Наиболее эффективным способом создания неразъемного соединения деталей, выполненных из алюминия и сплавов на основе данного металла, как показывает практика, является сварка алюминия аргоном. Любая технология сварки, предполагающая использование защитного газа, подразумевает применение специального оборудования, а также наличие у сварщика соответствующих знаний, квалификации и опыта выполнения подобных работ. Кроме того, необходимо обладать хотя бы начальными знаниями в области металловедения, чтобы понимать, какие процессы протекают в сварочной ванне.
Процесс аргонодуговой сварки алюминия
Какие свойства алюминия следует учитывать при его сварке
Разбираться в нюансах процессов, протекающих в структуре алюминия при выполнении с ним сварочных работ, особенно важно для начинающих сварщиков. Чтобы хорошо разбираться в этом, необходимо познакомиться с химическими свойствами, которыми обладает данный металл, отличающийся небольшим удельным весом, высокой прочностью и исключительной химической активностью.
Наиболее значимой характеристикой алюминия, о которой должны знать не только опытные, но и начинающие сварщики, является его способность быстро вступать в реакцию с кислородом, что приводит к образованию на поверхности металла тугоплавкой оксидной пленки. Что характерно, сам алюминий может плавиться при температуре 650 градусов, а чтобы расплавить оксидную пленку, покрывающую его поверхность, потребуется температура нагрева, превышающая 2000 градусов. Нерасплавленная оксидная пленка при сварке на постоянном токе может погружаться в расплавленный металл, тем самым ухудшая его внутреннюю структуру.
Схема аргонодуговой сварки
Еще одной особенностью, которую следует учитывать при выполнении сварки данного металла, является то, что он не меняет своего цвета в процессе нагревания. Из-за этого визуально определить степень нагрева соединяемых деталей достаточно сложно, что часто приводит к прожогам и утечке расплавленного металла в процессе выполнения сварочных работ.
Свойством алюминия, которое следует учитывать, если вы соберетесь варить детали из данного металла, является значительный коэффициент его объемной усадки, что нередко приводит к возникновению напряжений и деформаций внутри сформированного сварного шва и, как следствие, к образованию в нем трещин. Чтобы избежать таких неприятных последствий, необходимо выполнять модификацию сварного шва либо компенсировать усадку металла за счет большего расхода сварочной проволоки.
Любая инструкция по сварке алюминия, а также сплавов на его основе предусматривает, что выполняющий ее специалист осведомлен о характеристиках данного металла, к которым следует отнести:
- высокую химическую активность;
- невысокую температуру плавления самого металла;
- значительную объемную усадку.
Учитывая все вышеперечисленное, можно утверждать, что именно благодаря сварке алюминия аргоном получают качественные, красивые и надежные соединения деталей. А если использовать для выполнения такой сварки полуавтоматическое оборудование, то можно эффективно решить сразу две задачи: защитить зону сварки от вредного воздействия окружающей среды, а также компенсировать значительную усадку металла за счет постоянно подающейся сварочной проволоки.
Конечно, кроме данной технологии, существуют и другие методы соединения деталей из алюминия при помощи сварки, об особенностях использования которых должен знать каждый специалист.
Режимы аргонодуговой сварки алюминия и его сплавов
Собираем своими руками аргоновую сварку из инвертора
Аргонодуговая сварка — это одна из самых востребованных сварочных технологий. Аппарат для аргонной сварки дает практически безграничные возможности. Вам под силу сварка любых металлов практически без ограничений по толщине. Но всегда у домашнего мастера есть возможность приобрести заводской аппарат. И причины могут быть разными: от недостатка средств до банального недоверия к современным производителям.
К счастью, эта проблема решается довольно просто и, что самое главное, быстро. Если вы хотите сэкономить или по каким-либо другим причинам не можете купить заводской аппарат, то аргонная сварка из инвертора своими руками — это ваш выбор. В этой статье мы расскажем, как собрать аргонный аппарат своими руками.
Способы сварки алюминия
Кроме сварки, предполагающей использование аргона в качестве защитного газа, варить детали из алюминия можно и при помощи других технологий. Наиболее распространенными являются:
- сварка, выполняемая при помощи газовой горелки;
- электродуговая сварка;
- аргонодуговая сварка.
Первая из вышеперечисленных технологий сварки алюминия предполагает использование присадочной проволоки, подаваемой в сварочную зону, а также специального флюса, состоящего из фтористых и хлористых солей. Флюс, который вместе с присадочным прутком нагревается пламенем газовой горелки, разъедает оксидную пленку и открывает доступ пламени к основному металлу, плавящемуся при достаточно невысокой температуре. После окончания сварочных работ, выполняемых по данной технологии, необходимо сразу промыть поверхности соединяемых деталей, чтобы смыть с них остатки едкого флюса. Большим преимуществом данной технологии является то, что при ее использовании обеспечивается минимальный расход присадочного материала.
