Сварка алюминиевым электродом. Маркировки и предназначение. Материалы и инструменты для ручной аргонодуговой сварки

Скрепление (раскрой) металлов производится различными способами. Наиболее эффективная технология – с помощью сварочного аппарата. Применительно к алюминию эта работа существенно осложняется, и в первую очередь, из-за быстрого образования толстого слоя оксида на поверхностях деталей. Процесс этот происходит беспрерывно, что и затрудняет сплавление образцов.

Какие электроды следует использовать для дуговой сварки алюминия, как добиться качественного шва, что учесть – об этом и не только подробно расскажет предлагаемая статья.

Типы электродов

Вольфрамовые

1. ОЗА-1 (ОЗАНА-1). Используются при работе с алюминием, характеризующимся технической чистотой. Особенности сварки – обратная полярность постоянного тока, предварительный нагрев металла.

1. ОЗА-2 (ОЗАНА-2). Эти модификации сварочных стержней применяется в основном для наплавки деталей, а также для обработки бракованных участков (их заваривания). По отзывам профессионалов, прежде чем приступать к работе, эти электроды необходимо прокалить.

1. УАНА. Электроды, которыми производится сваривание сплавов на основе алюминия:

• первая серия (УАНА-1) – для марок АД (0, 00, 1);
• вторая (УАНА-2) – для АД31 (33, 35), АЛ9 (11, 34);
• третья (УАНА-3) – для АЛ2 (4, 30);
• четвертая (УАНА-4) – для марок сплавов ММ, АМЦ, АМцС;
• пятая (УАНА-5) – Амг (2 – 5);
• шестая (УАНА-6) – для сплавов Амг (3 – 6), а также чистого алюминия.

Угольные

Об их особенностях и специфике ведения сварки .

Графитовые

Для сваривания алюминия и сплавов из него они используются гораздо реже, и в основном специалистами. Они нашли более широкое применение в промышленности, а для ручной дуговой сварки – лишь при работе с медными проводами.

Он зависит в основном от силы тока, и приведенными данными можно руководствоваться при ручной аргонодуговой сварке. Для нее целесообразно выбирать вольфрамовые электроды или их лантанируемую модификацию сечением от 0,8 до 8 мм, в зависимости от силы тока (А).

• до 10 А – 1 мм;
• 20±10 – 2;
• 30±10 – 3;
• 60±20 – 4;
• 80±20 – 5;
• 105±25 – 6.

Более толстыми электродами работают лишь профессионалы.

• Первичная зачистка образца делается с помощью органических растворителей (РС 1 или 2, уайт-спирит, ацетон технический). С их помощью легко удаляется грязь, а также производится обезжиривание поверхностей.
• Для снятия оксидной пленки с алюминия используются щетки с металлическими ворсинками. Их толщина – до 0,1 мм. После этого производится повторная обработка образца растворителем.
• Для дуговой сварки алюминия лучше использовать . Ток – постоянный, полярность – обратная. Ориентировочные данные по выбору сечения стержней приведены выше.
• Просушка электродов ведется при температуре 210±10 ºС. Ее продолжительность – не менее 2-х часов.
• Для получения качественного шва алюминий или его сплав подогревается до 280 – 420 ºС. Такой диапазон объясняется тем, что температура подбирается в зависимости от толщины заготовки. Чем она больше, тем интенсивнее должен быть разогрев образца. Если он характеризуется значительными габаритами, то практикуется точечный (локальный) нагрев, в области рабочей зоны.
• На последнем этапе производится удаление шлака, после чего шов поливается горячей водой, и далее он обрабатывается все той же металлической щеткой.

В статье изложена общая (ознакомительная) информация по электродам по алюминию. Дуговая сварка ведется по нескольким технологиям – при помощи автомата или вручную, в облаке инертного газа (аргон или его смесь с гелием). Как разновидность последнего способа – сварка плазменная. Только зная и учитывая все нюансы предстоящей работы, можно правильно подобрать оптимальный тип электрода и его диаметр.

Современные электроды для сварки алюминия представляют собой высокотехнологичный сплав, способный производить качественные, неразъемные и долговечные соединения, швы. Для сварки алюминия необходимы именно специальные электроды, поскольку рассматриваемый металл можно отнести к числу тяжело свариваемых.

Общие характеристики

На поверхность алюминия при контакте её с воздухом мгновенно образуется оксидная пленка. Для того чтобы окислы не имели место во время сварки, применяется защитный газ, среда которого служит вытесняющим фактором, отделяющим поверхность металла от воздуха. Электроды по алюминию могут быть различных марок,основные из которых, а также их предназначения заслуживают отдельного внимания.

