Сварка тонкого алюминия электродом

Содержание

Как варить алюминий – подготовка изделий, методы и способы сварки (105 фото)

Сварка тонкого алюминия электродом

Алюминий – это один из самых распространенных металлов. Он имеет небольшой удельный вес, хорошую теплопроводность, высокую стойкость к действиям внешних факторов. Но недостаточная прочность и быстрая окисляемость ограничивают его применение в чистом виде.

Большую популярность снискали сплавы металла с добавлением марганца или кремния. Из них получают неразъемные конструкции с помощью сварки. Статья расскажет о том, как правильно варить алюминий.

Трудности при сварке алюминия

Большинство сплавов на основе алюминия считаются трудносвариваемыми. На это есть несколько причин:

Наличие на поверхности металла тугоплавкой оксидной пленки, разрушение которой наступает при температуре свыше 20000. Сам же металл плавится при гораздо более низкой температуре – 6600. Такой температурный градиент ухудшает условия для качественного сплавления кромок деталей: сварочная ванна мгновенно покрывается окислами.

В составе металла присутствует водород в растворенном виде. При кристаллизации шва он стремится выйти на поверхность валика. Так образуются характерные для алюминия дефекты – поры. А повышенное содержание кремния увеличивает риск появления горячих трещин.

Значительный коэффициент линейного расширения приводит к деформациям конструкций в процессе охлаждения. Явление получило название “усадка”.

Алюминий известен своей жидкотекучестью в расплавленном состоянии, что негативно влияет на свариваемость. Проблему можно решить, используя специальные теплоотводящие пластины и подкладки.

Подготовка изделий к сварке

Предваряющим этапом сварки алюминия является тщательная подготовка кромок к сплавлению. Это важный момент для получения качественного соединения. Следует уделять внимание разделке кромок и их зачистке.

Стыковые швы на металле до 4 мм не нуждаются в разделке. С возрастанием толщины металла до 5 мм и выше применяют V-образный скос с одной стороны детали. Для толстолистового алюминия характерен двусторонний скос в форме “Х”. Требуемую конфигурацию кромок получают механически: шлифованием, фрезерованием, строганием.

Цель зачистки – разрушить оксидный слой, очистить поверхность от масел и прочих загрязнений.

Процесс осуществляют двумя способами:

Механическая обработка. Кромки свариваемых деталей зачищают с 2-х сторон на ширину не менее 20 мм щетками металлическими с нержавеющим ворсом или специальными абразивными кругами по алюминию. После чего участки обработки обезжиривают растворителем. Среднее время хранения деталей после мехобработки и обезжиривания до сварки не должно превышать более 3ч.

Химическая обработка. Заготовки подвергают травлению в ваннах с 5-10% раствором NaOH. Травильный шлам (темный осадок) с поверхностей деталей удаляют последующим осветлением в азотной кислоте в течение 5 мин.

Обезжириванию подвергается и присадочный материал.

Способы сварки алюминия

В заводских и домашних условиях распространение получили 3 способа сварки алюминия: сварка плавящимся электродом с защитным газом (MIG), не плавящимся электродом (TIG) в аргоне и плавящимся электродом без газовой защиты.

Каждый вид характеризуется своими особенностями – применяемым оборудованием, расходными материалами, режимами сварки.

Фото сварки алюминия показаны в нашей галерее.

MIG сварка алюминия

Для полуавтоматической сварки алюминия использую как универсальные, так и импульсные инвенторы. Последние позволяют получить очень качественное соединение.

Электродом выступает специальная алюминиевая проволока со сплошным сечением (Св-АМг5, Св-АМЦ и т.д. в зависимости от материала заготовок), подающаяся в сварочный аппарат с помощью роликов.

Параметры сварки – постоянный ток, обратная полярность. Для защиты ванны в зону сварки подают аргон или его смеси с гелием или углекислотой в соотношении 80/20% соответственно.

Режимы сварки (величину тока, расход газа, напряжение дуги, вылет электрода) подбирают по справочникам, исходя из толщины свариваемых деталей.

Как варить алюминий полуавтоматом? Ответ зависит от пространственного положения и вида соединения. Так, для стыковых швов без скоса кромок в нижнем положении сварку ведут без поперечных колебаний электрода. При многослойной сварке деталей с разделкой последние швы накладывают с небольшими поперечными перемещениями электрода.

Для предотвращения образования на концах шва кратеров используют выводные планки.

TIG сварка алюминия

Данная технология предусматривает применение вольфрамового неплавящегося электрода диаметром 1,6-5 мм в зависимости от толщины заготовки и присадочного материала, в качестве которого выступает аналогичная по диаметру алюминиевая проволока или прутки.

Защитный газ – аргон повышенной чистоты. Оборудование – аргонодуговой инвентор, например TRITON ALUTIG 200Р AC/DC.

