Сварка алюминия полуавтоматом: методы сваривания и особенности процесса

Современные инверторные полуавтоматы упрощают работу и позволяют получать прочные швы, даже при варке такого капризного металла, как алюминий. Поэтому сварка алюминия полуавтоматом – процесс, который может освоить даже неопытный сварщик. Разбираемся, как правильно варить алюминий полуавтоматом, чтобы сварочный шов получился прочным и качественным.

Какие свойства алюминия усложняют сварку

Алюминий нашел широкое применение во всех сферах человеческой деятельности, благодаря распространенности и удачному сочетанию качеств: прочности, пластичности, легкости и коррозийной стойкости. Однако варить алюминий непросто, что связано с его специфическими физико-техническими свойствами.

• Высокая теплопроводность в сочетании с низкой (650 ℃) температурой плавления. Такая комбинация характеристик приводит к тому, что алюминий быстро достигает температуры плавления. Поэтому при сварке необходим постоянный контроль температуры, чтобы деталь не начала деформироваться.
• Алюминий не меняет цвет в процессе нагрева. Это также затрудняет сварку: побежалость не проявляется, и определить степень прогрева, как у стали, меди, латуни или бронзы, сложно.

• Оксидная пленка на поверхности. Это едва ли не основная проблема, мешающая сварке. Дело в том, что температура плавления оксида алюминия почти в три раза превышает температуру плавления металла (2037 ℃). Чтобы добиться прочного соединения деталей, оксидный слой необходимо тщательно удалять, а саму сварку вести в газовой среде: газ не дает металлу контактировать с кислородом воздуха.
• Образование пористой структуры. Алюминий поглощает водород при нагреве и выделяет его при остывании. Это приводит к тому, что сварной шов может получиться пористым, а это снижает прочность соединения, да и выглядит неэстетично. С проблемой борются применением подходящих методов сварки.

Методы сварки алюминия: какой лучше

Для сваривания алюминия полуавтоматом используют два метода: в среде защитного газа или с помощью порошковой проволоки. Работа в газовой среде выполняется двумя методами: TIG и MIG.

С порошковой проволокой

Порошковая проволока – расходный материал, позволяющий варить алюминий без газа. В ее состав входят не флюсовые смеси, а металлы и легирующие добавки. На расплавленном металле шва они образуют небольшие островки шлака, и защищают поверхность от окисления.

Сварочную проволоку подбирают по составу основного материала. Например, для сварки алюминиево-магниевых сплавов подходит проволока из алюминиевого сплава с таким же содержанием магния. Использование порошковой проволоки несет следующие преимущества.

• Улучшает механические свойства металла в шве, повышает его прочность.
• Ускоряет процесс сварки. Метод удобен для выполнения вертикальных швов и обваривания по периметру без отрыва.
• Процесс становится более стабильным: практически отсутствуют искры и брызги, что делает труд сварщика более безопасным. Кроме того, детали и оборудование исполнителя остаются чистыми.

С газом

В этом случае сварка алюминия полуавтоматом происходит в среде аргона; может использоваться чистый аргон или смесь аргона с гелием. Газ образует над поверхностью среду, вытесняя воздух; сварочный шов получается более прочным и качественным. Иногда для сваривания используется углекислота; она дешевле аргона, но и на качестве шва это может отразиться не лучшим образом.

Варка алюминия в газовой среде выполняется двумя методами.

• TIG. Материалы соединяются вольфрамовым электродом (в среде инертного газа). Это одна из наиболее востребованных технологий, применяемых в металлообрабатывающей промышленности.
• MIG. Материалы соединяются плавящимся электродом.

У каждой технологии имеются свои плюсы и минусы; конкретный вариант выбирают, исходя из задачи и квалификации сварщика. TIG (аргонодуговая) сварка алюминия обладает следующими особенностями.

• Хорошо показывает себя при работе с тонкими материалами (до 3 мм).
• Сварочные швы получаются прочными, тонкими, чистыми, с полным проплавлением и эстетичным внешним видом.

• По сравнению с MIG-сваркой, скорость TIG-сварки в три раза ниже. Для получения качественного результата важен опыт исполнителя.
• Хотя сваривание большинства металлов выполняется при помощи постоянного тока, но TIG-сварку алюминиевых деталей проводят только переменным током.

MIG-сварка алюминия демонстрирует следующие возможности.

• Хорошо подходит для соединения элементов большой толщины.
• По сравнению с аргонодуговым методом она обладает высокой производительностью (скорость возрастает в три раза).
• Выполнить MIG-сварку легче, чем аргонодуговую; ее просто освоить и использовать непрофессионалу.
• Перед тем, как приступить к работе, сварочный аппарат необходимо подготовить: в подающем устройстве установить специализированные ролики (с U-образными канавками), а в рукав горелки поставить тефлоновый канал (вместо стандартного металлического).

Процесс сваривания алюминия полуавтоматом

Учитывая способность алюминиевых сплавов с легкостью окисляться на открытом воздухе, во время работы придется решить следующие задачи.

• Удалить в месте соединения оксидный слой.

• Обеспечить стабильную дугу, а для этого следить, чтобы сварная проволока подавалась своевременно.
• Обеспечить непрерывность сварочного процесса; в противном случае, придется начинать по новой.

Во время сварки придерживаются следующих правил.

• Перед тем, как варить алюминий полуавтоматом, необходимо подготовить материал: удалить с поверхности оксидную пленку, а заодно и другие загрязнения. Делают это в два приема: сначала зачищают место соединения стальной вращающейся щеткой, затем, используя химическое травление, обезжиривают его любым растворителем (бензин, ацетон).
• Подготавливают стыки. Если необходимо, расширяют и подрезают кромки под углом 45 градусов (как правило, если толщина превышает 5 мм).
• Режим сварки выбирают с учетом высокой теплопроводности металла и низкого порога плавления. Если используется аппарат MIG с настраиваемым импульсным режимом, устанавливают частоту и длительность импульса; также нужно настроить силу пикового тока и его соотношение к основному току.

• В начале сваривания используют большой сварочный ток, затем его постепенно снижают. Такая стратегия помогает избавиться от слоя оксида. Кроме того, металл остывает медленно, и в области шва не остаются внутренние напряжения, а впоследствии не появляются трещины и деформации.
• Горелка должна двигаться вдоль шва, также важно придерживаться допустимой температуры и длины дуги. Между электродом и заготовкой выдерживают угол порядка 80 градусов.
• Необходим контроль проволоки: ее подача должна быть плавной, поступательной.
• После завершения сварки (и полного остывания металла) контролируют качество полученного соединения. Для этого шов с одной стороны покрывают мелом или каолином, а с другой – смачивают керосином. Если шов имеет дефекты, на каолине проступят жирные желтоватые пятна (результата ждут минимум 4 часа).

Коротко о главном

Сплав из алюминия требует особого подхода при сваривании, так как поверхность металла покрыта усложняющей процесс оксидной пленкой. Для получения соединения используют инверторные полуавтоматы, а сварку ведут в среде защитного газа или с помощью порошковой проволоки. Чтобы шов получился качественным, важно правильно выбрать метод сварки и настройки сварочного аппарата; сам процесс должен выполняться с соблюдением определенных правил.