5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Покрытые электроды для сварки алюминия

Сварка алюминия электродами

Алюминий – это уникальный материал, который обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, за счет чего он так часто используется в строительной сфере. Здесь достаточно часто требуется сварка электродом алюминия, поэтому стоит рассмотреть несколько способов осуществления этой процедуры.

Алюминий используется во множестве сфер человеческой деятельности, потому как у него относительно небольшая масса в сочетании с прекрасными механическими особенностями сплавов. В умелых руках такой металл качественно сваривается, несмотря на то, что сделать это достаточно трудно.

Как было точно подмечено, алюминий относят с трудносвариваемым металлам, что обусловлено сразу несколькими свойствами:

— большая жидкотекучесть материала сильно затрудняет работу сварочной ванной, а значит, возникает необходимость применять теплоотводящие подкладки для сварки,

— на поверхности сплавов и деталей из алюминия обязательно существует «оксидная пленка», а ее температура плавления должна быть не меньше 2044 градусов (напомним, что плавление самого металла начинается при достижении температуры примерно 660 градусов),

— высокая усадка металла может привести к большим деформациям, появляющимся при затвердевании сварочного шва,

— легкая окисляемость, как правило, приводит к возникновению тугоплавкой пленки на каплях расплавленного алюминия, что препятствует их сведению в шов, а чтобы избежать ее образования, необходима защита зоны проведения работ от кислорода, что обеспечивается только при помощи сварки алюминия с аргоном,

— высокая теплопроводность требует использовать сварочный ток, мощность которого выше в 1,5 раза, по сравнению с током, используемым для сварки стали.

Металл склонен к появлению кристаллизационных трещин и пор в области шва, что может привести к снижению крепости шва. За поры несет ответственность водород, который растворяется в металле и постоянно норовит покинуть реакцию с алюминием. Стоит отметить, что трещины имеют высокую вероятность возникновения в сплавах металла, образующихся при охлаждении материала, по причине содержания в нем приличного количества кремния.

Еще одна трудность при сваривании алюминия заключается в том, что требуется использовать сплавы малоизвестных марок, для которых необходимы определенные режимы сваривания и специальные материалы.

Как правильно подготовить алюминий к сварке?

Итак, неважно, какой метод вы собираетесь практиковать, следует провести детальную подготовку кромок для сварки. Цель такой процедуры – очищение кромки от оксидной пленки и от грязи. Подготовка заключается в следующем:

1. Очищение и обезжиривание

Материалы для сваривания и присадочная проволока перед свариванием хорошенько обезжиривается, очищается масел и грязи. Эта процедура осуществляется при помощи ацетона, автомобильного и авиационного бензина или же иного растворителя.

2. Разделывание кромки.

Сваривание деталей, толщина которых не более 4 мм, осуществляется без разделения кромки, а если толщина больше уже необходима разделка. Отметим, что в этом правиле есть одно исключение – сварка алюминия происходит с использованием покрытых электродов, затем происходит разделка кромки, но тогда, когда толщина металла более двух сантиметров. Если используете тонкий лист, толщина которых не более 1,5мм, то нужно использовать отбортовку.

3. Удаление оксидной пленки.

Кромка деталей на ширине от 2,5 до 3 см зачищается напильником, наждачкой или же металлической щеткой, выполненной из нержавейки, а диаметр проволоки должен быть не больше 0,15 мм.

О способах сваривания металла

Сварка алюминия электродами осуществляется несколькими способами, которые отличаются тем, что при каждом используется отдельный материал для сварки и разное оборудование. Также они могут отличаться защитой зоны проведения процедуры, которая осуществляется при помощи флюса или же инертных газов. Итак, рассмотрим самые популярные из них:

— сваривание деталей полуавтоматами с автоматической подачей проволоки в среду инертного газа, то есть режим DC MIG,

— сварка в среде инертного газа с применение вольфрамовых электродов, а это режим AC TIG,

— сварка с помощью плавящихся покрытых электродов без применения защитных газов, иными словами это режим MMA.

Помните, что главное условие сваривания алюминия или его сплава – это уничтожить оксидную пленку. Чтобы это условие выполнялось, нужен переменный или же постоянный ток, имеющий обратную полярность. Если условие соблюдается, то начнется распыление катода, удаляющее оксидную пленку. Стоит отметить, что запрещено сваривать алюминий с постоянным током, у которого прямая полярность, потому как в данном случае пленка остается не разрушенной и не может подвергаться распылению катодов.