Оборудование для полуавтоматической сварки в среде аргона
Для соединения алюминиевых деталей также может применяться электродуговой сварочный аппарат, специальные электроды из алюминия или присадочная проволока, на поверхность которой нанесена обмазка из флюса. Сварка при использовании такого аппарата выполняется постоянным током, подключенным с обратной полярностью.
Однако, как уже отмечено выше, наиболее качественное соединение позволяет получить аргонодуговая сварка алюминия. Нагрев соединяемых деталей при использовании данной технологии обеспечивается за счет электрической дуги, горящей между неплавким вольфрамовым электродом и соединяемыми заготовками. Формирование сварного шва происходит за счет использования проволоки из алюминия, подаваемой в зону горения дуги вручную или механическим способом – при сварке полуавтоматом.
Оборудование для ручной аргонодуговой сварки
Высокая температура, создаваемая при горении электрической дуги, позволяет разрушить оксидную пленку на поверхности соединяемых деталей, а чтобы алюминий не успел перейти в жидкую фазу и вытечь из зоны формируемого соединения, сварочный электрод перемещают с достаточно высокой скоростью. Большим преимуществом данного метода сварки является то, что электрод, изготовленный из тугоплавкого вольфрама, служит на протяжении длительного времени, а это позволяет экономить на расходных материалах.
Чтобы сварной шов, выполняемый полуавтоматом с использованием присадочной проволоки, обладал высоким качеством и надежностью, необходимо максимальное соответствие химического состава такой проволоки составу соединяемых заготовок.
Для выполнения сварки по данной технологии сегодня используются аппараты, вырабатывающие постоянный или импульсный ток, а также есть устройства, сварка на которых осуществляется переменным током.
Применение импульсно-дуговой сварки
Импульсно-дуговая сварки позволяет повысить производительность сварочных работ, благодаря такой технике, создаётся направленный струйный перенос металла, уменьшается его разбрызгивание, а также повышается стабильность электрической дуги.
Применение импульсно-дуговой сварки очень перспективно для сварки алюминиевых конструкций. Благодаря высокой концентрации энергии в импульсе, при оптимальном времени импульсов и пауз можно обеспечить стабильное проплавление и правильное формирование корня шва, а также значительно уменьшить сварочные деформации.
При сварке металла толщиной 6мм плавящимся электродом диаметром 1,6мм рекомендуются следующие режимы: частота следования импульсов 100 имп./с. Сила тока I=160-180А, рабочее напряжение U=18-21В, скорость сварки v=18-25м/ч. Сварка производится за один проход.
При сварке металла большой толщины рекомендуется применять электроды диаметром более 2мм. К примеру, используя проволоку диаметром 4мм, можно сваривать алюминиевые сплавы (типа АМг-61) толщиной 90мм при Х-образной разделке за 5 проходов при следующих режимах сварки: I=450-500А, U=22-25В, v=21-24м/ч.
Сварка больших толщин из-за высокой теплопроводности металла требует предварительного и сопутствующего подогрева до температуры 150°.
Технология сварки с помощью аргона
Сварка аргоном, которая попадает под определение сварки в среде защитного газа, предполагает четкое следование инструкции, в которой оговорена последовательность действий, выполняемых специалистом. От того, насколько правильно будут выполнены все эти действия, зависит как качество формируемого соединения, так и расход материалов, которые стоят недешево. Если вы никогда не выполняли таких сварочных работ, то вам необходимо не только изучить пошаговые инструкции, но и внимательно просмотреть видео уроки, в которых подробно отражен весь технологический процесс.
Чтобы варить алюминий и сплавы на основе данного металла в среде аргона, необходим не только сам сварочный аппарат, но и дополнительное оборудование, обеспечивающее хранение и подачу расходных материалов. Естественно, техническое состояние такого оборудования и качество всех используемых материалов напрямую влияют на надежность формируемого соединения.
Для выполнения сварки аргоном деталей из алюминия и сплавов на основе данного металла потребуется следующее оборудование:
- источник электрического тока, к которому будет подключаться сварочный аппарат и все остальное оборудование;
- баллон, в котором хранится защитный газ аргон;
- механизм, отвечающий за подачу присадочной проволоки в зону выполнения сварки.
При выполнении сварки аргоном на крупных промышленных предприятиях защитный газ подается к сварочному аппарату по централизованной сети. Используемая на полуавтоматах сварочная проволока предварительно наматывается на специальные бобины, устанавливаемые на такой аппарат. Рабочие поверхности верстаков, на которых выполняются сварочные операции, согласно инструкции, должны быть изготовлены из нержавеющей стали.
Преимущества
- Инертный газ является лучшей на данный момент защитной средой, которая создает непроницаемые для кислорода и водорода условия;
- Нет риска попадания влаги в сварочную ванну из обмазки электрода;
- Дуга обладает высокой стабильностью горения;
- Швы получаются более аккуратными и тонкими, а сварочные соединения более крепкими;
- Многие недостатки свариваемости алюминия становятся не такими существенными;
- Возможность работы с широким спектром режимов настроек.
