Сварка алюминия – как правильно варить алюминий

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

Чем объясняется плохая свариваемость алюминия

Сложности и особенности сварки алюминия и его сплавов объясняются целым рядом уникальных свойств этого металла.

• Основная трудность тепловой обработки алюминия состоит в том, что поверхность данного металла всегда покрыта окисной пленкой, которая отличается очень высокой температурой плавления – 20440 (сам металл плавится при значительно более низкой температуре – 660 градусов).
• Капли расплавленного алюминия, которые образуются в сварной зоне, моментально покрываются тугоплавкой окисной пленкой, которая препятствует формированию сплошного шва. Это определяет некоторые особенности сварки алюминия: сварную зону надежно защищают от взаимодействия с окружающим воздухом, для чего используется газ аргон.
• В расплавленном состоянии алюминий обладает высокой текучестью, что серьезно затрудняет процесс формирования сварочной ванны. Именно поэтому технология сварки алюминия предполагает использование специальных теплоотводящих подкладок.
• В составе алюминия содержится растворенный водород, который при застывании расплавленного металла стремится выйти наружу. Это способствует образованию в шве пор, а также кристаллизационных трещин. Кроме того, сплавы данного металла характеризуются повышенным содержанием в них кремния, что также способствует образованию трещин, возникающих при охлаждении деталей.

Трещина в сварном шве, возникшая в результате нарушения технологии работ

• Алюминий обладает приличным коэффициентом линейного расширения. По этой причине происходит значительная усадка металла при его застывании, что ведет к серьезным деформациям соединяемых деталей.
• Сварка алюминия и его сплавов осуществляется на высоких значениях сварочного тока. Это объясняется тем, что данный металл отличается высокой теплопроводностью. Примечательно, что при сварке стали (а у нее температура плавления выше, чем у алюминия) используются токи меньшей силы (в 1,2–1,5 раза).
• Сварка деталей из данного металла (особенно сварка алюминия в домашних условиях) часто затруднена и тем, что точную марку сплава, из которого изготовлены соединяемые детали, определить очень сложно. Это серьезно осложняет выбор режимов сварки и используемых для ее выполнения методов.

Какие методы применяют для сварки алюминия

Для сварки алюминия могут использоваться разные методы, предполагающие применение различных материалов и оборудования, специальных средств для защиты сварочной зоны (инертные газы и флюсы).

Сравнительная оценка типов сварки (нажмите, чтобы увеличить)

Среди методов выполнения сварки алюминия и в домашних, и в производственных условиях наибольшее распространение получили следующие:

• сварка, осуществляемая в среде инертных газов, для выполнения которой используется вольфрамовый электрод (AC TIG);
• полуавтоматическая сварка, также проходящая в среде защитных газов, для выполнения которой используется специальная проволока, подаваемая в автоматизированном режиме (DC MIG);
• сварка, при которой применяются электроды, покрытые специальным составом (MMA).

Задавая себе вопрос о том, как варить алюминий, чтобы получить надежное соединение, важно понимать, что для этого необходимо разрушить оксидную пленку, формирующуюся на поверхности металла. Чтобы решить эту задачу, для сварки применяют постоянный ток, а полярность устанавливают обратную. В данном случае добиваются эффекта катодного распыления, с помощью которого и удается разрушить такую тугоплавкую пленку.

Сваривать алюминий постоянным током, используя прямую полярность, не получается: в таких условиях не создается эффекта катодного распыления.

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.

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.

Сварка с применением защитного газа

Сварка алюминия, которая предполагает применение защитного газа, может считаться наиболее распространенной технологией. Она позволяет получать соединения, отличающиеся высокой надежностью, прочностью и эстетичностью.

Прутки алюминиевые (присадочные) для сварки

Основными расходными материалами сварки по данной технологии являются вольфрамовые электроды (Ø 1,6–5 мм) и прутки (Ø 1,6–4 мм), используемые в качестве присадки. Защитными газами могут быть гелий или аргон, отличающиеся высокой чистотой.

Эффективное разрушение оксидной пленки, обязательно присутствующей на поверхности соединяемых заготовок, обеспечивается посредством запитывания сварочной дуги от источника, выдающего переменный ток. Все режимы сварочного процесса, которые зависят от типа выполняемого соединения и толщины соединяемых деталей, подбираются по специальным таблицам. К таким режимам, в частности, относятся диаметр вольфрамового электрода, а также присадочного прутка, величина силы сварочного тока, значение скорости, с которой подается защитный газ.

