Как сварить алюминиевые детали: Сварка алюминия в домашних условиях – как правильно варить алюминий

Как сварить алюминий: описание технологии сварки электродом

В настоящее время алюминий используется в самых различных сферах деятельности. Этот тонкий и гибкий материал часто присутствует в деталях транспортных средств, включая блоки двигателя, коробках передач и кузовных элементов. Также на его основе создаются нержавеющие ёмкости для бытовых и промышленных нужд и множество других важных предметов ежедневного обихода.

• Особенности работы с алюминием
• Этапы сварочных мероприятий
  • Подготовительные действия
  • Оборудование и электроды
• Важные рекомендации для сварщиков
• Причины ухудшения свариваемости металла

Если же в подобной конструкции образуется трещина или проблемное отверстие, закрыть его лучше посредством специального аппарата в среде аргона. Однако, не у каждого среднестатистического человека есть в распоряжении подобный агрегат, поэтому приходится искать более доступные решения. Одним из них является сварка алюминия электродом

.

Чтобы успешно провести такое действие, необходимо получить определенный набор навыков и приобрести соответствующее оборудование и расходные материалы. Принцип и технология подобной сварки вполне простые, поэтому при правильном подходе вы сможете выучить их за короткое время.

Особенности работы с алюминием

Посредством электрической дуги соединяют множество видов железа. Подобная методика обеспечивает достаточно высокую температуру горения, в результате чего происходит качественное проплавление разной толщины пластин, создавая надёжную и герметичную защиту. Однако сварка алюминия с помощью инвертора считается самой сложной из-за определенных специфических характеристик.

Первая сложность заключается в гигроскопических свойствах материала, который может накапливать в себе окружающую влагу. И хоть это нельзя заметить в естественном охлажденном состоянии, но при начале сварочных работ обязательно появятся проблемы. При зажигании дуги и прогревании металла до повышенных температур частицы влаги начинают испаряться с поверхности и неизбежно проникать в зону сварку. В результате образуются чрезмерные брызги и помехи, которые мешают провести нормальный шов.

Для предотвращения подобного явления достаточно предварительно подогреть конструкцию при температурном режиме 150−190 градусов Цельсия. В таком случае можно заметить интенсивное выделение влаги на поверхности.

Следующая сложность — наличие окисной пленки, которой покрыты все изделия. Её предназначение заключается в защите конструкции от агрессивного воздействия кислотной среды. Однако это существенно утрудняет обработку с помощью инвертора. Основная неприятность связано с большой разницей температур плавления. Известно, что сам алюминий начинает расплавляться при показателях 500 градусов Цельсия, а его оксид при 2000 градусов. Для устранения подобного перепада достаточно очистить место сварки с помощью железной щетки, чтобы обеспечить требуемый доступ к металлу.

Взаимодействие с окружающей средой обеспечивает правильное формирование пор в структуре шва, что существенно ухудшает герметичность. Для защиты сварочной ванны применяют аргон или газовое облако при инверторной сварке.

Не секрет, что чистый алюминий практически не применяется для изготовки деталей, поэтому входящие в его состав наполнители и дополнительные элементы могут стать проблемой. Для примера, марки Ал2 и Ал2 содержат в себе силумин от 4 до 13%, поэтому их принято называть ограниченно свариваемыми. Подобные показатели характерны для моделей АМ r 1 и Amr 6, где марганец добавляется в пропорции 2−6%.

Этапы сварочных мероприятий

Разобраться с ключевыми тонкостями сварки алюминия не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Посредством многочисленных попыток и экспериментов можно достичь успешных результатов и выучить подобное мастерство наизусть. Итак, пошаговые действия качественного соединения металлических изделий состоят из таких этапов и особенностей:

1. Если толщина свариваемой пластины превышает 5 миллиметров, необходимо провести разделку кромок. Для этого рекомендуется сделать срез краев под углом 45 градусов, хотя другие значения тоже допускаются.
   Не секрет, что от величины угла разделки зависит ширина сварочного шва. Если толщина пластин превышает 7 миллиметров, то придётся сделать технический зазор между каждой деталью в два миллиметра. Если рабочий объект представлен трещиной, то её расширяют с помощью отрезного диска и «болгарки». В противном случае шов будет поверхностным.
2. Подготовленную заготовку тщательно прогревают. Для удаления лишней жидкости используют пропан-кислородное пламя. Роль рабочего инструмента выполняет резак или обычный баллончик с бытовой горелкой. Необходимо прогреть поверхность до 150 градусов и убедиться, что материал достаточно сухой.
3. После тщательно прогрева необходимо выполнить зачистку оксидной пленки. В этом случае вы можете воспользоваться обычной щеткой для очистки металла. Важно снять тугоплавкий слой в начале зоны сварки. Следующие действия проводятся посредством электрода, состав и температура которого способны разъедать оксид и проводить повторную сварку.
4. На подготовленном изделии устанавливают прихватки, которые фиксируют все свариваемые части. Корневой шов должен быть ровным и полностью заполнять зазор. Угол относительно свариваемых частей должен составлять не меньше 90 градусов. Это может показаться непривычным для неопытных сварщиков, или тех, кто вынужден был работать с углеродистыми сталями. Однако подобным образом расплавляемый металл будет более точно попадать в место соединения. После остывания поверхности происходит осыпание шлака. К сожалению, такое действие осуществляется с большим трудом, поэтому без острого молоточка не обойтись.
5. Следующие слои шва наносятся до того уровня, пока не заполнится вся толщина.

Подготовительные действия

Независимо от условий сварки — производственных или домашних, нужно правильно отнестись к подготовке кромок заготовки. Подобное действие заключается в таких процессах:

1. Поверхность детали, которая будет поддаваться сварке (а также поверхность присадочного материала), тщательно очищают от грязи, масла и жира. Для обезжиривания поверхности используют уайт-спирит, ацетон, авиационный бензин и множество других растворителей.
2. К подготовительному этапу относятся и такие действия, как разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют только при острой необходимости. Если при сварке вы не используете покрытые электроды, то разделку кромок осуществляют при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 миллиметра. Если толщина алюминиевого сплава превышает 20 мм, то без применения электродов не обойтись. Если сварке поддаются алюминиевые листы толщиной до 1,5 миллиметров, то их торцы предварительно отбортовывают перед соединением.
3. Как уже говорилось выше, непосредственно перед сваркой поверхность детали нужно полностью очистить от оксидной пленки. В таком случае принято использовать качественный напильник или щетку с ворсинками для зачистки металла. В некоторых случаях тонкий слой оксидной пленки удаляется и посредством специальных химических средств, таких как, каустическая сода, бензин и другие. При обработке каустической содой заготовку нужно тщательно промыть проточной водой.

Оборудование и электроды

Обратите внимание на список самых необходимых инструментов и приспособлений. В большинстве случаев действие проводят с помощью обычного инвертора. Такой прибор обладает удобной конструкцией, поэтому его легко перемещать или передвигать по мастерской. Полярность выставляется таким образом, чтобы в руках рабочего размещался «плюс», а на заготовку воздействовал «минус». В этом случае нужно обзавестись розеткой с 220 V.

При выборе электродов нужно отдавать предпочтение специализированным моделям типа UTP 48 или подобным аналогам. Они могут обладать разным диаметром и подбираться с учётом толщины металла. Состав расходного сырья тоже обладает некоторыми гигроскопичными свойствами, поэтому его приходится предварительно просушивать, чтобы обеспечить более качественное соединение.

Важные рекомендации для сварщиков

Как заявляют опытные специалисты, электрическая сварка такого гибкого металла без применения аргона, иногда осуществляется так же хорошо, как при аргонной сварке. Если кто-то отговаривает вас от такого решения, аргументируя это низким качеством конечного шва и плохой свариваемостью, не верьте. Скорее всего, он неправильно подошёл к методу или никогда не пробовал

варить алюминий с помощью электрода.

Чтобы избежать непоправимых ошибок и непредсказуемых неприятностей, достаточно соблюдать ряд рекомендаций и правил:

1. Метод стыкового соединения считается самым перспективным. Остальные разновидности в виде таврового или нахлесточного сварного соединения нецелесообразны, т. к. они повышают вероятность затекания шлака в зазоры, что станет причиной коррозийной реакции.
2. После сварочных мероприятий шов промывают водой для очистки заготовки от шлака.
3. Непосредственно перед обработкой материал нужно правильно подготовить. Для этого следует провести удаление оксидной пленки, а также предотвратить её появление в будущем.
4. При сварке массивных деталей с толщиной от трёх миллиметров требуется разделить кромки под углом 60 градусов с V — образной формой.
5. Первичный прогрев алюминия осуществляется при 150−250 градусах Цельсия.

Не забывайте, что технически чистый алюминий поддаётся свариванию гораздо лучше, чем сплавы с содержанием магния или марганца. Речь идёт о дюралюминии или силумине. Однако, изделия из чистого материала практически не эксплуатируются, поэтому при сварке могут возникать некоторые сложности.

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.

Сварка алюминия со сталью и другими металлами

Часть металлов ввиду своих особенностей сваривать сложнее остальных, особенно когда дело касается соединения двух деталей из различных материалов. Как раз к такой группе относится алюминий. Сварить его со сталью и другими металлами с помощью электродуговой сварки – задача сложная.

Она составляет проблему даже для опытного сварщика.

В чем же причина осложнений? Все дело в том, что при попытке сварить алюминий с другим металлом происходит химическая реакция, в результате которой образовываются интерметаллиды. Это химические соединения из двух и более металлов, которые отличаются высокой хрупкостью. В результате получается довольно непрочный шов. Однако был выведен способ, который помогает добиться хорошего качества шва, о нем мы и поговорим.