Несколько советов, как варить алюминий аргоном:

Наклон электрода к детали должен быть в диапазоне 70–800, а угол между присадкой и вольфрамовым стержнем около 900. Рекомендуемая длина дуги от 1,5 до 2,5 м. При наложении швов первой перемещается присадка, а за ней горелка.

Для исключения перегрева металла, сквозных прожогов тонколистовых заготовок, под ними располагают медные пластинки, которые эффективно отводят тепло. В зону сварки аргон подают за 3-4 сек. до начала прохода, а прекращают подачу спустя 5-7 сек. после обрыва дуги.

В сравнении с полуавтоматической сваркой, сварка не плавящимся электродом на правильно подобранных режимах уменьшает коробление изделий и снижает трудоемкость зачистки. Но чуть более длительная по времени.

Сварка плавящимся электродом без газовой защиты

Варить алюминий в домашних условиях можно электродами марок УАНА и ОЗАНА с щелочно-солевым покрытием.

Работы проводят на постоянном токе обратной полярности. Значение подбирают в соответствии с соотношением: с увеличением диаметра электрода на 1мм увеличивается ток на 25-30 А. Так, для стержня диаметром 3,2 мм диапазон тока 80-100 А. Многие производители указывают оптимальные режимы сварки на упаковках электродов.

Для сварки небольших, но толстолистовых деталей необходим предварительный подогрев. Для сварки крупногабаритных изделий используют локальный прогрев с помощью газовых горелок. Мероприятия направлены на снижение вероятности образования кристаллизационных трещин и коробления.

Перед сваркой электроды прокаливают в печах или электропеналах. Сварку ведут короткой дугой, обрыв дуги до завершения сварного шва нежелателен.

После завершения одного прохода шлак с поверхности шва отбивают при помощи зубила или молотка. Сварку по шлаку не производят.

Технология сварки алюминия имеет свои нюансы, ее освоение займет некоторое время. Конечный вид изделия, презентабельность, геометрия сварного шва, наличие наружных и внутренних дефектов полностью зависит от соблюдения всех правил и рекомендаций подготовительных и сварочных работ.

Фото рекомендации как варить алюминий

Также рекомендуем посетить:

Источник: https://zdesinstrument.ru/kak-varit-alyuminij/

Сварка алюминия вольфрамовым электродом в среде инертного газа

Сварка тонкого алюминия электродом

Сварка алюминия и алюминиевых сплавов, как, впрочем, и других металлов – это соединение двух металлических компонентов путем создания металлургических связей на поверхности контакта между ними. Это физическое явление называют коалесценцией [1].

Эти металлургические связи могут достигаться путем расплавления обоих поверхностей, и тогда это называется сваркой плавлением. Другой способ – этот создание высокого давления между этими двумя частями, иногда – с применением нагрева, чтобы образовать металлические связи вдоль границы между ними.

Это называется сваркой в твердой фазе. Примером такой сварки является сварка алюминия трением.

Основными видами сварки плавлением, которые применяют для соединения  алюминиевых компонентов, являются следующие [1]:

  • неплавящимся электродом в среде инертного газа;
  • плавящимся электродом в среде инертного газа;
  • кислородно-газовая;
  • электронным лучом;
  • лазерная;
  • электро-газовая;
  • электро-шлаковая;
  • погруженной дугой.

Ниже представлен краткий ознакомительный обзор дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в среде инертного газа по  материалам известного руководства [1], а также европейского стандарта по дуговой сварке алюминия и алюминиевых сплавов [2]. Для уточнения практических деталей этого метода необходимо обращаться к специализированным руководствам по этому методу сварки.

Дуговая сварка алюминия методом TIG

Этот вид сварки имеет следующее определение: дуговая сварка, которая применяет неплавящийся вольфрамовый электрод и инертный газ для защиты электрода, дуги и сварочной ванны (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема процесса дуговой сварки в среде инертного газа
с вольфрамовым электродом [1]

За рубежом для этого процесса сварки применяют три обозначения: TIG, TAGS и GTAW. Первые два применяются в основном в Европе, третий – в США. Эти обозначения являются сокращениями различных наименований процесса, которые представляют собой различные комбинации первых букв следующих ключевых слов:

  • T: Tungsten – вольфрам
  • I: Inert – интертный
  • G: Gas – газ
  • S: Shielding – защитный
  • W: Welding – сварка
  • A: Arc – дуга.
Читайте также  Какие сварочные электроды лучше для инвертора?

Ниже будем для краткости и удобства называть этот процесс: метод TIG или сварка TIG.

Особенности сварки алюминия методом TIG

  • Сварочная дуга действует только как источник тепла и сварщик сам решает применять или нет присадочную проволоку.
  • Сварочная ванна хорошо контролируется, поэтому могут выполняться сварочные швы без применения подкладок.
  • Дуга является устойчивой при очень низких сварочных токах, что дает возможность сварки тонкостенных компонентов.
  • Процесс обеспечивает очень хорошее качество сварочного шва, но для достижения максимального качества требуется опытный сварщик.
  • Процесс имеет более низкую скорость выполнения сварочного шва и более низкую скорость подачи присадочной проволоки, чем при сварке методом MIG, что в некоторых ситуациях делает его менее производительным.
  • Метод TIG склонен ограничиваться сваркой алюминия небольшой толщины, обычно до 6 мм.
  • Метод TIG дает менее глубокое проникновение в основной металл, чем метод MIG, то есть аналогичный метод сварки плавящимся электродом. Поэтому при сварке методом TIG иногда сталкиваются с трудностями выполнения шва в угловых и тавровых швах. Рекомендуемые виды подготовки компонентов к сварке методом TIG представлены на рисунке 2.

Оборудование для сварки алюминия методом TIG

Основное оборудование для сварки методом TIG включает:

  • источник электрического тока;
  • сварочную горелку;
  • источник инертного газа;
  • устройство подачи присадочной проволоки и
  • систему водяного охлаждения (при необходимости).

Типичное рабочее место для сварки алюминия методом TIG показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Ремонт алюминиевых отливок с помощью ручной сварки методом TIG

при постоянном токе с гелием в качестве защитного газа [1]

Метод TIG: постоянный или переменный ток

Для сварки большинства алюминиевых сплавов применяется классический метод сварки TIG с применением источника постоянного электрического тока. При этом электрод подсоединяется к его отрицательному полюсу.

Известно, что сварка на этой полярности не обеспечивает эффективного удаления оксидной пленки с поверхности алюминия. Кроме того, при таком методе дуговой сварки в среде инертного газа на положительном полюсе выделяется большое количество тепла.

Сварка методом TIG с электродом, подсоединенным к положительному полюсу, приводит к перегреву и расплавлению электрода.

Поэтому ручная сварка методом TIG обычно производится с применением переменного тока. В этом случае удаление оксидной пленки происходит, когда электрод находится в положительном полуцикле переменного тока. На отрицательном полуцикле происходит охлаждение электрода и проникновение сварочного шва. Дуга затухает и зажигается на каждом полуцикле, когда ток дуги проходит через ноль. При частоте источника тока 50 Гц это происходит 100 раз в секунду, то есть дважды на каждом цикле.

Аргон

Предпочитаемым защитным газом для сварки TIG с переменным током (AC-TIG) является аргон. Гелий, а также смеси аргона с гелием также могут применяться. Аргон дает широкое и не глубокое проникновение сварного шва и при этом делает сварной шов блестящим и серебристым. Самое легкое зажигание дуги и самая стабильная дуга также достигаются при применении аргона.

Гелий

Гелий увеличивает вольтаж дуги, повышает глубину проникновения сварного шва, но делает  зажигание дуги более трудным, а также отрицательно влияет на стабильность дуги. Некоторые современные сварочные аппараты имеют возможность  начинать сварку с аргоном и затем, когда дуга установилась, автоматически происходит переход на гелий.

Аргон + гелий

Добавление аргона к гелию улучшает зажигание дуги и ее стабильность. Скорость сварки и проникновение сварочного шва будет меньше, чем при сварке с чистым гелием, но лучше, чем при сварке только с аргоном. Поэтому можно регулировать ширину шва и глубину его проникновения путем изменения доли аргона в защитном газе. Часто применяют смесь с 25 % гелия в аргоне [1].

Сварочная горелка и сварочные кабели

Существует большое количество различных типов горелок для сварочного тока от нескольких десятков ампер до 450 ампер. Выбор горелки зависит от толщины свариваемого материала. Большинство современных горелок  (рисунок 3) имеют регулятор тока, который встроен в рукоятку горелки. Все горелки, кроме тех, которые работают при токе ниже 200 ампер, являются водоохлаждаемыми. Та же вода может применяться и для охлаждения силовых кабелей, что делает их более легкими и гибкими.

Рисунок 3 – Современная горелка для сварки методом TIG

Перегрев горелки может привести к расплавлению паяных соединений внутри нее или пластиковой трубы, которая изолирует силовой кабель. Поэтому важно правильно выбрать горелку в соответствии с силой тока, который будет применяться при производстве сварки, в том числе с учетом того, какой ток будет применяться, постоянный или переменный.

Большинство горелок снабжено металлическим или керамическим соплом для формирования струи газа. Керамические сопла являются более популярными, но они более легко повреждаются, чем металлические.

Диаметр сопла может меняться от 9,5 до 25 мм в зависимости количества требуемого для сварки защитного газа, а также вида газа. Рекомендуется применять в горелках так называемые газовые линзы.

Газовая линза представляет собой сетчатый диск, который вставляют в горелку для того, чтобы сделать поток газа более ламинарным (рисунок 4). Это помогает газу обеспечивать более эффективную защиту области формирования сварного шва.

