Сварка алюминия затруднена многими факторами (в первую очередь его характеристиками), но специалисты постоянно работают над совершенствованием технологий, позволяющих надежно соединять детали, выполненные из данного металла и его сплавов. Сам алюминий и его сплавы отличаются поистине уникальными свойствами: небольшим удельным весом, высокой электро-, а также теплопроводностью, устойчивостью к механическим нагрузкам.
Процесс сварки алюминия
В чем трудность сварки алюминия
Поскольку алюминий не встречается в совершенно чистом виде и почти сразу вступает в реакцию с кислородом, к разряду особых трудностей относится разница в температуре, при которой начинает плавиться сам химический элемент и сопутствующий ему оксид.
Точнее сказать, температура перехода алюминия в жидкое состояние равна 660 С, когда у оксида – 2043 С. Точка кипения
- Образование окисной пленки, которую можно убрать механическим путем при помощи специальных шлифовальных приспособлений и наждачки;
- Неустойчивость алюминия под воздействием повышенных температур. То есть, избавиться от повышенной текучести может использование дополнительных средств. Например, используют специальные подложки, чтобы отвести тепло и направить его только в те участки, где требуется формирование дуги;
- Нарушения поверхности сплава. За счет наличия водорода в сплаве и его дальнейшего выделения в процессе нагрева, поверхность металла часто покрывают поры и трещины;
- Смена цвета как знак того, что металл перегрет. Как уже упоминалось раннее, температура плавления алюминия достаточно низкая. Следовательно, многие допускают ошибки, перегревая металл. Это происходит по причине того, что в процессе сварки на специалисте надета маска, которая не отображает в полной мере цветовые изменения в обстановке.
Преимущества и недостатки
Как уже говорилось раннее, варение алюминия – дело нелегкое и требует определенной сноровки и знаний. Тем не менее, такой тип работы все равно востребован. Единственное объяснение этому – качество изготавливаемых деталей и конструкций, несмотря на принадлежность к группе легких металлов.
Более того, алюминий настолько высоко ценится в промышленности, что почти в состав любого инструмента обязательно входит это вещество.
К преимуществам варки можно отнести следующее:
- Данный процесс не требует много времени, и продукт вашей деятельности можно будет увидеть через несколько минут после окончания сварки;
- Данный вид работы считается бюджетным, поскольку не требует от мастера наличия каких-то особых приспособлений;
- Отсутствие шкалы, оценивающей качество полученного шва;
- В результате получается прочный цельный шов.
К недостаткам можно отнести такие моменты:
- Несмотря на отсутствие критериев и требований, шов все же получается некачественный;
- Трудно следовать всем правилам ТБ;
- Время от времени специалист сталкивается с проблемой в выборе вспомогательных материалов.
Какой вид сварочного аппарата для алюминия подойдет лучше всего?
Чтобы определиться с типом приобретаемого устройства, ответьте себе на следующие вопросы:
- С какими видами металлов предстоит работать, в частности, будете ли вы сваривать только алюминий или еще и другие металлы?
От этого будет зависеть тип приобретаемого устройства – только с постоянным током или с AC/DC. «Постоянка» используется для работы со сталью, нержавейкой, медью. Аппараты AC/DC универсальны и могут работать как на постоянном, так и переменном токе. - Будете ли сваривать заготовки толщиной менее 1 мм, нержавейку?
Если да, то ваша установка должна быть оснащена импульсным режимом. - Как интенсивно вы будете использовать устройство?
Для работы в постоянном режиме полезно будет обзавестись сварочным аппаратом для алюминия и горелками с жидкостным охлаждением. - Где вы будете использовать устройство?
Для профессиональных нужд используются TIG-установки и полуавтоматы. Если нужна установка для эпизодических работ дома, то сгодится и обычный ММА-аппарат. - Насколько длинные швы вы будете создавать?
Для коротких швов можно купить TIG-устройство. Есть возможность обеспечивать длинные соединения с помощью полуавтоматов.
Этого достаточно, чтобы разобраться в основных параметрах выбора.
Что нужно знать, выбирая устройство?
При покупке сварочника обратите внимание на следующие моменты:
- Толщину соединяемого металла.
От нее зависит диапазон тока в сварочнике. Если вы в основном работаете со стальными конструкциями толщиной до 6 мм, то подойдет аппарат до 200 А, но алюминий той же толщины потребует уже свыше 200 А. Если нужно работать с очень тонкими заготовками от 0,5 мм, то подойдут полуавтоматы.
- Ваш опыт в сварке металлов.
Если вы новичок, вам будет полезно устройство с функциями, облегчающими рабочий процесс. Также стоит заметить, что сваривать с помощью MMA-аппарата легче, чем с использованием аргонодугового сварочника.
