может вызвать коррозию последнего.

Используя покрытые электроды и соответствующее оборудование, можно сваривать детали как из технически чистого алюминия, так и из сплавов данного металла. Наиболее популярными марками электродов, с помощью которых можно сваривать практически все виды алюминиевых сплавов, являются УАНА и ОЗАНА, пришедшие на смену устаревшим ОЗА-1 и ОЗА-2.

Электроды марки ОЗАНА-1 оптимально подходят для сварки чистого алюминия, а ОЗАНА-2 – для соединения заготовок из сплавов данного металла с кремнием (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11).

Электроды Kobatek для сварки алюминиевых сплавов

С использованием таких электродов сварочные работы выполняют на постоянном токе, подключаемом в обратной полярности, что следует учитывать, выбирая оборудование для выполнения работ в производственных и домашних условиях. Для выбора величины сварочного тока можно пользоваться несложным правилом: на 1 мм диаметра электрода необходимо 25–30 А постоянного тока.

При сварке деталей, характеризующихся средней, а также большой толщиной, необходим предварительный прогрев соединяемых деталей, для чего можно использовать газовую горелку. Когда требуется заварить детали значительной толщины, выполняется локальный прогрев места будущего соединения. Использование предварительного прогрева деталей (от 250 до 4000 – зависит от толщины металла), а также медленного охлаждения позволяет эффективно проплавить металл даже при сварке на небольших токах, минимизировать риск появления кристаллизационных трещин и деформации готовой конструкции.

Поскольку алюминиевые электроды плавятся достаточно быстро, следует выполнять сварочные работы с высокой скоростью. Очень важно обеспечить непрерывность сварки, осуществляемой посредством одного электрода. Обрыв дуги в таком случае приведет к тому, что конец электрода и кратер шва покроются шлаковой коркой, препятствующей повторному разжиганию.

Следует также учитывать, что при сварке алюминия электродом не совершаются поперечные колебания.

Удалять шлак следует, как только закончилась сварка. Затем необходимо промыть очищенный шов горячей водой, а после обработать металлической щеткой. Это делается для того, чтобы удалить остатки шлака со всех уголков шва (в противном случае он может стать источником развития коррозионных процессов).

Сварка по данной технологии используется преимущественно для выполнения работ в домашних мастерских и на небольших ремонтных предприятиях. Для такой сварки не придется приобретать дорогостоящее оборудование, а также расходные материалы, но выполнять с ее помощью ответственные работы не рекомендуется. Что удобно, при этом можно использовать даже то оборудование, которое изготовлено своими руками.

Сварка с применением защитного газа

Сварка алюминия, которая предполагает применение защитного газа, может считаться наиболее распространенной технологией. Она позволяет получать соединения, отличающиеся высокой надежностью, прочностью и эстетичностью.

Прутки алюминиевые (присадочные) для сварки

Основными расходными материалами сварки по данной технологии являются вольфрамовые электроды (Ø 1,6–5 мм) и прутки (Ø 1,6–4 мм), используемые в качестве присадки. Защитными газами могут быть гелий или аргон, отличающиеся высокой чистотой.

Эффективное разрушение оксидной пленки, обязательно присутствующей на поверхности соединяемых заготовок, обеспечивается посредством запитывания сварочной дуги от источника, выдающего переменный ток. Все режимы сварочного процесса, которые зависят от типа выполняемого соединения и толщины соединяемых деталей, подбираются по специальным таблицам. К таким режимам, в частности, относятся диаметр вольфрамового электрода, а также присадочного прутка, величина силы сварочного тока, значение скорости, с которой подается защитный газ.

Ориентировочные параметры сварки при работе с аргоном

Имея соответствующее оборудование и расходные материалы, сварку по данной технологии можно с успехом выполнять и в домашних условиях, получая с ее помощью качественные, красивые и надежные соединения. Чтобы научиться выполнять сварку в среде защитных газов своими руками, можно посмотреть обучающее видео и запомнить нескольких несложных правил ее выполнения.

• Между вольфрамовым электродом и горизонтальной поверхностью соединяемых деталей следует выдерживать угол, равный 70–80 градусов.
• Угол между вольфрамовым электродом и присадочным прутком должен составлять порядка 90 градусов.
• Длина дуги должна находиться в интервале 1,5–2,5 мм.
• При формировании шва первым двигается присадочный пруток и только за ним горелка (так обеспечивается эффективная защита сварного шва).
• Подача присадочного прутка в зону сварки осуществляется так, как будто вы держите в руках кисть, которой рисуете картину. Кончик присадочного прутка подводят к краю сварочной ванны, касаясь ее, а затем отводят назад и вверх. Поперечные движения электродом и присадочным прутком, что важно, совершать не рекомендуется. Очень хорошо можно изучить данный процесс, используя соответствующее видео.
• Чтобы исключить перегрев соединяемых деталей и прожог тонких листов, а также обеспечить быстрый отвод тепла из зоны сварки, под них помещают стальную или медную подкладку, выполняющую роль радиатора.
• Подача защитного газа в зону сварки включается за несколько секунд до начала ее выполнения (3–5), а выключают подачу спустя некоторое время (5–7 секунд) после обрыва дуги.