Сварка электродом из вольфрама

Этот способ считается самым распространенным и используется при создании алюминиевой конструкции и сплавов из алюминия. Помните, что они должны обладать эстетичным видом и прочностью.

Вольфрамовые электроды для сварки имеют диаметр от 1,6 до 5 мм и специализированные присадочные прутки с диаметром 1,6-4 мм. Стоит помнить, что защитным газом служит гелий высокой степени очищения или аргон. При таком виде сварки важны следующие параметры, значение сварочного тока, диаметр электрода, скорость подачи газа и диаметр присадочного прутка.

Угол между электродом и плоскостью должен быть около 70-80 градусов, а между проволокой и электродом нужно 90 градусов. При сварке лист алюминия кладется на стальную и медную прокладку, осуществляющую отвод теплого воздуха.

Стоит отметить, что подача аргона должна быть включена за 3-5 секунд до непосредственного поджога дуги, а потом отключается через 5-7 секунд после обрыва. Скорость сваривания должна быть равна расходу инертного газа и сварочного тока.

Сваривание металла при помощи покрытого электрода

С помощью данного такого вида сварки создают не несущие конструкции, толщина листа у которых не менее 4 мм. Такой способ имеет кучу минусов, среди которых:

— плохое качество швов – пористость и плохая прочность,

— некачественная отделяемость застывшего шлака, вызывающего коррозию алюминия,

— обильное разбрызгивание металла при сваривании.

Покрытые электроды по алюминию позволяют сваривать не только сплавы металла, но и технически чистый металл. Стоит отметить, что вместо старых марок ОЗА 1 или 2, которые имеют недостатки, сегодня производятся усовершенствованные электроды для сварки алюминия, помогающие осуществить сварку самых основных типов сплавов металла. Стоит отметить, что для сваривания частей из алюминиево-кремнистых сплавов применяются электроды ОЗАНА-2, а для металла технической чистоты — электроды типа ОЗАНА-1.

Сваривание деталей осуществляется при помощи постоянного тока с обратной полярностью. Силу тока берут в пропорции – на 1 мм от диаметра берется 25-30А. Дабы добиться высококачественного шва, нужно разогреть лист средней толщины на 250-300 градусов, а для получения массивной детали – до 400 градусов. Специальные электроды по алюминию расплавляются в три раза быстрее, а значит, скорость сваривания намного выше, поэтому ее нужно выполнять непрерывно, не отрывая электрод. По завершению процедуры шлак со шва удаляется, шов промывается при помощи горячей воды, и почистить его стальной щеткой.

Сварка полуавтоматами

Варить алюминий рекомендуется с помощью специализированного импульсного аппарата для сваривания алюминия, где импульс высокого напряжения, разбивая оксидную пленку, снижается до начального значения. Каждая капелька расплавленного электрода попадает в сварочную ванну, за счет чего качество шва получается более высоким, а значит, процесс осуществляется быстрее раза в три-четыре.

Алюминиевая проволока намного мягче стальной, а значит, может образовывать петли. Дабы такого не происходило, нужно иметь 4-х роликовый механизм подачи, а тефлоновый вкладыш и короткий рукав, снижают сопротивление трения. Потому как металл при нагревании хорошо расширяется, проволока имеет шанс застрять в токопроводящем наконечнике. Дабы этого избежать, следует воспользоваться наконечником с диаметром побольше.

Электроды для сварки алюминия плавятся быстро, а значит, при сварке нужно обеспечить правильную скорость подачи. Учтите, что марки электродов и материалов должны обязательно соответствовать.

Сварка алюминия

Свариваемость

  • На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al2O3, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
  • Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
  • Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
  • Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
  • Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
  • Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, — несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
  • К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике — особенно при сварке алюминия в домашних условиях — приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.

Способы сварки алюминия

  • сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
  • сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
  • сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).
Читать еще:  Залипают электроды на инверторе

Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

Подготовка металла к сварке

  • Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
  • Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки
  • Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, напильником или металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия УАНА и ОЗАНА, позволяющие сваривать все основные виды алюминиевых сплавов. В частности, для сварки деталей из алюминия технической чистоты используются электроды ОЗАНА-1, деталей из алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11) — ОЗАНА-2.

Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев — до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С — для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.