Современные высокотехнологичные аппараты для сварки алюминия имеют большое количество возможностей, настроек и регулировок.
Полезные функции в TIG-сварочниках
Если вы все же решите, что вам важнее качество сварного шва и захотите приобрести аргонодуговой аппарат, то вам не помешает узнать о полезных функциях, которыми могут обладать TIG-аппараты.
ТИГ-устройства для формирования еще более качественного шва могут обладать следующими функциями:
- Pulse.
Чередование силы тока. Необходимо для сокращения тепловложения и минимизации риска прожога. - «Пред/пост газ».
Подача защитного газа перед и после формирования шва. - Переключение на переменный ток.
TIG-сварка инвертором ведется только в AC. - Регулировка баланса.
Дает возможность продлить срок службы электрода и повысить глубину провара или наоборот, снизить тепловложение и минимизировать риск прожога.
Полуавтоматы (MIG/MAG) могут производиться с такими функциями, как:
- Pulse.
Благодаря пульсации силы тока в момент нарастания эффективно плавится окисленный верхний слой, а при спаде спокойно вплавляется присадочный материал. - Double Pulse.
Удваивание обычной пульсации. Способствует более тонким швам и повышенной скорости сваривания деталей.
Подобрав все необходимые функции, вы не только получите качественно выполненную работу, но и сэкономите время, а также сможете продлить эксплуатационный срок сварочного аппарата для алюминия.
Способы сварки алюминия
Рекомендуется использование нескольких способов варения алюминия, которые проверены временем и пользуются популярностью в определенных кругах.
К ним относится:
- Сварка под флюсом. Такой материал применяется, чтобы уберечь места соединения от окисления.
- Сварка под воздействием газов. Поскольку в данном случае увидеть, как алюминий меняет цвет практически невозможно, то для проведения качественной сварки требуются предварительные тренировки.
- Сварка при помощи лазера. Чтобы соединить два элемента используется лазерное излучение. Оно в свою очередь способствует плавлению и образовывает хорошую ровную линию соединения.
- Сварка с использованием контактов. В данном методе уместны два способа соединения – линейный и точечный. Хорош контактный способ только для крепления листов;
Сварка путем усиленного трения двух элементов: данный процесс нельзя назвать легким, подручных средств здесь окажется недостаточно в зависимости от уровня сложности работы.
- Необходимо особое оборудование с вращающейся насадкой.
- За счет вращения алюминий начинает нагреваться и впоследствии плавиться, после чего происходит его соединение к нужному элементу.
- В домашних условиях уместно использование болгарки.
Сварка при помощи электродов со специальным покрытием
Посредством электродов со специальным покрытием выполняют сварку конструкций из алюминия, к которым не предъявляются повышенные требования по надежности и прочности соединения. Чаще всего именно таким способом выполняют сварку алюминия своими руками в домашних мастерских. К основным недостаткам данного способа сварки (с его помощью соединяют детали, толщина которых превышает 4 мм) следует отнести:
- низкую прочность сварного шва, а также его высокую пористость;
- интенсивное разбрызгивание расплавленного металла;
- достаточно сложную отделяемость шлака от поверхности шва, что может вызвать коррозию последнего.
Используя покрытые электроды и соответствующее оборудование, можно сваривать детали как из технически чистого алюминия, так и из сплавов данного металла. Наиболее популярными марками электродов, с помощью которых можно сваривать практически все виды алюминиевых сплавов, являются УАНА и ОЗАНА, пришедшие на смену устаревшим ОЗА-1 и ОЗА-2.
Электроды марки ОЗАНА-1 оптимально подходят для сварки чистого алюминия, а ОЗАНА-2 – для соединения заготовок из сплавов данного металла с кремнием (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11).
Электроды Kobatek для сварки алюминиевых сплавов
С использованием таких электродов сварочные работы выполняют на постоянном токе, подключаемом в обратной полярности, что следует учитывать, выбирая оборудование для выполнения работ в производственных и домашних условиях. Для выбора величины сварочного тока можно пользоваться несложным правилом: на 1 мм диаметра электрода необходимо 25–30 А постоянного тока.
При сварке деталей, характеризующихся средней, а также большой толщиной, необходим предварительный прогрев соединяемых деталей, для чего можно использовать газовую горелку. Когда требуется заварить детали значительной толщины, выполняется локальный прогрев места будущего соединения. Использование предварительного прогрева деталей (от 250 до 4000 – зависит от толщины металла), а также медленного охлаждения позволяет эффективно проплавить металл даже при сварке на небольших токах, минимизировать риск появления кристаллизационных трещин и деформации готовой конструкции.
Поскольку алюминиевые электроды плавятся достаточно быстро, следует выполнять сварочные работы с высокой скоростью. Очень важно обеспечить непрерывность сварки, осуществляемой посредством одного электрода. Обрыв дуги в таком случае приведет к тому, что конец электрода и кратер шва покроются шлаковой коркой, препятствующей повторному разжиганию.
