Технология сварки алюминия электродами

Особые свойства алюминия становятся причиной возникновения трудностей во время соединения деталей из этого металла. На сегодняшний день разработано несколько способов, с помощью которых можно без особых трудностей справиться с такой задачей, как сварка алюминия.

В промышленных условиях для подобных целей применяется аргонодуговая сварка, но в домашних условиях, при отсутствии необходимого оборудования, может подойти сварка алюминия электродом с помощью инвертора или трансформатора постоянного тока. Выполнения сварочных работ для соединения алюминия требует особой подготовки и соблюдения определенных правил работ.

Особенности работы с алюминием

Электрическая дуга позволяет соединять различные виды металлов, в том числе и алюминий, с помощью значительного нагрева деталей. Она позволяет проплавить металлические пластины различной толщины, что способствует созданию прочного соединения. Но соединение алюминиевых деталей сопряжено с определенными трудностями работы.

Сварочный шов на алюминиевой детали

Алюминий обладает некоторыми характеристиками, несвойственными большинству металлов, одной из которых является гигроскопическое свойство. Это свойство металла заключается в его способности впитывать влагу из окружающей среды. Многие не подозревают об этом, так как холодный алюминий не имеет видимых свидетельств накопления влаги.

Но при значительном нагреве, в месте сварочных работ начинается испарение влаги. Это приводит к излишним брызгам, трудностям в работе и получении некачественного соединения.

Чтобы препятствовать возникновению дефектов, следует предварительно нагреть алюминиевые изделия до температуры 150 градусов. Это можно сделать с помощью газовой горелки. При этом влага испарится из поверхности алюминия и не будет препятствовать выполнению качественных сварочных работ.

Сварка алюминия своими руками также сопряжена с проблемой покрытия металла оксидным слоем. Оксидная пленка возникает в процессе химической реакции между молекулами алюминия и кислорода. Она защищает изделия от воздействия кислотной среды, в то же время препятствуя выполнению сварочных работ. Это связано с большой разницей температуры плавления чистого металла и его оксида. Температура плавления алюминия составляет 500 градусов, а его оксида – 2000 градусов. Поэтому перед тем как варить алюминиевые изделия рекомендуется очистить поверхность металла с помощью металлической щетки. Это позволяет получить доступ к чистому металлу.

Однако очищенная поверхность очень быстро воздействует с кислородом, в результате чего на поверхности образуется новый оксидный слой. Поэтому в промышленных условиях сваривание деталей проводят одновременно с подачей инертного газа – аргона. Он препятствует доступу кислорода к металлу и возникновению новой оксидной пленки.

В домашних условиях также следует создать газовое облако при сварке с помощью инвертора.

Следует также учитывать тот факт, что алюминий в чистом виде практически не используется. Чаще всего применяются сплавы на его основе, которые обладают улучшенными свойствами. Некоторые дополнительные компоненты могут препятствовать созданию качественного шва.

Технология сварки электродом

Сварка алюминия электродом в домашних условиях должна выполнятся строго в соответствии с характеристиками алюминиевого сплава и требованиям к типу электрода.

Электроды для сварки алюминиевых изделий значительно отличаются от остальных типов, так как на них нанесено специальное покрытие из химической смеси солей, обычно фтористых и хлористых. Это покрытие позволяет создать газовое облако без применения чистого аргона.

Электроды по алюминию

Существует определенная классификация электродов в зависимости от предназначения и типа алюминиевого сплава, детали из которого необходимо соединить.

Наиболее широко применяемые электроды по алюминию и их предназначения:

  1. ОЗА-1 – электрод, предназначен для соединения элементов из чистого алюминия, без дополнительных компонентов. Перед выполнением сварочных работ требуется очистка поверхности для избавления от оксидной пленки и предварительного нагрева для избавления от влаги.
  2. ОЗА-2 – используется для исправления литьевого брака и наплавки алюминиево-кремнистых сплавов.
  3. ОЗАНА-1 – необходим при использовании технологии сварки чистого алюминия, толщина листов которого превышает 1 см. При этом требуется предварительный нагрев до температуры не более 400 градусов.
  4. ОЗАНА-2 – применяется в таких же случаях, как и электрод ОЗА-2, но также может использоваться для соединения деталей и сплавов алюминия, таких как силумин и дюралюминий.
  5. ОК96.20 – этот тип электродов предназначен для сварки сплавов алюминия с применением марганца, магния и кремния. Может применятся для работ с дюралюминием.