Вольфрамовые электроды

Существует несколько типов электродов для сварки методов TIG. Они включают:

  • чистый вольфрам
  • вольфрам, легированный торием (ThO2)
  • вольфрам, легированный  цирконием (ZrO2)

Эти соединения добавляют, чтобы улучшить стартовые характеристики дуги, стабилизировать дугу и увеличить срок службы электрода. Электроды с цирконием считаются предпочтительными для сварки TIG переменным током, так как они имеют более высокую температуру плавления, чем электроды из чистого вольфрама и вольфрама с добавками тория. Поэтому они могут нести более высокие сварочные токи, являются более стойкими к загрязнению и повреждениям.

Торец электрода должен иметь при сварке полусферическую форму. Такая его форма способствует стабильности дуги. Конец электрода должен быть слегка заостренным, чтобы помогать формированию его скругленного торца (рисунок 4).

Рисунок 4 – Типичный электрод для сварки методом TIG

Слишком малый диаметр электрода будет приводить к его перегреву и, возможно, плавлению. Это приведет к загрязнение сварочной ванны вольфрамом. Электроды бывают диаметром от 0,3 до 6,4 мм. Электрод не должен выступать  из сопла горелки более, чем на 6 мм. Эта величина может быть увеличена до 10 мм, если в горелке применяется газовые линзы.

Обращение с горелкой

Необходимо держать длину дуги как можно более короткой. На практике длина дуги равна примерно его диаметру (рисунок 5). Если дуга является слишком длинной, то снижается проникновение шва и увеличивается риск возникновения дефектов из-за недостаточного проплавления, низкого качества сварочного шва и чрезмерной его ширины. Кроме того, в облако газовой защиты области формирования сварочного шва может попадать воздух. Это приведет к попаданию в сварочный шов оксидных включений.

Рисунок 5 – Угол наклона горелки и сварочного прутка при сварке алюминия методом TIG

Горелку нужно держать так, как показано на рисунке 5 – с наклоном 80º к затвердевшему сварному шву. В случае стыковой сварки элементов  различной толщины дугу направляют больше в сторону более толстого элемента. Для угловых швов горелку направляют посередине угла между двумя плоскостями.

Присадочная проволока

Если применяется присадочная проволока (присадочный пруток), то она должна подаваться равномерно и поступательно под углом 10-20 градусов, как показано на рисунке 5. Проволока не должна подаваться прямо в дугу, так как это может привести к образованию брызг и загрязнению электрода. Пруток под углом более 10-20 градусов мешает визуальному контролю сварочной ванны.

Кончик присадочной  проволоки должен быть внутри газового защитного облака до тех пор, пока он остается горячим, чтобы избежать его окисления. При увеличении толщина свариваемого компонента диаметр присадочной проволоки также увеличивают, что обуславливает также и увеличение длины дуги. Нужно всегда помнить, что слишком длинная дуга может вызывать проблемы с попаданием в сварочный шов оксидов.

Пруток большого диаметра может также заслонять материал перед сварочной ванной и мешать очищающему действию дуги, а это может приводить к захвату сварочным швом оксидов.

Завершение сварки

Очень важным является контролируемое завершение сварки. Резкое выключение сварочного тока может привести к образованию кратеров, утяжин (удлиненных пор) и трещин в последней части сварочной ванны. При завершении сварки необходимо постепенно снижать сварочный ток и уменьшать длину дуги по мере ее затухания, добавляя присадочную проволоку то тех пор, пока дуга не исчезнет.

Механизация и автоматизация сварки TIG

Механизация и автоматизация сварки методом TIG может иметь несколько преимуществ:

  • возможность применять более высокие скорости сварки, что дает уменьшение коробления и более узкие зоны термического влияния сварки;
  • более плотный контроль сварочных параметров, что позволяет сваривать более тонкие материалы;
  • более тщательный контроль качества сварки;
  • возможность выполнения сварки персоналом с меньшей степенью квалификации, чем это обычно требуется при ручной сварке.

Вместе с тем, применение механизации и автоматизации имеет и некоторые недостатки, в том числе, значительно более трудоемкую подготовку свариваемых компонентов к сварке.

Источники:

  1. The welding of aluminium and its alloys / Gene Mathers — Woodhead Publishing, 2002
  2. Европейский стандарт EN 1011-4:2000 Welding – Recommendation for welding of metallic materials – Part 4: Arc welding of aluminium and aluminium alloys
Читайте также  Прокалка электродов в домашних условиях

Источник: http://aluminium-guide.ru/argonno-dugovaya-svarka-alyuminiya-neplavyashhimsya-elektrodom/

Нюансы и технология сварки алюминия электродом

Сварка тонкого алюминия электродом

В последние годы использование алюминия все больше получает распространение в производстве благодаря характеристикам, которые делают его привлекательной альтернативой стали. Алюминий в три раза легче, чем сталь, тем не менее он имеет более высокую прочность при легировании. В 6 раз лучше стали проводит электрический ток (в 30 раз лучше нержавеющей стали). Кроме того, алюминий — немагнитный материал, обеспечивающий превосходную коррозионную стойкость.