Выполняя сварку деталей из алюминия в среде защитных газов, необходимо очень тщательно следить за такими параметрами процесса, как скорость сварки и расход газа, так как они оказывают серьезное влияние на качество формируемого шва. При слишком большом расходе газа, например, в зону сварки будет засасываться воздух, что ухудшит ее защиту. Эффективная защита зоны сварки также не будет обеспечена в том случае, если расход газа слишком маленький, а скорость выполнения соединения слишком высока.

Очевидно, что при наличии соответствующего оборудования и навыков выполнения подобных работ вполне можно выполнять сварку деталей из алюминия своими руками по данной технологии в условиях домашней мастерской или гаража.

Использование полуавтоматического оборудования

Высокую эффективность при сварке деталей, выполненных из алюминия и его сплавов, демонстрируют импульсные полуавтоматы. Оксидная пленка на поверхности металла при использовании такого оборудования разбивается за счет импульса высокого напряжения, который, кроме того, «вбивает» в сварочную ванну капли расплавленного электродного материала. Такая технология позволяет получать плотные, качественные, красивые и надежные сварные соединения.

Для сварки в домашних условиях такое оборудование практически не используется, так как стоимость его достаточно высока. Домашние мастера, желающие выполнять соединение деталей из алюминия с использованием полуавтоматического оборудования, используют обычные аппараты, подвергая их незначительной переделке.

Отметим при этом следующий факт. Хотя сварка алюминия с использованием вольфрамового электрода и присадочного прутка и отличается меньшей скоростью, чем полуавтоматическая (в три раза), с ее помощью швы получаются более качественными.

Применение как импульсного, так и обычного полуавтоматического оборудования для сварки деталей из алюминия имеет ряд важных особенностей, которые обязательно необходимо учитывать.

• Сварка выполняется только на постоянном токе обратной полярности.
• Мягкая алюминиевая проволока при подаче в зону сварки по специальному рукаву может образовывать петли. Чтобы предотвратить образование таких петель, необходимо применять 4-роликовый подающий механизм, использовать более короткий подающий рукав, во внутреннюю часть которого вставляется тефлоновый вкладыш, значительно снижающий силу трения.
• Алюминиевая проволока, которая имеет значительный коэффициент расширения, может при нагреве застревать в наконечнике подающего устройства. Чтобы этого не происходило, необходимо использовать специальные наконечники для алюминия, которые маркируются буквами «AL», либо обычные наконечники, диаметр которых несколько больше, чем диаметр используемой проволоки.
• Подача алюминиевой проволоки, которая плавится значительно быстрее, чем стальная, должна быть выше. В противном случае расплавленная проволока, не успевающая попасть в зону сварного шва, будет постоянно выводить из строя наконечник.

Регулятор силы подачи проволоки

Естественно, выбирая марку алюминиевой проволоки для сварочных работ, необходимо учитывать состав материала, детали из которого будут соединяться с ее помощью. Если же информацией о составе свариваемого материала вы не обладаете, то подбирать проволоку придется экспериментальным путем.

Кроме вышеперечисленных методов, также используется контактная сварка алюминия, реализовать которую в домашних условиях достаточно сложно. Объясняется это тем, что для выполнения такой сварки необходимы специальное оборудование, соответствующие знания и опыт выполнения таких работ. Редко используется в домашних условиях и холодная сварка деталей из алюминия, предполагающая их сжатие под огромным давлением, под действием которого разрушается оксидная пленка на их поверхности.

Как и чем варить алюминий

Внушительный список достоинств сделал алюминий востребованным материалом во всех отраслях экономики, включая корабле- и самолетостроение. Но, как и любой другой металл, он имеет и недостатки. Один из них – технологические сложности при сваривании заготовок из алюминия и его сплавов. Качественно выполнить подобную работу могут только высококвалифицированные специалисты.

• Почему свариваемость алюминия низкая
• Способы сварки алюминия
• Что нужно для сварки алюминия
• Чем варить алюминий в домашних условиях
• Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде
• Задействуем полуавтомат
• Выполняем работы инвертором
• Технология сварки алюминия при помощи флюсов
• Заключение

Почему свариваемость алюминия низкая

Мягки серебристый металл сложно поддается сварке в силу объективных причин, которые вытекают из его свойств. А именно:

• На поверхности алюминия образуется окислительная пленка. И если температура плавления металла составляет всего лишь 660 градусов Цельсия, то защитной пленки – 2044 °C.
• В процессе работы очень сложно контролировать сварочную ванну из-за высокой текучести металла. Необходимо использовать специальные теплоотводящие подкладки.
• Расплавляясь, алюминий выделяет много водорода. В результате после остывания расплава внутри и на поверхности остается много микропустот.
• Алюминий характеризуется высокой степенью усадки. Из-за этого во время охлаждения не исключена деформация шва.
• Высокая теплопроводность вынуждает использовать ток, сила которая намного больше, чем при исполнении аналогичных работ с другими металлами. Сравнительно с обычной сталью разница составляет 100 процентов.