Ориентировочные параметры сварки при работе с аргоном

Имея соответствующее оборудование и расходные материалы, сварку по данной технологии можно с успехом выполнять и в домашних условиях, получая с ее помощью качественные, красивые и надежные соединения. Чтобы научиться выполнять сварку в среде защитных газов своими руками, можно посмотреть обучающее видео и запомнить нескольких несложных правил ее выполнения.

• Между вольфрамовым электродом и горизонтальной поверхностью соединяемых деталей следует выдерживать угол, равный 70–80 градусов.
• Угол между вольфрамовым электродом и присадочным прутком должен составлять порядка 90 градусов.
• Длина дуги должна находиться в интервале 1,5–2,5 мм.
• При формировании шва первым двигается присадочный пруток и только за ним горелка (так обеспечивается эффективная защита сварного шва).
• Подача присадочного прутка в зону сварки осуществляется так, как будто вы держите в руках кисть, которой рисуете картину. Кончик присадочного прутка подводят к краю сварочной ванны, касаясь ее, а затем отводят назад и вверх. Поперечные движения электродом и присадочным прутком, что важно, совершать не рекомендуется. Очень хорошо можно изучить данный процесс, используя соответствующее видео.
• Чтобы исключить перегрев соединяемых деталей и прожог тонких листов, а также обеспечить быстрый отвод тепла из зоны сварки, под них помещают стальную или медную подкладку, выполняющую роль радиатора.
• Подача защитного газа в зону сварки включается за несколько секунд до начала ее выполнения (3–5), а выключают подачу спустя некоторое время (5–7 секунд) после обрыва дуги.

Выполняя сварку деталей из алюминия в среде защитных газов, необходимо очень тщательно следить за такими параметрами процесса, как скорость сварки и расход газа, так как они оказывают серьезное влияние на качество формируемого шва. При слишком большом расходе газа, например, в зону сварки будет засасываться воздух, что ухудшит ее защиту. Эффективная защита зоны сварки также не будет обеспечена в том случае, если расход газа слишком маленький, а скорость выполнения соединения слишком высока.

Очевидно, что при наличии соответствующего оборудования и навыков выполнения подобных работ вполне можно выполнять сварку деталей из алюминия своими руками по данной технологии в условиях домашней мастерской или гаража.

Использование полуавтоматического оборудования

Высокую эффективность при сварке деталей, выполненных из алюминия и его сплавов, демонстрируют импульсные полуавтоматы. Оксидная пленка на поверхности металла при использовании такого оборудования разбивается за счет импульса высокого напряжения, который, кроме того, «вбивает» в сварочную ванну капли расплавленного электродного материала. Такая технология позволяет получать плотные, качественные, красивые и надежные сварные соединения.

Для сварки в домашних условиях такое оборудование практически не используется, так как стоимость его достаточно высока. Домашние мастера, желающие выполнять соединение деталей из алюминия с использованием полуавтоматического оборудования, используют обычные аппараты, подвергая их незначительной переделке.

Отметим при этом следующий факт. Хотя сварка алюминия с использованием вольфрамового электрода и присадочного прутка и отличается меньшей скоростью, чем полуавтоматическая (в три раза), с ее помощью швы получаются более качественными.

Применение как импульсного, так и обычного полуавтоматического оборудования для сварки деталей из алюминия имеет ряд важных особенностей, которые обязательно необходимо учитывать.

• Сварка выполняется только на постоянном токе обратной полярности.
• Мягкая алюминиевая проволока при подаче в зону сварки по специальному рукаву может образовывать петли. Чтобы предотвратить образование таких петель, необходимо применять 4-роликовый подающий механизм, использовать более короткий подающий рукав, во внутреннюю часть которого вставляется тефлоновый вкладыш, значительно снижающий силу трения.
• Алюминиевая проволока, которая имеет значительный коэффициент расширения, может при нагреве застревать в наконечнике подающего устройства. Чтобы этого не происходило, необходимо использовать специальные наконечники для алюминия, которые маркируются буквами «AL», либо обычные наконечники, диаметр которых несколько больше, чем диаметр используемой проволоки.
• Подача алюминиевой проволоки, которая плавится значительно быстрее, чем стальная, должна быть выше. В противном случае расплавленная проволока, не успевающая попасть в зону сварного шва, будет постоянно выводить из строя наконечник.

