Сварка алюминия – как правильно варить алюминий в домашних условиях

Необходимость проведения сварочных работ часто возникает не только на производстве, но и в быту. Сваривание изделий и конструкций из алюминия в домашних условиях проводится достаточно часто, несмотря на возникновение некоторых трудностей. Сложности обусловлены, прежде всего, характеристиками, которыми обладает данный материал. Также при осуществлении бытовой сварки сложно создать необходимые для работы с алюминием условия.

Однако, возникают ситуации, когда необходимо провести ремонт изделий из алюминия. В таких случаях, работы выполняются дома, самостоятельными силами исполнителя. Поэтому в статье мы рассмотрим основные особенности и нюансы сваривания алюминия.

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Трудности сварки алюминиевых сплавов и чистого металла связаны с его свойствами:

1. Температура плавления окисной пленки, покрывающей поверхность этого материала, 2044⁰C, а металла — 660⁰C.
2. Поверхность капель, образующихся при плавлении алюминия, мгновенно окисляется, что препятствует созданию монолитного шва. Поэтому сварочную ванну приходится ограждать от контакта с воздухом.
3. Из-за высокой текучести металла в расплавленном виде контроль над сварочной ванной затруднен. Проблема решается подкладкой под заготовки железных пластин для отвода тепла.
4. В алюминии содержится водород, который при остывании шва выходит наружу, образуя поры и трещины. В сплавы входит кремний, способствующий растрескиванию во время охлаждения соединения.
5. У алюминия высокий коэффициент температурного расширения, поэтому усадка при остывании приводит к деформации заготовок.
6. Из-за высокой теплопроводности сварку приходится вести током в 1,5 — 2 раза большим, чем при работе со сталью.
7. При сварке алюминия своими руками не всегда удается определить марку сплава, поэтому настройка оптимального режима сварки затруднена.

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.

Способы сварки алюминия

Выбор метода, которым можно сварить алюминий дома, определяется имеющимся оборудованием. Разработано несколько способов, но популярными стали только три.

Вольфрамовым электродом

Этим способом сваривают алюминий, когда к прочности шва предъявляются жесткие требования. Он создается за счет плавления присадочной проволоки диаметром 1,6 — 4 мм дугой, создаваемой неплавящимся электродом из вольфрама. Для защиты от окисления к месту сварки подается аргон или гелий.

Работа выполняется на переменном токе. Если работа проводится в помещении, расход газа настраивают в пределах 5 — 8 л/мин, на улице больше. Диаметр электрода и сила тока в зависимости от толщины деталей определяются по таблице:

При выполнении сварки следует учитывать нюансы метода:

• длину дуги поддерживают на уровне 2,5 мм;
• электрод устанавливается под углом 80⁰ к стыку;
• проволока подается под углом 90⁰ к электроду;
• горелку с электродом перемещают следом за проволокой без поперечных движений;
• для равномерного заполнения стыка проволоку подают короткими отрезками;
• на конце электрода должен образоваться шарик правильной формы, если нет — нужно увеличить ток;
• газ подают за 4 — 5 секунд до сварки изделий, после завершения перекрывают спустя 6 — 7 сек.

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.

Подготовка поверхностей к сварке

Под правильным свариванием алюминия подразумевается не только настройка параметров процесса, но и предварительная обработка заготовок:

1. Место соединения на расстоянии 2 — 3 см от стыка очищают от грязи и обезжиривают любым растворителем.
2. При сварке деталей толщиной больше 4 мм неплавящимися электродами с кромок снимают фаски под углом 45 — 65⁰. У листов толщиной до 1,5 мм делают отбортовку торцов. У заготовок, соединяемых плавящимися электродами с покрытием, кромки разделывают, если толщина больше 20 мм.
3. Прежде чем сваривать алюминий, с поверхностей возле стыка напильником или металлической щеткой удаляется оксидная пленка. Обработка проводится без надавливания, чтобы в царапинах не остались ее частички.

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.

Полезные советы

Повысить качественные показатели сварки алюминия в домашних условиях помогут рекомендации специалистов:

• разделывая кромки, следует учитывать, что при уменьшении угла фасок увеличивается ширина шва;
• при соединении деталей толщиной больше 7 мм между ними нужно оставить зазор 2 мм;
• чтобы шов получился ровным по ширине, детали сначала прихватывают с обеих сторон;
• перед завариванием трещину расширяют и углубляют, так как варить алюминий без ее заполнения бесполезно;
• толстостенные детали сваривают в несколько проходов до заполнения стыка, удаляя шлак с каждого шва.

Узнав как сваривать алюминий в домашних условиях можно переходить к практике. Однако, чтобы не стать жертвой несчастного случая, прежде нужно запастись одеждой и перчатками из огнеупорного материала. Для работы дома лучше приобрести аппарат с возможностью проведения ручной и аргонодуговой сварки.

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.

Порядок работ

Последовательность операций контактной точечной сварки алюминия следующая:

1. Установка заготовок.
2. Плотное прижимание материалов между электродами машины для контактной сварки.
3. Подача через электроды энергии.
4. Нагрев деталей.
5. Образование расплавленного ядра.
6. Отключение энергии.
7. 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.