Необходимо подчеркнуть, что в домашних условиях любителям не приходится иметь дело с чистым алюминием. Сваривать приходится его сплавы. Это усложняет и без того непростой процесс, поскольку для каждого сплава (а чаще всего его марка неизвестна) нужно подобрать конкретный режим и дополнительные материалы. Унифицировать сварочный процесс в данной ситуации практически невозможно.

Способы сварки алюминия

На практике есть большое количество приемов и разных способов сварки алюминия и его сплавов. Они отличаются не только методами работы, но и оборудованием, дополнительными материалами. Наиболее часто применяется три способа сварки:

• с использованием вольфрамовых электродов и инертного газа;
• в инертной среде полуавтоматической сваркой;
• без газов с применением плавящихся электродов.

Третий способ представляет собой распространенную технологий сварки алюминиевых заготовок без аргона.

Важно! Сварочные работы со сплавами алюминия подразумевают необходимость разрушения оксидного слоя, образованного на поверхности в результате окисления металла. Для достижения результата используется переменный ток или постоянный с обратной полярностью.

Что нужно для сварки алюминия

Традиционно процесс начинается с подготовки соединяемых заготовок. Основная задача здесь очень проста – очистить поверхность от посторонних включений и грязи. Кромка алюминия очищается с помощью химических составов. Далее после полного высыхания поверхность обезжиривается бытовым растворителем. Пригодны любые обезжиривающие составы: уайт-спирит, ацетон, бензин с высоким октановым числом и т.д.

При работе с заготовками толщиной от 4 мм и больше предварительно нужно «разделать кромки». Способов выполнения данной работы несколько, включая наиболее распространенный – создание конусовидной формы. Завершающим этапом является удаление оксидной пленки при помощи напильника либо любого иного абразива, в том числе наждачной бумаги с крупным зерном.

Чем варить алюминий в домашних условиях

Соединение алюминиевых заготовок с использованием покрытых электродов обозначается аббревиатурой ММА. Режим Manual Metal Arc применяется при работе с металлическими заготовками толщиной от 4 мм и в случаях соединения конструкций с невысокими требованиями к качеству. Этот метод не относится к числу высокотехнологичных: во время выполнения работ внутри швов остаются поры, которые заметно снижают их прочность. Еще одни большой минус – очень сложно застывший шлак, который в конечном итоге приводит к усилению коррозии.

Особенности сварочных работ по алюминию электродами со специальным покрытием:

• используется только обратно полярный постоянный ток;
• величина силы тока определяется, выходя из соотношения 25-30 А на каждый миллиметр толщины заготовки;
• качественный шов может получиться только при условии, что кромка детали средней толщины нагрета до температуры 300 градусов Цельсия. Толстые детали разогреваются до 400 °C;
• в обязательном порядке необходимо медленное остывание. В противном случае шов будет хрупким;
• электрод нужно сжигать «за один присест». В случае разрыва электрической дуги на поверхности алюминия и электрода образуется слой из шлака, который препятствует протеканию тока. Повторно разжечь дугу будет затруднительно.

По завершению работы требуется хорошо очистить шов от шлака: в дальнейшем он становится причиной активной коррозии металла. Для этого достаточно иметь горячую воду и обыкновенную щетку по металлу.

Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде

Когда прочность и качество сварного шва поставлены во главу угла, то самое время прибегнуть к технологии сварки алюминия вольфрамовыми электродами с использованием инертного газа. Для защиты подойдет аргон или гелий. Электроды применяются диаметром от 1,6 до 5 мм. Дополнительно используется присадочная проволока толщиной 1,6-4 мм.

Сварка подключается к сети переменного тока, а технологические параметры подбираются в зависимости от оборудования. Другими словами, под определенные режимы сварки приобретаются электроды и проволока нужной толщины; определяется скорость подачи инертного газа, сила тока и прочие параметры.

• Важно, чтобы длина дуги не превышала 2,5 мм.
• Электрод по отношению к поверхности ставится под углом порядка 80 градусов.
• Между присадочной проволокой и электродом выдерживается прямой угол.
• Изначально по шву перемещается проволока и только следом проходит горелка с электродом.
• Ровность шва можно обеспечить при условии продольного перемещения электрода. Нежелательно двигать электродом в поперечном направлении.
• Чтобы ванна заполнялась равномерно проволоку в рабочую зону следует подавать возвратно-поступательным перемещением.
• Свариваемые элементы следует укладывать на железный стол. Черный метал будет отводить избыточное тепло.
• Подача инертного газа начинается за 4-5 сек до образования и прекращается через 6-7 секунд после прерывания сварочной дуги.