От правильного выбора электрода напрямую зависит качество шва, поэтому очень важно определить тип сплава. Обычно производители маркируют изделия, где указывают информацию о свойствах и особенностях металла.

Сварка алюминия инвертором

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором выполняется в строгом соблюдении пошаговой инструкции.

Читайте также:  Какой инструмент применяют для измерения углов

Сварка алюминия инвертором

Весь процесс можно разделить на несколько этапов:

  1. Предварительная настройка инвертора:
  • следует установить режим переменного тока с помощью тумблера AC/DC, переведя его в режим AC;
  • регулировка баланса полярности проводится в зависимости от типа металла, из которого произведено изделие, для чистого алюминия нужно использовать отрицательную часть диапазона, а для сплавов – положительную;
  • регулировка сварочного тока происходит в соответствии с толщиной металлического изделия и диаметра сварочного электрода (для трехмиллиметрового электрода и двухмиллиметрового листа рекомендуется сила тока в 60 А);
  • замедление процесса затухания электродуги устанавливается на уровне 3-х секунд, и регулируется в зависимости от характеристик металла;
  • следует установить время продувки инертным газом, что требуется для охлаждения шва.
  1. Этапы подготовки металлических деталей для сварки алюминия инвертором:
  • очистка поверхности металлической щеткой или наждачной бумагой, которая необходимая для избавления от оксидной пленки, нужно добиться эффекта белого блеска;
  • обработка поверхности химическими веществами, что требуется для обезжиривания деталей и получения качественного шва;
  • прогрев деталей до температуры 400 градусов, которую следует осуществлять непосредственно перед выполнением сварочных работ.
  1. После тщательного выполнения всех необходимых предварительных работ можно приступать к непосредственной сварке. Соединительные операции следует проводить в умеренном темпе. Это очень важно для равномерного прогрева заготовок и создания качественного шва.
  2. Подача электрода должна проводится непосредственно на начало сварочной ванны, желательно придерживаясь угла в 15 градусов. Чтобы готовый шов получился равномерным и качественным, прикосновения электрода должны быть мягкие и легкие. При этом шов должен получиться немного ребристым.

Перед выполнением сложных работ по сварки алюминиевых изделий следует получить необходимые навыки. Для этого можно потренироваться на старых ненужных деталях, посмотреть обучающие видео и проконсультироваться у опытных специалистов. Специалисты, опираясь на собственный опыт, могут указать на некоторые особенности работ, которые невозможно узнать в специальной литературе, а также могут указать на сделанные ошибки во время тренировки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Алюминиевые конструкции, детали иногда нужно срочно отремонтировать. Имея навыки сварщика, многие самостоятельно заваривают алюминий электросваркой. В домашних условиях качественно выполнить шов не получится. Но как экстренную меру сварку алюминия электродом часто используют. Во время работы с легким металлом нужно учитывать особенности сплавов. Марганец увеличивает окислительную способность, магний улучшает свариваемость, кремний снижает температуру плавления.

Особенности сварки алюминия электродом

Сварить алюминий электродом без защитной атмосферы не получится. Горячий металл быстро насыщается водородом, шов получается пористым, расплав сильно разбрызгивается, шов получается неровным. Чтобы уменьшить разбрызгивание, металл варят на токе обратной полярности, на деталь подключают минусовую клемму, к держателю подводят плюс. Заготовки предварительно прогревают до +150 – +190°С, чтобы устранить воду, накапливающуюся в порах оксидного слоя.

Возникают трудности из-за оксидной пленки, она расплавляется при +2037°С, алюминий – при +660°С. Перед сваркой оксидный слой зачищают до блеска. Чистота поверхности влияет на качество соединения. У сплавов хорошая теплопроводность, он быстро нагревается, остывает, дает большую усадку, возникают внутренние напряжения, трещины. При сварке металла используют теплоотводящие подкладки. Они поддерживают необходимую температуру. Легкий металл в домашних условиях варят на высоких токах. Электроды выбирают специальные, предназначенные для сварки.

Выбор сварочного аппарата и электродов

Алюминий относится к плохо поддающимся сварке металлам. Сила рабочего тока должна быть в 1,5 раза выше, чем для стали. Сварочный аппарат должен генерировать постоянный ток до 250–300 ампер. Для работы подойдет бытовой аппарат для сварки, работающий от сети 220 В. Можно подобрать выпрямители, трансформаторы или генераторы, но лучше остановить выбор на инверторе, его преимущества:

  • высокий КПД, до 95%;
  • низкие индуктивные потери;
  • снижение расхода тока за счет автоматического отключения;
  • аппарат спокойно переносит просадку напряжения в сети;
  • поддерживается стабильная дуга, достаточно задеть заготовку;
  • есть дополнительные функции;
  • небольшие габариты, можно переносить его в любое место.

Легкие сплавы несколькими электродами с солевой обмазкой, образующей шлаковый защитный слой:

  • Озана, Озана-2 производства Спецэлектрод;
  • ОК 96.20, 96.10, 96.50, шведская компания ESAB;
  • УАНА отечественных производителей.

Можно использовать другие расходники, предназначенные для сварки алюминиевого литья и сплавов. Заготовки 2мм варят диаметром 2,5, для 3–4 мм деталей выбирают толщину 3,2; максимальный диаметр стержней – 4

Технология сварки алюминия электродом

В домашних условиях заготовки предварительно зачищают. У деталей, свыше 3 мм, разделывают кромки под углом 45–60°. Чем больше угол, тем качественнее получится шов. Если пластины толще 7 мм, их укладывают с зазором 2 мм. Трещины предварительно выравнивают, углубляют болгаркой, края высверливают, чтобы снять внутренние напряжения.

Читайте также:  Бензопила партнер 371 регулировка карбюратора

Как варят алюминий электродами:

  • сначала заготовки прихватывают в нескольких местах;
  • корневой шов ведут, держа электрод перпендикулярно;
  • толстые детали варят в несколько проходов, каждый слой простукивают для снятия окалины;
  • наплавочный валик должен выступать на 2-5 мм в зависимости от толщины деталей.

Сваривать алюминий нужно с соблюдением рабочего режима (толщина заготовки, мм/ток, А):

Толщина заготовки, мм

Ток, А

Начинающим сварщикам до выполнения шва нужно потренироваться на нерабочих поверхностях, чтобы привыкнуть держать короткую дугу.

Электросваркой ремонтируют детали, работающие под статической нагрузкой на сжатие. Это не самый эффективный метод ремонта. Швы не выносят скручивания, изгибов, сразу трескаются.

Многим домашним умельцам, кто имеет сварочную технику и работает на ней, рано или поздно приходится столкнуться с необходимостью сварки деталей из алюминия и его сплавов. Алюминий лёгкий и мягкий металл, серебристо-белого цвета, на воздухе очень быстро покрывающийся тонкой и прочной плёнкой.

Температура плавления алюминия всего 660°C, что почти в три раза меньше температуры плавления стали, но окись алюминия плавится при температуре более 2000°C, поэтому сварка алюминия в домашних условиях связана с некоторыми сложностями. Перед тем как приступить к сварке алюминия рекомендуется ознакомиться с теоретическим материалом.

Чем и как сваривают алюминий

Для сварки алюминия применяют разные технологии, основная задача которых исключить контакт очищенной алюминиевой поверхности с кислородом воздуха, чтобы не допустить образование окисной плёнки.

Алюминий можно сваривать следующими способами:

При первом способе используется молибденовый (TIG) или вольфрамовый (WIG) неплавящийся электрод и присадочный материал. Обычно он изготовляется из алюминия высокой степени чистоты. Сварочные работы производятся в среде какого-либо газа, который подаётся в зону сварки из баллона. Для этой сварки используется специальная горелка.

MIG/MAG это обозначение промышленной сварки с применением сварочных полуавтоматов, где присадочная проволока непрерывно подаётся в зону сварки специальным устройством. От контакта с воздухом точку соприкосновения электрода и свариваемых деталей предохраняет поток газа под давлением. Технология MIG подразумевает применение нейтральной газовой среды, а при сварке MAG применяются активные газы, такие как азот или углекислый газ. Конструкция сварочных устройств, при этом, остаётся одинаковой.

В бытовых условиях наибольшее распространение получила ручная сварка (MMA) с применением электродов со специальным покрытием. Поскольку при таких работах газ не используется, перед сваркой осуществляется растворение окисной плёнки специальными жидкостями, которые удаляют плёнку и препятствуют её образованию. Сварка алюминия электродом в домашних условиях, чаще всего производится с использованием аппарата инверторного типа.

Что требуется для сварки алюминия и сплавов

В зависимости от вида сварки, в этом процессе используются дополнительные принадлежности:

  • Особые электроды;
  • Ёмкости с газом;
  • Осцилляторы.

Для сварочных работ по алюминию и его сплавам применяются электроды, марка которых зависит от вида сварки. Для аргонно-дуговой сварки применяется газ в баллонах под определённым давлением и специальная горелка. Чаще всего применяются горелки РГА-150 на ток до 150 ампер и электроды с диаметром до 3,0 мм и РГА-400, которая рассчитана на ток до 400 ампер. В этой горелке можно использовать электроды диаметром 4,0-6,0 мм. Сопло горелки выполнено из жаропрочной керамики, в центре которого располагается неплавящийся электрод.

Часто при сварке цветных металлов и, в частности, алюминия, применяется осциллятор. Это устройство позволяющее облегчить поджог сварочной дуги. Осциллятор преобразует ток низкого напряжения промышленной частоты в высоковольтные импульсы с частотой 200-500 кГц.

Электроды для сварки алюминия

При электродуговой сварке с применением нейтрального защитного газа, используются вольфрамовые электроды. Благодаря высокой температуре плавления, они практически не разрушаются в процессе работы. Вольфрамовые стержни имеют цветовую метку и разные характеристики:

  • WP (зелёная метка), изготовлены из чистого вольфрама. Используются для сварки алюминия и его сплавов на переменном токе. При работе с осциллятором дают устойчивую дугу. Тепловая нагрузка ограничена;
  • WZ-8 (белая метка), представляют собой композитные электроды с оксидом циркония. Они отличаются высокой стабильностью дуги и применяются для сварки алюминия, магния и лёгких сплавов на переменном токе;
  • WL-20 (синяя метка) и WL-15 (золотистая метка) могут работать на постоянном и переменном токе. Добавление 2 % оксида лантана позволяет увеличить сварочный ток.

В бытовых условиях для сварки алюминия без газовой среды, чаще всего применяются сварочные инверторы и специальные электроды:

  • ОЗАНА-1,2;
  • ОЗА-1,2;
  • ESAB 96.10, ESAB 96.50;
  • Capilla ALU 60/12 Si;
  • Aluminil Si 12;
  • EAL 4047;
  • ZELLER 480.
  1. ESAB 96.10, ОЗАНА-1 и ОЗА-1, применяются для соединения деталей из чистого алюминия и некоторых сплавов. Варить следует на постоянном токе, который подаётся в обратной полярности, то есть «+» инвертора подаётся на электрод, а «–» на свариваемые детали, которые в процессе работы, при необходимости, можно подогреть.
  2. Электроды ОЗАНА-2, ОЗА-2 и ESAB 96.50 применяются для сплавов алюминия с кремнием. Самым распространённым таким сплавом является силумин.
  3. Электроды Capilla ALU 60/12 Si и Aluminil Si12 имеют специальное покрытие. Их можно использовать для сваривания изделий из большинства сплавов. Это соединения с кремнием, магнием и медью. Если свариваемый металл имеет толщину более 15 мм, его необходимо подогреть до 150-250 0 С.
  4. Электроды EAL 4047 обычно применяются для сварки деталей из сплавов и практически не используются для чистого алюминия.
  5. Электроды ZELLER 480 находят широкое применение в предприятиях автосервиса. С их помощью выполняется не только сварка, но и наплавка алюминия и любых его сплавов. Электроды этой марки применяются для ремонта блоков двигателей внутреннего сгорания.
Читайте также:  Как проверить исправность статора

Технология сварки алюминия и его сплавов

Сварка алюминия чаще всего выполняется сварочным инвертором с применением особых электродов. Для небольшой частной мастерской можно приобрести оборудование для TIG сварки. Для этого потребуется аппарат укомплектованный горелкой и баллон с газом, который приобретается отдельно.

Алюминий и его сплавы обладают некоторыми особенностями, затрудняющими процесс сварки:

  • Плёнка окиси;
  • Высокая теплопроводность;
  • Текучесть;
  • Неравномерная кристаллизация.

Покрывающая алюминий оксидная плёнка имеет большую температуру плавления и препятствует процессу соединения деталей. Теплопроводность алюминиевых изделий требует увеличения сварочного тока. Алюминий в расплавленном виде активно растекается, поэтому при сварочных работах приходится применять теплоотвод.

При соединении алюминиевых сплавов, особенно с содержанием кремния, часто образуются поры и трещины, которые нарушают прочность сварного шва. Отличительной особенностью алюминия считается то, что он не изменяет цвет при воздействии температуры, поэтому иногда сложно определить начальную точку его плавления.

TIG сварка

Для сварки алюминия в домашних условиях с использованием аргона можно воспользоваться сварочными аппаратами КЕДР ТИГ 200Р или СВАРОГ PRO TIG 200 P DSP AC/DC. Аппараты комплектуются горелками с вольфрамовым электродом. Подготовка к сварке включает в себя тщательную очистку свариваемого металла с помощью металлической щётки. Абразивные материалы применять не рекомендуется, так как они могут загрязнить место будущего шва. Тугоплавкий электрод следует заточить, чтобы его конец был острым. Это облегчает зажигание дуги.

Сварка алюминия и деталей выполняется в газовой зоне с помощью присадочного металла. При зажигании дуги нужно следить, чтобы электрод не коснулся свариваемых деталей и присадочного материала, поэтому полезно использовать осциллятор. Присадка движется перед горелкой строго по линии шва, перпендикулярные движения горелкой по шву не допускаются.

В процессе сварки острый конец электрода должен заплавиться в шарик. Если этого не происходит, следует увеличить сварочный ток. При сварке в помещении расход аргона должен составлять 6-8 литров в минуту.

Угол наклона горелки к свариваемому металлу должен составлять 70-80°, а присадочный пруток следует подавать так, чтобы между ним и горелкой был угол 90°. Подача аргона должна продолжаться не менее 15 секунд после завершения сварки. Это способствует хорошей кристаллизации металла и уменьшает возможность возникновения раковин и трещин.

Дуговая сварка тугоплавким электродом с использованием защитного газа производится только на переменном токе. Это уменьшает разбрызгивание и повышает качество шва.

Сварка покрытым электродом

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором предполагает использование электродов с покрытием. Никакой газ при этом не применяется. Следует иметь в виду, что таким образом можно сваривать детали, которые в дальнейшем не будут подвергаться большим механически нагрузкам и деформациям. Сварка алюминия с использованием аппарата инверторного типа осуществляется на постоянном токе при обратной полярности, когда плюс подаётся на электрод.

Перед сваркой металлические поверхности следует обезжирить ацетоном, бензином или другими реагентами. Для удаления плёнки окисла и повышения качества шва можно обработать свариваемые кромки в 30-40% растворе ортофосфорной кислоты.

Сварка алюминия и сплавов производится на короткой дуге. Электрод следует держать строго перпендикулярно свариваемым поверхностям. Сваривать следует в один проход, не допуская разрыва дуги по линии шва. Не допускаются перемещения электрода в поперечном направлении. После каждого прохода необходимо удалять шлак.

Для получения более надёжного шва, при толщине металла свыше 4 мм его края следует обработать. Для этого снимается фаска под углом до 60°. В отельных случаях требуется прогрев свариваемых деталей до температуры 200-400°С. Перед началом сварочных работ электроды с покрытием следует прокалить в печи для удаления влаги. В бытовых условиях это можно сделать в обычной духовке.

Сварка алюминия в бытовых условиях не представляет больших сложностей, если соблюдать все требования к производству данных работ. Начинающим нужно попрактиковаться на алюминиевых отходах, прежде чем приступать к настоящей работе.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector