Популярные типы электродов по алюминию для дуговой сварки

Специальные электроды по алюминию позволяют формировать прочный шов, не уступающий по характеристикам основному металлу. Технология создания неразрывных соединений ручным способом используется в быту или при ремонте техники и оборудования в полевых условиях. Электроды имеют специальное покрытие, разрушающее тугоплавкую пленку окислов на поверхности деталей, выполненных из алюминиевых сплавов.

Электродами сваривают чистый алюминий и его сплавы.

Кратко о технологии сварки алюминия

Алюминий и сплавы на его основе отличаются небольшим удельным весом и высокой прочностью. Температура плавления не превышает +660°С. При нагревании оттенок металла остается неизменным, что затрудняет понимание состояния деталей.

Кроме того, при контакте с атмосферой на поверхности формируется прочная пленка окислов, разрушающаяся при нагреве до +2037°С. Частицы попадают в металл шва, снижая механическую прочность соединения. Перед сваркой пленку удаляют химическим или механическим способом либо используют специальные электроды.

Важные особенности металла

Алюминий был впервые получен в 1825 г., а спустя 30 лет была разработана первая технология промышленного производства и очистки металла. До начала XX столетия себестоимость материала была сопоставима с золотом, но впоследствии цена упала из-за внедрения методики электролиза.

Алюминий широко используется для изготовления различных конструкций, отличается небольшим удельным весом, легко поддается штамповке, не формирует ядовитых или канцерогенных соединений и является устойчивым к коррозионным процессам при нормальных условиях эксплуатации.

Химические свойства

В естественных условиях на поверхности металла находится оксидный слой, устойчивый к воздействию чистого кислорода, азотной и серной кислот. При повышении температуры азотная кислота разрушает пленку, аналогичное воздействие оказывает концентрированная соляная и разбавленная водой серная кислота.

При сварке азотная кислота разрушает металл.

Ингибиторами образования пленки являются олово или галлий, которые вводят в состав сплава.

Чистый алюминий вступает в реакцию с кислородом воздуха и галогенами (за исключением фтора, для соединения с которым требуется нагрев).

Физические свойства

Основные свойства материала:

1. Металл имеет серебристо-белый цвет, удельный вес составляет 2,712 г/см³ (в 3 раза ниже, чем у углеродистых сталей).
2. Температура перехода в жидкую фазу находится в диапазоне +658…660°С (зависит от степени очистки от примесей), расплав начинает кипеть при +2519°С.
3. Материал образует сплавы с другими металлами, которые отличаются повышенными механическими характеристиками. Например, введение кремния позволяет получить силумин, используемый для литья деталей, а соединение с магнием (дюралюминий) применяется в автомобильной и авиационной промышленностях.
4. Алюминий отличается повышенной электропроводностью (на уровне 65% по сравнению с очищенной медью), а также хорошо пропускает тепло, что позволяет применять металл при производстве радиаторов. Отполированные пластины обладают повышенной отражающей способностью.

Причины ухудшения свариваемости металла

Если в процессе сваривания вы столкнулись с какими-либо трудностями и неприятными моментами, необходимо учесть множество уникальных свойств металла:

1. Ключевая трудность тепловой сварки заключается в наличии окисной пленки, которая поддаётся плавлению лишь под воздействием температур 20440 градусов Цельсия. Плавление самого металла начинается при более низкой температуре — от 660 градусов.
2. Капли расплавленной детали, появляющиеся в сварной зоне, очень быстро покрываются тугоплавкой окисной пленкой, которая предотвращает образование сплошного шва. Чтобы защитить заготовку от подобного явления, сварную зону защищают от контакта с окружающим воздухом с помощью аргона.
3. Расплавленный алюминий характеризуется высокой текучестью, а это существенно усложняет дальнейшее формирование сварочной ванны. По этой причине работы проводят с помощью дополнительных теплоотводящих подкладок.
4. В состав алюминия входит растворенный водород, который направляется наружу после застывания расплавленного металла. В результате это вызывает появление пор и кристаллизационных трещин в шве. К тому же для сплавов такого метала характерна повышенная концентрация кремния, что тоже вызывает появление трещин от охлаждения изделия.
5. Для алюминия характерен приличный коэффициент линейного расширения. Из-за этого может происходить значительная усадка металла при застывании, что вызывает ряд серьёзных деформаций соединяемых деталей.
6. Сварку чистого алюминия и его сплавов проводят под воздействием высоких значений сварочного тока. Для металла характерна высокая теплопроводность. Также при сварке стали принято использовать токи с меньшей силой.
7. Сварку деталей из этого метала считают сложной в тех случаях, если определить точную марку сплава не удаётся. В таком случае приходится долго и усердно выбирать подходящий режим сварки и используемые методы.

