Аппараты для сварки алюминия: особенности сваривания алюминия

Сваривать изделия из алюминия – не самая простая задача. Если сварщик хотя бы немного отойдет от технологии или подберет не подходящий сварочный аппарат для алюминия и расходники, то гарантировано получит некачественный шов. Чтобы правильно выбрать сварочник для работы с таким металлом, необходимо знать особенности его плавления, разбираться в видах специальных приспособлений и других нюансах.

Особенности сварки алюминия

Данный металл очень капризен при сваривании из-за своих физических и химических свойств. Его поверхность даже при комнатной температуре покрывается оксидной пленкой. С одной стороны, это даже хорошо, ведь окисленный слой защищает материал от коррозии. Но если попробовать сваривать его просто так, как, например, сталь, то можно столкнуться с большой проблемой.

Температура плавления окисла на поверхности алюминиевой заготовки – около 2000 °C, когда как сам материал плавится примерно при 600 градусах по Цельсию. Сварка обычным способом приведет к тому, что присадочный материал будет просто-напросто укладываться на поверхности, не позволяя обеспечить надлежащее качество шва. Увеличение ампеража станет причиной появления прожогов. При этом сварочная ванна будет стремительно окисляться.

Алюминий при сварке:

• Быстро кристаллизуется.
  Затвердевание происходит после остывания всего на 15-20 °C.
• Невероятно текуч.
  В расплавленном виде он напоминает воду, из-за чего вести шов нелегко, если поверхность изделия наклонена. Также именно это свойство повышает риск образования сквозных прожогов при манипуляциях.
• Сохраняет цвет после расплавления.
  По этой причине сложнее контролировать состояние сварочной ванны и рассчитывать необходимое количество присадочного материала.
• Испаряет водород.
  Это происходит из-за контакта с атмосферой. Как следствие – образовавшиеся поры в шовной структуре, которые делают соединение более хрупким.
• Отличается повышенной усадкой.
  Есть вероятность того, что, остыв, наплавленные валики просядут сильнее, чем нужно. Придется дополнительно заваривать кратеры в шве.

Чтобы достичь необходимого эффекта, достаточно перекрыть доступ окружающего воздуха к зоне плавления. Для этой цели используют среды инертных газов.

Некоторые особенности алюминия и сплавов на его основе

Алюминий отличается от других металлов высокой теплопроводностью, химической активностью и малым удельным весом. Сварочный аппарат для алюминия должен быстро работать и хорошо защищать сварочную ванну. Обычное оборудование для металлоконструкций и подварки кузовов не сможет обеспечить подходящие для сварки алюминия режимы.

Алюминий быстро окисляется даже в холодном состоянии при комнатной температуре. Образующаяся сверху оксидная пленка намного тверже, чем основной металл и плавится при 2000⁰C, что в 2 раза выше плавления самого алюминия. Частично прочность легких дюралевых деталей обеспечивает твердая пленка окиси алюминия. При механической зачистке до чистого металла на открытом воздухе окисная пленка очень быстро восстанавливается.

У алюминия высокий коэффициент линейного расширения при нагреве. Если детали перегреть, то их сильно покоробит.

Высокая теплопроводность способствует быстрому распространению тепла по телу детали и такому же почти мгновенному охлаждению шва, когда шлак еще не вышел наружу.

Вывод

Выбирая сварочный полуавтомат для алюминия, следует точно понимать, для чего он вам нужен. Одно дело, когда вам необходимо подварить что-то на даче и другое дело, когда вы оказываете сварочные услуги или затеваете производство. Сварочные аппараты недешевы, поэтому выбирайте оптимальный вариант, учитывая:

• силу сварочного тока;
• наличие синергетического управления;
• универсальность и наличие возможности ручной сварки;
• класс защиты;
• комплектность;
• присутствие программных функций и памяти настроек для разных процессов;
• цену.

Также обязательно следует удостовериться, что ваша электрическая сеть поддерживает потребляемую мощность приобретаемого аппарата.