Сразу же после сварки необходимо удалить шлак со шва, промыть его горячей водой и обработать стальной щеткой. Наличие шлака в зазорах и углах может вызвать коррозию металла.

В силу своих недостатков, сварка алюминия покрытыми электродами не пользуется особым почитанием среди мастеров сварки. Предпочтение отдается аргонной сварке алюминия.

Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (режим AC TIG)

При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры — диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа — зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

Тип соединенияТол-
щина метал-
ла, мм
Диаметр элек-
трода, мм
Диаметр приса-
дочной прово-
локи, мм
Сва-
рочный ток, А
Расход аргона, л/мин
С отбортовкой кромок1,0
1,5
2,0
1,0
1,6-2,0
1,6-2,0
45-50
70-75
80-85
4-5
5-6
7-8
Встык без разделки кромок, одностороннее2,0
3,0
4,0
1,5-2,0
3,0-4,0
3,0-4,0
1,0-2,0
2,0-3,0
2,0-3,0
55-75
100-120
120-150
5-6
7-8
8-10
Встык без разделки кромок, двустороннее4,0
5,0
6,0
3,0-4,0
4,0-5,0
4,0-5,0
3,0-4,0
3,0-4,0
3,0-4,0
120-180
200-250
240-270
7-8
8-10
8-10

Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом — около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

Горелка движется вслед за присадочным прутком, а не идет впереди него. Этим обеспечивается лучшая защита шва. Важность этого требования подтверждает фото ниже, на котором шов слева выполнен рекомендуемым способом, а шов справа — иным, при котором горелка двигалась впереди прутка.

Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника — приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

Сварка алюминия полуавтоматами (режим DC MIG)

Процесс MIG-сварки происходит в три раза быстрее процесса TIG-сварки, однако качество последнего выше.

По своему принципу технология сварки алюминия полуавтоматом не отличается от технологии сварки стали. Однако имеются некоторые технические особенности:

  • Алюминий и его сплавы нельзя сваривать постоянным током прямой полярности — только обратной (по причине, о которой говорилось выше).
  • Алюминиевая проволока значительно мягче стальной, поэтому имеет склонность образовывать петли при незначительном сопротивлении в рукаве. Чтобы этого не происходило, желательно иметь 4-х роликовый механизм подачи, короткий рукав и тефлоновый вкладыш в него, снижающий сопротивление трения.
  • Так как алюминий при нагреве расширяется сильнее чем сталь, алюминиевая проволока может застрять в токосъемнике (токопроводящем наконечнике). Чтобы этого не произошло, можно использовать наконечник с чуть большим диаметром отверстия (например для алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм использовать наконечник для стальной проволоки диаметром 1,0 мм). Также для алюминиевой проволоки продаются специальные токосъемники, маркирующиеся обычно «Al».
  • Проволока из алюминия плавится быстрее стальной, поэтому при сварке необходимо обеспечить нужную скорость ее подачи — более высокую, чем стальной. Иначе придется часто менять расплавившийся наконечник.

Марка сварочной проволоки должна соответствовать материалу. Перед ее покупкой нужно изучить информацию о видах алюминиевых сплавов, для сварки которых она используется. Нехватку информации поможет компенсировать эксперимент, без которого в любом случае не обойтись, если вы пробуете варить алюминий впервые.

Сварочные электроды по алюминию

Сварка алюминия невозможна без использования специальных материалов – сварочных электродов, прутков и проволоки. Они подбираются в зависимости от вида и способа сварки: TIG, MIG, или MMA. Все эти технологии являются дуговыми, но имеют существенные различия по способу соединения и отличаются применяемыми для этого оборудованием и расходными материалами. В данной статье мы детально рассмотрим какие электроды используется для соединения алюминия при дуговых технологиях.

Вольфрамовые электроды

Цветовая маркировка вольфрамовых электродов позволяет сварщику определиться для каких целей использовать то или иное изделие.

Рекомендуемыми материалами для сварки алюминия на переменном токе являются типы WP и WZ-8 с зеленым и белым наконечником соответственно, они имеют хорошее разжигание дуги и ее устойчивое горение. Дают возможность зрительно наблюдать за формированием сварочной ванны.

Присадочные прутки, являющиеся основой сварочного шва в данном случае, подбираются в зависимости от сплава. К примеру, стержень для соединений металлов с содержанием 5% Mg имеет маркировку АL Мg 5 (ER-5356)

Сварочная проволока

При изготовлении проволоки она должна обладать необходимыми параметрами и характеристиками, такими как:

  • прочность;
  • стойкость к горячим трещинам;
  • пластичность;
  • коррозионная стойкость.