Схема полуавтомата для сварки алюминия.

Действительно, технология сварки алюминия менее энергоемка и, следовательно, легче сварки стали. В мировом производстве прирост объемов сварки этого металла ежегодно составляет 5,5 % в связи с тем, что алюминий все больше используется в автомобильной и других отраслях промышленности.

Однако могут возникнуть некоторые трудности при применении привычного оборудования, калиброванного под сварку стали. Да и привычные сварочные режимы стали не всегда применимы к алюминию. Например, высокая теплопроводность и низкая температура плавления алюминия могут легко привести к прожиганию и поводковым проблемам, если не соблюдаются надлежащие режимы.

Легирующие элементы

Таблица характеристик электродов для сварки.

Чтобы была понятна технология сварки этого металла, прежде необходимо понять некоторые основы его металлургии. Алюминий можно легировать рядом различных элементов для увеличения прочности, стойкости к коррозии и/или общей свариваемости.

Главными легирующими алюминий составляющими служат Cu, Si, Mg, Mn и Zn.
Медь (Cu) обеспечивает высокую прочность алюминия. Эта серия сплавов является термостойкой и используется для изготовления частей самолетных двигателей, заклепок и винтов. Большинство этих сплавов считаются малопригодными для дуговой сварки из-за их чувствительности к горячим трещинам. Эти сплавы свариваются 4043 электродами с наполнителями, обладающими низкой температурой плавления с целью уменьшения вероятности горячих трещин.

Схема дуговой сварки алюминия.

Марганец (Mn) — с ним алюминий дает сплавы холодной закалки общего назначения, обычно отлично подходящие для аргонно-дуговой сварки с 4043 или 5356 электродами, не склонные к горячим трещинам. Кремний (Si) уменьшает плавление алюминия и улучшает его текучесть.

Сплавы обладают хорошей свариваемостью.Магний (Mg) придает сплавам отличную свариваемость с минимальной потерей прочности. Кремний и магний в совокупности создают термостойкие сплавы средней прочности, несколько склонные к горячим трещинам.

Наиболее распространенными электродами для этой серии являются все те же универсальные 4043.

Цинк (Zn) в сплаве с алюминием и медью придает высокую прочность сплавам из алюминия. Свариваемость этой серии имеет недостаток: многие сорта чувствительны к образованию горячих трещин.

Чистый алюминий без легирующих добавок широко используется благодаря своей превосходной стойкости к различным видам коррозии, в оборудовании химической промышленности, легко сваривается с электродами 1100 и 4043 сплавов.

Химические свойства алюминия

Схема процесса сварки алюминия полуавтоматом.

С точки зрения химии алюминий имеет высокий потенциал растворимости атомов водорода в жидкой форме и низкую растворимость в точке кристаллизации. Это означает, что даже небольшое количество водорода, растворенное в металле шва, будет стремиться выйти из него по мере затвердевания, а возникшая пористость шва может стать большой проблемой во время сварки алюминия.

Кроме того, алюминий, соединяясь с кислородом в форме оксида алюминия, создает пористый слой, который может стать ловушкой для влаги, масла, смазки и других материалов. Другими словами, алюминий защищен оксидной пленкой, которая обеспечивает металлу превосходные антикоррозионные свойства.

Но, поскольку оксидная пленка имеет высокую температуру плавления (2037°С), в три раза превышающую температуру плавления самого алюминия, она препятствует соединению частей металла.

Поэтому сварка алюминия требует предварительного удаления оксидной пленки, для чего можно использовать любой способ:

  • механическая очистка;
  • растворители;
  • химическое травление и др.

Важно! Вот некоторые из признаков наличия оксидной пленки:

  • блуждающая дуга, когда вы не можете получить лужу без прожига и искажения металла;
  • ваш наполнитель не смешивается с лужей, вместо этого он скатывается в трудно расплавляемый шарик;
  • при попытке соединения двух краев заготовок алюминия они завиваются друг от друга и образуют еще больший разрыв;
  • 8 часов экспозиции после очистки вполне достаточно для работы до повторной очистки.

Механические свойства

Механические свойства сварного шва, такие как прочность на растяжение, упругость и удлинение, зависят от выбора вида сплава алюминия и наполнителя.

Для канавки сварных швов зона термического влияния (ЗТВ) диктует прочность соединения:

Схема устройства сварочного полуавтомата.

  1. В сплавах холодной закалки ЗТВ будет полностью отожженной и станет слабым местом.
  2. Термостойкие сплавы требуют гораздо большего времени для отжига в сочетании с медленным охлаждением.

При таком режиме прочность сварного шва пострадает меньше.

Для угловых швов прочность зависит от состава наполнителя сплава электрода, используемого для сварки.

Совет: по возможности лучше подкладывать под область сварки радиатор из меди или алюминия. Поскольку алюминий имеет хорошую теплопроводность, то тепло из области сварного шва быстро передается остальным частям заготовок, которые становятся настолько горячими, что это может вызывать усадки и деформации в их структуре. С помощью некоторого теплопоглощения материалом, находящимся под областью сварки, можно защитить работу от деформации.

Основные методы сварки

Существует несколько основных методов сварки алюминия:

Десять правил сварочных работ.

  1. Электродуговая газовая сварка — выступает как процесс, включающий в себя беспрерывную подачу сплошного расплавляющегося электрода в защитном газе. Применяется для сварки большей части используемых в производстве металлов, включая алюминий и другие цветные металлы, для сваривания с электродом постоянного тока положительного потенциала. При работе с алюминием полуавтоматическая сварка отличается тем, что электродом служит алюминий, подаваемый с большей скоростью и при большем токе.
  2. Электродуговая сварка с вольфрамом в защитном газе. При этом в процессе сварки происходит коалесценция металла при нагревании его теплом электрической дуги, возникающей между вольфрамовой проволокой и заготовкой. Неплавящимися электродами из вольфрама в среде инертного газа обеспечивается сварочный шов высокого качества. Швы четкие и блестящие, фактически не требующие зачистки после сварки. Такой способ применим для сваривания подавляющего числа металлов, но при этом требует виртуозных навыков от сварщика, особенно на тонких и замысловатых деталях. Благодаря отличному результату сварки этот метод широко применяется в аэрокосмической отрасли, самолетостроении, энергетике и нефтехимической отрасли.
  3. Плазменная электродуговая сварка — вариация на тему электродуговой сварки с вольфрамом в экранирующем газе. Процесс использует ограниченную дугу, выдавливаемую посредством медной насадки, она короче и действует целенаправленно. Ход сужения дуги значительно увеличивает накал дуги и количество происходящей ионизации. По мере повышения температуры энергия области плазмы распространяется вниз к рабочей поверхности алюминия. Общий результат выражается в концентрации источника тепла при более высокой температуре, что существенно повышает эффективность передачи тепла, позволяя ускорять процесс сварки. Однако использование этого метода для сварки алюминия вручную требует высокого уровня квалификации сварщика.
  4. Сварка лазером — обычно это автоматизированный процесс, использующий тепло от насыщенного луча брэгговского (соотнесенного) света для сваривания материалов. Употребляется для сварки практически любых металлов, алюминия в том числе. Гарантирует высокие скорости сварки, прекрасные свойства шва (хорошую механику, низкие искажения, без шлака и брызг). Сварные швы при этом выполняют как с присадочным металлом, так и без него, применяя защиту области сваривания газом. Используемое при этом оборудование требует немалых затрат и настоящего мастерства оператора из-за очень высокой скорости сварки и малого размера участков, повреждаемых лазером.
  5. Экранированная сварка (также известная как ручная дуговая) — процесс, который производится за счет тепла от электродуги, возникающей между электродами (кончиком) с флюсовым покрытием и поверхностью основного материала. Электродом служит металлическая проволока, покрытая составом из смеси минералов с металлами. Формула этой смеси обусловливается разновидностью электрода и полярностью сварки. Одна из функций покрытия — защитная, то есть обеспечение флюсования с целью вывода примесей из сварного депозита и контролирования химии сварного шва, обеспечения желаемых механических свойств. По мере накладывания шва покрытие электрода распадается, давая пары, которые служат в качестве защитного газа, и предоставляя слой шлака. И пары, и шлаковый слой защищают область сваривания от атмосферного воздействия. Такая сварка может применяться в условиях ограниченного доступа. Из-за простоты используемого оборудования и его эксплуатации, а также универсальности процесса экранированная дуговая сварка доминирует над другими сварочными процессами в сфере обслуживания и ремонта, в том числе и в таком деле, как сварка алюминия.
  6. Размеры вольфрамовой проволоки, служащей электродом, в зависимости от величины тока:

    • 1/6 чистого вольфрама для тока от 30 до 80 А;
    • 3/32 чистого вольфрама для 60-130 А;
    • 1/8 чистого вольфрама для тока от 100 до 180 А.

    При этом размер наполнителя стержня равен размеру вольфрама, длина дуги должна равняться диаметру вольфрама.

    Важно! Когда не имеете представления о том, с каким именно сплавом алюминия имеете дело, воспользуйтесь универсальным электродом 4043.

    Защитный газ при сварке алюминия

    Дефекты шва при сварке.

    Дуговая сварка быстро окисляемых металлов нуждается в газах, защищающих область сварки от воздействия атмосферных газов азота и кислорода, которые могут вызывать дефекты синтеза, пористость и хрупкость металла, в том числе алюминия. Если они вступают в контакт с электродами, дугой или свариваемыми металлами.

    Эта проблема является общей для всех сварочных процессов, но вместо защитного газа многие методы дуговой сварки используют флюсующий материал, который при температуре сварки разлагается, выделяя защитный газ. Другие способы используют баллонный инертный газ, это избавляет от шлаков, жестких остатков, от которых необходимо освобождать место сварки.