Если вас интересует тема сварки алюминия полуавтоматом, выскажите свое мнение, предложите идеи или поспорьте с автором в блоке комментариев. Это интересно.

Процесс и его особенности

Исходя из особенностей металла и его сплавов, у сварочного аппарата для сварки алюминия должны быть следующие характеристики:

• взламывание оксидной пленки;
• тонкая регулировка режимов;
• работа с импульсными и переменными токами;
• инертный защитный газ;
• возможность работать с алюминиевыми и вольфрамовыми электродами;
• высокий ток;
• стабильная дуга.

В зоне сварки образуется высокая температура. Варить алюминий необходимо быстро, не прерываясь. Продолжительность работы горелки увеличивает водяное и воздушное охлаждение держака и корпуса самой горелки.

Для сварки алюминия, особенно длинных швов, следует менять обычные горелки с охлаждением на тефлоновые. Они жаропрочные и служат значительно дольше при работе высокими токами.

Остывание в зоне сварки будет происходить медленнее, если перед работой детали полностью подогреть до температуры 250 – 280⁰C. Это исключит образования переходной зоны вдоль шва и горячих трещин.

Сложность сварки алюминия в невозможности четки видеть сварочную ванну. Металл не изменяет своего цвета при нагреве и плавлении.

Каким должен быть сварочный аппарат

Сварку алюминиевых сплавов производят на аппаратах в режиме TIG, переменного и импульсного тока с частотой до 200Гц и током до 200А. К ним относятся:

• полуавтоматы;
• аппараты аргонно-дуговой сварки;
• инверторы.

Для взламывания окисной пленки применяют осциллятор. Он устанавливается в корпус аппарата, увеличивает частоту колебаний до 300Гц. Работает сварочное оборудование на трехфазном токе 380В.
Импульсный ток – это срезанная по оси синусоида. Двойной импульс означает, что синусоида направлена выступами в одну сторону и при обычной частоте в 50Гц она 100 раз достигает пика своего значения.

Перед тем как сварить алюминий и сталь высоколегированную, в том числе нержавейку, следует выбрать тугоплавкие электроды и соответствующие присадки. В обоих случая подходит неплавящийся электрод и присадочная проволока с кремнием и хромом.

Советы по настройке полуавтомата

Чтобы сварка нержавейки полуавтоматом получилась качественной, важно правильно настроить сварочное оборудование. Режимы выставляются исходя из толщины свариваемых заготовок и используемого диаметра проволоки. Скорость подачи электрода и расход газа тоже значимы. Оптимальные показатели для разных значений представлены в таблице.

Требования к технологии

Технология начинается с тщательной подготовки свариваемых торцов. Перед работой место под сварку на алюминиевых и дюралюминиевых деталях тщательно зачищают от окислов. Для этого подходит болгарка с мелкозернистым кругом. Шов накладывается непрерывный за один проход. Сварка алюминиевых труб делается за 2 захода, снизу вверх.

Газ включается до начала розжига дуги. Начало процесса производится на высоких токах. Завершается сварка на пониженных токах. Аппараты для сварки должны менять силу тока и напряжение после начала работы.

Для сварки алюминия используется вольфрамовый плавящийся и неплавящийся электрод. Присадочные прутки для алюминия используются двух видов: из чистого металла и литейный алюминий с добавлением кремния.

Выполняют сварку тонкого алюминия аргоном. Толстые листы и детали варят в среде защитного аргонно-гелиевого газа.

Перед началом сварки электрод следует заточить. Плавящийся на полукруг. Неплавящийся затачивается под углом 40⁰ с небольшой площадкой. В процессе сварки на конце должна быть капля чистого металла размером меньше диаметра электрода.

Длина дуги при сварке алюминия, должна быть постоянной в пределах 12 – 15 мм. Более короткая будет прожигать лист, особенно тонкий. Длинная дуга не прогреет, как положено металл.

Сварка дюралюминия производится по той же технологии, что и чистого металла. Уменьшается только сила тока. При выборе, чем лучше варить дюралюминий, следует остановиться на алюминиевой проволоке. На импульсных аппаратах она просто стекает струей в разогретую ванну и соединяется с металлом.

