Способы сварки алюминия и его сплавов

Технология сварки алюминия и его сплавов: подбираем оборудование и обсуждаем методы

Способы сварки алюминия и его сплавов

Я и мои коллеги получаем много вопросов относительно выбора оборудования и технологии сварки алюминия и его сплавов (дюраль, силумин). Нередко даже у профессиональных сварщиков встречаются трудности, когда они пытаются использовать свой предыдущий опыт при сварке Al.

Лично мой первый шов на алюминии состоял из отдельно вплавленных капель, диаметром 3-12 мм, и был «страшненький». Но дело поправимо. Здесь я опишу существующие методы сварки алюминия и поделюсь советами по выбору оборудования и материалов.

Уверен, это пригодится как частным мастерам, так и собственникам бизнеса/технологам, чтобы подобрать товары для использования в гараже или профессиональной деятельности.

В чем сложность сварки алюминия?

Почему сварить алюминий (Al, AlMn, AlMg, AlSi) сложнее, чем обычную или даже легированную сталь? Дело в разнице температур, необходимых для расплавления оксидной верхней пленки и сварки самого металла. У верхнего слоя температура плавления 2044 градуса, а у алюминия и его сплавов — 660º С. Установив низкую силу тока, Вы не проплавите оксидную пленку. Высокий показатель ампер приводит к сильному расплавлению основного металла и прожогам.

Обратите внимание, что алюминий обладает повышенным показателем теплопроводности. В результате околошовная зона сильно нагревается и деформируется. Швы часто дают усадку. Если Вы задержите горелку долго на одном месте, то наплавленный металл просто провалится. Выделение водорода содействует образованию пор и утрате герметичности.

Еще хочу отметить, что алюминий обладает повышенной текучестью, и сварщику трудно контролировать сварочную ванну. Часто шов получается с наплывами и неравномерной шириной.

Области применения сварки алюминия

На описываемые далее технологии и соответствующее оборудование рекомендую обратить внимание технологов и владельцев предприятий из следующих отраслей:

  • автомастерские (сварка поддонов картера, блоков ДВС, МКПП, АКПП, деталей кузова некоторых иномарок);
  • пищевая промышленность (емкости и резервуары);
  • самолетостроение;
  • автомобилестроение;
  • химическая промышленность (емкости, фильтры, коллекторы, патрубки, фланцы).

В быту, по-моему мнению, сварка алюминия чаще всего требуется для ремонта машин своими руками. Неудачный наезд на бордюр машиной без защиты днища, приводит к разбиванию картера ДВС или коробки. Антифриз с недостаточной плотностью при сильном морозе может замерзнуть и разорвать блок охлаждения. С помощью сварки алюминия можно заделать трещину и сэкономить крупную сумму на покупке новой детали.

Гарантирую, в будущем у нас будут тонны полезных материалов и инсайдов из мира промышленного оборудования — не забудь подписаться на рассылку, чтобы не пропустить!

Способы сварки алюминия, их плюсы и минусы

Существует всего три способа сварки алюминия. Представляю их краткое описание с характеристиками, а также преимущества и недостатки. Более подробно о каждом методе я напишу в других статьях этого цикла.

ММА

Сварка алюминия при помощи инвертора с постоянным током и покрытыми электродами. Отдельного ГОСТа для этого метода не существует, поскольку он не применяется в промышленности и отличается низким качеством швов. Обратите внимание, что полярность здесь обязательно обратная. На прямой Вы не сможете даже нормально распалить электрод.

Читайте также  Для чего выполняется разделка кромок при сварке?

Последние имеют специальное обозначение и содержат сердечник Al в сочетании с кремнием и другими добавками. Сила тока устанавливается из расчета 30 А на каждый мм толщины свариваемого материала. При сечении заготовки свыше 5 мм необходима разделка кромок. Заметьте, что дугу следует вести беспрерывно и быстро.

Прерывание сварки приводит к застыванию шлака и созданию диэлектрической преграды.

Среди преимуществ этого метода сварки алюминия:

  • относительная дешевизна оборудования и материалов;
  • возможность работы в полевых условиях от генератора;
  • повышенная мобильность сварщика (легче транспортировать необходимое оборудование).

К недостаткам отнесу низкое качество самого шва. Он будет неоднородным, потребуется долгая механическая обработка для придания формы, в структуре шва присутствует много пор. Еще одна проблема — этот способ подойдет для толщины металла от 4 мм.

Думаю, такой метод стоит применять лишь эпизодически и только для неответственных конструкций, где не требуется высокое сопротивление на разрыв или герметичность. Если Вам требуется сваривать алюминий раз в пол года, то можно обойтись обычным инвертором и покрытыми электродами (РДС). Так Вы сэкономите средства производства. При более частой работе с алюминием, Вы намучаетесь, поэтому лучше обратить внимание на другие методы.

Технология регламентируется ГОСТом 14806-80, где описаны виды подготовки кромок и допустимые сечения заготовок, а также ГОСТ 27580-88, содержащий типы соединений под острыми и тупыми углами.

