Конструкции, изготовленные из алюминия и его сплавов, нашли широкое применение почти во всех отраслях народного хозяйства и сварка алюминия является одним из основных способов соединения деталей в изделие.
Содержание
Широкое применение обусловлено уникальными свойствами алюминия, к которым относятся:
- небольшой удельный вес;
- хорошие прочностные характеристики;
- высочайшая коррозионная стойкость;
- высокая технологичность:
- хорошая свариваемость;
- возможностью применения в различных климатических условиях;
- отсутствие искрообразования и магнитных свойств;
- отсутствие реакции на воздействие ультрафиолетового излучения, газов, масел, кислот;
- большой срок службы с сохранением свойств.
Благодаря перечисленным свойствам конструкции, созданные из алюминия и его сплавов, могут работать при очень низких температурах, применяться во взрывоопасных производствах и в условиях агрессивных сред. В строительстве они позволяют придать выразительность фасадам, а интерьеру – изумительный дизайн.
Широко используется сварка алюминия и в ремонтных целях, позволяя восстанавливать работоспособность многих изделий.
Способы сварки
Прежде чем перейти к способам сварки, с помощью которых осуществляют соединение деталей из алюминия, рассмотрим факторы, затрудняющие процесс свариваемости. К ним относятся:
высокие теплопроводность, текучесть и коэффициент расширения;- низкий модуль упругости;
- пленка оксида алюминия, имеющая высокую температуру плавления.
Все эти факторы требуют от сварщика не только уметь правильно выбрать сварочный аппарат для алюминия, но и хорошо знать технологические приемы, с помощью которых достигается высокое качество соединений.
Высокая теплопроводность и наличие высокотемпературной оксидной пленки требуют мощный источник тепла. Кроме того, для разрушения оксидной пленки необходимо подготовленные под сварку кромки обезжиривать и очищать механическим или химическим способом.
Обладая высокой текучестью, металл в процессе сваривания может вытекать через шов, поэтому при формировании однослойного шва необходимо использовать специальные подкладки (металлические или керамические).
| Подготовка кромок при сварке алюминия | ||||
|---|---|---|---|---|
| Эскизы соединения | Размеры, мм | Угол скоса кромок α, град | ||
| Толщина металла S | Зазор b | Притупление, с | ||
 |
До 1.5 | До 1.0 | Без скоса кромок, допускается отбортовка | |
| 1.5-3.0 | 0.8-2.0 | Без скоса кромок | ||
 |
3.1-5.0 | 1.5-2.5 | 1.5-1.8 | 60-65 |
| Более 5.0 | 2.0-5.0 | 1.6-2.0 | 65-70 | |
 |
До 1.5 | 0.3-0.5 | Без скоса кромок | |
| 1.6-3.6 | 0.5-1.0 | То же | ||
 |
3.1-5.0 | 0.8-.15 | 1.0-1.2 | 50-60 |
| Более 5.0 | 1.0-2.0 | 1.2-1.5 | ||
 |
До 1.5 | 0.3-0.5 | Бес скоса и кромок | |
| 1.6-3.0 | 0.5-1.0 | |||
 |
3.1-5.0 | 0.8-1.5 | 1.0-1.5 | 40-60 |
| Более 5.0 | 1.0-2.0 | 1.5-2.0 | ||
Низкий модуль упругости и высокий коэффициент расширения может привести к деформации изделия. Чтобы избежать этого в некоторых случаях изделие предварительно прогревают, а затем уже сваривают. Иногда помогает выбор оптимального режима и опытный сварщик умеет его подобрать.
В процессе проведения сварочных работ могут возникать такие дефекты как пористость и горячие трещины. И здесь уже необходима специальная защита сварочного шва в процессе сварки. Достигается это с помощью защитного газа (аргона), подаваемого в зону сварки. В некоторых случаях помогает добавление в сварной шов в процессе сварки специальных модификаторов.
Наиболее распространенными видами сварки для алюминия и его сплавов являются следующих 3 вида:
- ручная дуговая;
- аргонодуговая;
- полуавтоматическая.
Особенности ручной дуговой сварки
Таким видом сварки изготавливают изделия их технически чистого алюминия и силуминов. Сварку ведут на постоянном токе, имеющем обратную полярность. Используют специальные электроды для сварки алюминия типа ОЗА-1, ОЗА-2 или ОЗАНА, которые перед сваркой обязательно просушивают в печи при температуре 200 0С не менее 2 часов. Перед сваркой толстого металла детали, подлежащие сварке, прогревают до температуры 250 ÷ 400 0С.
Сварку выполняют в любом пространственном положении на большой скорости. Величина сварочного тока должны быть не более 60 А на 1 мм Ø электрода. Металл толщиной до 2 мм варят, не разделывая кромок, а свыше – или разделывают кромки или варят с зазором (0,5 ÷ 0,7 мм).