Маркировки и предназначение:

• Электрод по алюминию ОЗА-1 – для сварки, а также плавки деталей, конструкций из алюминия технической частоты;
• Электрод по алюминию марки ОЗА-2 – для заваривания бракованных участков алюминия, наплавки деталей алюминиево-кремнистых сплавов марок АЛ-4, АЛ-9, А-11;
• Электроды для алюминия ОЗАНА-1 – для сварки и наплавки деталей, конструкций, выполненных из алюминия, технической чистоты;
• Сварочные электроды ОЗАНА-2 – для заваривания бракованных участков литья, наплавки деталей из алюминиево-кремнистых сплавов марок АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11;
• Сварочные электроды марки УАНА-1 – для сварки сплавов марок АД, АД0, АД00, АД1;
• Электрод по алюминию марки УАНА-2 – для сварки сплавов марок АД31, АД33, АД35, АЛ9, АЛ11, АЛ34;
• Электроды УАНА-3 – для сварки сплавов марок АЛ-2, АЛ4, АЛ30;
• Алюминиевый электрод марки УАНА-4 – для сварки алюминия и сплавов марок АМЦ, АМцС, ММ;
• Электрод марки УАНА-5 – для сварки сплавов марок АМг2, АМгЗ, АМг4, АМг5;
• Электрод по алюминию марки УАНА-6 – для сварки алюминия и сплавов марок АМгЗ, АМг4, АМг5, АМг6.

Прежде чем выполнять сварочные работы, должны обязательно следовать подготовительные работы, включающие в себя обезжиривание рабочих поверхностей, очистку, удаление оксидной пленки. Присадочные алюминиевые материалы, включая вольфрамовый электрод, должны обрабатываться аналогичным способом. Ниже приведен список основных шагов на этапе подготовки поверхностей к обработке.

Этапы подготовки поверхностей к работе:

• Обезжиривание и травление деталей;
• Промывка посредством проточной воды;
• Осветление в растворе азотной кислоты;
• Промывка посредством проточной горячей воды;
• Сушка до полноценного удаления влаги.

Алюминиевые электроды плавятся в несколько раз быстрее, нежели стальные. Алюминиевые катоды обрабатывают детали практически непрерывно. Обработка деталей выполняется сварщиком, обладающим соответствующей квалификацией, имеющим специфические навыки, знания. Электроды для производства сварки рассматриваемого металла и его сплавов имеют неоспоримые положительные качества, среди которых особого внимания стоят невысокая цена, эксплуатационная простота.

Производство соединительных работ деталей из алюминия подойдет идеальным образом для полевых условий, а также для применения в частных мастерских. Вольфрамовые электроды способны разрушать оксидную пленку, которая образуется на поверхности данного цветного металла. Электрод должен быть качественным и надежным, так как от его качественных параметров и характеристик по окончании соединительных работ будет зависеть долговечность шва и соединения.

Присадочный материал - предмет повышенного внимания как профессионального сварщика, так и новичка данного ремесла, который оказывает влияние на пластичность шва, его аккуратность и долговечность. Если присадочный материал пользуется спросом на рынке электротехнических товаров - значит, он в большинстве случаев является проверенным и надежным.

О технологии

Технология сварки алюминия посредством катода сначала предполагает подготовку металла к работе. Таким образом, профилируются кромки деталей, после чего производится очистка поверхности материала от загрязнений, оксидных образований. Обработка материала выполняется посредством удаления в специальных щелочных ваннах. Для очистки и удаления поверхности металла и самого катода применяются специализированные растворители органического происхождения. От качества растворителя, которым осуществляется очистка рабочих поверхностей, также очень многое зависит, включая качество сопряжения материалов с присадочным припоем.

С ролью растворителя для очистки обрабатываемых поверхностей успешно справляется Уайт-спирит, либо технический ацетон. Также может использоваться растворитель РС-1, РС-2. Относительно щелочных ванн, то они состоят из 50 г технического тринатрийфосфата, 50 г кальцинированной соды, 30 г стекла в жидком состоянии из расчета на один литр. Стоит отметить, что температура ванны щелочи может равняться пределам 60-70 градусов. Обработка металла производится на протяжении 5 минут.

По окончании очистки алюминия следует удаление оксидной пленки, которую можно снять посредством металлической щетки. После проведения очистки кромок деталей, металл обезжиривается посредством растворителя снова. Прежде чем приступать к работе, понадобится тщательнейшим образом просушить катоды в условиях температуры 200 градусов на протяжении двух часов. Рассматриваемый материал и его сплавы обрабатывается сварочным инвертором, используя специальные электроды.

После подготовительного этапа приступают к соединительным работам, используя электрод, которые производятся в условиях постоянного тока с обратной полярностью. Рабочий параметр принимается из расчета 25-30 А на 1 мм диаметра, который имеет электрод. Для получения надежного, аккуратного и долговечного шва материал разогревается до температуры от 250 до 400 градусов Цельсия (показатель температурного нагрева выбирается, опираясь на диаметр обрабатываемого материала).