Регулятор силы подачи проволоки

Естественно, выбирая марку алюминиевой проволоки для сварочных работ, необходимо учитывать состав материала, детали из которого будут соединяться с ее помощью. Если же информацией о составе свариваемого материала вы не обладаете, то подбирать проволоку придется экспериментальным путем.

Кроме вышеперечисленных методов, также используется контактная сварка алюминия, реализовать которую в домашних условиях достаточно сложно. Объясняется это тем, что для выполнения такой сварки необходимы специальное оборудование, соответствующие знания и опыт выполнения таких работ. Редко используется в домашних условиях и холодная сварка деталей из алюминия, предполагающая их сжатие под огромным давлением, под действием которого разрушается оксидная пленка на их поверхности.

Сварка алюминия инвертором, осуществляемая в производственных и в домашних условиях, – это очень распространенный технологический процесс, так как изделия из данного металла используются практически повсеместно. Широкая популярность, которой отличается данный металл, объясняется его уникальными свойствами: небольшим удельным весом, высокой тепло-, а также электропроводностью, способностью противостоять механическим нагрузкам. Выполнять соединение деталей из алюминия с применением инвертора в домашних условиях позволяет развитие сварочной техники.

Сварка алюминиевых деталей в домашних условиях

Особенности сварки алюминия с использованием инвертора

Применять сварочный инвертор в домашних условиях для выполнения сварки деталей, изготовленных из алюминия, допустимо, для этого достаточно придерживаться ряда несложных условий. Сам аппарат, используемый для выполнения работ с деталями из алюминия, может быть самым простым, основное внимание уделяется расходным материалам. Чтобы качественно варить в домашних условиях детали из алюминия, потребуется несколько составляющих.

Схема аргонодуговой сварки алюминия

• Приобретите электроды, которые специально предназначены для сварки данного металла. Узнать такие электроды можно по их маркировке: ОЗА, ОЗА-1, ОЗР, ОЗР-2, ОЗАНА, ОЗАНА-1. Используя эти электроды, можно варить не только алюминий, но и другие металлы, отличающиеся высокой теплопроводностью.
• Кроме того, вам понадобится сварочный инвертор, в качестве которого подойдет оборудование даже с самыми скромными характеристиками.
• Для подготовки электродов к сварке алюминия потребуется печь: в ней они будут подвергаться предварительному прогреванию. Такая процедура, как предварительная прожарка электродов, является обязательной при сварке алюминия. От этого напрямую зависит качество и надежность формируемого сварного шва.

Самодельная печь для сушки и прогрева электродов

Выполняя сварку данного металла инвертором в производственных или домашних условиях, важно учитывать ряд нюансов, от которых зависит качество создаваемого соединения.

• Поверхность деталей из алюминия необходимо тщательно зачистить от тугоплавкой оксидной пленки, которая всегда на ней присутствует. Для этого используются абразивные материалы, металлические щетки или химические средства.
• В отличие от стали, алюминий не меняет цвета своей поверхности в процессе нагревания, что значительно усложняет контроль за выполнением сварочных работ.
• Чтобы обеспечить качественный прогрев соединяемых деталей в процессе выполнения сварочных работ, необходимо действовать не спеша, тщательно контролируя каждый этап технологии.
• Поскольку алюминий отличается высокой текучестью, сварные швы выполняются в один слой. Чтобы избежать протекания расплавленного металла, необходимо использовать металлические подкладки.
• Остывание алюминия после нагрева, вызванного выполнением сварочных работ, может вызвать деформирование свариваемых деталей и появление трещин в полученном соединении. Чтобы избежать этого, желательно не располагать сварные швы слишком близко по отношению друг к другу.

По технологии выполнения сварка алюминия с помощью инвертора незначительно отличается от технологии подобных работ, выполняемых с черными металлами. Именно поэтому, обладая опытом выполнения сварочных работ, можно с успехом применить свои навыки и при сварке данного металла.

Каким должен быть инвертор, используемый для сварки алюминия

Для сварки алюминия могут быть использованы инверторы различных модификаций, но, если вы только определяетесь с выбором такого оборудования, то оптимальным будет отдать предпочтение моделям, конструкция которых допускает возможность подключения специальной приставки для подачи защитного газа (аргона).

Аппарат для аргонодуговой сварки Кедр TIG-259P

Варить данный металл в домашних условиях можно и электродом, но, если к качеству формируемого соединения предъявляются высокие требования, лучше использовать полуавтоматическую сварку или выполнять сварочные работы при помощи неплавящегося электрода, который изготавливается из вольфрама, и присадочного прутка.