Задействуем полуавтомат

Применение для сварки алюминиевых сплавов полуавтоматического аппарата является идеальным решением. Устройство генерирует импульсы тока высокого напряжения, благодаря чему отлично разрушается пленка оксида металла. Но полуавтоматы с режимом сварки алюминия стоят очень дорого. Поэтому в бытовых условиях умельцы приспособились обходиться обычными полуавтоматами без такого функционала. Метод идентичен технологии сваривания черных металлов, но вместо обычной присадочной проволоки используется алюминиевая.

Еще несколько особенностей:

• В силу того, что алюминиевая проволока расплавляется с большей скоростью по сравнению со стальной, соответственно, подавать ее надо в несколько раз быстрей.
• Коэффициент расширения алюминия больше, чем стали. Чтобы выровнять ситуацию, необходимо приобрести специальный наконечник с обозначением «Al».
• Мягкая проволока может стать причиной образования скрутки или петли, что приведет к прерывания сварочных работ. Желательно предусмотреть специальный механизм подачи. Его несложно смастерить самостоятельно из трех-четырех направляющих роликов.

Выполняем работы инвертором

Для сваривания алюминиевых заготовок нередко используется инвертор. Очень важно правильно подобрать силу тока и электрод. Лучше всего подходят продукты марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Выбор силы тока выполняется с учетом высоких плавильных свойств материала. В остальном все идентично процессу сваривания черных металлов.

Важно! Вначале электроды желательно прокалить в печи, специально предназначенной для их термической обработки.

Технология сварки алюминия при помощи флюсов

На рынке флюсы представлены в большом ассортименте, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант для сваривания конкретного вида алюминиевого сплава. Флюсы с этой целью применяются достаточно давно и призваны разрушить защитную оксидную оболочку. Под воздействием высокой температуры флюс растворяется и вступает в реакцию с оксидом алюминия, разрушая его. В этот же момент заготовки соединяются между собой.

Можно приобрести флюсы, которые предназначены отдельно для дуговой или газовой сварки. Помимо этого, для работы с дуговой сваркой можно использовать графитовые или угольные электроды.

Заключение

Из материала статьи несложно сделать основные выводы. Прежде всего то, что для сваривания алюминия есть множество вариантов, которые отличаются оборудованием и способом. Но в любом случае важна тщательная предварительная подготовка, правильный выбор материалов и настройка аппарата.

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
• Трудности при сварке алюминия
• Полезные хитрости
• Методы сварки алюминия в домашних условиях

Какие алюминиевые детали можно варить в домашних условиях

В гараже, на даче, во дворе частного дома или небольшой мастерской можно соединять сваркой алюминиевые заготовки толщиной 0.8-10 мм. В самых простых случаях это могут быть:

1. дверная фурнитура
2. посуда
3. элементы декора интерьера
4. емкости из алюминия
5. 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:

1. 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.
2. Повышенная текучесть жидкого металла мешает формировать шов. Сварщику труднее контролировать, куда потечет расплавленное вещество. Кроме прожогов, возникают наплывы, неравномерная чешуя и ширина шва.
3. Увеличенная теплопроводность алюминия влечет деформацию конструкции при нагреве от сварки. Изделие может сильно повести, и порой вернуть его в исходную форму невозможно.
4. 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.
5. 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:

1. полуавтомат MIG с горелкой и кабелем массы
2. сварочную проволоку для алюминия
3. баллон с защитным газом (аргон или смесь с гелием)
4. редуктор
5. шланг для подключения баллона к аппарату

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.

Сварка алюминия электродами

Как правило, для сварки конструкций и деталей из алюминия чаще всего используется специальное оборудование и особые технологии. Сваривать же при помощи ручной дуговой сварки довольно-таки непросто. Но иногда это бывает необходимо, и мы поможем вам разобраться, как сваривать алюминиевые конструкции электродами.

• Сварка алюминия электродами (MMA)
  • Сварка инвертором
• Особенности технологии
  • Химические свойства алюминия
  • Механические свойства алюминия
  • Использование легирующих компонентов
• Какие электроды лучше
• Трудности процесса
  • Полезное видео
• Как варить правильно: техника, этапы и нюансы
  • Видео

При выполнении работ с алюминием применимы в основном такие типы сварки:

• ММА (ручная дуговая сварка алюминия (см. электроды по алюминию));
• MIG (полуавтоматическая сварка алюминия);
• TIG (сварка алюминия в аргоновой среде с употреблением проволоки присадочной).

Мы не будем затрагивать тему агронодуговой сварки или применении вольфрамовых электродов. Ниже пойдёт речь об проведении сварочных работ простыми ручными покрытыми электродами дуговой сварки.