Способы

Электрод, применяемый для сварки алюминия, может быть графитовым, вольфрамовым, угольным. Выбор осуществляется, опираясь на диаметр обрабатываемых деталей. Применяются многие виды воздействия на рассматриваемый металл, среди которых ручной электродуговой, автоматический электродуговой, дуговой в среде защитных газов. Каждая методика имеет свои преимущественные стороны, а также недостатки, к тому же может быть использован исключительно при конкретных производственных необходимостях.

Ручная электродуговая сварка производится путем применения штучных катодов специальных марок при постоянном токе обратной полярности. Аргонодуговая обработка деталей выполняется посредством вольфрамового катода, и эта методика считается наиболее оправданной и популярной среди профессиональных рабочих. Распространением пользуется использование инверторных источников питания, с возможностью смены частоты напряжения.

Обработка алюминиевых деталей должна производиться на повышенной частоте, в то время как для заварки дефектов - при пониженной частоте. Полуавтоматический режим предпочтительнее аргонодугового ввиду повышенной степени производительности. Работа в полуавтоматическом режиме выполняется при постоянном токе с положительной полярностью на основном элементе.

Для получения высококачественных, долговечных, а также надежных соединений понадобится определенная квалификация, профессиональный уровень, навыки, с помощью которых удастся добиться аккуратности и долговечности швов. Стоит помнить, что электрод, а также все вспомогательные и основные рабочие элементы должны быть качественными. В противном случае, если пренебрегать общими наставлениями и рекомендациями опытных специалистов, Вы рискуете не получить желаемый итог стараний.

Комментариев:

• Сварка алюминия: что следует знать
  • Легирующие элементы
  • Химические свойства алюминия
  • Механические свойства
• Основные методы сварки
• Защитный газ при сварке алюминия
• Особенности новых технологий

В последние годы использование алюминия все больше получает распространение в производстве благодаря характеристикам, которые делают его привлекательной альтернативой стали. Алюминий в три раза легче, чем сталь, тем не менее он имеет более высокую прочность при легировании. В 6 раз лучше стали проводит электрический ток (в 30 раз лучше нержавеющей стали). Кроме того, алюминий — немагнитный материал, обеспечивающий превосходную коррозионную стойкость.

Действительно, технология сварки алюминия менее энергоемка и, следовательно, легче сварки стали. В мировом производстве прирост объемов сварки этого металла ежегодно составляет 5,5 % в связи с тем, что алюминий все больше используется в автомобильной и других отраслях промышленности.

Однако могут возникнуть некоторые трудности при применении привычного оборудования, калиброванного под сварку стали. Да и привычные сварочные режимы стали не всегда применимы к алюминию. Например, высокая теплопроводность и низкая температура плавления алюминия могут легко привести к прожиганию и поводковым проблемам, если не соблюдаются надлежащие режимы.

Сварка алюминия: что следует знать

Вернуться к оглавлению

Легирующие элементы

Чтобы была понятна технология сварки этого металла, прежде необходимо понять некоторые основы его металлургии. Алюминий можно легировать рядом различных элементов для увеличения прочности, стойкости к коррозии и/или общей свариваемости.

Главными легирующими алюминий составляющими служат Cu, Si, Mg, Mn и Zn.
Медь (Cu) обеспечивает высокую прочность алюминия. Эта серия сплавов является термостойкой и используется для изготовления частей самолетных двигателей, заклепок и винтов. Большинство этих сплавов считаются малопригодными для дуговой сварки из-за их чувствительности к горячим трещинам. Эти сплавы свариваются 4043 электродами с наполнителями, обладающими низкой температурой плавления с целью уменьшения вероятности горячих трещин.

Марганец (Mn) — с ним алюминий дает сплавы холодной закалки общего назначения, обычно отлично подходящие для аргонно-дуговой сварки с 4043 или 5356 электродами, не склонные к горячим трещинам. Кремний (Si) уменьшает плавление алюминия и улучшает его текучесть. Сплавы обладают хорошей свариваемостью.
Магний (Mg) придает сплавам отличную свариваемость с минимальной потерей прочности. Кремний и магний в совокупности создают термостойкие сплавы средней прочности, несколько склонные к горячим трещинам. Наиболее распространенными электродами для этой серии являются все те же универсальные 4043.
Цинк (Zn) в сплаве с алюминием и медью придает высокую прочность сплавам из алюминия. Свариваемость этой серии имеет недостаток: многие сорта чувствительны к образованию горячих трещин.

Чистый алюминий без легирующих добавок широко используется благодаря своей превосходной стойкости к различным видам коррозии, в оборудовании химической промышленности, легко сваривается с электродами 1100 и 4043 сплавов.

Вернуться к оглавлению

Химические свойства алюминия

С точки зрения химии алюминий имеет высокий потенциал растворимости атомов водорода в жидкой форме и низкую растворимость в точке кристаллизации. Это означает, что даже небольшое количество водорода, растворенное в металле шва, будет стремиться выйти из него по мере затвердевания, а возникшая пористость шва может стать большой проблемой во время сварки алюминия.