Выбрать подходящий полуавтомат поможет видеоролик, рассматривающий несколько бюджетных моделей.

Использование для соединения алюминиевых деталей инвертора, в отличие от применения сварочных аппаратов другого типа, предоставляет массу преимуществ, к основным из которых следует отнести:

• быстрое зажигание сварочной дуги, а также ее стабильное горение;
• получение качественного, красивого и надежного сварного шва;
• возможность выполнять сварку листового материала небольшой толщины;
• универсальность, дающую возможность применять инвертор для сварки с использованием как обычных, так и неплавящихся электродов.

В маркировке инверторов, которые могут совмещаться с приставкой для подачи защитного газа, присутствует обозначение TIG. От обычных моделей такие инверторы отличает наличие в их конструкции осциллятора, формирующего импульсы напряжения высокой частоты, что облегчает зажигание дуги. Кроме того, в конструкции таких устройств предусмотрено наличие вентиля, регулирующего поток защитного газа, подаваемого в зону сварки.

Правила подготовки к сварочным работам и их проведение

Если говорить о качестве сварки инвертором деталей, изготовленных из алюминия, а также сплавов данного металла, то лучшим оно получается, если она выполняется в среде защитного газа аргона и с применением неплавящегося электрода. Такую сварку вполне можно осуществлять в домашних условиях, используя для этого инвертор и соответствующие расходные материалы.

Вольфрамовые электроды для сварки в защитном газе

Естественно, что для такой сварки необходимо использовать дополнительное оборудование, которое обеспечивает подачу, а также регулировку потока защитного газа. Вам также понадобится баллон, в котором данный газ содержится.

Качество сварки напрямую зависит от того, насколько тщательно проведены подготовительные работы. Основная цель таких работ – разрушить тугоплавкую оксидную пленку, присутствующую на поверхности изделий из алюминия. Кроме того, если необходимо выполнить сварку деталей значительной толщины, область соединения желательно прогреть, используя для этого обычную газовую горелку.

Технология выполнения сварочных работ, осуществляемых с алюминием с помощью инвертора, выглядит следующим образом.

Подготовка свариваемых поверхностей механическим способом

• Торцы соединяемых деталей и область, прилежащая к будущему сварному шву, тщательно зачищаются, для чего используется металлическая щетка или (в некоторых случаях) химическое средство.
• Если сварку планируется выполнять электродами, на которые нанесено специальное покрытие, что часто практикуется именно в условиях гаража или домашней мастерской, то электроды необходимо предварительно прогреть в специальной печи.
• Сварочные работы выполняются не спеша. Это требуется для того, чтобы обеспечить качественный прогрев соединяемых деталей. При сварке алюминия и сплавов данного металла электродами и присадочным прутком не производятся поперченные колебания, а сама сварка выполняется в один слой. Чтобы более подробно познакомиться с нюансами данного процесса, можно посмотреть обучающее видео.
• Защитный газ, используемый для выполнения сварки, начинает подаваться за несколько секунд до ее начала. После окончания процесса также необходимо выждать 5–7 секунд, а затем выключить подачу газа.

Итак, выполнять сварочные работы с таким металлом, как алюминий, можно и в домашних условиях, важно только использовать для этого соответствующее оборудование и расходные материалы. Естественно, необходимо обладать и навыками выполнения сварочных работ – одного просмотра тематического видео будет мало, если вы плохо знакомы с инвертором.

Наиболее эффективным способом создания неразъемного соединения деталей, выполненных из алюминия и сплавов на основе данного металла, как показывает практика, является сварка алюминия аргоном. Любая технология сварки, предполагающая использование защитного газа, подразумевает применение специального оборудования, а также наличие у сварщика соответствующих знаний, квалификации и опыта выполнения подобных работ. Кроме того, необходимо обладать хотя бы начальными знаниями в области металловедения, чтобы понимать, какие процессы протекают в сварочной ванне.

Процесс аргонодуговой сварки алюминия

Какие свойства алюминия следует учитывать при его сварке

Разбираться в нюансах процессов, протекающих в структуре алюминия при выполнении с ним сварочных работ, особенно важно для начинающих сварщиков. Чтобы хорошо разбираться в этом, необходимо познакомиться с химическими свойствами, которыми обладает данный металл, отличающийся небольшим удельным весом, высокой прочностью и исключительной химической активностью.