Сварка алюминия электродами (MMA)

MMA (Manual Metal Arc) — ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Этот способ далеко не самый эффективный при работе с алюминиевыми изделиями. Недостатки ручной дуговой сварки:

• сложно сделать ровный шов;
• шов может быть пористым и не очень прочным;
• при плавлении электрода наблюдается сильное разбрызгивание;
• тяжело очищать шов от шлаков.

И всё же, несмотря на перечисленные недостатки, бывают ситуации, когда без ручной дуговой сварки не обойтись. Сварка способом MMA может осуществляться для соединения алюминиевых конструкций, которые не несут ответственной нагрузки. Минимальная толщина металла должна быть не меньше толщины электрода (4 мм).

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами пригодится в домашних условиях, когда нет возможности использовать громоздкое и дорогостоящее оборудование.

Сварка инвертором

Почему, если уж нет вариантов кроме MMA, то тогда рекомендуется сварка алюминия инвертором? Хоть и сварка алюминия электродами — довольно-таки сложный процесс, есть способ немного облегчить себе жизнь. Алюминий относится к плохо свариваемым металлам, поэтому для достижения ровного и качественного шва следует использовать инвертор.

Конечно, существует другая техника, которая может применяться при ручной дуговой сварке: выпрямители, трансформаторы или генераторы. Однако инвертор является наиболее выгодным вариантом, благодаря следующим преимуществам:

• Высокий КПД — до 95% и выше. Высокочастотный импульсный полупроводниковый преобразователь позволяет полностью исключить индуктивные потери.
• Эффективный расход электроэнергии. Преобразователь автоматически отключается, когда прекращается работа.
• Защита от нестабильной электрической сети. Инвертор выдаёт нужное напряжение независимо от просадок в сети. Импульсный преобразователь автоматически подстраивается под входное напряжение и обеспечивает требуемые выходные параметры.
• Точная регулировка сварочного тока. Сила тока, необходимая для конкретных сварочных работ, напрямую зависит от толщины используемых электродов. Ручка регулятора инвертора позволяет установить нужное значение перед началом работ.
• Быстрый поджиг дуги. Достаточно легко ударить электродом по детали. Инвертор обеспечивает стабильное горение сварочной дуги.
• Удобно использовать в домашних условиях. Инверторы, как правило, имеют компактные габариты. Для сравнения — сварочный трансформатор мощность 8 кВт весит более 40 кг, в то время как инвертор такой же мощности — менее 5 кг.

Особенности технологии

Рассмотрим особенности технологии сварки электродами по алюминию. Ручная дуговая сварка алюминия — не самый удобный процесс, поэтому важно знать и учитывать некоторые особенности проведения сварки.

• Выбор электродов. Прежде всего нужно подобрать подходящий тип электродов. Дело в том, что некоторые марки имеют покрытие, предназначенное только для работы со сплавами алюминия. Другие же используются исключительно для сварки чистого алюминия. Поэтому этот параметр следует учитывать. Производители электродов указывают назначение конкретной марки, так что вы сможете без проблем выбрать подходящую.
• Чистота поверхности. При сварке электродами большое значение имеет подготовка поверхности конструкции. Её следует хорошо обработать, чтобы шов получился ровным и прочным.
• Ток. Сварка алюминия ведётся с использованием постоянного тока обратной полярности. Это обусловлено тем, что на поверхности данного металла образуется оксидная плёнка. А при обратной полярности плёнка разрушается с помощью катодного распыления.

Химические свойства алюминия

Для алюминия характерна высокая растворимость водорода в жидкой форме при низкой растворимости в точке кристаллизации. Это напрямую влияет на качество сварочных работ. Если даже в металле шва растворится небольшое количество водорода, шов может стать пористым, так как водород будет стремиться выйти наружу.

Ещё одно важное химическое свойство алюминия — окисление. Соединение с кислородом создаёт оксид алюминия, который образует своеобразную плёнку на поверхности металла. С одной стороны, оксидная плёнка надёжно защищает металл от коррозии. С другой же, становится препятствием для проведения сварочных работ. При том, что алюминий плавится уже при 660.3 о С, температура плавления оксидной плёнки — 2037 о С.

Механические свойства алюминия

Прочность, упругость и удлинение сварного шва зависят от вида сплава, из которого изготовлены детали, а также от состава электрода. Прочность сварного соединения будет достаточно слабой в сплавах холодной закалки. Чтобы добиться хорошей прочности шва в термостойких сплавах, необходимо большее время термической обработки и медленное охлаждение.

Использование легирующих компонентов

Для улучшения качеств сварного шва в составе электродов по алюминию могут использоваться следующие легирующие добавки:

• Марганец (Mn) — повышает коррозийную стойкость.
• Кремний (Si) — уменьшает плавление алюминия, улучшает текучесть и свариваемость.
• Магний (Mg) — придаёт металлу отличную свариваемость и хорошую прочность. В сочетании с кремнием формирует термостойкий сплав.

Электроды ОК AlMn1 (96.20) с марганцем в составе

Какие электроды лучше

Несколько слов о том, какие электроды лучше для сварки алюминиевыми электродами. Для ручной дуговой сварки алюминиевых конструкций часто используются расходники от производителя «СпецЭлектрод» марки «Озана-2». Среди достоинств электродов этой марки:

• обеспечивают стабильное горение дуги;
• хорошо формируется шов в любом положении (в том числе и в вертикальном);
• шлаковые образования на рабочей поверхности легко отделяются;
• сварочный шов имеет хорошие механические свойства.

Также широкое распространение получили электроды шведского производителя ESAB серии «ОК». Расходники с щелочно-солевым покрытием оптимально подходят для сваривания конструкций из технического алюминия, а также алюминиевых сплавов с марганцем или магнием.

Трудности процесса

Рассмотрим сложности процесса сварки электродом по алюминию. Сложность ручной сварки алюминиевых конструкций во многом обусловлена свойствами данного металла. Ниже приведём примеры основных проблем, которые могут возникнуть в процессе сварки.

1. Высокая текучесть металла. Расплавленный алюминий тяжело контролировать. При значительном перегреве поведение металла становится в какой-то степени непредсказуемым. Расплав может разрушить слой твёрдого металла, находящийся под ним, и вытечь через трещину. Для решения этой проблемы рекомендуется использовать прокладки из керамики или тугоплавкой стали.
2. Окисляемость алюминия. Основная проблема алюминиевых изделий. Соединяясь с кислородом, молекулы металла формируют плотную оксидную плёнку. Она прочнее самого металла и плавится только при очень высокой температуре. Ещё один минус — плёнка является диэлектриком, поэтому тяжело поджечь дугу. Для решения этой проблемы нужно тщательно очищать рабочую поверхность металла перед сваркой.
3. Высокий коэффициент линейного расширения. Алюминий достаточно хрупкий и обладает малой упругостью. При сильном нагреве металла зона сварки давит на остальную часть конструкции, что может стать причиной появления трещин или деформации плоских поверхностей. Чтобы этого избежать, нужно контролировать температуру сварки. А лучше — предварительно прогревать деталь до 200-250 о С.
4. При застывании металл шва может кристаллизоваться и появляются горячие трещины. Поэтому желательно добавлять специальный присадочный материал. Особенно это необходимо в случаях, когда несколько швов находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

Полезное видео

Посмотрите ролик, где умелец рассуждает о том, что сварка электродом алюминия – это не лучшее решение и демонстрирует процесс наглядно, с пояснениями.

Как варить правильно: техника, этапы и нюансы

Сейчас разберёмся, как сваривать алюминиевые конструкции при помощи обычных покрытых электродов, и что для этого потребуется.

Первый этап: подготовительный

Перед началом сварки необходимо провести подготовительные работы по очистке поверхности от загрязнений и оксидной плёнки. Это нужно для того, чтобы обеспечить хорошую свариваемость металла и формирование качественного шва. Последовательность действий:

1. Предварительная очистка. Любое моющее средство + жёсткая щётка. Затем металл промывается чистой холодной водой.
2. Затем поверхность нужно обезжирить. Для этого подойдут органические растворители: уайт-спирит, ацетон и др.
3. Если деталь небольшая, её можно на несколько минут положить в щелочную ванну. Температура раствора должна быть больше 60 о С.
4. После этого поверхность нужно отшлифовать металлической щёткой. Нельзя использовать абразивные средства, так как частицы рабочего слоя могу остаться на поверхности.
5. Затем металл промывается растворителем. Его нельзя вытирать, должен высохнуть самостоятельно.

Видео

В следующем ролике мастер варит электродами Zeller-480 подножку от велосипеда.

Техника и нюансы сварки

При сварке электродами нужно использовать постоянный ток обратной полярности. Сила тока зависит от толщины электрода. Рассчитывается следующим образом: на 1 мм электрода должен быть ток силой в 20-25 ампер.

Для того, чтобы шов получился качественным, рабочую поверхность детали следует прогреть до температуры 300-400 о С. Это поможет предотвратить появление горячих трещит, а также снизит риск деформации материала.

Электрод нужно держать вертикально, можно немного наклонять. Перемещать конец стержня следует в направлении шва. Рекомендуется производить сварку в один проход на короткой дуге, не совершая поперечных движений.

Если дуга оборвалась, с кратера на рабочей поверхности и с конца стержня электрода необходимо удалить шлаковую корку. Затем можно продолжить работу. После окончания сварки полученный шов следует очистить от шлаковых образований и промыть водой.