Источник: https://www.tiberis.ru/blog/post/svarka-aljuminija-oborudovanie-i-metody

Технология сварки алюминия и его сплавов

Способы сварки алюминия и его сплавов

За последние 193 года с момента своего открытия алюминий получил достаточно широкое распространение. Обладая такими достоинствами как: лёгкость, прочность, податливость штамповке, высокую коррозийную стойкость, высокая теплопроводность и электропроводность, хорошие парамагнитные свойства, его соединения абсолютно не токсичны.

Благодаря своим свойствам он применяется во многих отраслях современной промышленности, от пищевой, до авиационной и космической. Широкое применение деталей из этого металла потребовало разработать технологический процесс сварки деталей. Особое место среди методов сварки алюминиевых деталей занимает технология сварки алюминия аргоном.

Сварка алюминия аргоном

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Одним из существенных недостатков материала являются трудности, с которыми сталкиваются при сварке деталей из него. Этот недостаток связан с тем, что алюминий образует быструю и прочную химическую связь с кислородом. Говоря проще, его верхний слой моментально образовывает плёнку, представляющую собой окись алюминия. Основные трудности, возникающие при сварке алюминия, вызваны его химическими и физическими особенностями:

  • Существенная разница между температурой плавления самого металла (она составляет 660°C), и температурой плавления окисной поверхностной плёнки (достигает температуры 2060°C).
  • Большое количество сплавов алюминия с другими металлами. Это необходимо для придания требуемых свойств. Различные легирующие добавки изменяют температуру плавления, следовательно, необходимо создавать соответствующие условия для сварки таких деталей.

Температура плавления алюминия и его окисной пленки

Трудности, связанные с первой особенностью, решаются достаточно легко с помощью современного оборудования.

Однако следует помнить, что коэффициент теплового расширения внешней оксидной плёнки в три раза меньше, чем этот коэффициент самого алюминия. При некачественном прогреве внутри образуются трещины и пустоты.

Кроме этого поверхностная плёнка является более рыхлой. Она обладает высокой гигроскопичностью и худшими защитными свойствами.

Для преодоления второй проблемы, необходимо знать какой состав сплава требуется сварить. Сегодня в промышленном производстве в алюминий добавляют различные химические элементы: медь, магний, марганец и даже кремний. Все эти сплавы делятся на следующие группы:

  • Сплавы, в состав которых входят алюминий, медь и марганец. Они называются дюралюмины.
  • Сплавы алюминия, кремния и марганца. Они получили название – авиали.
  • На основе алюминия и меди с добавлением различных элементов. Например, железа и никеля.
  • С добавлением цинка.
Читайте также  Ремонт глушителя холодной сваркой своими руками

Процесс сварки аргоном

Все эти они имеют соответствующие обозначения в соответствии с ГОСТ. Но, следует помнить, что из всего перечня сплавов хорошо свариваются не все. К ним относятся: сплавы марки АД, АМ, АВ, М и Д20. Для сварки определённого вида сплава необходимо использовать подходящую для него сварную проволоку и соответствующие флюсы и присадки. Их перечень приведен в ГОСТ 7871-75.

Для проведения качественной сварки следует учитывать следующие особенности:

  • трудности, связанные с расплавлением верхней оксидной плёнки;
  • относительно невысокую температуру плавления самого алюминия;
  • необходимость в мощном источнике энергии;
  • обязательная заварка образующегося кратера;
  • тщательная зачистка шва, перед тем как приступить к сварке.

Сварочный шов

В настоящее время применяются следующие виды сварочных процессов:

  1. В окружении инертных газов. Применяются вольфрамовые электроды и добавочные бруски. Такой режим называется AC TIG.
  2. В окружении инертных газов с автоматизированной подачей сварочной проволоки. Такой способ получил наименование DC MIG.
  3. Без использования газовой защитной оболочки. В этом случае место сварки покрывается плавящими электродами. Этот режим именуется ММА.

Независимо от выбранного способа сварки сплавов алюминия, главной задачей является разрушение образованного слоя оксидной плёнки на поверхности свариваемых деталей. Для этого используется переменный или постоянный ток разной полярности. В этом случае можно добиться так называемого катодного распыления верхней оксидной плёнки.

Из перечисленных способов сварки наибольшей популярностью пользуются: аргонодуговая сварка АС TIG и полуавтоматическая импульсная сварка MIG. Очень часто первый вид сварочного процесса называют или аргонной, или аргоновой, или сваркой аргоном. Каждый из этих терминов подразумевает один и тот же технический процесс: сварка вольфрамовым электродом в среде аргона.

Для реализации такого сварочного процесса необходимы следующие элементы:

  • мощный источник переменного тока (желательно с изменяющейся частотой);
  • высокочастотный HF преобразователь для зажигания сварочной дуги.

Изменение частоты переменного тока в сторону увеличения и уменьшения в определённых пределах позволяет обеспечивать более точный контроль над состоянием дуги. Можно регулировать фокусировку ширины.

Это необходимо при сварке тонких деталей и сварки в труднодоступных местах.

Кроме изменения частоты применяется изменение баланса переменного тока. Изменение баланса позволяет управлять процессом так называемого «раскисления» поверхностного слоя алюминия. Иногда его называют предварительной чисткой.

Количество и качество подобной чистки зависит от состава металла, его чистоты и скорости сварки. Однако настройка слишком высокого баланса значительно снижает стабильность создаваемой дуги.

Низкий баланс приводит к тому, что не удаётся расплавить поверхностную оксидную плёнку.

Высокочастотный HF преобразователь обеспечивает надёжное образование сварочной дуги.

Для проведения такой сварки используются вольфрамовые электроды и присадочные прутки или проволока. В соответствии с ГОСТ электроды должны иметь диаметр от 1,6 до 2,4 мм, а прутки диаметром от 1,6 до 4 мм. В качестве защитного газа применяют инертный газ (обычно это аргон) отсюда и пошло название процесса сварки. Правда существуют аппараты, в которых применяется гелий с высокой степенью очистки.

Читайте также  Как сварить сталь и чугун электросваркой?

Cварочный аппарат MIG

Все параметры: интервал изменения частоты и баланса переменного тока, размеры электродов и присадочного прутка, размер дуги, скорость подачи газа зависит от технических возможностей оборудования и состава и формы свариваемых деталей. Чтобы не допускать ошибок при сварке, разработаны специальные таблицы, которые позволяют выставлять требуемые параметры.

Кроме таблиц, опытными сварщиками разработаны инструкции по сварке алюминия.

Согласно инструкции целесообразно обеспечивать угол между свариваемой поверхностью и электродом выдерживать в пределах 70-80°, между электродом и присадочным бруском или проволокой близким к 90°.

Длину сварочной дуги необходимо выдерживать в пределах от 1,5 мм до 2,4 мм. Горелка должна двигаться медленно и не обгонять присадочный пруток. Таким образом, будет обеспечена наилучшая защита образованного шва.

Технология аргонодуговой сварка алюминия

Для получения лучшего качества сварки следует алюминиевую деталь располагать на горизонтальной поверхности. В качестве подложки лучше использовать прокладку из меди или стали. Будет обеспечен надёжный отвод тепла во время сварочного процесса. Это необходимо при сварке тонких деталей, так как перегрев может вызвать прожигание самой детали.

Размеры сварочной ванны выбираются исходя из размеров свариваемых деталей. Скорость движения горелки должна выбираться в соответствии с силой сварочного тока и скоростью подачи аргона.

Повышенный расход газа приводит к эффекту засасывания воздуха в зону дуги, что снижает эффект воздействия инертного газа. Если газ вытекает медленно, или применяется слишком большая скорость сварки, это тоже приводит к ухудшению качества защиты места шва. Обычно специалисты включают подачу аргона за 3-5 секунд до зажигания дуги и выключают через 5 секунд после сварки.

Последовательность проведения сварочных работ

Сварка аргоном алюминия осуществляется в следующей последовательности:

  1. Подготовка сварочного аппарата, ванны для сварки, подбор электродов и дополнительных брусков, подбор необходимого флюса.
  2. Подготовка свариваемых деталей. Этот процесс производится в три этапа:
  • непосредственная очистка и обезжиривание частей алюминиевых деталей, которые будут свариваться. Обезжиривание поверхности производится растворителями, например ацетоном или уайт-спиритом;
  • при необходимости производят разделку кромок. Это делается для деталей, толщина которых превышает 4 мм. Если толщина деталей не превышает 2 мм, то специалисты советуют произвести, так называемую отбортовку;
  • предварительное удаление оксидной плёнки. Эту операцию производят механическим воздействием на поверхность свариваемых деталей. Её производят либо с помощью наждачной бумаги или металлической щётки из нержавеющей стали (желательно, чтобы толщина проволоки у щётки не превышала 0,15 мм).
  1. Непосредственная сварка. Она осуществляется в соответствии с существующими инструкциям и рекомендациями и подробно описана в предыдущем пункте.

Кроме всех приведенных преимуществ, профессионалы отмечают, что с помощью технологии сварки алюминия аргоном можно производить разнородную сварку. Именно применение аргона и соответствующей горелки позволяет сваривать металлы с разными температурами плавления и коэффициентами расширения.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: http://StankiExpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-aluminiya-argonom.html

Сварка алюминия и его сплавов в вопросах и ответах

Имею большой опыт сварки. В своем гараже много варю черную и легированную сталь ручной дуговой  штучным электродом.Но вот, столкнулся с проблемой  алюминия.

В связи с этим вопросы:

  • Возможно ли варить штучным электродом алюминий?
  • Каковы особенности сварки алюминия и стали?
  • Какой сварочник более всего подойдет для  обоих металлов?
  • По какому принципу выбирается присадочный материал?
  • Какая подготовка должна предшествовать сварке?
  • Как подобрать сварочные режимы и какова технология сварки?

Источник: https://varimtutru.com/tehnologiya-svarki-alyuminiya-i-ego-splavov/