    Выбор защитного газа зависит от многих факторов, главными из них выступают тип свариваемого материала и процесс изменения.

    Чистые инертные газы (аргон и гелий) используются только для сварки цветных металлов (алюминий, медь и др.). Смесь аргон-гелий полностью инертна и используется только на цветных металлах, в том числе и для алюминия.

    Концентрация гелия до 50-75% поднимает напряжение и увеличивает тепловую энергию дуги, что делает его полезным для сварки в толще заготовок. Более высокий процент содержания гелия также улучшает качество сварного соединения и скорость использования переменного тока для сварки алюминия.

    Добавление даже небольшой доли водорода (до 5%) нежелательно, поскольку вызывает риск водородной пористости.

    Предпочтительная скорость потока газа зависит в первую очередь от геометрии сварного шва, скорости сварки, тока, типа газа и режима используемой металлопередачи. Сварка плоских поверхностей требует большего потока, чем сваривание рифленого алюминия. Чем выше скорость сварки, тем больше газа должно быть введено для обеспечения адекватного охвата области сваривания.

    Совет: оптимальный поток инертного газа (аргона) — 15-20 л/мин.

    Особенности новых технологий

    Выбор сварочных электродов.

    Эволюция управления таким процессом, как дуговая сварка, привела не так давно к разработке программного обеспечения контролируемых инверторных источников питания. Использование программного обеспечения для оптимизации характеристики дуги для алюминия была поднята на новый уровень и стала известна как технология управления сигналом. Изменение выхода постоянного тока используется в очень высокой скорости синергетического импульсного выхода, что дает ряд преимуществ в технологии сварки:

    • ввод высокой энергии во время пика импульсов;
    • последовательное проникновение профиля по всей длине шва;
    • снижение уровня брызг;
    • улучшение текучести;
    • увеличение скорости эффективного прохода;
    • снижение теплового ввода;
    • более низкий уровень искажений.
    • Новый способ варить алюминий представила команда компании Honda, разработав новый метод — ротационную сварку трением. Суть этого метода заключается в соединении заготовок из разных металлов (например, алюминия и черной стали) через механическое давление. Как объясняют специалисты Honda, такая технология сварки оставляет точечные сварные швы в прошлом и создает новые и стабильные металлические связи между металлами (например, сталь-алюминий). Швы при таком способе сварки прочнее, чем те, что получены в инертном газе. Кроме того, новая сварка вполовину экономичнее и легко поддается автоматизации и роботизации.

Источник: https://moyakovka.ru/process/svarka-alyuminiya-elektrodom.html

Как варят тонкий металл

Сварка тонкого алюминия электродом

Процесс сваривания изделий из листового металла предполагает деление заготовок на тонкие и толстые. Причём к тонким относятся листы, толщина которых не превышает 5-ти миллиметров.

Сварка тонколистового металла отличается рядом характерных особенностей, знание которых позволяет профессионалу подготовить достаточно качественный и ровный шов.

Особенности деталей

Особый подход к работе с тонкими деталями объясняется тем, что любое непроизвольное или неосторожное движение электродом может привести к прожиганию металла в месте сварки и получению нежелательного отверстия. Но и излишняя осторожность при этом также не приветствуется, поскольку при медленном сваривании не исключена вероятность повреждения заготовки.

Данное утверждение справедливо для всего спектра приёмов, используемых при работе электросваркой, включая сплавление тонколистовых материалов посредством импульсного инвертора, полуавтоматом или же обычным (непокрытым) электродом.

Рассмотрим каждый их перечисленных методов сварки листового металла более подробно.

Сварка инвертором

При сваривании тонкого металла посредством инвертора начинающим электрикам следует придерживаться определенных правил, предполагающих учёт таких важных моментов, как:

  • тщательный выбор условий и режима, в которых предполагается вести сварку тонких листов металла (учитываются толщина электрода, величина сварочного тока и особенности расположения стержня по отношению к свариваемому стыку);
  • внимательное отслеживание параметров дуги и поддержание её в пределах регламентируемых показателей;
  • использование подсобного инструмента для сварки, посредством которого можно будет своевременно избавляться от окалины, образующейся при сваривании любых металлических заготовок.

Для выполнения каждого из этих условий следует строго придерживаться требований методик работы с инвертором.

Особое внимание уделяется выбору сварочных стержней, толщина которых должна соответствовать данным таблицы.

Как правило, этот показатель варьируется в диапазоне от 2-х до 3-х миллиметров.

Величина рабочего тока инвертора выбирается, исходя из характера самих листовых заготовок из тонкого металла (иногда этот показатель для различных материалов указывают непосредственно на кожухе, которым закрывается сварочный аппарат).