Как подготовить к сварке соединяемые детали
На качество сварки аргоном алюминия оказывает влияние не только техническое состояние используемых полуавтоматов и других аппаратов, но и тщательность подготовки соединяемых заготовок.
Хорошо демонстрирует все этапы такой подготовки пошаговое видео ниже:
Для получения качественного соединения необходимо тщательно очистить соединяемые детали от грязи, жира и следов машинного масла. Для такой очистки лучше всего использовать любой растворитель. В случае, если толщина соединяемых листовых заготовок превышает 4 мм, необходимо выполнить разделку кромок, а саму сварку алюминия выполнять только встык. Чтобы удалить с поверхности заготовок тугоплавкую окисную пленку, место их соединения необходимо обработать при помощи напильника или щетки с металлическими ворсинками. Если место соединения имеет сложную конфигурацию, то такую зачистку можно выполнить при помощи шлифовальной машинки.
Подготовка материала
Для выполнения правильной сварки, стоит заняться подготовкой краев той детали или конструкции, которую придется плавить. Сие мероприятие можно провести как в домашних условиях, так и на заводе.
Подготовка включает в себя:
- Качественное очищение рабочей поверхности металла от грязи, ее обезжиривание. Для проведения последнего потребуется небольшое количество ацетона или бензина;
- Во время сварки тонких листов алюминия, необходимо их как следует обработать;
- Занимаясь подготовкой, можно озаботиться разделыванием уже сваренных деталей;
- Перед началом работы, вся деталь должна быть очищена от оксидной пленки. Для этого потребуется жесткая щетка. Зачистить ее можно, прибегнув к специальным растворителям.
Некоторые особенности сварки аргоном
Сварка, выполняемая в среде аргона, имеет некоторые технологические особенности, о которых не всегда может рассказать обучающее видео. Как уже говорилось выше, для такой сварки, выполняемой полуавтоматом или с ручной подачей присадки, используются вольфрамовые электроды, диаметр которых выбирается в интервале 1,5–5,5 мм. Такой электрод, формирующий сварочную дугу, располагается под углом 80 градусов к поверхности соединяемых деталей. Если подача присадочной проволоки осуществляется не полуавтоматом, а вручную, то ее располагают под углом 90 градусов по отношению к электроду. Если вы внимательно посмотрите видео сварки алюминия аргоном, то обратите внимание, что присадочная проволока двигается впереди электрода.
Режимы сварки алюминия вольфрамовым электродом
Выполняя сварку аргоном, очень важно следить за тем, чтобы длина дуги находилась в пределах 3 мм. Характерной особенностью такой сварки является и то, что при ее выполнении присадочной проволокой не совершаются поперечные движения.
Сварка аргоном, если с ее помощью соединяются листы алюминия небольшой толщины, выполняется с подкладкой, в качестве которой можно использовать лист нержавеющей стали. Это позволяет улучшить отвод тепла из сварочной зоны, избежать прожогов и протеканий расплавленного металла. Применение подкладки, ко всему прочему, позволяет экономить энергию, так как такая сварка в среде аргона может выполняться с более высокой скоростью.
Настройка аргонового аппарата
Сначала настраивается расход газа в диапазоне 6 — 12 л/мин по манометру, который ближе к шлангу. Работая в помещении, значение устанавливается в 1,5 раза меньше чем на улице. Завышенный расход создает турбулентные завихрения, которые газ смешивают с воздухом, снижая тем самым надежность защиты зоны сварки.
В зависимости от толщины заготовок настройку аппарата для сварки аргоном по току проводят по таблице:
| Толщина металла, мм | Величина тока, А | Диаметр электрода из вольфрама, мм |
| 1 | 30 — 40 | 1,6 |
| 1,5 | 45 — 60 | 2,3 |
| 2 | 70 -80 | 2,3 |
| 3 | 90 — 120 | 3,2 |
Для алюминия устанавливается полярность 50/50. Однако при работе с чистым металлом для получения тонкого шва и меньшего разогрева электрода регулятор баланса тока сдвигают в сторону отрицательных значений. Для сплавов лучше пользоваться положительным диапазоном, но не увлекаясь. Переменный ток с большой положительной полуволной губителен для электрода.
Время затухания дуги при заваривании кратера, в зависимости от толщины заготовок устанавливается 2 — 4 секунды. Продолжительность подачи аргона после завершения сварки 3 — 5 секунд.
Эпилог
Подготовка алюминия к сварке выполняется при использовании каждого метода. Разделка кромок металла при TIG и MIG способе осуществляется, когда толщина материала больше 4 мм. Эта операция для MMA-сварки не выполняется, если толщина алюминия меньше 20 мм. Применение электродуговой, ручной дуговой и сварки полуавтоматом требует существенных затрат от обычного обывателя. Поэтому часто в бытовых условиях используется газовая горелка для соединения алюминиевых элементов. Для получения максимально качественного шва на ответственных участках необходимо соблюдать все условия сварки алюминия и использовать TIG или MIG технологию.