Следует также учитывать, что при сварке алюминия электродом не совершаются поперечные колебания.
Удалять шлак следует, как только закончилась сварка. Затем необходимо промыть очищенный шов горячей водой, а после обработать металлической щеткой. Это делается для того, чтобы удалить остатки шлака со всех уголков шва (в противном случае он может стать источником развития коррозионных процессов).
Сварка по данной технологии используется преимущественно для выполнения работ в домашних мастерских и на небольших ремонтных предприятиях. Для такой сварки не придется приобретать дорогостоящее оборудование, а также расходные материалы, но выполнять с ее помощью ответственные работы не рекомендуется. Что удобно, при этом можно использовать даже то оборудование, которое изготовлено своими руками.
Подготовка материала
Для выполнения правильной сварки, стоит заняться подготовкой краев той детали или конструкции, которую придется плавить. Сие мероприятие можно провести как в домашних условиях, так и на заводе.
Подготовка включает в себя:
- Качественное очищение рабочей поверхности металла от грязи, ее обезжиривание. Для проведения последнего потребуется небольшое количество ацетона или бензина;
- Во время сварки тонких листов алюминия, необходимо их как следует обработать;
- Занимаясь подготовкой, можно озаботиться разделыванием уже сваренных деталей;
- Перед началом работы, вся деталь должна быть очищена от оксидной пленки. Для этого потребуется жесткая щетка. Зачистить ее можно, прибегнув к специальным растворителям.
Как осуществляется подготовка металла к сварке
Вне зависимости от того, в каких условиях свариваются детали из алюминия – производственных или домашних, необходимо тщательно подготовить кромки этих деталей. Такая подготовка заключается в следующем.
- Поверхности деталей, которые предстоит сваривать (а также присадочный материал) очищаются от грязи, масла и жира. Чтобы обезжирить поверхности, их обрабатывают уайт-спиритом, ацетоном, авиационным бензином и любым другим растворителем.
- К подготовке относится и разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют, если в этом есть необходимость. Если сварку деталей из данного металла проводят не с помощью покрытых электродов, то разделку кромок следует производить при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 мм. Если же для сварки применяются электроды, то разделку кромок выполняют, когда толщина деталей превышает 20 мм. Если сваривать предстоит алюминиевые листы толщиной, не превышающей 1,5 мм, то их торцы отбортовывают перед выполнением соединения.
- С поверхности деталей из данного металла перед выполнением их сварки необходимо удалить оксидную пленку. Для такой процедуры используется напильник или щетка с ворсинками из нержавеющей стали, с помощью которых с кромок соединяемых заготовок (на ширине 25–30 мм) удаляется оксидная пленка.
Обработка места сварки проникающим составом с целью выявления дефектов и определения места наложения шва
Нередко, когда выполняется сварка алюминия в домашних условиях, для удаления окисной пленки используют химические средства: каустическую соду, бензин. Если кромки соединяемых деталей обрабатываются каустической содой, после такой обработки необходимо промыть их проточной водой.
Необходимое оборудование
Логично, что для проведения работ подобного рода, обязательно использование оборудования. В первую очередь оно необходимо для обеспечения подходящих условий и предотвращения возникновения травма-опасных ситуаций.
Более того, необходимо, чтобы это оборудование помогало контролировать процесс трансформации энергии.
Для сварки с применением газа понадобится элемент с подачей газа, собственно баллон с необходимым газом, редуктор и шланги для газа.
Порядок работ
Последовательность операций контактной точечной сварки алюминия следующая:
- Установка заготовок.
- Плотное прижимание материалов между электродами машины для контактной сварки.
- Подача через электроды энергии.
- Нагрев деталей.
- Образование расплавленного ядра.
- Отключение энергии.
- Непродолжительная выдержка заготовок между электродами в сжатом положении с целью охлаждения свариваемой зоны, уменьшения усадочной раковины при кристаллизации расплавленного металла.
Процесс работы автоматизирован и начинается с момента нажатия оператора на пусковую кнопку.
Техника безопасности
Данный вид деятельности относится к группе травма-опасных процессов. Поэтому следует неукоснительно следовать предписанным правилам во избежание нанесения вреда окружающим.
Следует запомнить, что:
- На специалисте должны быть надеты: специальный костюм, маска, плотные рукавицы, обувь с резиновой подошвой;
- Электрическая цепь должна быть изолирована и недоступна;
- Сварка может быть проведена только в очищенных помещениях. При наличии легковоспламеняющихся предметов проводить работу запрещено;
- В рабочем помещении обязательно должна присутствовать хорошая вентиляция во избежание газового отравления.