---

Сложности сваривания

---

Как мы говорили ранее, в результате работы электродуговой сварки образовывается довольно хрупкий шов, что связано с химической реакцией между разными материалами. Обычно интерметаллиды получаются при попытке соединить алюминий с титаном, магнием, медью и сталью. Чтобы качественно выполнить работу, нужно прибегнуть к другим технологиям.

Какой бы режим электродуговой сварки вы не выбрали, добиться прочности шва у вас не получится. Выбор присадочного материала также не будет иметь значение. Разные металлы имеют различные химические и физические показатели, которые прочно связаны с их структурой. Осложняет работу и оксидная пленка, которая обладает высокой прочностью и расположена на всей поверхности алюминиевых изделий. В результате работы температура сварочной дуги будет в любом случае выше рекомендуемой, что приведет к образованию неустойчивых хрупких связей.

Несмотря на все трудности, сварить детали с получением шва приемлемого качества все-таки возможно. Есть несколько несложных способов, один из которых – сварочные работы с использованием переходной биметаллической пластины. Метод чаще всего используется в строительной сфере и в машиностроении.

---

Особенности метода

---

Сварка разнородных элементов через пластину успешно используется во многих отраслях, так как способ довольно простой и удобный. С помощью биметаллических пластин соединяют части трубопровода, приваривают алюминиевые детали к корпусам судов, детали в станках и т. д.

Сами вставки производятся способами, которые исключают появление интерметаллидов. Их толщина и состав могут меняться, в зависимости от поставленной цели. Например, для соединения стали и алюминия потребуется пластина с составом «сталь-алюминий».

---

Трудности метода

---

По сути трудность всего одна, и она заключается в химическом составе биметаллической пластины. Дело в том, что возможность образования соединения повышенной хрупкости все-таки остается на границе контакта материалов. Такое происходит в результате перегрева вспомогательной вставки. А проплавление до границы другого материала и вовсе вовсе не допустимо.

При соединении со стальной деталью следует начинать с алюминиевой стороны вставки и аналогичным материалом для соединения. Такой метод позволяет увеличить отведение тепла при дальнейшей сварке стали с соответствующей стальной стороной пластины. Далее приварка стальной стороны должна пройти без особых проблем.

Как сварить алюминий? | ПАТОН Европа

Алюминий – второй по распространенности сплав в мире . Его плотность в три раза меньше, чем у железа. Среди его важнейших преимуществ, помимо легкого веса и высокой прочности, можно выделить малый вес и устойчивость к ржавчине.

В дополнение к своим антикоррозионным свойствам алюминий также имеет низкую температуру плавления и хорошую электропроводность. Неудивительно, что все больше людей хотят сваривать алюминий – его широкое применение отмечается в пищевой, автомобильной, аэрокосмической, строительной и электротехнической отраслях. Безусловно, наибольшая роль алюминия и его сплавов приходится на автомобильную промышленность.

Размещение алюминиевых компонентов в транспортных средствах делает их намного легче, чем изготовленные из других металлов, поэтому вес транспортного средства меньше, что приводит к более эффективному расходу топлива и снижению выбросов CO2 в атмосферу.

Содержание

Правильный процесс сварки

Для сварки алюминия нам необходимо выбрать правильный процесс сварки.

Любой процесс сварки, в котором используется флюс, включая электродуговую сварку, дуговую сварку порошковой проволокой, сварку алюминия электродами и дуговую сварку под флюсом, как правило, неэффективен для этого материала.

Процессы сварки определяют не только то, как будет выглядеть сварка алюминия, но и то, какой сварочный аппарат нам нужен. В большинстве случаев нам понадобятся два отдельных сварочных аппарата для сварки алюминия двумя методами — и это потому, что большинство полуавтоматических сварочных аппаратов не имеют переменного тока в методе TIG, который требуется для сварки алюминия.

Итак, у нас есть два метода сварки алюминия:

• Сварка ВИГ (вольфрам в инертном газе)
• Сварка МИГ (металл в инертном газе)

Сварочные аппараты ВИГ чаще всего используются для сварки алюминия. Это метод дуговой сварки в защитных газах, это гарантия получения швов высочайшего качества. При этом способе весь процесс осуществляется неплавким и жаростойким вольфрамовым электродом, при участии которого образуется сварочная дуга, нагревающая и разжижающая алюминий.

Метод сварки MIG алюминия применяется, когда толщина металла превышает 1 мм. Сам процесс требует использования присадочной проволоки, которая подается через классическую горелку MIG или шпульный пистолет с помощью механической системы подачи проволоки. Сварка MIG алюминия может быть сложной даже для тех сварщиков, которые имеют опыт в этом методе сварки, так как он сильно отличается от сварки MIG мягкой стали.

Сварка MIG алюминия

Метод сварки MIG включает сварку с использованием аналогичного инертного защитного газа, такого как гелий или аргон. Сварка осуществляется с помощью электрической дуги, создаваемой между плавким электродом и свариваемой частью алюминия.

Сварные швы, выполненные таким образом, отличаются хорошим качеством, эффективностью сварки и низкими затратами на сварку. При сварке МИГ, в зависимости от параметров тока, различают метод короткого замыкания и метод распыления. При сварке алюминия ток не должен быть очень большим, чтобы перенос капель был распылением, потому что температура плавления намного ниже по сравнению со сталью.

Как сваривать алюминий методом сварки MIG

Необходимое оборудование для сварки алюминия

Первое, с чего нужно начать в случае сварки MIG алюминия, это заменить картридж в горелке MIG со стандартного металлического на тефлоновый. Этот тип вставки улучшит скольжение алюминиевой проволоки в держателе и предотвратит ее деформацию. Вы можете пропустить этот процесс, если у вас есть подходящая катушка.

Тефлон для горелки MIG/MAG

То же самое относится и к роликам в подающем устройстве, их необходимо заменить на такие, у которых форма канавки напоминает букву «U» – это также направлено на ограничение деформации, которая может возникнуть на сварочной проволоке.

Чтобы обеспечить точную подачу проволоки в месте сварки, наш аппарат должен быть оснащен 4-х роликовым механизмом подачи проволоки . После установки проволоки в держатель токовый наконечник следует заменить на маркированный «А» для сварки алюминия — из-за расширения алюминия при нагреве.

Что касается защитного газа, то лучше всего подойдет чистый аргон.

Полезные функции для сварки MIG алюминия

Современное сварочное оборудование также дает нам возможность сварки импульсным током, функция, которая будет полезна для сварки тонких алюминиевых деталей. Для сварки алюминия необходимо использовать аргон в качестве защитного газа и нагревать материал перед сваркой.

Нет необходимости нагревать материал, если используется смесь Ar+ (50÷75%). Имеет защитный газ, т.к. гелий увеличивает тепловую мощность дуги. Последнее, что нужно сделать перед сваркой, это как следует очистить материал от слоя оксида алюминия.

Сначала обезжирьте свариваемую поверхность, например, экстракционным бензином, а на следующем этапе удалите оксидные покрытия щеткой из нержавеющей стали. Метод MIG позволяет добиться глубокого провара при сварке, поэтому металлические листы толщиной до 6 мм не нуждаются в скашивании кромок.

Необходимо только оставить зазор около 1 мм между краями. В пределах 6-15 мм кромки пластин скошены по V (угол 70°). с порогом 2-5 мм и зазором между краями 1-2 мм. При возможности двусторонней сварки листовой металл толщиной более 15 мм должен быть скошен по Х (угол 70°) с порогом 2-3 мм.

Помимо необходимости скашивания кромок листов, требуется также их тщательное обезжиривание и очистка от окиси алюминия – здесь очень поможет проволочная щетка из нержавеющей стали.

Надлежащая подготовка материала методом MIG

Подготовленный таким образом материал дает нам гарантию правильно выполненного соединения без дефектов.

Сварка коротким замыканием более удобна при сварке тонколистового металла, а также при сварке в вынужденных положениях. До толщины 25 мм используется 100% аргон, для листов толщиной 25-50 мм используется аргон с 10-35% гелия, а для толщин более 50 мм используется смесь аргона с 35-70% гелия.

Из-за высокой теплопроводности алюминия при использовании смесей гелия с высокой энергией ионизации сварочные токи аналогичны сварочным токам стали, но напряжение дуги выше. Температура плавления алюминия ниже, поэтому для поддержания подходящего сечения стежка скорость сварки намного выше. С введением в сварочное оборудование функции импульсной сварки удалось добиться надежности соединения, как в методе TIG, и снизить риск образования горячих трещин.

Как направлять горелку сварщика в методе MIG MAG?

Независимо от толщины соединяемых кромок наиболее выгодно сваривать слева направо. Шпулемет должен быть установлен почти перпендикулярно листам (угол отклонения пистолета не более 10-20°).

Сварка без перерыва и максимально короткой дугой (расстояние газового сопла пистолета от материала не должно превышать 10-15 мм) . Используя этот метод, вы можете сваривать в горизонтальном, вертикальном и пристенном положениях. Из-за высокой скорости процесса в настоящее время это самый экономичный из методов сварки.

Раньше метод MIG MAG применялся только для менее ответственных соединений из-за микропористости сварных швов и связанного с этим снижения прочности. Благодаря современному сварочному оборудованию и материалам все более высокого качества сегодня соединения, выполненные на машинах mig, обладают достаточной прочностью.

Как полуавтоматическая, так и автоматическая сварка позволяют выполнять сварку во всех положениях, включая вертикальное и пристенное.

Толщина материала в процессе сварки MIG

Толщина материала [мм]	Провод [мм]	Сварка [a]	В напряжении [V]		[V]		.	Argon consumption [l/min]	Welding speed [mm/min]
2 3 4 5 6 8 10 12 20	0,8 1,0 1,2 1,6 1,6 2,0 2,0 2,4 2,4 2,4 2,4 5 2,4 2 000	90–130 100–150 150–200 180–240 220–270 250–300 280–320 300–370 350–400	22–24 22–24 24–25 24–25 24–25 25–26 26–28 26–28 26–28	7,5 6,0 5,0 4,6 5 000 4 000 5,6 ,0 3,8 4,0	12 14 14 15 15 18 18 18 20	700 650 600 600 600 550 500 450 300

Сварка алюминия методом ВИГ

Сварка ВИГ чаще всего используется для сварки тонких профилей из нержавеющей стали, цветных металлов, таких как алюминий и медь. Это гораздо более медленный процесс, чем большинство других методов сварки.

Это также гораздо более сложный и трудный для освоения способ сварки, так как он требует от сварщика большого контроля и ловкости. Сварщик, использующий метод TIG, должен поддерживать надлежащую короткую длину дуги, что делает этот процесс требующим большой осторожности, чтобы предотвратить контакт электрода с заготовкой.

Не каждый сварщик, который позволяет сварку TIG, сможет сваривать алюминий . Большая часть сварщиков на рынке, которые предлагают методы сварки TIG в дополнение к методам сварки MMA или MIG, могут сваривать только постоянным током, что исключает сварку алюминия.

Для сварки алюминия нужен сварочный аппарат с режимом переменного тока. Такие сварочные аппараты чаще всего имеют в названии «AC/DC», что означает, что мы можем сваривать ими как на постоянном, так и на переменном токе.

Что нужно для сварки алюминия методом TIG?

До сварного алюминия в методе TIG, необходимо:

• TIG AC Welder
• TIG сварки TORCH
• ЭКСПОРТИРОВАНИЕ GAS
• TUNGSTEN НЕСЛОВНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Полезные функции для Tig Welding Aluminmable Electrode

. или сварка неплавким вольфрамовым электродом в среде инертного газа, можно использовать с очень тонким алюминием, менее 1 мм. Верхний предел толщины металла около 10 мм. Для сварки используются электроды из материала с очень высокой температурой плавления, а их соответствующая форма обеспечивает стабильное горение дуги.

Метод TIG позволяет использовать переменный ток (AC), что в случае соединения алюминия дает отличные результаты в получении сварного шва хорошего качества и позволяет поддерживать чистоту сварочной ванны. На это влияет эффективное удаление оксидов, образовавшихся на поверхности металла.

Толщина материала и сила тока

Сила тока выбирается в зависимости от толщины материала, диаметра сопла и расхода газа. Диаметр вольфрамового электрода подобран так, чтобы на 1 мм приходился ток 40 ампер. Диаметр сварочного стержня должен соответствовать диаметру сварочного электрода.

При сварке тонких листов в положении ниже среднего тока целесообразно нагревать вольфрамовый электрод, зажигая дугу на графитовой пластине, а затем перенося дугу на свариваемые детали.

Направление сварочной горелки при методе TIG

Сплав подается в сварочную ванну путем продвижения проволоки возвратно-поступательным движением. Это включает в себя продвижение стержня в сварочную ванну, а затем, после расплавления конца стержня, перемещение его назад настолько, чтобы конец находился за пределами зоны с самой высокой температурой.

Техника сварки более толстых алюминиевых деталей в нижнем положении несколько отличается. Более высокий сварочный ток делает взрыв сварочной дуги намного сильнее, а сварочная ванна также больше. Любое введение проволоки в зону сварочной дуги вызывает сильное возмущение дуги, разбрызгивание жидкого металла и контакт алюминия с вольфрамом, что приводит к прерыванию сварки.

Необходимо обеспечить непрерывное поступление сплава в сварочную ванну. Проволока должна быть наклонена к заготовке под очень небольшим углом. В зависимости от толщины свариваемых деталей выполняют одно- или многослойные швы. До толщины 6 мм можно выполнять однослойные швы, выше этой толщины – многослойные швы.

Сварка алюминия – Часто задаваемые вопросы

Какой тип сварки используется для алюминия?

Для сварки алюминия мы используем методы TIG и MIG.

Можно ли сваривать алюминий обычным сварочным аппаратом?

Можно сваривать алюминий с помощью сварочного аппарата, но это очень неэффективно и не рекомендуется.

Трудно ли сваривать алюминий?

Да, алюминий — один из самых сложных материалов для сварки, особенно для начинающих сварщиков.

Как сварить алюминий

Дом, Библиотека по ремонту автомобилей, автозапчасти, аксессуары, инструменты, руководства и книги, автомобильный блог, ссылки, указатель

Ларри Карли, авторское право AA1Car.com
Алюминий

используется для многих вещей в современных автомобилях, от головок цилиндров, блоков цилиндров, впускных коллекторов и картеров трансмиссии до радиаторов, панелей кузова, подрамников, рычагов подвески и усилителей бамперов. Для многих из этих применений используется алюминий, потому что он легче стали и не ржавеет. Он также хорошо проводит тепло, что делает его хорошим выбором для охлаждения двигателя.

Но есть у алюминия и недостатки. Он намного дороже стали и не такой прочный. Алюминиевые отливки и колеса иногда могут иметь проблемы с пористостью, которые требуют герметизирующего покрытия из смолы или эпоксидной смолы для предотвращения утечек охлаждающей жидкости, масла или воздуха. А алюминий уязвим для коррозии, особенно от соли, что означает, что поверхности, подверженные воздействию окружающей среды, должны быть защищены анодированием или прозрачным лаком.

Проблемы со сваркой алюминия

Алюминий не так легко сваривается, как сталь. Когда чистый алюминий подвергается воздействию воздуха, на его поверхности образуется тонкий слой оксида, как и на других металлах. Оксидный слой, образующийся на алюминии, создает жесткий барьер, защищающий металл от дальнейшей коррозии. Но оксидный барьер также мешает сварке, загрязняя сварной шов и препятствуя правильному плавлению металла. Если оксидный слой не будет удален с поверхности металла и не будет предотвращен его реформирование, очень трудно сваривать алюминий с помощью кислородно-ацетиленовой горелки или дуговой сварки. Сварной шов должен быть защищен от атмосферы, чтобы на поверхности не образовывался оксид. Это требует использования защитного газа, такого как аргон, для предотвращения попадания кислорода в сварной шов во время сварки металла.

Алюминий

плавится при температуре около 1200 градусов по Фаренгейту по сравнению с 2500 градусами по Фаренгейту для стали. Хотя для плавления алюминия требуется меньше тепла, тепло должно быть больше сосредоточено в зоне сварки, потому что металл очень быстро отводит тепло. Алюминий можно сваривать дугой, используя специальные алюминиевые стержни, такие как те, которые производит Zena, но наилучшие результаты обычно получаются при использовании сварочного аппарата для сварки в среде инертного газа (MIG) или сварочного аппарата для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).

Существуют различные типы сварочных аппаратов MIG и TIG, из которых можно выбирать.

Сварка алюминия MIG

Сварка

Metal Inert Gas (MIG) является популярным методом сварки тонколистовых и высокопрочных сталей. Те же основные методы сварки MIG также могут быть использованы для успешного ремонта алюминиевых компонентов толщиной примерно до 1/4 дюйма. Но некоторые вещи нужно делать по-другому.

Во-первых, в качестве защитного газа рекомендуется использовать чистый аргон. Аргон примерно в десять раз плотнее гелия, поэтому он имеет тенденцию лучше охватывать зону сварки, обеспечивая лучшую защиту, чем гелий. Аргон также требует меньшего напряжения, чем гелий, для поддержания дуги, поэтому дуга имеет тенденцию быть более стабильной и лучше концентрирует тепло в зоне сварки. Также трудно установить хорошую дугу с гелием ниже 150 ампер.

Гелий или смесь гелия и аргона можно использовать только при выполнении сварных швов с глубоким проплавлением или там, где желательна высокая скорость перемещения. Это также требует, чтобы скорость потока газа в два-три раза превышала нормальную для эквивалентной защиты.

При сварке MIG алюминия также необходимо заменить катушку с проволокой. Нужен алюминиевый провод. Но подойдет не любая алюминиевая проволока. Вы должны использовать сплав проволоки, который совместим с основным металлом. Выбор подходящей проволоки для данного сварного шва не так прост из-за множества используемых типов алюминиевых сплавов. К сожалению, универсального провода, работающего на все случаи жизни, не существует. Но для большинства твердых алюминиевых сплавов (таких как высокопрочные поковки) хорошо подходит проволока 5356. Для более мягких сплавов (большинство отливок) лучше всего подходит проволока 4043.

Алюминиевые сплавы

обозначаются четырехзначным номером. Номер иногда можно найти в сервис-мануале. Если сплав неизвестен, попробуйте несколько пробных сварных швов, чтобы найти наиболее подходящую проволоку.

Использование алюминиевой проволоки также может потребовать некоторых модификаций оборудования, таких как замена гильзы пистолета и/или газового сопла. Сопло для сварки алюминия имеет прямую, а не коническую форму, что обеспечивает надлежащую газовую защиту.

Алюминиевая проволока

более чувствительна к регулировке натяжения привода, чем стальная проволока. Если натяжение не отрегулировано должным образом, алюминиевая проволока может зацепиться за катушку и застрять. Некоторые производители оборудования для сварки MIG рекомендуют заменять приводной ролик подачи проволоки роликом из мягкой резины или уретана при использовании алюминиевой проволоки.

Для металла диаметром до 1/8 дюйма используйте проволоку диаметром 0,030 дюйма (0,8 мм). Для толщины 1/8 дюйма и выше используйте 0,035 дюйма (0,9 мм) или 3/64 дюйма

.

Для достижения наилучших результатов не оставляйте катушку с алюминиевой проволокой без дела на длительное время. Проволока имеет тенденцию к окислению намного быстрее, чем стальная проволока, и окисление намного сильнее. Ранние стадии окисления практически незаметны, но с течением времени на проволоке образуется белый порошок, который может вызвать сильное дрожание дуги, проблемы с приводом проволоки, скопление загрязнений на направляющей MIG, обратное прожигание проволоки в контактном наконечнике и плохой сварной шов. Для достижения наилучших результатов используйте алюминиевую проволоку как можно быстрее, желательно в течение трех месяцев. Когда катушка не используется, снимите катушку с проволокой и запечатайте ее в воздухонепроницаемом пластиковом пакете, чтобы она не окислялась.

Параметры мощности и тока на оборудовании для сварки MIG зависят от применения, но, как правило, при сварке алюминия используйте постоянный ток с обратной полярностью (DCRP).

При сварке тонкого алюминия лучше всего держать пистолет под углом около 35 градусов к поверхности и перемещать его вперед. При сварке более толстого металла или отливки потянув горелку назад на себя, можно добиться более глубокого проплавления.

Подготовка алюминия к сварке

Подготовка поверхности особенно важна при сварке алюминия. Грязь и окисление поверхности необходимо удалить перед сваркой проволочной щеткой из нержавеющей стали. Щетка не должна использоваться ни для чего другого. Используйте его только для очистки алюминия. Обратная полярность дуги оказывает очищающее действие на поверхность металла, но одного этого может быть недостаточно для удаления всего оксида.

Алюминий

часто анодируют для защиты от коррозии. Анодированная поверхность не проводит электричество. Поэтому, прежде чем вы сможете сваривать анодированный алюминий, вам сначала нужно отшлифовать или отшлифовать анодированное покрытие. Слой обычно имеет толщину менее нескольких тысячных дюйма, поэтому не требуется много шлифовки, чтобы добраться до голого металла. Также необходимо сошлифовать анодированное покрытие в месте подключения заземляющего зажима.

Хотя большинство анодированных покрытий имеют черный или цветной цвет, некоторые из них прозрачные. Чтобы определить, имеет ли металл анодированное покрытие, используйте 12-вольтовый тестер непрерывности или омметр для проверки проводимости металла. Прикоснитесь обоими щупами тестера или омметра к поверхности металла на расстоянии около дюйма друг от друга. Если вы получаете непрерывность, на металле нет анодирования. Отсутствие сплошности означает наличие анодированного покрытия, которое необходимо удалить перед сваркой.

Сварка алюминия TIG

Другим методом сварки алюминия является сварка TIG. По сути, это дуговая сварка с защитным газом и неплавящимся вольфрамовым электродом. Процесс TIG создает чрезвычайно высокие температуры в концентрированной области, а защитный газ защищает сварной шов от загрязнения. Флюс не используется, поэтому шлак не вызывает проблем. Кроме того, сам процесс не производит дыма или токсичных паров, что делает его чистым процессом сварки. Сварка TIG обычно используется для ремонта тяжелых отливок, таких как алюминиевые головки цилиндров, блоки цилиндров и другие крупные алюминиевые отливки.

При сварке ВИГ металл не перемещается поперек дуги, поэтому не приходится бороться с каплями брызг. Искры также отсутствуют, если металл не содержит загрязнений. Это может быть преимуществом в ситуациях, когда брызги могут создать проблемы вокруг зоны сварки или на прилегающих деталях.

Если необходим присадочный металл, его можно добавить вручную с помощью присадочного стержня из алюминиевого сплава. Техника такая же, как и при использовании присадочной проволоки и кислородно-ацетиленовой горелки. Сплав присадочного стержня должен быть совместим с основным металлом, как описано выше в разделе, посвященном сварке MIG. Присадочный стержень ER4043 является одним из наиболее часто используемых стержней для TIG-сварки отливок из алюминиево-кремниевого сплава. Для отливок из сплавов с высоким содержанием магния (которые могут быть определены химическими испытаниями) рекомендуется использовать присадочный стержень ER5356.

Установка оборудования для сварки TIG алюминия

Сварочное оборудование

TIG состоит из блока питания дуговой сварки с вольфрамовым электродом и подачей защитного газа. Пистолеты с большой силой тока часто имеют водяное охлаждение, но пистолеты с низкой силой тока могут иметь воздушное охлаждение.

Сварка TIG может выполняться с использованием постоянного тока прямой или обратной полярности или переменного тока. Когда переменный ток подается на поверхность металла, он нагревает металл в течение половины цикла напряжения (отрицательный электрод) и выжигает оксид во время обратной части цикла (электрод положительный). Этот возвратно-поступательный нагрев/варка защищает сварной шов от загрязнений и обеспечивает прочный сварной шов. Использование постоянного тока с прямой полярностью (DCSP – отрицательный электрод) может привести к большему нагреву рабочей поверхности, но не так хорошо очищает металл. Использование постоянного тока с обратной полярностью (DCRP — положительный электрод) хорошо очищает поверхность, но не выделяет столько тепла. Высокочастотный переменный ток (AC) лучше всего подходит для сварки алюминия методом TIG.

Существует множество различных электродов, которые можно использовать со сварочным аппаратом TIG. Большинство экспертов говорят, что вольфрамовые ториевые (зеленый цвет) электроды лучше всего работают с алюминием. Циркониевые вольфрамовые электроды работают еще лучше, но стоят в пять раз дороже и их трудно найти.

НЕ прикасайтесь к металлу вольфрамовым электродом, когда зажигаете дугу или свариваете алюминий, так как это может привести к загрязнению электрода. Электрод следует держать примерно на одну восьмую дюйма выше рабочей поверхности. Дуга загорится сама, как только электрод будет поднесен достаточно близко к поверхности.

.
Треснутая алюминиевая головка блока цилиндров дизеля до и после сварочного ремонта.

Подготовка поверхности для сварки TIG алюминия

При сварке алюминиевой отливки с трещинами очень важно определить полную степень повреждения, чтобы можно было полностью зашлифовать трещину. Продолжайте шлифовку на небольшом расстоянии от видимых концов трещины, чтобы убедиться, что вы устранили все повреждения. Затем область можно очистить дробеструйной очисткой или щеткой перед сваркой.

Алюминий немагнитен, поэтому магнитное оборудование для обнаружения трещин не поможет в обнаружении трещин. Вместо этого вы должны использовать проникающий краситель. Чтобы найти трещины с помощью красителя, сначала нужно очистить поверхность от всех загрязнений и масла. Затем краску распыляют и дают высохнуть. Вытрите лишнюю пыль красителя, затем распылите проявитель. Любые трещины будут выглядеть как темные линии на металле.

Если вы свариваете отливку (например, головку блока цилиндров, коллектор или другую деталь, которая будет испытывать тепловое напряжение при нормальном использовании), предварительно нагрейте отливку до 200–300 градусов по Фаренгейту с помощью пропановой горелки или поместив деталь в печь. Используйте температурный карандаш или очень точный термометр, чтобы предотвратить перегрев, потому что алюминий может размягчиться, если он нагреется намного выше 450 градусов по Фаренгейту. сваривается и остывает

После сварки деталь должна очень медленно остыть. Это можно сделать, поместив его обратно в духовку или обернув изолирующим одеялом. После того, как деталь остынет до комнатной температуры, ее можно отшлифовать, обработать, отполировать или покрасить, прежде чем она будет возвращена в эксплуатацию.

---

Попытка сварки металла с грязной поверхностью. Если на металле есть ржавчина, окалина, краска, жир или другие загрязнения, это будет мешать хорошему проплавлению сварного шва, что приведет к слабому и некачественному сварному шву.

Напряжение сварки MIG установлено слишком высокое или слишком низкое. Значение напряжения будет варьироваться в зависимости от толщины металла, который вы пытаетесь сварить, и степени проплавления, необходимой для получения качественного и прочного сварного шва. Слишком высокое значение напряжения приведет к тому, что проволока будет слипаться и разбрызгиваться на шарике. Если напряжение слишком низкое, теплопередача будет недостаточной, что приведет к меньшему проплавлению и более слабому сварному шву.

Скорость подачи проволоки слишком высокая или слишком низкая. При сварке металла толщиной от 1/8 до 1/4 дюйма скорость подачи около 200 дюймов в минуту должна работать хорошо. Если скорость подачи слишком высока, теплопередача и проплавление будут меньше, что приведет к слабому сварному шву. Если скорость подачи слишком низкая, это может привести к прерывистой дуге и неравномерному валику.

Проволока выходит из сопла слишком далеко или недостаточно далеко. для большинства применений необходимо, чтобы проволока выступала примерно на 3/8–1/2 дюйма. Если проволока торчит слишком далеко, газообразный аргон может не защитить сварной шов должным образом, что приведет к некачественному сварному шву с пустотами и пузырьками. Если проволока не выступает достаточно далеко (слишком короткая), будет трудно увидеть, что вы свариваете, и существует риск того, что сварочные брызги забьют сопло.

Неправильный расход газа. Как правило, требуется скорость потока газа около 20 кубических футов в час. Если поток газа слишком мал, газа может не хватить для надлежащей защиты зоны сварки, что приведет к некачественному сварному шву. Если скорость газа слишком высока, вы тратите газ впустую и даже можете втягивать воздух в зону сварки.

Скорость движения слишком высокая или слишком низкая .