Если у любителя имеется лодка и ее надо отремонтировать, подойдет импульсный инвертор с осциллятором и вольфрамовый электрод с присадочной проволокой из алюминия. Более дешевый вариант для редкого применения – аргонно-дуговая сварка переменным током. Для мастерских с большим объемом работ лучше выбрать высокопроизводительный импульсный аппарат или полуавтомат.

Регуляторы установок

Алюминий требует тонких настроек и понижения тока в процессе сварки. Основные функции, которые должен иметь аппарат для сварки алюминия:

• бесконтактного розжига;
• зоолокации – регулировки соотношения полярности дуги;
• регулировка баланса переменного тока.

Бесконтактный розжиг обеспечивает возгорание дуги без чирканья о деталь и постоянное ее горение.

При работе в режиме AC полярность дуги меняется с прямой на обратную и наоборот. Зоолокация позволяет подбирать оптимальную направленность тока и частоту изменений полярности.

Продолжительность пауз и импульсов регулируется балансиром в зависимости от толщины свариваемого металла.

Дополнительно сварщиком выставляется:

• стартовый ток;
• величина и характер основного тока;
• форсаж дуги.

Кроме этих функций качественную сварку обеспечивает несколько таймеров. Они отвечают за:

• подачу газа до начала сварки;
• время спада тока;
• подачу газа после завершения работы.

защитный газ подается до начала процесса сварки – розжига дуги. Это обеспечивает полное закрытие ванны до начала процесса плавления.

Начинать варить алюминий надо на повышенном токе, затем его надо понизить. Таймер автоматически понижает ток через определенное время после начала работы.

Алюминий остывает быстро, но все равно необходимо время, чтобы шов не окислился и не потрещал. После отключения электрической дуги еще 5 – 7 секунд подается газ в рабочую зону.

Соединение нержавейки с черной сталью

Сварку таких материалов ведут при постоянном токе. Положение проволоки – строго перпендикулярное к рабочей зоне.

В составе проволоки из нержавейки должны содержаться марганец, а также никель, например, марки ESAB OK, Autrod. Специальная переходная проволока наплавляет буферный слой, который и соединяет детали.

Приваривая сталь Ст40 к нержавейке, можно использовать проволоку 08Г2С. Это упрочняет шов двух разнородных металлов после остывания. Самое главное в процессе – это, чтобы нержавейка не стала сильно текучей, а черный металл не остался твердым. Шов делается как можно шире и максимально глубоким.

Установка и выключение

Не зависимо от того, какой материал требуется сваривать, оборудование следует включать и выключать в определенной последовательности.

1. Проверить целостность корпуса, кабелей и заземление.
2. Подключить кабеля к аппарату и детали.
3. Подвести и закрепить на держателе газовый шланг.
4. Подсоединить охлаждение.
5. Выставить режимы работы в зависимости от того, какая толщина металла и длина шва.

На плиту укладывается дюралевый лист, закрепляется. После этого можно включить оборудование. Если ток постоянный, то следует выбирать обратную полярность и специальные электроды, работающие в режиме AC/DC. Ими удобно сваривать материалы, которые не поддаются обработке стандартными способами.
После сварки следует непродолжительное время ожидать, пока остынет деталь, не выключая аргон. Затем отключить все в обратном порядке.

Эксплуатация оборудования при работе

Алюминий варится на высоких токах с большой частотой. Для оборудования такой режим представляет большую нагрузку. Следует соблюдать режим работа-отдых, указанные в техническом паспорте оборудования.

Следует точно настраивать аппарат и проверять заземление.

При работе на полуавтомате с алюминиевой проволокой длина шлангов не должна превышать 3 метра. Сопло следует выбирать шире обычного. Алюминиевая проволока мягкая и при нагреве сильно расширяется. В результате возникает трение и она заедает.

Насадка для газа выбирается с широким соплом и сеткой внутри. Поток образуется равномерный и хорошо закрывает ванну.