Сварка алюминия в домашних условиях: технология и возможные сложности

Многим домашним умельцам, кто имеет сварочную технику и работает на ней, рано или поздно приходится столкнуться с необходимостью сварки деталей из алюминия и его сплавов. Алюминий лёгкий и мягкий металл, серебристо-белого цвета, на воздухе очень быстро покрывающийся тонкой и прочной плёнкой.

Температура плавления алюминия всего 660°C, что почти в три раза меньше температуры плавления стали, но окись алюминия плавится при температуре более 2000°C, поэтому сварка алюминия в домашних условиях связана с некоторыми сложностями. Перед тем как приступить к сварке алюминия рекомендуется ознакомиться с теоретическим материалом.

Чем и как сваривают алюминий

Для сварки алюминия применяют разные технологии, основная задача которых исключить контакт очищенной алюминиевой поверхности с кислородом воздуха, чтобы не допустить образование окисной плёнки.

Алюминий можно сваривать следующими способами:

• TIG (WIG);
• MIG/MAG;
• MMA.

При первом способе используется молибденовый (TIG) или вольфрамовый (WIG) неплавящийся электрод и присадочный материал. Обычно он изготовляется из алюминия высокой степени чистоты. Сварочные работы производятся в среде какого-либо газа, который подаётся в зону сварки из баллона. Для этой сварки используется специальная горелка.

MIG/MAG это обозначение промышленной сварки с применением сварочных полуавтоматов, где присадочная проволока непрерывно подаётся в зону сварки специальным устройством. От контакта с воздухом точку соприкосновения электрода и свариваемых деталей предохраняет поток газа под давлением. Технология MIG подразумевает применение нейтральной газовой среды, а при сварке MAG применяются активные газы, такие как азот или углекислый газ. Конструкция сварочных устройств, при этом, остаётся одинаковой.

В бытовых условиях наибольшее распространение получила ручная сварка (MMA) с применением электродов со специальным покрытием. Поскольку при таких работах газ не используется, перед сваркой осуществляется растворение окисной плёнки специальными жидкостями, которые удаляют плёнку и препятствуют её образованию. Сварка алюминия электродом в домашних условиях, чаще всего производится с использованием аппарата инверторного типа.

Что требуется для сварки алюминия и сплавов

В зависимости от вида сварки, в этом процессе используются дополнительные принадлежности:

• Особые электроды;
• Ёмкости с газом;
• Осцилляторы.

Для сварочных работ по алюминию и его сплавам применяются электроды, марка которых зависит от вида сварки. Для аргонно-дуговой сварки применяется газ в баллонах под определённым давлением и специальная горелка. Чаще всего применяются горелки РГА-150 на ток до 150 ампер и электроды с диаметром до 3,0 мм и РГА-400, которая рассчитана на ток до 400 ампер. В этой горелке можно использовать электроды диаметром 4,0-6,0 мм. Сопло горелки выполнено из жаропрочной керамики, в центре которого располагается неплавящийся электрод.

Часто при сварке цветных металлов и, в частности, алюминия, применяется осциллятор. Это устройство позволяющее облегчить поджог сварочной дуги. Осциллятор преобразует ток низкого напряжения промышленной частоты в высоковольтные импульсы с частотой 200-500 кГц.

Электроды для сварки алюминия

При электродуговой сварке с применением нейтрального защитного газа, используются вольфрамовые электроды. Благодаря высокой температуре плавления, они практически не разрушаются в процессе работы. Вольфрамовые стержни имеют цветовую метку и разные характеристики:

• WP (зелёная метка), изготовлены из чистого вольфрама. Используются для сварки алюминия и его сплавов на переменном токе. При работе с осциллятором дают устойчивую дугу. Тепловая нагрузка ограничена;
• WZ-8 (белая метка), представляют собой композитные электроды с оксидом циркония. Они отличаются высокой стабильностью дуги и применяются для сварки алюминия, магния и лёгких сплавов на переменном токе;
• WL-20 (синяя метка) и WL-15 (золотистая метка) могут работать на постоянном и переменном токе. Добавление 2 % оксида лантана позволяет увеличить сварочный ток.

В бытовых условиях для сварки алюминия без газовой среды, чаще всего применяются сварочные инверторы и специальные электроды:

• ОЗАНА-1,2;
• ОЗА-1,2;
• ESAB 96.10, ESAB 96.50;
• Capilla ALU 60/12 Si;
• Aluminil Si 12;
• EAL 4047;
• ZELLER 480.