Постичь все тонкости сварки алюминия электродом может любой желающий. Достаточно запастись терпением и желанием выделить несколько часов своего времени на изучение соответствующего материала и руководства. В таком случае вы сможете выполнять множество важных операций в домашних условиях, без обращения за помощью к квалифицированным сотрудникам.

Требования к электродам по алюминию

Стандартный электрод для сварки алюминия вручную имеет угольный или металлический стержень с покрытием, которое разрушает оксидную пленку и одновременно защищает расплав в зоне стыка от преждевременного контакта с атмосферным воздухом.

Для выполнения работ в бытовых условиях используется инвертор с выпрямительным блоком для получения постоянного напряжения. Аппарат пригоден как для соединения малогабаритных элементов, так и для заделки трещин в корпусах узлов, отлитых или отштампованных из алюминиевых сплавов.

Электрод защищает расплав от преждевременного контакта с воздухом.

Если применяется плазменная установка, то оборудование рассчитано на использование вольфрамового стержня диаметром 1,5 мм, который не плавится в процессе сварки. В зону дугового разряда подают присадочную проволоку из алюминиевого сплава. Технология отличается повышенной скоростью выполнения работ и предусматривает использование переменного тока.

Рекомендуем к прочтению Как пользоваться электродами ОК 46

При автоматической сварке в зону соединения подают флюс и присадочную проволоку.

Автоматизированные линии предназначены для ускоренной сварки деталей, имеющих толщину до 4 мм.

Необходимые легирующие компоненты в составе электродов

Алюминиевые электроды имеют центральный сердечник из проволоки, которая может содержать присадки:

• марганец, повышающий устойчивость расплава к коррозии;
• кремний, улучшающий свариваемость деталей;
• магний, обеспечивающий повышение прочности стыка;
• кремний с магнием, позволяющие улучшить термическую устойчивость шва.

Электроды для инвертора

Специализированных деталей из технически чистого алюминия или сплавов для инверторной сварки не существует. При присоединении инвертора необходимо выбрать постоянный ток и подключить провода по схеме обратной полярности (отрицательный полюс – к заготовкам). Подобная технология позволяет разрушать оксидную пленку дугой, при прямой коммутации варить алюминий инвертором затруднительно.

Качественные электроды для сварки инвертором дают хороший шов.

Электроды для сварки инвертором

Характеристики для дуговой сварки

При проведении дуговой сварки плавящимся электродом формируется постоянный разряд, обеспечивающий быстрый переход материала стержня в жидкое (а также газообразное) агрегатное состояние.

Сварка алюминиевых деталей занимает в 2-3 раза меньше времени, чем соединение стальных листов с аналогичными габаритами. Поскольку при остановке электрода на наконечнике стержня и поверхности шва образуется слой шлака, то повторный розжиг дуги затруднителен. Опытные сварщики формируют шов до полного израсходования длины электрода.

Электроды для дуговой сварки.

Поверхность стержней для сварки алюминиевых сплавов покрыта плотным слоем, состоящим из соединений хлора и фтора с щелочными или щелочноземельными металлами. При горении дуги флюс вступает в химические реакции с оксидной пленкой, формируя нерастворимые в алюминии шлаки, которые затем удаляют с поверхности шва механическим способом.

Встречаются электроды с покрытием, содержащим легирующие металлы, но стандартно присадки вводят в состав плавящегося стержня.

Особенности для дюралюминия

Помимо стандартных электродов для алюминия (которые теоретически подходят и для работы с дюралем), существуют специальные изделия, которые отличаются химическим составом стержня и покрытия. Например, шведский производитель ESAB выпускает продукцию под маркой ОК-9620 или ОК-9650, рассчитанную на дюралюминий.

Шведский производитель электродов ESAB.

Электроды для инверторной сварки

От неопытных сварщиков часто можно услышать вопрос по поводу того, можно ли сваривать алюминий при помощи инвертора. И какие при этом электроды использовать. Ответ на этот вопрос очень простой — если у вас нет специального оборудования, и вы решили проводить сварку электродами, обязательно нужно использовать инвертор.
Так как алюминий — металл трудносвариваемый, применение инвертора обеспечит формирование ровного и качественного шва. Вот основные преимущества инвертора:

• Потребляет сравнительно мало электричества. При этом достигается высокий КПД.
• Защищает от перепадов напряжения, позволяет поддерживать стабильный ток на протяжении всего сварочного процесса.
• Компактность аппарата. Имеет небольшие габариты, удобно использовать в любых условиях.
• Можно работать с трудносовместимыми сплавами.
• Можно использовать электроды любого типа. Поэтому все покрытые электроды, которые могут применяться для сварочных работ с алюминиевыми конструкциями, подойдут для инвертора.

ВАЖНО! При сварке алюминия нужно использовать постоянный ток обратной полярности. В таком случае образуется катодное распыление, которое разрушает оксидную плёнку на поверхности металла. Если же использовать прямую полярность — плёнка не разрушится, и сварить конструкцию будет очень сложно.
При обратной полярности должна быть стабильная подача сильного тока. Так как снижение силы тока может привести к плохому горению сварочной дуги и формированию плохого шва. Инвертор поможет поддержать нужный уровень тока и обеспечить стабильную сварку.

Популярные марки электродов для алюминия с описанием

Распространенные электроды для сварки алюминиевых сплавов:

• серия ОК от шведской компании ESAB;
• ОЗА-1 и 2, рассчитанные на работу с алюминием технической чистоты или силумином соответственно;
• ОЗАНА-1 и 2, близкие по характеристикам к ОЗА 1 и 2;
• УАНА-6, поставляемые предприятием “Энергомаш” из г. Сумы (Украина).

ОК (щелочно-солевые)

Производитель предлагает несколько разновидностей изделий:

1. ОК-9610 предназначены для обработки чистого алюминия. Поверхность стержня покрыта слоем солей хлора и фтора со связующим веществом. Производитель не требует прогрева изделий перед работой, но сварщики погружают электроды в нагретую до +80°С воду. Полученный шов легко очищается щеткой от шлака, при сварке отсутствуют брызги расплава. Допускается использование для соединения заготовок из дюраля.
2. ОК-9620 рассчитаны на работу со сплавами с содержанием марганца и магния до 3%. В стержень электрода введен марганец, сохранено защитное покрытие на базе солей. Перед началом работы электроды необходимо прогреть до +220°С, полученные соединения выдерживают небольшие знакопеременные нагрузки.
3. ОК-9650 отличается использованием сердечника из сплава алюминия с марганцем. Покрытие состоит из смеси щелочей и солей. Допускается использование электрода как сварочной проволоки при соединении деталей неплавящимся стержнем из вольфрама.

Электроды ОК предназначены для обработки чистого алюминия.

ОЗА-1 и 2

Электроды ОЗА-2 применяются для горизонтальной или вертикальной сварки.
Модель ОЗА-1 предназначена для горизонтальной или вертикальной сварки листов из чистого алюминия марок А0-А3. Перед началом работы кромки требуется зачистить от окислов, а детали прогреть в печи до +250…+400°С. Формирующийся слой шлака следует убрать металлической щеткой и промыть поверхности теплой водой.

Рекомендуем к прочтению Где используются электроды ОЗЛ-6

Электроды ОЗА-2 предназначены для исправления дефектов отливок из силумина марок АЛ-4 или АЛ-11 (с предварительной очисткой кромок и прогревом). Шлак смывается теплой водой и счищается стальными щетками.