Ещё одним важным условием эффективной работы с инвертором является правильное поднесение электрода к свариваемому стыку и продольное его ведение. Профессиональные сварщики рекомендуют удерживать его в зоне контакта на определённом удалении от стыка, что исключает нежелательные залипания и остановки.

Перед тем как приварить листовую заготовку к основанию, следует грамотно зажечь дугу, точечно прикоснувшись к стыку слегка наклонённым стержнем. При этом правильно выбранный наклон позволяет ускорить процесс и быстро начать сваривание листов.

Профессиональные сварщики выбирают угол наклона и расстояние до свариваемого стыка чисто интуитивно (последнее не должно превышать диаметра самого стержня).

Появляющаяся в процессе сваривания тонкого металла окалина удаляется с помощью специального подручного инструмента (небольшого по размерам молотка).

Работа с полуавтоматом

Сваривание тонкого листа металла полуавтоматом подпадает под ту же категорию работ, что и сварка инвертором, и так же допускает большое разнообразие образуемых соединений. При этом стальные листовые изделия могут свариваться не только встык, но и внахлёст.

Формирование соединения внахлёст начинается с того, что стыкуемые заготовки металла укладывают одна на другую с нужным по условиям сварки перекрытием. Затем, за счёт придавливания любыми подручными грузами они соединяются таким образом, чтобы их края были плотно прижаты.

В идеальном случае между тонкими листами металла должна оставаться щель не более 2-х миллиметров.

После этого согласно инструкции выставляют необходимую величину сварочного тока. При сварке внахлёст листов миллиметровой толщины ток выбирается в диапазоне 30-50 Ампер.

Сначала прихватывают листовых изделий по месту сопряжения. Прихват выполняется короткими перемычками, наносимыми прерывистыми прикасаниями электрода к контакту с быстрым его отрывом и новым касанием.

Такой порядок работы в дуговой зоне позволяет поддерживать непрерывный режим горения, при этом тонкий материал не успевает сильно остывать.

По завершении формирования перемычек листы металла окончательно соединяются сплошным швом, прерываемым лишь на уже проваренных местах. При этом сварочный электрод иногда отклоняют в низкотемпературную зону стыка, что исключает сильное коробление металла.

Нержавейка и алюминий

Алюминий и нержавейку (в том числе и в виде тонких листовых изделий) сваривают по так называемой «аргонной» технологии, реализуемой с помощью неплавящихся электродов в среде защитного газа.

При организации сварки используется специальная горелка со встроенным в неё вольфрамовым электродом, обеспечивающая подачу в зону сваривания аргона. Инертный газ используется для ограничения доступа в зону сварки кислорода из окружающей среды.

Помимо этого сваривание неплавящимися электродами с вольфрамовым покрытием исключает разбрызгивание расплавленного металла и позволяет получить ровные и качественные швы.

Необходимость варить нержавейку и тонкий алюминий нередко возникает при сборке узлов сложного производственного оборудования, эксплуатируемого в особо агрессивных средах.

В соответствии с видом свариваемого материала производится выбор нужного типа присадочной проволоки, которая выпускается в вариантах с диаметром 2 или 3 миллиметра.

При её выборе следует исходить из того, что для сварки чисто алюминиевых деталей она должна иметь строго фиксированные или откалиброванные значения.

При работе с тонкими деталями из алюминия и нержавейки также возможны два варианта соединения заготовок: встык и внахлёст. В любом случае кромки свариваемого металла сначала тщательно зачищают примерно на 30 миллиметров по обе стороны от места сопряжения. И лишь после этого переходят к самому сварочному процессу с подбором оптимального режима по току.

Сварка нержавейки и алюминия аргоном должна проводиться в режиме постоянного тока с обратной полярностью подключения подводящих проводов. Его величина определяется толщиной сопрягаемых заготовок.

Ещё один важный момент при сварке алюминия и нержавейки – это выставление требуемого зазора между свариваемыми деталями, который не должен превышать 2-х миллиметров.

Листовые заготовки различной толщины

На практике нередки ситуации, когда к толстому листу металла требуется приварить встык более тонкую деталь или заготовку. Для решения этой непростой задачи прибегают к всевозможным ухищрениям, которые чаще всего сводятся к двум вариантам.

В первом случае более толстый лист непосредственно в стыковой зоне стачивается до требуемой толщины, обеспечивая тем самым необходимое тонкое сопряжение. Однако этот способ не совсем удобен, поскольку в таких условиях очень сложно правильно выставлять горелку с электродом.

Второй из известных подходов предполагает приваривание к тонкому листу металла специального ободка, обеспечивающего простоту ведения сварочных работ. Единственным неудобством этого метода является то, что после сварки на тонком листе остаётся портящий вид нарост.

В отличие от работы с газосваркой, при которой основное внимание обращается на настройку пламени газовой горелки, при электросварке особый акцент делается на подготовке деталей к сплавлению и правильности ведения непокрытого электрода.

Источник: https://svaring.com/welding/soedinenie/svarka-tonkogo-metalla