Виды

Для алюминия применяется в основном электродуговая обработка на переменном токе. Плазменный горячий поток легко может расплавить любой металл, но алюминий имеет тугоплавкую пленку и он сильно покоробится при нагреве газовой горелкой. К тому же он активно вступает в реакцию не только с кислородом, но азотом и углеродом. В результате образуется хрупкий шов с толстым слоем шлака и детали с большой поводкой.

Полуавтомат

На полуавтоматах для сварки используют алюминиевую проволоку. Она с постоянной скоростью подается в горелку и расплавляется в ванной. К ручке прикреплена форсунка, подающая защитный газ. Всем процессом управляет полуавтомат, рука сварщика только направляет расплавленную ванну для образования шва.

Полуавтоматическая сварка высокопроизводительная. Ее хорошо применять на производстве с большим количеством деталей под сварку из разных сталей и металлов. При работе с алюминием можно накладывать непрерывный шов длиной до 5 м.

Инверторное оборудование

Для сварки алюминия и его сплавов подойдет обычный инвертор с подключенным к нему баллоном, в котором аргонный газ. В качестве защитного флюса используется аргон, гелий и их смесь.

Чаще всего домашние сварочные работы, с которых подвариваются алюминий и дюраль, выполняются на простых инверторах. Прибор выдает ток, достаточный для непродолжительной сварки цветных металлов.

Для сварки подбираются специальные электроды, рассчитанные на работу с металлами, обладающими высокой теплопроводностью, это серия О3Р и О3А, диаметр 2,5 – 3 мм. Они представляют собой стержень из специального сплава и обмазки.

Перед тем как сваривать алюминий инвертором, электроды необходимо хорошо прокалить. Если в их обмазке, используемой в качестве флюса, останется влага, она образует поры в металле шва и шлаковые включения.

Шов следует накладывать не спеша, следить, чтобы ванна успевала прогреваться, а шлак всплыть. Инверторное соединение деталей дает прочный и красивый шов с небольшой зоной прогрева по бокам.

Аргоновая сварка

Ручная аргонодуговая сварка применяется чаще всего любителями при ремонте автомобиля или лодки, сваривании небольших деталей. В качестве расходного материала используют в основном неплавящиеся вольфрамовые электроды и присадочная проволока. Вместе с ними в зону сварки подается аргон, защитный газ.

Неплавящиеся электроды создают с помощью дуги высокую температуру. При этом обмазка также не обгорает, обычного для ручной сварки флюса нет.

Кроме вольфрамовых, могут применяться угольные электроды и специальные для сварки металлов с высоким коэффициентом теплоотдачи, такие как алюминий, медь и их сплавы. Они имеют обозначение А3. Выпускаются с рутиловой, целлюлозной и вольфрамовой обмазкой.

Аргоновая сварка может производиться на инверторах и трансформаторах. Главное условие, это подключение газа.

На сколько хватает расходников полуавтомата?

Задумываясь о полуавтоматической сварке нержавейки, стоит знать, на сколько хватит расходки. Самым быстро изнашиваемым элементом выступает токосъемный наконечник. Через него напряжение передается на проволоку. В мундштуке разбивается выходное отверстие, из-за чего проволока начинает «гулять». Это усложняет манипуляции по управлению электрической дугой, снижает качество шва.

При работе полуавтоматом 6-8 часов каждый день, за смену придется заменить 1-2 токосъемных наконечника. Такие детали всегда должны быть в запасе у сварщика. Причем для каждого диаметра проволоки есть свои мундштуки. Когда сварка ведется то проволокой 0.8 мм, то 1.2 мм, мундштуки тоже меняются.

Канал для подачи проволоки служит несколько лет. Потом он забивается грязью и проволока начинает застревать. Прижимные ролики толкающего механизма «живут» до 5 лет. При активном использовании оборудования постепенно изнашивается зажим массы — ослабевает хват, обгорают прижимные «губы». Срок службы зависит от первоначального качества элемента. У любительских аппаратов зажима хватит на пару лет, у профессиональных — до 7-10 лет.