Кроме того, алюминий, соединяясь с кислородом в форме оксида алюминия, создает пористый слой, который может стать ловушкой для влаги, масла, смазки и других материалов. Другими словами, алюминий защищен оксидной пленкой, которая обеспечивает металлу превосходные антикоррозионные свойства. Но, поскольку оксидная пленка имеет высокую температуру плавления (2037°С), в три раза превышающую температуру плавления самого алюминия, она препятствует соединению частей металла. Поэтому сварка алюминия требует предварительного удаления оксидной пленки, для чего можно использовать любой способ:

• механическая очистка;
• растворители;
• химическое травление и др.

Важно! Вот некоторые из признаков наличия оксидной пленки:

• блуждающая дуга, когда вы не можете получить лужу без прожига и искажения металла;
• ваш наполнитель не смешивается с лужей, вместо этого он скатывается в трудно расплавляемый шарик;
• при попытке соединения двух краев заготовок алюминия они завиваются друг от друга и образуют еще больший разрыв;
• 8 часов экспозиции после очистки вполне достаточно для работы до повторной очистки.

Вернуться к оглавлению

Механические свойства

Механические свойства сварного шва, такие как прочность на растяжение, упругость и удлинение, зависят от выбора вида сплава алюминия и наполнителя.

Для канавки сварных швов зона термического влияния (ЗТВ) диктует прочность соединения:

1. В сплавах холодной закалки ЗТВ будет полностью отожженной и станет слабым местом.
2. Термостойкие сплавы требуют гораздо большего времени для отжига в сочетании с медленным охлаждением.

При таком режиме прочность сварного шва пострадает меньше.

Для угловых швов прочность зависит от состава наполнителя сплава электрода, используемого для сварки.

Совет: по возможности лучше подкладывать под область сварки радиатор из меди или алюминия. Поскольку алюминий имеет хорошую теплопроводность, то тепло из области сварного шва быстро передается остальным частям заготовок, которые становятся настолько горячими, что это может вызывать усадки и деформации в их структуре. С помощью некоторого теплопоглощения материалом, находящимся под областью сварки, можно защитить работу от деформации.

Вернуться к оглавлению

Основные методы сварки

Существует несколько основных методов сварки алюминия:

1. Электродуговая газовая сварка — выступает как процесс, включающий в себя беспрерывную подачу сплошного расплавляющегося электрода в защитном газе. Применяется для сварки большей части используемых в производстве металлов, включая алюминий и другие цветные металлы, для сваривания с электродом постоянного тока положительного потенциала. При работе с алюминием полуавтоматическая сварка отличается тем, что электродом служит алюминий, подаваемый с большей скоростью и при большем токе.
2. Электродуговая сварка с вольфрамом в защитном газе. При этом в процессе сварки происходит коалесценция металла при нагревании его теплом электрической дуги, возникающей между вольфрамовой проволокой и заготовкой. Неплавящимися электродами из вольфрама в среде инертного газа обеспечивается сварочный шов высокого качества. Швы четкие и блестящие, фактически не требующие зачистки после сварки. Такой способ применим для сваривания подавляющего числа металлов, но при этом требует виртуозных навыков от сварщика, особенно на тонких и замысловатых деталях. Благодаря отличному результату сварки этот метод широко применяется в аэрокосмической отрасли, самолетостроении, энергетике и нефтехимической отрасли.
3. Плазменная электродуговая сварка — вариация на тему электродуговой сварки с вольфрамом в экранирующем газе. Процесс использует ограниченную дугу, выдавливаемую посредством медной насадки, она короче и действует целенаправленно. Ход сужения дуги значительно увеличивает накал дуги и количество происходящей ионизации. По мере повышения температуры энергия области плазмы распространяется вниз к рабочей поверхности алюминия. Общий результат выражается в концентрации источника тепла при более высокой температуре, что существенно повышает эффективность передачи тепла, позволяя ускорять процесс сварки. Однако использование этого метода для сварки алюминия вручную требует высокого уровня квалификации сварщика.
4. Сварка лазером — обычно это автоматизированный процесс, использующий тепло от насыщенного луча брэгговского (соотнесенного) света для сваривания материалов. Употребляется для сварки практически любых металлов, алюминия в том числе. Гарантирует высокие скорости сварки, прекрасные свойства шва (хорошую механику, низкие искажения, без шлака и брызг). Сварные швы при этом выполняют как с присадочным металлом, так и без него, применяя защиту области сваривания газом. Используемое при этом оборудование требует немалых затрат и настоящего мастерства оператора из-за очень высокой скорости сварки и малого размера участков, повреждаемых лазером.
5. Экранированная сварка (также известная как ручная дуговая) — процесс, который производится за счет тепла от электродуги, возникающей между электродами (кончиком) с флюсовым покрытием и поверхностью основного материала. Электродом служит металлическая проволока, покрытая составом из смеси минералов с металлами. Формула этой смеси обусловливается разновидностью электрода и полярностью сварки. Одна из функций покрытия — защитная, то есть обеспечение флюсования с целью вывода примесей из сварного депозита и контролирования химии сварного шва, обеспечения желаемых механических свойств. По мере накладывания шва покрытие электрода распадается, давая пары, которые служат в качестве защитного газа, и предоставляя слой шлака. И пары, и шлаковый слой защищают область сваривания от атмосферного воздействия. Такая сварка может применяться в условиях ограниченного доступа. Из-за простоты используемого оборудования и его эксплуатации, а также универсальности процесса экранированная дуговая сварка доминирует над другими сварочными процессами в сфере обслуживания и ремонта, в том числе и в таком деле, как сварка алюминия.