Для удаления оксидной пленки используют флюс АФ-4А. Сразу после окончания сварки проводят очистку шва от шлака и окислов.
Нюансы аргонодуговой сварки
Для защиты сварочного шва от вредного воздействия кислорода в зону сварки подается чистый аргон. При сварке алюминия аргоном используются неплавящиеся вольфрамовые электроды, диаметр которых подбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей (1,6 ÷ 6 мм).
Электрод находится в сопле, изготовленным из керамики. Туда под высоким давлением подается защитный газ. Это позволяет сваривать швы с высоким качеством и с применением присадочной проволоки. Присадочная проволока подбирается в зависимости от марки свариваемого алюминия или сплавов на его основе и может составлять в Ø 1 ÷ 5 мм (АД, АО, АК).
Тонкий металл (до 3 мм) варится на подкладке за один проход. Металл толщиной до 6 мм вариться с двух сторон без разделки кромок. Более толстый метал должен иметь разделку кромок – Х-образную или V-образную и свариваться за несколько проходов (до 4).
Полуавтоматическая сварка
Сварка алюминия полуавтоматом характеризуется высокой производительностью, которая намного выше, чем при выполнении работ аргонодуговой сваркой. Полуавтоматическая сварка выполняется на постоянном токе («+» на электроде) капельным переносом или в специальном импульсном режиме. Существует 2 основных процесса аргонодуговой сварки алюминия:
- TIG сварка;
- MIG сварка (полуавтоматическая импульсная).
Сравнение швов MIG и TIG
TIG сварка — сварка вольфрамовым электродом в среде чистого аргона. Аппарат для сварки алюминия работает на переменном токе и снабжен высокочастотным устройством для зажигания дуги.
Подача аргона и сварочной проволоки осуществляется через сварочную горелку. Имеется возможность регулировать баланс и частоту тока, что дает возможность сварщику контролировать процесс сварки.
Более перспективной является сварка алюминия инвертором. Главное его преимущество – экономия потребляемой энергии и высокое качество сварочных швов по сравнению с установками трансформаторного типа. Инверторные источники питания позволяют изменять частоту напряжения, что положительно сказывается на результатах сварки.
Применение аргонодуговой сварки является оптимальным решением при сварке алюминиевых конструкций и ремонте узлов и деталей, изготовленных на основе алюминия. Инверторы значительно повышают производительность сварки, что иногда является решающим фактором при его приобретении.
Основные преимущества сварки полуавтоматами:
- высокая скорость сварки;
- возможность сваривания сложных конструкций;
- защита негативного воздействия окружающих факторов и среды;
- одинаковая глубина проплавления;
- возможность сварки длинных швов;
- качество шва.
К недостаткам относят следующие факторы:
- оборудование требует точной настройки;
- должна быть тщательная подготовка кромок;
- сложность выполнения сварочных работ;
- невозможность выполнения сварки на улице.
Сварка может осуществляться с помощью оборудования, которое работает на переменном (АС) и комбинированном (АС/DC) токе.
Для осуществления качественной сварки сплавов алюминия и технического алюминия необходим переменный ток, т.е. необходимы инверторы, имеющие аббревиатуру TIG AC/DC, которые являются универсальными аппаратами. Переменный контур в схемах таких аппаратов как раз служит для таких материалов. Во время возникновения полупериодов обратной полярности происходит мощное катодное распыление оксидной пленки, что способствует получению высококачественного соединения.
Сварка алюминия аргоном на постоянном токе, имеющем обратную полярность, с применением неплавящегося электрода не применяется, т.к. неправильное тепловое распределение между электродом и свариваемыми деталями не дает получить качественное соединение.
Требования к инверторам и материалам
Основные требования к инверторам для сварки алюминиевых сплавов сводятся к следующим факторам:
- должны способствовать быстрому и бесконтактному поджогу дуги;
- иметь особую конструкцию горелки, заключающуюся:
- в применении специальных наконечников (алюминиевая проволока от расплавленной сварочной ванны нагревается и сильно расширяется);
- в требовании к каналу горелки (изготавливается из материала, который снижает трение проволоки, проходящей по каналу к месту сварки).
- длине шланга – (ограничивается 3 м во избежание залома проволоки);
- прижимной механизм должен иметь специфические ролики (у них обязательно должна быть U-образная канавка);
- применять качественный аргон (высшего, первого сорта);
- применять качественную проволоку, соответствующую по хим. составу свариваемому металла.
Сварка алюминия в домашних условиях может осуществляться с применением вышеизложенного, а качество швов будет зависеть от модели аппарата и навыков, которые приобретаются в процессе работы.