Электроды перед работой требуется прокалить в печи на протяжении часа при температуре до +200°С. Металл шва, полученного с помощью ОЗА-1, состоит из алюминия с примесями кремния, титана и железа (доля компонентов в пределах 0,1-0,4%). Электроды имеют длину 350 или 400 мм (диаметр 4 и 5 мм соответственно).

Сварное соединение допускает изгиб до 170° и выдерживает нагрузку до 70 МПа.

ОЗАНА-1 и 2

Электроды ОЗАНА-1 для обработки чистого алюминия сортов А0, А1 или А3 требуют очистки кромок и прогрева деталей до +200°С (за исключением заготовок, имеющих толщину стенок менее 10 мм). Рассчитаны на работу в нижнем положении, допускается формирование потолочных швов.

Электроды ОЗАНА требуют прогрева деталей до +200°С.

Электроды модели ОЗАНА-2 применяют для соединения деталей из силумина или заделки разломов в литье.

При проведении работ может потребоваться дополнительный флюс (внешняя часть стержней ОЗАНА-1 и 2 покрыта смесью солей и связующего состава).

Электроды серии ОЗАНА перед использованием прокаливают на протяжении 30 минут при температуре +150°С, в металле шва присутствуют кремний и железо. Предлагаются стержни диаметром 3, 4 и 5 мм (длиной 320, 360 и 390 мм соответственно), сварочный ток зависит от сечения стержня. Полученное соединение выдерживает нагрузку до 90 МПа и изгиб до 140°.

Электроды ЛЭЗ

Предприятие ЛЭЗ (Лосиноостровский электродный завод) выпускает электроды для сварки конструкционных и легированных сталей. В каталоге более 50 позиций, отличающихся химическим составом и типом защитного покрытия. В производственной линейке нет стержней для сварки алюминиевых сплавов, поэтому необходимо выбрать продукцию другого завода (например ESAB или “СпецЭлектрод”).

Электроды ЛЭЗ применяются для сварки конструкционных сталей.

УАНА-6 для алюминия и сплавов с магнием

Электроды УАНА-6 с солевым покрытием позволяют вести сварку в горизонтальном и вертикальном направлениях. Перед началом работ кромки деталей необходимо зачистить и прогреть газовой горелкой либо поместить заготовки в печь. Следует учесть, что электроды не подходят для работы с деталями, имеющими толщину сопрягаемых кромок менее 10 мм. Стержни перед применением необходимо поместить в духовой шкаф, нагретый до +200°С (время прокалки до 90 минут).

Электроды УАНА-6 имеют солевое покрытие.

При использовании УАНА-6 формируется ровный шов без пустот. Остающуюся на поверхности шлаковую корку удаляют механическим способом (адгезия к основанию невысокая). Электроды имеют диаметр от 3 до 6 мм (с шагом 1 мм), сила тока в цепи составляет от 70 до 180 А (зависит от направления шва и сечения). Изделия выпускаются украинским предприятием “Энергомаш” (г. Сумы), информация о других поставщиках отсутствует.

UTP 48 с кремнием

Электрод UTP 48 предназначен для сварки или наплавки деталей, изготовленных и алюминиево-кремниевого сплава, содержащего до 12% кремния (у стержня аналогичный химический состав).

Полученный шов имеет предел текучести на уровне 80 МПа, временное сопротивление разрыву доходит до 180 МПа при относительном удлинении 5%. Металл стыка выдерживает нагрев до +573°С. Электроды могут использоваться при сварке в нижнем, вертикальном и угловом положениях, но следует учитывать повышенную текучесть расплава в ванне.

Электроды марки UTP 48 нужны для сварки алюминиево-кремниевого сплава.

Изделия UTP 48 рассчитаны на постоянный ток обратной полярности (с подачей положительного полюса на электрод). Предлагаются электроды диаметром от 2,5 до 4 мм при стандартной длине 355 мм (по отдельным заказам производитель выпускает продукцию с увеличенными или уменьшенными габаритами). Сила тока в цепи питания при проведении сварочных работ составляет 50-130 А.