Размеры вольфрамовой проволоки, служащей электродом, в зависимости от величины тока:

• 1/6 чистого вольфрама для тока от 30 до 80 А;
• 3/32 чистого вольфрама для 60-130 А;
• 1/8 чистого вольфрама для тока от 100 до 180 А.

При этом размер наполнителя стержня равен размеру вольфрама, длина дуги должна равняться диаметру вольфрама.

Важно! Когда не имеете представления о том, с каким именно сплавом алюминия имеете дело, воспользуйтесь универсальным электродом 4043.

Алюминий - не самый простой металл для сварки, поэтому электроды для сварки алюминия выбираются с целью обеспечения наилучшего качества и долговечности соединения. Исходным пунктом является верный выбор технологии сварки - плавящимся (метод MIG/MAG) или неплавящимся (TIG/WIG) электродом, а также наличие соответствующего оборудования.

Как известно, данный метод представляет собой использование плавящегося электрода, который работает в среде защитного газа (аргона). В этом случае подается в зону соединения по коаксиально расположенной в сопле трубке, которая со всех сторон омывается потоком аргона. Рабочая температура в сварочной зоне достигает 1500 0 С, поэтому при использовании метода MIG/MAG для соединения тонкостенных алюминиевых конструкций следует помнить о возможности их тепловой деформации.

Основными режимами, используемыми на практике, являются:

В современных сварочных аппаратах все вышеперечисленные режимы могут программироваться заранее.

Таким образом, при выборе плавящихся электродов к технологии MIG/MAG необходимо предварительно изучить технические возможности оборудования для электродуговой сварки алюминия и установить требования, касающиеся качества конечного шва.

Выбираем плавящиеся электроды

Электроды по алюминию для электродуговой сварки выбирают с учетом:

1. Фактора полярности тока (алюминий по методу MIG/MAG варится только на обратной полярности).
2. Расчета сечения в зависимости от используемой силы тока: на каждый квадратный миллиметр поперечного сечения электрода должно приходиться не более 25 А сварочного тока.
3. Предварительного подогрева до 300-400 0 С (более высокие значения - для сварки изделий с большей толщиной) снижает расход материала и увеличивает стабильность процесса.
4. Наличия или отсутствия сварочного флюса. Для соединения алюминиевых конструкций небольшой толщины такой флюс в виде обмазки можно подготовить и самостоятельно. Для этого карбоксилметилцеллюлозу (аморфное вещество, известное как пищевая добавка Е-466) замешивают в воде до вязкой консистенции, после чего наносят на электрод и прогревают его при температуре 250-300 0 С.

В зависимости от вида электродуговой сварки могут быть использованы и другие виды сварочных электродов. Например, для заварки дефектов в алюминиевых отливках, при ликвидации повреждений в алюминиевых дисках, а также при работах с алюминиевыми заготовками малой толщины электрод для алюминия может быть из угольного стержня. Используется только ручная сварка, которая должна проводиться на прямой полярности.

Применение находят следующие исполнения плавящихся электродов:

• Щелочно-солевые типа ОК (для алюминия подходят виды 96.20, 96.10 и 96.50). Такие электроды особенно эффективны при неразъемных соединениях алюминиево-магниевых сплавов типа АМг и АМц, а также силуминов. Для сварки дюралюминов эти исполнения непригодны. Отличаются повышенной гигроскопичностью, поэтому их следует хранить только в сухих помещениях и только в заводской упаковке;
• ОЗАНА, весьма популярные в среде пользователей. Имеют две модификации. ОЗАНУ-1 используют для сварки алюминия технической чистоты (марок АД, А0, АД33 и т.п.). .ОЗАНА-2 - класс, который предназначается для работ с кремнисто-алюминиевыми сплавами. Ими также можно вести сварку как вертикальных, так и горизонтально расположенных швов;
• Проволочные ОЗА на основе сварочной алюминиевой проволоки СвА. Считаются наиболее универсальными видами, предназначенных для сварки алюминия.

Плавящийся электрод можно изготовить и своими руками. Для этого подходящую по диаметру алюминиевую проволоку разрезают на мерные прутки длиной 250-300 мм. Далее готовят поверхностную обмазку из мелко толченого мела и силиката натрия (жидкого стекла). Когда состав достигнет равномерной слабовязкой консистенции, его наносят на поверхность отрезанных прутков. Толщина обмазки не должна быть менее 1,5 мм. После тщательного просушивания самодельный электрод для алюминия готов к использованию.

Выбор электрода производится в зависимости от марки свариваемого алюминиевого сплава. Изделия нуждаются в предварительной подготовке. Простейшее исполнение можно изготовить и самостоятельно.

Особенности сварки алюминия по методу TIG/WIG

Для алюминия процесс реализуется в основном при обратной полярности тока. Электродом служит вольфрамовая проволока, которая поступает в зону обработки по полому зажимному устройству в горелке. Вокруг этого зажима подается поток аргона, обеспечивающий защиту соединяемых материалов от окисления. Шов получается исключительно однородным. Этому способствуют:

1. Значительно более высокая температура плавления вольфрама, вследствие чего электрод выполняет функцию дополнительного теплового воздействия на соединяемый металл, а сам в процессе плавления не участвует.
2. Надежное укрытие сварочной ванны от внешних воздействий, что исключает образование брызг алюминия.
3. Равномерность теплового поля внутри зоны обработки, в результате чего металл шва не отличается по своим структуре и свойствам от металла заготовки. При сварке разнородных алюминиевых сплавов состав сварного шва определяется интенсивностью протекания диффузионных процессов. В частности, там всегда присутствуют интерметаллидные соединения, повышающие прочность шва.

Применение процесса TIG/WIG на обратной полярности принципиально возможно, но используется гораздо реже. Наоборот, учитывая постоянно возрастающее количество бытовых сварочных инверторов, целесообразнее применять метод в условиях переменного тока.

Метод хорош при соединении алюминиевых конструкций с небольшой толщиной (до 2-2,5 мм) и не отличается высокой производительностью. Причина заключается в способе функционирования самого инверторного аппарата. Поскольку в его рабочем контуре постоянно осуществляется двухстадийное преобразование тока - из переменного в постоянный, а затем обратно, то этот контур интенсивно нагревается. Обдув сварочного инвертора проблемы полностью не решает, поэтому для каждой модели инвертора есть свое значение продолжительности включения (ПВ). Реальное ПВ инверторов не превышает 0,85-0,9 (утверждения о конструкциях аппаратов с более высоким ПВ следует рассматривать только как пиар-акцию их производителей). Наконец, для получения качественного сварного шва после сварки алюминия инвертором необходим большой опыт.

Соединение алюминиевых деталей при помощи инвертора возможно при соответствующей квалификации сварщика и с учетом технических возможностей имеющегося сварочного аппарата.

Выбор вольфрамовых электродов

Промышленные типоразмеры отличаются высокой стоимостью. Они изготавливаются в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 23949, и подразделяются на следующие группы:

1. Наиболее бюджетные типа ЭВЧ, которые состоят из 98,5 % химически чистого вольфрама с добавкой железа, кальция, молибдена, никеля и кремния. Профессионалы недолюбливают эти марки электродов, поскольку считают, что зажигание дуги в этом случае происходит нестабильно (для инверторных аппаратов это обстоятельство важно). Такие электроды могут быть шлифованными и не шлифованными.
2. Типа ЭВЛ - отличающиеся тем, что в их составе дополнительно присутствует оксид лантана (в количестве до 1,4%). Наличие этого вещества улучшает условия поджига дуги и уменьшает склонность дугового разряда к прожогу поверхности соединяемых деталей. В электродах марки ЭВЛ-2 количество оксида лантана доведено до 2%.
3. Типа ЗВТ, в составе которых наличествуют тантал и двуокись тория (их суммарное процентное содержание в составе материала электрода достигает 3,5-5%). Наличие указанных компонентов позволяет успешно варить алюминий в сочетании с другими алюминиевыми сплавами. Электроды этого типа выделяются своей наивысшей ценой.

Вольфрамовые неплавящиеся электроды выпускаются и за рубежом. Они маркируются буквой W, к которой добавляется еще одна, в зависимости от того, на каком токе будет выполняться . Материалы имеют также разный цвет упаковки:

• Марка WP (зеленый цвет) считается наиболее универсальной. Такими электродами можно работать как по чистому алюминию, так и по его сплавам. Пригодны для сварки переменным током, причем с возрастанием частоты осцилляций качество соединения увеличивается. Поскольку теплостойкость материала ограничена, то для обеспечения более равномерного теплового поля торец выполняют полусферическим;
• Марка WZ-8 (белый цвет) используется при наличии специальных требований к химической чистоте шва. Роль такого очистителя выполняет окись циркония, которая входит в состав. Кроме того, оксид циркония повышает стабильность горения дугового разряда и увеличивает термостойкость;

Марка WТ-20 (красный цвет) по своим потребительским характеристикам примерно соответствует отечественным маркам ЭВТ. Однако для соединения алюминия и его сплавов они используются реже, поскольку ухудшают стабильность горения дуги. Единственное их преимущество - высокая стойкость, что имеет значение при продолжительных сварочных операциях.

Данный материал обладает высокой электро- и теплопроводностью, относительно легкой массой, и его сплавы имеют отличные механические свойства. Но сварка алюминия — достаточно трудный процесс. Не каждому под силу его осуществить.

Но следует учитывать и правильные электроды по алюминию, как варить его правильно.

Особенности работы с алюминием

Варить алюминий достаточно трудно, так как он имеет определенные свойства:

1. Поверхность алюминиевых листов имеет окисную пленку, которая начинает плавиться только при температуре в 2044° С, а вот сам металл начинает «работать» при температуре в 660° С.
2. Сделать цельный шов на алюминии достаточно тяжело из-за того, что данный металл легко окисляется, за счет чего образуется тугоплавкая пленка на каплях. Поэтому при работе с данным металлом необходимо позаботиться о том, чтобы в окружающей среде не было воздуха. Для этого используется электросварка с применением аргона.
3. При сварке алюминий очень сильно растекается, поэтому во время процесса необходимо помнить о теплоотводящих подкладках.
4. Когда алюминий электродами сварится, то образовываются кристаллизационные трещины. От этого швы значительно слабеют. Такие расколы образуются из-за того, что в составе алюминия присутствует кремний. А поры образуются из-за водорода, который при нагревании также покидает металл.
5. Во время сварки швов возникает такой дефект, как деформация формы в процессе затвердения. Это происходит из-за того, что данный металл имеет высокий показатель линейного расширения.
6. Для металлообработки алюминия нужен ток, который больше в 1,5 раза, нежели нужен для сварочных работ с другими сталями. Хотя если сравнивать температурные показатели для плавления, то алюминиевый металл имеет более низкую температуру.
7. В состав алюминия также могут входить неизвестные сплавы. А это, в свою очередь, может привести к затруднениям с выбором электродов и режимов.

Как варить алюминий правильно?

Сегодня есть три основных варианта сварочных работ по алюминию:

1. Режим AC TIG, предназначенный для сварки в среде инертных газов, осуществляется вольфрамовым электродом.
2. Режим DC MIG предназначен для среды инертных газов, но уже осуществляется полуавтоматом с автоматической подачей проволоки.
3. Режим ММА, во время которого сварка происходит покрытыми плавящимися электродами и при отсутствии защитного газа.

В первую очередь следует помнить, что для выполнения качественной сплавки алюминия необходимо позаботиться об оксидной пленке. Для этой цели используется постоянный или переменный ток, но с обратной полярностью. Таким образом, возникает катодное распыление, под воздействием которого пленка разрушается. Если же ток будет прямополярным, то это никакого эффекта не даст.

Как лучше подготовить алюминий?

Перед тем как приступать к сварочным работам, алюминиевая поверхность должна быть тщательным образом подготовлена к этому процессу. Для этого следует выполнить ряд работ.

В первую очередь стыки поверхности и поверхность в целом обезжириваются и очищаются. На поверхности свариваемого алюминия не должно остаться никакой грязи, масла или жира. Для такой цели используют ацетон, уайт-спирит, авиационный бензин или какой-либо другой аналогичный растворитель.

Может возникнуть необходимость разделать кромки. Это производится в том случае, если толщина листа алюминия превышает 0,4 см. В остальных же случаях металл оставляют таким, какой он есть. Но есть случай, когда алюминий покрыт электродами, тогда его не трогают, если он не толще 2 см. Если же предстоит иметь дело с алюминием тоньше чем 1,5 мм, то следует позаботиться об отбортовках.

Далее удаляется оксидная пленка. Для этого при помощи наждачной бумаги, напильника или металлической щетки (диаметр проволоки не больше 0,15 мм) края сплавляемых деталей (на расстоянии в 2,5-3 см) зачищаются.

Метод сварки алюминия при помощи штучных покрытых электродов

Режим ММА предназначен для сварки, где дело имеется с металлом толще 4 мм. Но данный режим имеет ряд негативных моментов, а именно:

1. При таком варианте работ шов имеет не очень высокое качество, так его поверхность будет иметь пористость.
2. К тому же во время электросварки наблюдается сильное разбрызгивание металла, что тоже не очень безопасно.
3. После окончания проведения работ образовавшийся шлак очень тяжело счищается, а если от него не избавиться, то на поверхности алюминия образуется коррозия.

Но при всем этом покрытыми электродами работают как по обычному алюминию, так и с его компонентами. Раньше для сварочных работ применяли электроды марки ОЗА-1 и ОЗА-2, но сегодня на их замену пришли УАНА и ОЗАНА. Данные электроды разработаны для всех видов сплавов алюминия. Первым электродом работают с металлом технической чистоты, а вторым — с алюминиево-кремнистыми сплавами.

При сварке алюминия в режиме ММА следует применять постоянный ток с обратной полярностью. При этом на 1 мм диаметра электрода должно идти 25-30 А тока.

Чтобы достичь оптимального качества сварки, металл разогревается как минимум до 250-300° С. Но если используются детали более массивного характера, то этот показатель возрастает до 400° С. Процесс подогрева и постепенного охлаждения способствуют получению хорошей плавкости материалов с использованием ослабленного тока. Также такой метод работы не приводит к образованию кристаллических трещин и уменьшает коробление. Если иметь дело с крупногабаритными деталями, то лучше применять локальный нагрев.

Следует знать, что сварочные работы алюминиевым электродом осуществляются в 2 раза быстрее по сравнению с другими, так как они быстрее плавятся. Вследствие этого скорость сварки увеличивается.

В случае обрыва дуги кратер и рабочий конец электрода получают слой шлака.

А он уже будет мешать «поджигать» дугу. Специалисты советуют, чтоб избежать такой неприятности, вся сварка должна проводиться одним махом, без перерывов, в пределах одного электрода. Причем работы по алюминию не требуют колебаний электродом поперечного типа, как делалось бы при работах со сталью.

Чтобы поспособствовать повышению качеству шва, оконченный стык очищается от шлака, промывается горячей водой и зачищается при помощи стальной щетки. Таким образом, из всех микротрещин удалится мусор, который в дальнейшем мог бы привести к коррозии.

Так как покрытые электроды и сварка ими имеют много неприятных особенностей, такой способ применяют достаточно редко. Взамен ему отдают предпочтение аргонной сварке.

Метод электросварки вольфрамовым электродом в среде инертных газов

Режим AC TIG пользуется большой популярностью. Такой способ обеспечивает высокие показатели по прочности, и шов имеет очень эстетичный вид.

Для осуществления такой металлообработки берутся тунгстеновые электроды (сечение — от 1,6 мм до 5 мм) и специальные присадочные прутки (сечение — от 1,6 до 4 мм).

Для достижения качественного эффекта используется аргон или гелий. Главное, чтобы оба газа были максимальной чистоты. Оксидную пленку разрушает дуга, питающаяся переменным током. Во многом на качество проводимых работ влияют правильно подобранное оборудование и его комплектация.

Для правильной плавки металла необходимо соблюдать угол наклона в 70-80° между поверхностью и электродами, а 90° наклона нужны электроду и присадочной проволоки. Необходимо контролировать, чтобы длина дуги была не больше 1,5-2,5 мм.

При правильной сварке горелка идет за присадочным прутком, а не впереди. Таким образом, гарантируется защита шва. Присадочный пруток работает возвратно-поступательными движениями. Ни в коем случае нельзя использовать поперечные движения.

Чтобы был отвод тепла, применяют стальную или медную подкладку, которые выполняют роль радиатора. Сварочная ванна используется маленьких размеров. Во время сварки сварочный ток и инертный газ должны иметь прямо пропорциональный расход.

Аргон подается на 5 секунд раньше, чем поджигается дуга, и выключается на 7 секунд позже, после того как она потухла.

Метод электросварки алюминия полуавтоматом

Режим DC MIG выполняется с применением специального импульсивного аппарата, который помогает справиться с оксидной эзерфолью при помощи импульса высокого напряжения. Такой способ имеет высокий уровень качества шва, так как во время плавления капли алюминия «вбиваются» в сварочную ванную. Но стоимость такой аппаратуры очень высока.

Для выполнения MIG-сварки необходимо помнить о следующих технических особенностях:

1. Сплавы алюминия и его сплавы не терпят постоянного тока с прямой полярностью.
2. Если в рукаве будут наблюдаться сопротивления, то алюминиевая проволока будет завиваться в петли, так как она мягче, чем стальная. Для избегания такой неприятности необходимо запастись четырехроликовым механизмом подачи, коротким рукавом и тефлоновым вкладышем для него, который способствует снижению сопротивления.
3. Чтобы алюминиевая проволока не застревала в токосъемнике, лучше всего подбирать наконечник, диаметр которого будет превышать размер отверстия. Как альтернатива есть специальные токопроводящие наконечники с маркировкой «Al».
4. Не следует забывать о правильной скорости подачи алюминиевой проволоки, чтоб она не успевала полностью расплавиться. Алюминий — очень мягкий металл, поэтому плавление у него происходит значительно быстрей, нежели у стали.

Следует помнить, что какой бы режим ни был выбран, марка проволоки должна подбираться под рабочий материал. Чтобы осуществить всю работу качественной, желательно изначально ознакомиться не только с , но и со всей аппаратурой, которую придется применять во время этого процесса.