Наиболее значимой характеристикой алюминия, о которой должны знать не только опытные, но и начинающие сварщики, является его способность быстро вступать в реакцию с кислородом, что приводит к образованию на поверхности металла тугоплавкой оксидной пленки. Что характерно, сам алюминий может плавиться при температуре 650 градусов, а чтобы расплавить оксидную пленку, покрывающую его поверхность, потребуется температура нагрева, превышающая 2000 градусов. Нерасплавленная оксидная пленка при сварке на постоянном токе может погружаться в расплавленный металл, тем самым ухудшая его внутреннюю структуру.

Схема аргонодуговой сварки

Еще одной особенностью, которую следует учитывать при выполнении сварки данного металла, является то, что он не меняет своего цвета в процессе нагревания. Из-за этого визуально определить степень нагрева соединяемых деталей достаточно сложно, что часто приводит к прожогам и утечке расплавленного металла в процессе выполнения сварочных работ.

Свойством алюминия, которое следует учитывать, если вы соберетесь варить детали из данного металла, является значительный коэффициент его объемной усадки, что нередко приводит к возникновению напряжений и деформаций внутри сформированного сварного шва и, как следствие, к образованию в нем трещин. Чтобы избежать таких неприятных последствий, необходимо выполнять модификацию сварного шва либо компенсировать усадку металла за счет большего расхода сварочной проволоки. 

Любая инструкция по сварке алюминия, а также сплавов на его основе предусматривает, что выполняющий ее специалист осведомлен о характеристиках данного металла, к которым следует отнести:

• высокую химическую активность;
• невысокую температуру плавления самого металла;
• значительную объемную усадку.

Учитывая все вышеперечисленное, можно утверждать, что именно благодаря сварке алюминия аргоном получают качественные, красивые и надежные соединения деталей. А если использовать для выполнения такой сварки полуавтоматическое оборудование, то можно эффективно решить сразу две задачи: защитить зону сварки от вредного воздействия окружающей среды, а также компенсировать значительную усадку металла за счет постоянно подающейся сварочной проволоки.

Конечно, кроме данной технологии, существуют и другие методы соединения деталей из алюминия при помощи сварки, об особенностях использования которых должен знать каждый специалист.

Режимы аргонодуговой сварки алюминия и его сплавов

Способы сварки алюминия

Кроме сварки, предполагающей использование аргона в качестве защитного газа, варить детали из алюминия можно и при помощи других технологий. Наиболее распространенными являются:

• сварка, выполняемая при помощи газовой горелки;
• электродуговая сварка;
• аргонодуговая сварка.

Первая из вышеперечисленных технологий сварки алюминия предполагает использование присадочной проволоки, подаваемой в сварочную зону, а также специального флюса, состоящего из фтористых и хлористых солей. Флюс, который вместе с присадочным прутком нагревается  пламенем газовой горелки, разъедает оксидную пленку и открывает доступ пламени к основному металлу, плавящемуся при достаточно невысокой температуре. После окончания сварочных работ, выполняемых по данной технологии, необходимо сразу промыть поверхности соединяемых деталей, чтобы смыть с них остатки едкого флюса. Большим преимуществом данной технологии является то, что при ее использовании обеспечивается минимальный расход присадочного материала.

Оборудование для полуавтоматической сварки в среде аргона

Для соединения алюминиевых деталей также может применяться электродуговой сварочный аппарат, специальные электроды из алюминия или присадочная проволока, на поверхность которой нанесена обмазка из флюса. Сварка при использовании такого аппарата выполняется постоянным током, подключенным с обратной полярностью.

Однако, как уже отмечено выше, наиболее качественное соединение позволяет получить аргонодуговая сварка алюминия. Нагрев соединяемых деталей при использовании данной технологии обеспечивается за счет электрической дуги, горящей между неплавким вольфрамовым электродом и соединяемыми заготовками. Формирование сварного шва происходит за счет использования проволоки из алюминия, подаваемой в зону горения дуги вручную или механическим способом – при сварке полуавтоматом.

Оборудование для ручной аргонодуговой сварки

Высокая температура, создаваемая при горении электрической дуги, позволяет разрушить оксидную пленку на поверхности соединяемых деталей, а чтобы алюминий не успел перейти в жидкую фазу и вытечь из зоны формируемого соединения, сварочный электрод перемещают с достаточно высокой скоростью. Большим преимуществом данного метода сварки является то, что электрод, изготовленный из тугоплавкого вольфрама, служит на протяжении длительного времени, а это позволяет экономить на расходных материалах.

