Чем варят алюминий. Сварка алюминия: особенности и технологии

Для повышения качества и ускорения процессов выполнения работ, вы всегда можете воспользоваться нашими сварочными столами, произведенными собственными силами компании VTM.

Сварка алюминия: особенности и технологии

Алюминий является одним из самых востребованных металлов, который широко применяется как в промышленной сфере, так и в частном строительстве или ремонте. Его легкость, эстетически привлекательный вид, отличные теплоизоляционные характеристики и высокая устойчивость к внешним воздействиям делают его идеальным выбором для ряда приложений. Однако процесс сварки алюминия имеет свои уникальные особенности, которые отличают его от сварки других металлов, и требует особого подхода и выбора соответствующих технологий. Далее рассмотрим различные методы сварки алюминия и их особенности.

Почему могут возникнуть трудности?

При проведении сварочных работ с алюминием сварщик должен быть во внимании к характеристикам данного металла, так как это может привести к образованию некачественного сварного шва. Давайте подробнее рассмотрим свойства алюминия, которые могут усложнить процесс сварки:

Алюминий имеет высокую жидкотекучесть, что означает, что при плавлении он может растекаться, и управлять сварочной ванной становится проблематично. Для минимизации этого эффекта специалисты применяют теплоотводящие прокладки и другие методы охлаждения.
На поверхности алюминия под воздействием кислорода образуется оксидная пленка, что затрудняет получение прочного соединения. Для защиты шва от кислорода использует технологии с подачей инертного газа, который предотвращает окисление.
Проблемы возникают на этапе подготовки из-за присутствия оксидной пленки, которая начинает разрушаться только при температуре 2050 градусов, тогда как температура плавления алюминия составляет 660 градусов. Это создаёт риск перегрева изделия, поэтому пленку чаще всего удаляют с помощью травления.
Алюминий имеет значительный процент усадки, что может привести к незначительной деформации и изменению внешнего вида сварного соединения после его охлаждения.
Также следует учитывать склонность алюминия к образованию пор или трещин в области сварки.
Металл обладает высокой теплопроводностью, что требует подачу тока, примерно в шесть раз превышающего тот, что используется при сварке черных металлов. Для улучшения процесса можно предварительно прогревать материал.

Однако преодолеть все вышеперечисленные трудности можно, используя подходящее оборудование и технологии. Для сварщика, который до этого работал только с черными металлами, переход на работу с алюминием может быть сложным без необходимой практики и опираясь на базовые теоретические знания.

Специфические свойства алюминия

Перед тем как приступить к практическому освоению аргонодуговой сварки алюминия, необходимо досконально изучить его свойства и учесть их в работе. Обладая небольшим удельным весом, высокой прочностью и стойкостью к коррозии, алюминий позволяет создавать легкие и надежные конструкции. Однако процесс формирования неразъемных соединений с ним требует особого подхода:

Алюминий является высокоактивным веществом. Взаимодействуя с кислородом, он окисляется, образуя защитный слой в виде оксидного покрытия, для разрушения которого требуется температура выше 2000 градусов, тогда как температура плавления самого металла варьируется в диапазоне 640-660 °C в зависимости от его чистоты.
Из-за высокой теплопроводности алюминия тепло быстро уходит от сварочной зоны в соединяемые детали, что снижает глубину провара. Чтобы избежать этого, заготовки необходимо предварительно нагревать.
При плавлении алюминий практически не меняет цвет, что создает определенные трудности в видимой оценке температуры соединяемых элементов, что может привести к прожогам и утечкам.
Необходимо учитывать высокий коэффициент линейного расширения алюминия. В результате литейного усадки могут возникнуть деформации и внутренние трещины в сварном шве. В таких случаях требуется модификация шва или увеличение расхода проволоки.

Читать еще: Как сделать столярный верстак своими руками

Важно также правильно определить расход инертного газа — чем толще материал, тем больше расход газа.

Для предотвращения окисления алюминия в зоне сварки используется аргоновый купол. При применении сварочных полуавтоматов одновременно решаются две задачи: непрерывная подача проволоки и защита зоны плавления от внешних воздействий.

Сварка алюминия. Основные способы

В большинстве случаев металлообработка алюминия осуществляется с использованием полуавтоматических аппаратов, аргонодуговой сварки и инверторов.

При сварке полуавтоматическим аппаратом (MIG/MAG) вместо использования электрода подается сварочная проволока, которая может быть омедненной или флюсовой. Автоматическая подача проволоки позволяет избежать постоянного контроля расстояния между горелкой и металлом, так как оно остается постоянным.

Шов, выполненный таким способом, может быть высоким качеством, хотя скорость выполнения работы ниже по сравнению с другими методами.

В процессе аргонодуговой сварки (TIG) используются вольфрамовые электроды. Нагрев деталей происходит через электрическую дугу, образовавшуюся между электродом и местом сварки. В расплавленный металл добавляется алюминиевый провод, способствующий формированию сварочного шва.

Сварка алюминия инверторными аппаратами может быть сложной из-за трудностей в контроле качества. При этой технологии применяются плавящиеся электроды, которые работают с постоянным током, при этом держатель с электродом подключается к положительному полюсу инвертора, а вольфрамовые электроды нуждаются в переменном токе.

Аппараты MIG/MAG (полуавтоматы)

Аббревиатура MIG/MAG расшифровывается как Metal Inert Gas / Metal Active Gas. Эти аппараты подают присадочную проволоку непосредственно в горелку и применяются для сварки алюминия в больших объемах. Они позволяют получать швы среднего качества и подходят для выполнения работ на потоке, при этом рабочий процесс осуществляется с постоянным током в режиме обратной полярности.

Еще одним преимуществом полуавтоматов является возможность работы в импульсном режиме, который особенно часто встречается в профессиональных моделях. После подачи энергии кончик проволоки плавится и превращается в каплю расплавленного металла. Под воздействием импульса присадочный материал вдавливается в поверхность заготовки, что позволяет добиться высокого качества шва.

высокая скорость выполнения работ;
возможность создания непрерывных длинных швов;
управление с одной руки;
улучшенный визуальный контроль за сварочной ванной;
повышенные прочностные характеристики соединения благодаря использованию добавок и присадок;
меньше дыма и отсутствие шлака в процессе работы;
поддержка работы с тонкими заготовками, начиная с 0,5 мм.

Читать еще: Утилитарный снегоход: что это зверь и как выбрать

Таким образом, полуавтоматические аппараты для сварки алюминия могут оказаться более эффективными, чем аргонодуговые, в определенных сценариях использования. Однако у них есть и немаловажные недостатки. Полуавтоматы имеют высокую стоимость, и дополнительно стоит учитывать расходы на защитный газ и проволоку. Если сварка стали и алюминия требуется часто чередовать, то придется постоянно менять канал подачи проволоки, контактный наконечник и ролики подающего механизма (для алюминия понадобятся ролики с U-образной канавкой). Управлять плавящимся электродом, который отличается небольшой толщиной и высокой гибкостью, сложнее, чем неплавящимися аналогами.

Аппараты ручной дуговой сварки

Обычные аппараты MMA (Manual Metal Arc) также могут использоваться для сварки алюминиевого проката. Однако этот метод имеет множество недостатков и не рекомендуется для соединения конструкций, которые будут подвергаться значительным нагрузкам. Чаще всего он используется в качестве недорогой альтернативы для домашних операций.

Процесс выполняется в основном с постоянным током в режиме обратной полярности. Подобные сварочные инверторы для алюминия отличаются высоким коэффициентом полезного действия, эффективным расходом электроэнергии, защитой от нестабильности в сети, точной регулировкой ампеража и быстрым поджогом дуги. К ним требуются специальные электроды, которые подходят для работы со сплавами и чистым металлом.

требуют тщательной подготовки деталей;
сложность формирования ровного шва;
значительное разбрызгивание при плавлении электрода;
невысокое качество соединений из-за пористости;
образование прочной шлаковой корки.

Плюсы данного метода заключаются в невысокой стоимости оборудования по сравнению с другими доступными вариантами и быстрой смене операций для других необходимых материалов.

Что нужно для сварки алюминия

Процесс сварки традиционно начинается с подготовки соединяемых заготовок. Основная задача этого этапа заключается в тщательной очистке поверхности от любых загрязнений и посторонних частиц. Кромки алюминия очищаются с использованием химических составов. После полной высушки поверхности их нужно обезжирить, используя бытовые растворители, такие как уайт-спирит, ацетон или бензин с высоким октановым числом.

При работе с заготовками толщиной от 4 мм и выше, требуется предварительная обработка кромок. Существует несколько методов обработки, самым распространённым из которых является создание задней кромки или конусовидной формы. Завершающим этапом становится удаление оксидного слоя с помощью напильника или других абразивных материалов, например, наждачной бумаги с крупным зерном.

Чем варить алюминий в домашних условиях

При соединении алюминиевых заготовок с использованием покрытых электродов применяется метод MMA (Manual Metal Arc), который часто используется для металлических заготовок толщиной не менее 4 мм и для соединений, где качество соединения играет менее важную роль. Этот метод не требует высоких технологий: во время сварки в швах могут оставаться пузырьки, что значительно снижает их прочность. Еще одним заметным недостатком является трудно удаляемый шлак, который в результате может усиливать коррозию.

Читать еще: Как сделать простой трубогиб своими руками – доступные варианты

Некоторые особенности применения сварки алюминия с помощью электродов с специальным покрытием:

требуется использование обратного полярного постоянного тока;
сила тока должна составлять 25-30 А на каждый мм толщины заготовки;
хороший шов возможен лишь при условии, что кромка детали, имеющей среднюю толщину, нагрета до 300 градусов Цельсия; для более толстых деталей температура должна достигать 400 °C;
обязательно медленное охлаждение, иначе шов может стать хрупким;
электрод необходимо полностью сжигать за один подход, так как при прерывании дуги на поверхности алюминия и электрода образуется слой шлака, который мешает прохождению тока, и повторный поджог дуги становится трудным.

По окончании работ требуется тщательная очистка шва от шлака: в противном случае он может привести к коррозии металла. Для очистки потребуется только горячая вода и обычная металлическая щетка.

Варианты сварки

Если требуется сварной шов высшего качества, лучшим выбором будет использование TIG-аппарата (аргонодуговой сварки).

Процесс TIG-сварки осуществляется с помощью тугоплавкого вольфрамового электрода в среде аргона с использованием присадочного материала. Использование импульсного тока для быстро разрушает оксидную пленку, а инертный газ обеспечивает защиту от воздействия атмосферы. Проволока в качестве присадочного материала помогает формировать шов нужных размеров и отличного качества.

Другой качественный вариант сварки заключается в применении полуавтоматического аппарата с импульсным режимом. В этом случае сварка выполняется в атмосфере инертного или активного газа (MIG/MAG), без использования классического электрода. Вместо этого рабочая горелка подает автоматически проволоку в расплавленную металлом зону.

Если требования к качеству шва не столь высокие, можно использовать обычные сварочные аппараты РДС, для которых понадобятся специальные штучные электроды, предназначенные именно для алюминия, такие как марки ОК, ОЗА-1, 2 или ОЗАНА-1 и 2.

Преимущества использования синергетического аргонодугового аппарата

Синергетические аргонодуговые аппараты с микропроцессорным управлением позволяют с легкостью настраивать и изменять рабочие параметры всего в несколько кликов в зависимости от типа металла и его толщины.

Ярким представителем является Cebora TIG SOUND AC-DC 2240/M — итальянское профессиональное оборудование, предназначенное для высококачественной сварки алюминия и нержавеющей стали.