1. ESAB 96.10, ОЗАНА-1 и ОЗА-1, применяются для соединения деталей из чистого алюминия и некоторых сплавов. Варить следует на постоянном токе, который подаётся в обратной полярности, то есть «+» инвертора подаётся на электрод, а «–» на свариваемые детали, которые в процессе работы, при необходимости, можно подогреть.
2. Электроды ОЗАНА-2, ОЗА-2 и ESAB 96.50 применяются для сплавов алюминия с кремнием. Самым распространённым таким сплавом является силумин.
3. Электроды Capilla ALU 60/12 Si и Aluminil Si12 имеют специальное покрытие. Их можно использовать для сваривания изделий из большинства сплавов. Это соединения с кремнием, магнием и медью. Если свариваемый металл имеет толщину более 15 мм, его необходимо подогреть до 150-250 С.
4. Электроды EAL 4047 обычно применяются для сварки деталей из сплавов и практически не используются для чистого алюминия.
5. Электроды ZELLER 480 находят широкое применение в предприятиях автосервиса. С их помощью выполняется не только сварка, но и наплавка алюминия и любых его сплавов. Электроды этой марки применяются для ремонта блоков двигателей внутреннего сгорания.

Технология сварки алюминия и его сплавов

Сварка алюминия чаще всего выполняется сварочным инвертором с применением особых электродов. Для небольшой частной мастерской можно приобрести оборудование для TIG сварки. Для этого потребуется аппарат укомплектованный горелкой и баллон с газом, который приобретается отдельно.

Алюминий и его сплавы обладают некоторыми особенностями, затрудняющими процесс сварки:

• Плёнка окиси;
• Высокая теплопроводность;
• Текучесть;
• Неравномерная кристаллизация.

Покрывающая алюминий оксидная плёнка имеет большую температуру плавления и препятствует процессу соединения деталей. Теплопроводность алюминиевых изделий требует увеличения сварочного тока. Алюминий в расплавленном виде активно растекается, поэтому при сварочных работах приходится применять теплоотвод.

При соединении алюминиевых сплавов, особенно с содержанием кремния, часто образуются поры и трещины, которые нарушают прочность сварного шва. Отличительной особенностью алюминия считается то, что он не изменяет цвет при воздействии температуры, поэтому иногда сложно определить начальную точку его плавления.

TIG сварка

Для сварки алюминия в домашних условиях с использованием аргона можно воспользоваться сварочными аппаратами КЕДР ТИГ 200Р или СВАРОГ PRO TIG 200 P DSP AC/DC. Аппараты комплектуются горелками с вольфрамовым электродом. Подготовка к сварке включает в себя тщательную очистку свариваемого металла с помощью металлической щётки. Абразивные материалы применять не рекомендуется, так как они могут загрязнить место будущего шва. Тугоплавкий электрод следует заточить, чтобы его конец был острым. Это облегчает зажигание дуги.

Сварка алюминия и деталей выполняется в газовой зоне с помощью присадочного металла. При зажигании дуги нужно следить, чтобы электрод не коснулся свариваемых деталей и присадочного материала, поэтому полезно использовать осциллятор. Присадка движется перед горелкой строго по линии шва, перпендикулярные движения горелкой по шву не допускаются.

В процессе сварки острый конец электрода должен заплавиться в шарик. Если этого не происходит, следует увеличить сварочный ток. При сварке в помещении расход аргона должен составлять 6-8 литров в минуту.

Угол наклона горелки к свариваемому металлу должен составлять 70-80°, а присадочный пруток следует подавать так, чтобы между ним и горелкой был угол 90°. Подача аргона должна продолжаться не менее 15 секунд после завершения сварки. Это способствует хорошей кристаллизации металла и уменьшает возможность возникновения раковин и трещин.

Дуговая сварка тугоплавким электродом с использованием защитного газа производится только на переменном токе. Это уменьшает разбрызгивание и повышает качество шва.

Сварка покрытым электродом

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором предполагает использование электродов с покрытием. Никакой газ при этом не применяется. Следует иметь в виду, что таким образом можно сваривать детали, которые в дальнейшем не будут подвергаться большим механически нагрузкам и деформациям. Сварка алюминия с использованием аппарата инверторного типа осуществляется на постоянном токе при обратной полярности, когда плюс подаётся на электрод.

Перед сваркой металлические поверхности следует обезжирить ацетоном, бензином или другими реагентами. Для удаления плёнки окисла и повышения качества шва можно обработать свариваемые кромки в 30-40% растворе ортофосфорной кислоты.

Сварка алюминия и сплавов производится на короткой дуге. Электрод следует держать строго перпендикулярно свариваемым поверхностям. Сваривать следует в один проход, не допуская разрыва дуги по линии шва. Не допускаются перемещения электрода в поперечном направлении. После каждого прохода необходимо удалять шлак.

Для получения более надёжного шва, при толщине металла свыше 4 мм его края следует обработать. Для этого снимается фаска под углом до 60°. В отельных случаях требуется прогрев свариваемых деталей до температуры 200-400°С. Перед началом сварочных работ электроды с покрытием следует прокалить в печи для удаления влаги. В бытовых условиях это можно сделать в обычной духовке.

Сварка алюминия в бытовых условиях не представляет больших сложностей, если соблюдать все требования к производству данных работ. Начинающим нужно попрактиковаться на алюминиевых отходах, прежде чем приступать к настоящей работе.