Чтобы сварной шов, выполняемый полуавтоматом с использованием присадочной проволоки, обладал высоким качеством и надежностью, необходимо максимальное соответствие химического состава такой проволоки составу соединяемых заготовок.

Для выполнения сварки по данной технологии сегодня используются аппараты, вырабатывающие постоянный или импульсный ток, а также есть устройства, сварка на которых осуществляется переменным током.

Технология сварки с помощью аргона

Сварка аргоном, которая попадает под определение сварки в среде защитного газа, предполагает четкое следование инструкции, в которой оговорена последовательность действий, выполняемых специалистом. От того, насколько правильно будут выполнены все эти действия, зависит как качество формируемого соединения, так и расход материалов, которые стоят недешево. Если вы никогда не выполняли таких сварочных работ, то вам необходимо не только изучить пошаговые инструкции, но и внимательно просмотреть видео уроки, в которых подробно отражен весь технологический процесс.

Чтобы варить алюминий и сплавы на основе данного металла в среде аргона, необходим не только сам сварочный аппарат, но и дополнительное оборудование, обеспечивающее хранение и подачу расходных материалов. Естественно, техническое состояние такого оборудования и качество всех используемых материалов напрямую влияют на надежность формируемого соединения.

Для выполнения сварки аргоном деталей из алюминия и сплавов на основе данного металла потребуется следующее оборудование:

• источник электрического тока, к которому будет подключаться сварочный аппарат и все остальное оборудование;
• баллон, в котором хранится защитный газ аргон;
• механизм, отвечающий за подачу присадочной проволоки в зону выполнения сварки.

При выполнении сварки аргоном на крупных промышленных предприятиях защитный газ подается к сварочному аппарату по централизованной сети. Используемая на полуавтоматах сварочная проволока предварительно наматывается на специальные бобины, устанавливаемые на такой аппарат. Рабочие поверхности верстаков, на которых выполняются сварочные операции, согласно инструкции, должны быть изготовлены из нержавеющей стали.

Как подготовить к сварке соединяемые детали

На качество сварки аргоном алюминия оказывает влияние не только техническое состояние используемых полуавтоматов и других аппаратов, но и тщательность подготовки соединяемых заготовок.

Хорошо демонстрирует все этапы такой подготовки пошаговое видео ниже:

Для получения качественного соединения необходимо тщательно очистить соединяемые детали от грязи, жира и следов машинного масла. Для такой очистки лучше всего использовать любой растворитель. В случае, если толщина соединяемых листовых заготовок превышает 4 мм, необходимо выполнить разделку кромок, а саму сварку алюминия выполнять только встык. Чтобы удалить с поверхности заготовок тугоплавкую окисную пленку, место их соединения необходимо обработать при помощи напильника или щетки с металлическими ворсинками. Если место соединения имеет сложную конфигурацию, то такую зачистку можно выполнить при помощи шлифовальной машинки.

Некоторые особенности сварки аргоном

Сварка, выполняемая в среде аргона, имеет некоторые технологические особенности, о которых не всегда может рассказать обучающее видео. Как уже говорилось выше, для такой сварки, выполняемой полуавтоматом или с ручной подачей присадки, используются вольфрамовые электроды, диаметр которых выбирается в интервале 1,5–5,5 мм. Такой электрод, формирующий сварочную дугу, располагается под углом 80 градусов к поверхности соединяемых деталей. Если подача присадочной проволоки осуществляется не полуавтоматом, а вручную, то ее располагают под углом 90 градусов по отношению к электроду. Если вы внимательно посмотрите видео сварки алюминия аргоном, то обратите внимание, что присадочная проволока двигается впереди электрода.

Режимы сварки алюминия вольфрамовым электродом

Выполняя сварку аргоном, очень важно следить за тем, чтобы длина дуги находилась в пределах 3 мм. Характерной особенностью такой сварки является и то, что при ее выполнении присадочной проволокой не совершаются поперечные движения.

Сварка аргоном, если с ее помощью соединяются листы алюминия небольшой толщины, выполняется с подкладкой, в качестве которой можно использовать лист нержавеющей стали. Это позволяет улучшить отвод тепла из сварочной зоны, избежать прожогов и протеканий расплавленного металла. Применение подкладки, ко всему прочему, позволяет экономить энергию, так как такая сварка в среде аргона может выполняться с более высокой скоростью.

Плюсы и минусы сварки, выполняемой в среде аргона

Сварка аргоном деталей из алюминия и сплавов данного металла отличается рядом весомых преимуществ, если сравнивать ее с другими технологиями. При использовании этого метода соединяемые детали нагреваются очень незначительно, что особенно важно в тех случаях, когда необходимо варить заготовки сложной конфигурации. Соединение, получаемое при помощи сварки в среде аргона, отличается высокой прочностью и однородностью сварного шва, в котором отсутствуют поры, примеси и посторонние включения. Очень важно, что шов, получаемый при сварке аргоном, отличается однородной глубиной проплавления по всей своей длине.

Схема аргонной сварки с применением неплавящегося вольфрамового электрода

Естественно, имеет сварка алюминия аргоном и недостатки, о которых также следует знать. Основным из таких недостатков является использование сложного оборудования. Для обеспечения высокой эффективности сварочных операций и требуемого качества сварного шва необходимо, чтобы сам сварочный аппарат и все дополнительное оборудование были настроены правильно.

Одним из важнейших параметров, который следует правильно настраивать при выполнении сварки в среде аргона и других защитных газов,  является скорость, а также равномерность подачи присадочной проволоки. Если аппарат подачи будет настроен неправильно, то проволока в зону сварки будет поступать с перерывами, сварочная дуга будет прерываться, что в итоге приведет к повышенному расходу электроэнергии и аргона.

Сварка аргоном является достаточно непростым процессом, но, если соблюдать все инструкции и обладать соответствующей квалификацией, она позволит добиться хорошего результата.

Выбирая аппарат для сварки деталей из алюминия, важно учитывать особенности данного металла, затрудняющие осуществление сварочных работ по традиционным технологиям. Оборудование, которое можно использовать для соединения деталей из алюминия, а также его сплавов, должно обладать рядом специальных функций, которые и дадут возможность получать качественные и надежные сварные швы.

Процесс сварки алюминия

Выбор соответствующего оборудования – не единственное требование, которое следует учесть при сварке алюминия. Важно также правильно подобрать расходные материалы, обладать специфическими знаниями и навыками выполнения работ подобного характера.

Оборудование для качественной сварки алюминия

Высокая сложность сварки деталей из алюминия объясняется тем, что данный металл очень активно взаимодействует с кислородом, азотом и водородом, содержащимися в окружающем воздухе. Такое взаимодействие происходит при любых температурах и приводит к тому, что на поверхности алюминия формируется тугоплавкая оксидная пленка, которая и препятствует выполнению сварочных работ. Именно поэтому сварку деталей из данного металла выполняют в среде защитного газа (преимущественно аргона), для чего необходимо использование специального оборудования.

В качестве аппарата для сварки деталей из алюминия чаще всего применяют инвертор, дополнительно оснащенный оборудованием для подачи защитного газа, а также специальной горелкой, в которой фиксируется неплавящийся электрод из вольфрама.

Устройство водоохлаждаемой горелки

Классификация горелок и их формы

Некоторые модели инверторных аппаратов имеют в своей конструкции встроенный осциллятор. Он облегчает процесс зажигания электрической сварочной дуги и поддерживает ее в стабильном состоянии в процессе выполнения работ.

Оборудование для сварки алюминия может работать на постоянном, переменном или пульсирующем (постоянно-переменном) токе.

Современный инверторный аппарат, электрическая схема которого построена на мощных транзисторах, имеет небольшие размеры и высокий КПД, позволяет точно регулировать силу сварочного тока, а за счет опции широтно-импульсной модуляции обеспечивает стабильное горение электрической дуги. Большинство современных моделей подобных устройств для сварки обладает функцией стабилизации напряжения, что позволяет успешно использовать их при значительных скачках данного параметра электрического тока (до 10% от номинального значения).

Цифровая панель управления современного многофункционального инвертора

Примечательными характеристиками современных инверторных аппаратов являются следующие.

• За счет возможности регулирования баланса тока при сварке с использованием такого аппарата можно контролировать и корректировать степень раскисления свариваемого металла. Такая опция является очень важной, так как недостаточный баланс не даст возможность разрушить оксидную пленку на поверхности металла (например, алюминия), а слишком большой – не позволит обеспечить стабильность горения сварочной дуги.
• Такое оборудование предоставляет возможность регулировать частоту сварочного тока. Это позволяет эффективно контролировать горение электрической дуги. Благодаря данной опции можно использовать такой аппарат для сварки даже самой высокой сложности (соединение тонколистовых деталей, проводов и др.).

Подготовка сварочного аппарата к работе

Любой сварочный аппарат – как самодельный, так и серийных моделей – для эффективного и безопасного функционирования необходимо правильно подготовить к дальнейшему использованию.

Подключение рукава к гнезду инвертора

Рассмотрим порядок такой подготовки применительно к инверторному устройству.

• К аппарату подсоединяются токоподводящие кабели. Затем подсоединяются выходные кабели в правильной последовательности: к минусовой клемме – токоведущий кабель, соединяемый с горелкой, к плюсовой – кабель, подключаемый к соединяемым деталям (обратка).
• К розетке подключается кабель управления.
• Шланг, по которому будет подаваться защитный газ, подключается к соответствующему штуцеру – «ГАЗ».
• В том случае, если аппарат предусматривает управление при помощи специальной педали, то ее посредством кабеля подключают к разъему дистанционного управления.
• Если сварочные работы выполняются при помощи горелки с водяным охлаждением, то к штуцеру аппарата «ВОДА» необходимо подключить подводящий шланг.
• После выполнения подготовительных работ следует проверить надежность фиксации всех разъемов.

Установка катушки с проволокой

Органы управления инвертора

Большинство современных инверторных аппаратов, выпускаемых серийно, оснащены типовыми органами управления, к которым относятся:

• Таймер, отвечающий за время включения подачи защитного газа, который начинает подаваться за несколько секунд до начала выполнения сварочных работ.
• Регуляторы тока, используемые для установки его параметров при выполнении сварки по различным методикам;
• Таймер, отвечающий за установку времени спада тока.
• Регулятор, позволяющий включать режим форсирования дуги, что необходимо для обеспечения ее легкого и быстрого зажигания.
• Регулятор, отвечающий за частоту импульсов (применяется такой регулятор при выполнении сварки с применением импульсного тока).
• Регулятор, который также используется при применении импульсного тока и отвечает за время прохождения импульсов и продолжительность пауз между ними.
• Орган управления, регулирующий соотношение (баланс) прямой и обратной полярности при выполнении сварки на переменном токе.
• Таймер, при помощи которого выставляется время прекращения подачи газа в зону выполнения сварки (следует иметь в виду, что защитный газ после окончания сварки любого металла (в том числе алюминия) должен подаваться в область сформированного шва еще 5–7 секунд).

Органы управления инвертором на примере аппарата «Форсаж» (нажмите, чтобы увеличить)

Что требуется предусмотреть перед началом сварочных работ

При подготовке аппарата для сварки алюминия к работе желательно учитывать следующие рекомендации.

• Если для сварки необходимо использовать удлиненные кабели, то они должны иметь больший диаметр своего поперечного сечения.
• После подключения к устройству для сварки газового баллона следует проверить, нет ли утечек в системе шлангов и их соединений.
• Аппарат для сварки деталей из алюминия перед началом использования необходимо заземлить. Для этого используется электрический кабель, сечение которого должно быть не меньше 0,6 кв. сантиметров.
• Особое внимание следует уделить надежности мест соединения кабеля, идущего к сварочной горелке, а также обратного кабеля, подсоединяемого к свариваемым деталям из алюминия.

Основные действия при выполнении сварки

После того как все подготовительные работы выполнены, можно начинать использовать сварочный аппарат по его прямому назначению (например, для соединения деталей из алюминия). Для этого необходимо совершить следующие действия:

• При помощи переключателя на постоянный или переменный ток требуется выбрать режим сварки. При соединении деталей из алюминия это будет режим AC (переменный ток).
• После выбора режима можно включить питание аппарата и запустить систему его охлаждения, если она предусмотрена в его конструкции.
• Затем следует отрегулировать расход защитного газа.
• В зависимости от характеристик соединяемых деталей надо выставить соотношение прямой и обратной полярности сварочного тока.
• Подача газа в горелку, а также запуск осциллятора, упрощающего процесс зажигания электрической дуги, осуществляется нажатием одной кнопки, расположенной на рукоятке сварочной горелки.

Выставить оптимальные режимы сварки, которые зависят в основном от параметров соединяемых деталей, можно, воспользовавшись собственным опытом или таблицами из специальной литературы.