Ориентиром по соблюдению выше названых критериев служат два ГОСТа:

  1. ГОСТ 14838-78 – Проволока для проведения холодной высадки;
  2. ГОСТ 7871-75 – Технические условия на изготовление проволоки из алюминия и его сплавов.

Универсальными материалами, позволяющими выполнять подавляющее большинство задач являются марки ER4043 и ER5356.

Покрытые электроды

Ручная дуговая сварка AL осуществляется также с помощью электродов с обмазкой. Металлический стержень из AL в данном случае является основой.

К таковым относят следующие их виды:

  • ОК 96.20, 96.50 и 96.10 на щелочно-солевой основе производства фирмы ESAB;
  • “ОЗАНА-1” и “ОЗАНА-2”;
  • “ОЗА”;
  • Kobatek-25;
  • “УАНА”- сваривают конструкции из литейного AL.

Характерной особенностью данного типа электродов является их герметичное хранение в специальной таре

Как видно каждый процесс имеет различные материалы для соединения “крылатого” металла. Данная статья будет начальным этапом в ориентировании и подборе правильных изделий.

Плавящиеся электроды для сварки алюминия, меди, титана, чугуна и никеля

Алюминий и его сплавы, обладающие рядом физических и технологических особенностей, успешно сваривают в инертных газах. Однако при необходимости применяют ручную дуговую сварку плавящимися электродами и ручную сварку неплавлящимися электродами, например угольными. В табл. приводится состав некоторых марок алюминиевой сварочной проволоки, которую употребляют для изготовления электродов для механизированной сварки, а также в качестве присадочного металла при ручной аргонодуговой сварке неплавящимся вольфрамовым электродом.

Читать еще:  Сварка вольфрамовым электродом в среде аргона

Химический состав некоторых сварочных
проволок из алюминиевых сплавов (ГОСТ 7871—75)

В качестве покрытия электродов для сварки алюминия применяют легкоплавкие смеси хлористых солей щелочных и щелочно-земельных элементов с добавкой небольшого количества фтористых соединений. В покрытия включают хлористые литий, калий, магний; фтористые натрий, калий; и т. п Ввиду того что основная трудность сварки алюминия и его сплавов заключается в образовании на его поверхности тугоплавкой оксидной пленки Аl2O3 (температура ее плавления 2050°С, а температура плавления алюминия 658°С), необходимо удалить эту пленку в процессе сварки. Это удается сделать, применяя хлористые соли и фтористые соединения, в результате расплавления которых в шлаке частично растворяется оксид алюминия и удаляется вместе со шлаком. Кроме того, соединяясь с хлоридами, оксид алюминия образует легкоплавкое хлористое соединение алюминия АlСl3, которое кипит при температуре 183 °С и легко удаляется с поверхности металла. Сварка покрытыми электродами возможна только в нижнем положении короткой дугой постоянным током обратной полярности.

Характеристика некоторых электродов для сварки алюминия приведена в табл.

Характеристика электродов для сварки
алюминия и его сплавов

Толщину покрытия устанавливают в зависимости от диаметра стержня.

Примечания: 1. Режим прокалки электродов, температура 150—200 °С, время 60 мин. 2. Ток постоянный, на электроде (+). 3. Положение сварки — ннжнее.

Медь характеризуется высокой теплопроводностью, жидкотекучестью и способностью сильно окисляться при высокой температуре, что усложняет ее сварку. Ухудшают свариваемость меди примеси, входящие в ее состав: кислород, сера, фосфор, сурьма, мышьяк, свинец и особенно висмут. Для ручной дуговой сварки применяют металлические покрытые электроды, а также неплавящиеся угольные злектроды с присадочными прутками, покрытыми обмазкой или флюсом. Применяют также дуговую ручную сварку вольфрамовым электродом в среде аргона или азота.

Марки проволоки некоторых марок для сварки
меди и сплавов на медной основе

На стержни из меди или ее сплавов наносят покрытие, замешанное на жидком стекле. Состав некоторых электродных покрытий приведен в табл. Электроды АНМц/ОКЗ-АБ используют для заварки дефектов в отливках из алюминиевых и алюминиевоникелевых бронз. Электроды «Комсомолец-100» (К-100), G3M.-2, ЗМ используют для сварки меди; электроды ЗТ со стержнями из латуни — для сварки латуни; электроды ОЗБ-1 — для сварки бронзы, заварки дефектов бронзового литья; электроды МН-5 для сварки медно-никелевого сплава между собой и с латунью и бронзой.