Foxweld для сварки в газовой среде

Компания Foxweld предлагает аппаратуру для сварки алюминия вольфрамовым электродом с подачей защитного газа, предотвращающего насыщение расплава вредными веществами. Для формирования шва в зону сварки подают проволоку, сечение и состав подбирают в зависимости от характеристик соединяемых узлов.

Рекомендуем к прочтению Какие электроды используются по нержавейке

Электроды Foxweld предотвращают насыщение расплава вредными веществами.

Преимуществом оборудования является бесконтактный способ возбуждения дуги. На корпусе оборудования предусмотрены регуляторы параметров сварочного тока (информация выводится на малогабаритный жидкокристаллический дисплей).

Аппаратура рассчитана на подключение к бытовой сети переменного тока напряжением 220 В. Сила тока в сварочной цепи зависит от модели (например, базовый 180 DC PULSE имеет диапазон в пределах 10-180 А). Допускается снятие горелки и установка рукоятки для штучных плавящихся электродов (технология ММА). В этом случае защита шва осуществляется расплавленным флюсом. Габариты электрода подбирает сварщик, ориентируясь на протяженность стыка и толщину заготовок.

Физико-химический состав

Состав электродов по алюминию для дуговой сварки сильно отличается в различных марках. В основу их все равно входит чистый алюминий, масса которого является подавляющей, но главные свойства определяются различными добавками, которые могут служить для сварки сплавов и так далее. К примеру, марка ОЗА 1 предназначается для работы с чистым металлом и она практически на 99% состоит из него. Остальной 1% это добавки, куда входит 0,5% кремния, 0,25% титана, 0,2% железа и прочие примеси. Если же материалы предназначены для сварки алюминиево-кремниевых сплавов, то в них может содержаться около 12% кремния, а все остальное алюминий.

Электроды для сварки по алюминия марки ОЗА 1

Изготовление электродов для алюминия в домашних условиях

Начинающие сварщики и мастера с опытом иногда изготавливают электроды самостоятельно, используя проволоку с химическим составом, идентичным параметрам соединяемых деталей. Следует учесть, что самодельные изделия не отличаются стабильностью характеристик и непригодны для сварки ответственных соединений. Электроды используют для ремонта узлов, не подвергающихся высоким механическим или вибрационным нагрузкам, в бытовых или полевых условиях.

Что потребуется

Для изготовления потребуются:

• измерительный инструмент (линейка или рулетка);
• кусачки или ножовка по металлу;
• деревянная или металлическая подставка для сушки изделий;
• моток алюминиевой проволоки диаметром 3-4 мм;
• порошкообразный мел;
• силикатный клей (или жидкое стекло);
• емкость для смешивания компонентов обмазки;
• кисть для нанесения состава;
• сухая салфетка для удаления капель жидкой обмазки со стола или наконечника будущего электрода.

Для изготовления электродов нужны кусачки.

Пошаговая инструкция

Последовательность действий при изготовлении самодельных электродов для дуговой сварки алюминиевых деталей:

1. Нарезать проволоку из алюминия кусачками или дисковой пилой на заготовки, имеющие длину 250 или 300 мм (в соответствии со стандартами).
2. В отдельной емкости смешать порошкообразный мел с силикатным клеем. Полученная масса должна иметь однородную консистенцию без комков или посторонних примесей.
3. Аккуратно нанести обмазку на металлические заготовки (например узкой кистью). Толщина защитного слоя должна находиться в пределах от 1,5 до 2 мм, при нарушении требования снижается качество сварки. Наконечник, предназначенный для установки электрода в рукоятку, обмазкой не покрывают.
4. Поместить изделия за наконечники на подставку и дождаться затвердевания массы (скорость испарения влаги зависит от толщины слоя и температуры окружающей среды). Допускается ускорение процесса путем прокалки заготовок в духовом шкафу.

Видеоинструкция

В видеороликах представлен алгоритм действий, выполняемых при изготовлении самодельных электродов для сварки алюминиевых сплавов. Технология может использоваться без изменений, допускается внесение корректировок, связанных с перечнем имеющегося оборудования.

Какие сварочные электроды лучше купить

Правильный выбор стержня зависит от технических характеристик инструмента, физических показателей металла и типа сварки.

Электроды разделяют на две группы:

• Плавящиеся;
• Неплавящиеся.

Первые изготавливаются из сварочной проволоки и подходят для обработки цветных металлов малой и средней толщины, а также сталей и сплавов.

Основой для неплавящихся электродов служат вольфрам, графит или уголь. Такие стержни используются при аргонодуговой сварке, обработке алюминия, меди, магния, бронзы, титана. Зачастую при работе с неплавящимися электродами применяют не только аргон или гелий, но и азот или водород.

Важным критерием выбора является также диаметр электрода. От него зависит допустимая толщина обрабатываемого металла.

Для мелких бытовых нужд будет достаточно стержней диаметром до 2,5 мм, позволяющих производить сварку элементов толщиной около 4 миллиметров.

В свою очередь на необходимый диаметр электрода и максимальную толщину металла влияет сила тока сварочного инструмента.

Аппараты для профессионального использования обладают значением этой характеристики не менее 200 А. Этого хватит для качественной сварки металла толщиной более 15 мм электродом диаметром от 5 мм.

Совет! Несмотря на неограниченный срок годности, сварочные электроды крайне требовательны к условиям хранения. Важно не допускать механических повреждений, загрязнения и повышенного уровня влажности в местах содержания стержней. ГОСТ 9466-75 предусматривает температуру хранения электродов не ниже +15°C.

Рекомендации: 11 лучших сварочных полуавтоматов

15 лучших сварочных инверторов

8 лучших сварочных трансформаторов

Рекомендации от мастеров

Советы опытных сварщиков начинающим мастерам:

1. Рекомендуется вести сварку заготовок электродами, изготовленными из сплава одной марки. Информация о химическом составе инструмента указывается производителем на упаковке.
2. Необходимо учитывать соотношение толщины заготовок и диаметра электрода. При использовании инструмента с повышенным сечением возможно прожигание листового алюминия.
3. Расходные материалы не рекомендуется просушивать более чем 2-3 раза из-за деградации покрытия.
4. Перед началом электросварки кромки сопрягаемых деталей необходимо обработать абразивным инструментом, удаляющим окислы.

Начинающим сварщикам рекомендуется потренироваться на сварке конструкций из толстостенных заготовок или отходов. По мере получения опыта можно переходить к соединению листов.

Из-за повышенной текучести расплава сформировать тонкий и равномерный шов затруднительно. Крупные узлы рекомендуется сваривать в несколько этапов с перерывами для очистки мест соединения от шлака.

Факторы, определяющие качество соединения

Для создания качественного сварного соединения недостаточно знать, чем различаются электроды для сварки инвертором, какие лучше выбрать для конкретных условий применения. Необходимо также иметь представление о том, что влияет на результат сварных работ. Это в первую очередь следующий ряд факторов:

1. Профессионализм сварщика.
2. Техническое состояние расходников.
3. Исправность аппарата.

Сваривание металла инвертором Источник svarkaspec.ru
Первый фактор является основным и определяющим. Так как неумелый и неопытный специалист не сможет сделать качественного соединения даже при соблюдении всех правил подбора условий, подготовки материалов и расходников. Профессиональный сварщик должен иметь достаточный опыт работы с разными электродами, материалами, типами швов, чтобы выполнить по-настоящему качественное соединение.

Сами применяемые электроды должны находиться в исправном состоянии – без сколов покрытия и не увлажненными. По умолчанию, они должны быть правильно подобраны по диаметру, виду обмазки и материалу свариваемых заготовок. Кроме того, оборудование должно быть полностью исправным. В противном случае если аппарат не будет работать стабильно, качество созданного шва будет оставлять желать лучше, и ход работы не будет отвечать технологическим требованиям из-за постоянного залипания.

Профессиональная инверторная сварка Источник zuzako.com