Состав электродных покрытий
для сварки меди (содержание в %)

Примечания: 1. Толщина покрытия электродов ЗТ 0,6— 0.9 мм, К-100 — 0,4 мм. 2. Электроды высушивают 3—4 ч при 20—30 °С, затем 1,5—2 ч прокаливают при 250—300 °С,

Сварка титана и его сплавов затруднена вследствие активного его соединения с кислородом и азотом воздуха, в результате чего сварной шов получается низкого качества. Для качественной сварки необходимо, чтобы в основном и присадочном металле было не более 0,15 % кислорода, 0,04 % азота, 0,01 % водорода и 0,1 % углерода. При этом зона сварки должна быть надежно защищена от вредного воздействия воздуха. В связи с этим из всех способов ручной дуговой сварки для титана и его сплавов применяют сварку в аргоне неплавящимся вольфрамовым электродом с присадочной проволокой или без нее.

Никель и его сплавы при сварке склонны к образованию кристаллизационных трещин и пор. Для предупреждения этих дефектов применяют электроды с основным покрытием марок Н-10, Н-37, Прогресс-50 и др. Широко используют ручную аргонодуговую сварку никеля неплавящимися вольфрамовыми электродами.

Чугун, содержащий обычно более 2 % углерода и другие примеси, относится к плохо сваривающим :я металлам. Различают «горячую» (с подогревом) и «холодную» сварку чугуна. При «горячей» сварке используют чугунные стержни с покрытием, при холодной сварке — электроды со стержнями из железони-кельмедного сплава, медную проволоку и др. В качестве покрытия для электродов со стержнями из никелевых сплавов используют мрамор или мел, графит, углекислый калий и другие компоненты, замешанные на жидком стекле. В покрытие электродов ЦЧ-4 вводят 70 % феррованадия, что обеспечивает образование в шве мелкодисперсного карбида ванадия, в результате чего структура шва получается ферритной и шов хорошо обрабатывается.

Сварка алюминия и его сплавов.

Сварка алюминия и его сплавов.

Алюминий очень популярный материал он широко применяется в самолетостроении, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Но есть у него один существенный недостаток – он трудно сваривается.

Оксидная пленка которая покрывает алюминий и его сплавы, имеет температуру плавления свыше 2000С̊ а сам металл 650С̊. Если говорить о сварке алюминия своими руками в гараже, то скорее всего, попадется сплав неизвестной марки (дюраль и другие), что потребует при сваривании настроить сварочный режим и подобрать дополнительные материалы.

Поэтому сварка алюминия и его сплавов – это дело высококвалифицированных сварщиков. Для сварки алюминия применяют практически все промышленные способы сварки плавлением. К основным методам сварки относятся: ручная дуговая сварка покрытыми электродами (ММА), аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей присадочной проволоки (ТIG), плазменная сварка, полуавтоматическая сварка в защитном газе. Каждый способ сварки имеет свои особенности, которые необходимо учитывать для наиболее эффективного их использования при изготовлении изделий различного назначения.

При сварке алюминия или его сплавов необходимо разрушить оксидный слой, который расположен на поверхности металла. Поэтому в данном процессе используют или переменный, или постоянный ток обратной полярности.

В начале нужно подготовить детали. Основная цель – очистить их от загрязнений. Поэтому кромки алюминиевых заготовок сначала очищаются химическими составами, потом обезжириваются: ацетоном, уайт-спиритом или другими жидкостями. Если планируется сваривать алюминиевые заготовки толщиной (больше 4 мм), то их кромки необходимо разделать. Создать конусные кромки с углом 60 ̊. Очистить кромки от оксидной пленки. Для этого может понадобиться напильник или крупнозернистая наждачная бумага.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами алюминия и его сплавов.

Ручную дуговую сварку покрытыми электродами применяют при изготовлении конструкций из технического алюминия, сплавов АМц и АМг, содержащих до 5 % магния, а также силумина. Толщина свариваемого металла лимитируется диаметром электрода. Минимальный диаметр электрода обычно составляет 4 мм, что вызвано трудностями сварки электродами малого сечения вследствие высокой скорости их плавления. Алюминиевый электрод расплавляется в 2-3 раза быстрее стального. В связи с этим толщина свариваемого металла должна быть свыше 4 мм. Для ручной дуговой сварки алюминия необходим подогрев детали (для мет алла средних толщин — до 250 °С, для больших толщин — до 400°С ). Данный способ сварки является низкокачественным, потому что в процессе сварки алюминия и его сплавов внутри шва остаются поры, что снижает его прочность. Происходит разбрызгивание металла, плохо отделяются шарики застывшего шлака, которые увеличивают коррозию . Сварку алюминия покрытыми электродами выполняют постоянным током обратной полярности. В качестве источников питания применяют достаточно специальные сварочные выпрямители с полого падающей внешней характеристикой и (более 80В) напряжением холостого хода.

TIG -сварка

Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей присадочной проволоки (ТИГ) многие сварщики называют ее по разному, аргонная сварка или сварка аргоном. Это наиболее распространенный способ сварки, применяющийся для изготовления различных конструкций из алюминия и его сплавов. Основным преимуществом данного вида сварки перед ручной дуговой, является отсутствие шлака, возможность работы на малых токах дуги (от 5А) что в свою очередь позволяет сделать процесс более технологичным и производить сварку малых толщин алюминия. Важной частью сварки алюминия является понимание того, что она требует наличия в аппарате для TIG сварки — переменного тока и высокочастотного HF зажигания дуги. Полезные функций, которые предлагаются во многих аргонодуговых аппаратах для сварки алюминия, является возможность регулировать баланс и частоту переменного тока.

баланс переменного тока, управляет процессом раскисления алюминия другими словами «чисткой». При изменении переменного тока в положительную полярность, оксид алюминия на поверхности металла расплавляется, и металл подвергается сварке. Количество необходимой «чистки» может варьироваться в зависимости от чистоты металла, и от скорости сварки. Настройка слишком высокого баланса уменьшает стабильность дуги. Слишком низкий процент не разобьет достаточно оксидную пленку.

Частота переменного тока может быть увеличена или уменьшена в допустимых пределах. Эта настройка позволяет сварщику обеспечивать контроль над дугой, путем фокусирования дуги по ширине так, чтобы имелась возможность сварки в труднодоступных углах. А также для сварки тонких металлов.

К таким видам сварочных аппаратов относятся аргоновые установки:

MIG сварка алюминия полуавтоматом

Полуавтоматическая MIG сварка алюминия осуществляется за счет подачи сварочной алюминиевой проволоки и защитного газа аргона через сварочную горелку к свариваемому изделию. Однако сварка алюминия полуавтоматом несколько отличается от сварки полуавтоматом изделий из низкоуглеродистой стали.

Из-за большей теплопроводности алюминия, его сварка требует большей мощности дуги и скорости подачи проволоки. Так как алюминий очень мягкий металл, подача проволоки должна быть больше.

Выбор оборудования Оптимальный сварочный полуавтомат для MIG сварки алюминия должен иметь режим импульсной сварки. Благодаря импульсам происходит пробивка окисной пленки, а также уменьшение перегрева алюминия при сварке и вероятность прожога. Режим двойного импульса Duo Pulse обеспечивает отличные характеристики сварочного шва. Необходимо обратить внимание на подающий механизм, он должен иметь четыре U -образных ролика так как алюминиевая проволока очень мягкая.

Читать еще:  Электроды по чугуну маркировка

Выбор сварочного газа При сварке алюминия в качестве защитного газа необходимо использовать чистый аргон.

Выбор сварочной проволоки Очень важен выбор правильного диаметра сварочной проволоки. Из-за того, что алюминий мягкий металл, то применение проволоки с малым диаметром затруднено сложностью её протяжки и подачи через сварочную горелку. Поэтому лучше использовать сварочные горелки небольшой длины, либо горелки с дополнительным механизмом подачи в корпусе ручки горелки.

Набор расходных частей для сварочной горелки Специальные контактные наконечники — так как алюминий во время нагрева расширяется значительно больше, чем сталь, то существуют отличия в сварочных контактных наконечниках, используемых в полуавтоматических горелках для сварки алюминия. Отверстие в наконечниках для алюминия должно быть больше, чем в обычных наконечниках для стали, но при этом не слишком большим — чтобы был обеспечен хороший электрический контакт. U-образные ролики подающего механизма. Для уменьшения трения проволоки в горелке, необходимо использовать кабель канал для алюминиевой проволоки. Обычно он изготовлен из тефлона или графита.

Перед тем как выбрать сварочный аппарат, не забудьте о сопутствующем оборудовании:

Все эти не большие знания помогут вам сделать правильный выбор сварочного аппарата для сварки алюминия и избежать возможных ошибок и лишних переплат.

Электроды по алюминию – разновидности и их особенности

Электроды по алюминию очень удобны в применении. С их помощью можно достаточно легко выполнять сварку деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов. Осуществлять такие технологические операции стало возможным потому, что использование таких электродов позволяет разрушить прочную оксидную пленку, покрывающую поверхность изделий из алюминия и его сплавов.

Алюминиевые прутки для сварки

Выполнение сварки алюминия

Наличие таких электродов — не единственное условие, которое необходимо соблюсти, чтобы получить качественное сварное соединение деталей, изготовленных из этого распространенного металла. Прежде всего, чтобы варить такие изделия, необходимо тщательно очистить их поверхности от различных загрязнений и окислов, а также подготовить их кромки: придать им оптимальный профиль.

Для очистки алюминиевых деталей и удаления с их поверхности жира используются органические растворители, а в производственных условиях для этого делают щелочные ванны. Из наиболее распространенных растворителей, которые для этого применяются, можно выделить «Уайт-спирит», технический ацетон, составы «РС-1» и «РС-2». Такие растворители несложно приобрести в специализированных точках продаж.

Если есть необходимость в использовании щелочной ванны, то приготовить ее своими руками можно и в домашних условиях. Для этого необходимо смешать следующие компоненты:

  • 1000 мл воды;
  • 50 г кальцинированной соды;
  • 50 г технического тринатрийфосфата;
  • 30 г жидкого стекла.

Электроды для ручной сварки алюминия Kjellberg Finsterwalde CMA 512

Для того чтобы обработать алюминиевую деталь, полученный состав необходимо предварительно нагреть до температуры 65 градусов. Важно и время выдержки изделия из алюминия в таком растворе, которое составляет 5 минут.

Следующая операция, которую необходимо будет выполнить, — это очистка алюминия от оксидной пленки. Выполняется такая процедура при помощи специальных щеток, щетина которых состоит из тонкой (диаметр до 0,1 мм) стальной проволоки. После очистки такой щеткой поверхность алюминия необходимо еще раз обработать растворителем, чтобы обезжирить.

В предварительной подготовке нуждаются и электроды для сварки алюминия. Чтобы сварное соединение получилось более качественным, специалисты рекомендуют просушивать электроды перед использованием при температуре 200 градусов, для чего используются специальные печи. Такую просушку необходимо выполнять в течение 2 часов. После выполнения всех вышеуказанных процедур можно начинать варить алюминиевые детали, для чего может быть использован обычный инвертор.

Принцип сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа

Режимы для сварки выбирают следующие: постоянный ток, подключаемый с обратной полярностью, сила которого должна составлять 25–30 ампер на один миллиметр диаметра используемого электрода. Если к качеству и надежности получаемого соединения предъявляются повышенные требования, то детали лучше всего нагреть предварительно до 250–400 градусов. Важно, что чем больше толщина алюминиевых деталей, тем до более высокой температуры их необходимо нагревать.

Детали из алюминия нагревают перед сваркой для того, чтобы обеспечить хорошую проплавляемость зоны соединения и, соответственно, хорошее качество шва. Чтобы минимизировать риск коробления деталей из алюминия после сварки и избежать кристаллизационных дефектов готового соединения, необходимо обеспечить их медленное остывание после окончания процесса.

Если варить предполагается крупногабаритные детали, то их нагревают не целиком, а только те участки, которые находятся в зоне будущего сварного соединения. Когда сварка алюминиевых деталей завершена, выполняются следующие технологические операции:

  • сварной шов очищается от образовавшейся корки шлака;
  • не успевший остыть шов поливается горячей водой;
  • выполняется обработка шва при помощи щетки с металлической щетиной.

Сварочный шов при использование электродов ОЗАНА-2

Способы сварки алюминия

Варить детали, изготовленные из алюминия и его сплавов, можно различными способами. Наиболее распространенными из них являются следующие.

Ручная сварка при помощи электрической дуги

В качестве электродов при выполнении такой сварки могут использоваться металлические или угольные стержни, которые и обеспечивают горение электрической дуги, нагрев и плавление кромок соединяемых частей. За счет введения в зону сварки алюминиевого прутка, поверхность которого покрыта специальным флюсом, обеспечивается формирование шва. При помощи такой дуговой сварки можно соединять детали небольшой толщины, а также устранять небольшой брак в алюминиевых отливках.

Автоматическая электродуговая сварка, выполняемая при помощи специального оборудования

Таким методом можно варить встык алюминиевые детали, толщина которых превышает 4 мм. Для получения соединения данным методом применяются плавящиеся электроды и ток с обратной полярностью. Формирование сварного шва происходит под слоем специального флюса, который предварительно замешивают, перетирают через сито и прокаливают при температуре 300 градусов.

Режимы аргонодуговой сварки алюминия вольфрамовым электродом

Такой технологический процесс, в котором также используется дуговой разряд, выполняется при помощи неплавящегося электрода, изготовленного из вольфрама. Благодаря использованию защитного газа дуга при такой сварке отличается исключительной стабильностью горения, поэтому применять данную технологию можно для соединения даже очень тонких деталей. Чтобы варить таким способом, могут использоваться автоматические или ручные аппараты. В первом случае применяется сварочная проволока, которая в зону сварки подается автоматически, во втором — неплавящиеся электроды для формирования дуги и присадочный материал из алюминия. Сварка по данной технологии может выполняться и на трехфазном токе, для этого должна использоваться погружаемая и импульсная дуга.

Сварка алюминия, при которой применяется плазменная дуга, питаемая переменным током

В аппаратах, работающих по данной технологии, применяются вольфрамовые электроды (диаметр 0,8–1,5 мм), а защита дуги обеспечивается гелием или азотом.

Виды электродов

Для сварки алюминия, а также сплавов на его основе применяется несколько видов электродов. В частности, к ним относятся следующие.

Электроды щелочно-солевой группы (ОК: 96.10, 96.20, 96.50)

Оптимальнее всего использовать такие электроды, чтобы варить сплавы, основу которых составляет алюминий, магний и марганец, а также детали из технического алюминия. Такие электроды очень критично относятся к условиям хранения по причине высокой гигроскопичности, поэтому они нуждаются в надежной защите от повышенной влажности.

Электроды ОК 96.20

Существует две модификации электродов данной марки, одна из которых («ОЗАНА-1») применяется для соединения или наплавки деталей, изготовленных из сплавов марки А0-А3, а вторая («ОЗАНА-2») — для работы с марками АЛ4, АЛ9, АЛ11 и др. Отличительными характеристиками таких электродов является не только их способность обеспечивать стабильность дуги и высокое качество формируемого шва, но также то, что с их помощью можно варить как горизонтальные, так и вертикальные швы.

Электроды торговой марки «ОЗА», которые изготавливаются из алюминиевой сварочной проволоки: СвА1, СвА3, СвА5, СвА10

Такими электродами сваривают детали из чистого алюминия, а также изделия из сплава на основе алюминия с кремнием.

Электроды марки «УАНА»

Эти электроды используют для соединения деталей из сплавов алюминия, относящихся к литейной и деформируемой группе.

Электроды, изготавливаемые из вольфрама, которыми оснащают аппараты для сварки в среде защитных газов.

Несмотря на все свои преимущества, такие электроды обладают одним значительным недостатком — зажигать дугу с ними достаточно сложно.

Вольфрамовые электроды Elitech WP

Электроды для сваривания алюминия выпускаются современной промышленностью в большом ассортименте и в достаточном количестве, но их стоимость находится на высоком уровне. Однако можно серьезно сэкономить на их приобретении, если изготовить такие электроды своими руками. Сделать это совсем несложно, если придерживаться следующего алгоритма действий:

  • алюминиевую проволоку диаметром 3–4 мм порезать на куски длиной 250–350 мм;
  • подготовить обмазку для электродов, в которую войдет сильно измельченный мел, смешанный с силикатным клеем;
  • доведенную до пастообразного состояния смесь следует равномерным слоем (1–2 мм) нанести на подготовленную проволоку и просушить готовые электроды до полного затвердевания их обмазки.

С помощью электродов легко выполнять сварку деталей из алюминия. Значительно сэкономить на этом технологическом процессе позволит изготовление электродов своими руками.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector