Инструкция по сварке алюминия аргоном для начинающих

Инструкция по сварке алюминия аргоном для начинающих

Многолетняя практика убедительно доказывает, что [сварка алюминия аргоном] является наиболее эффективным способом создания неразъемного соединения двух или более элементов.

Для выполнения сварочных работ в среде любого инертного газа требуется специализированная оснастка, оборудование и подробная инструкция для начинающих.

Аппарат для соединения алюминиевых деталей, как правило, имеет сложную структуру.

Если варить алюминий полуавтоматом, то потребуется определенный тип сварочной проволоки и баллон с аргоном. Но есть способы, которые позволяют обходиться без газа.

Технология сварки алюминия требует от сварщика высокой квалификации и знаний основ металловедения.

В чем состоит сложность сварки алюминия?

Основные проблемы, с которыми сталкивается мастер при сварке алюминия, связаны с чисто физическими и химическими особенностями этого металла. К ним относится:

• легкая окисляемость алюминия. При нахождении на открытом воздухе на поверхности алюминия появляется пленка оксида, которая существенно затрудняет процесс сварки. Дело в том, что сам алюминий начинает плавиться уже при температуре 660 градусов, а вот оксидная пленка на его поверхности имеет значительно более высокую температуру плавления — более 2000 градусов;
• оксид алюминия наблюдается не только на поверхности самой алюминиевой детали — он моментально появляется и на каждой капле расплавленного алюминия. В результате при сварке в обычных условиях (то есть не защищая поверхность детали и вообще всей сварной ванны аргоном) получить прочный сварной шов просто невозможно;
• при нагревании алюминий теряет свою прочность. Из-за этого та часть детали, которая разогревается в процессе сварки, может просто разрушиться;
• в составе алюминия всегда имеется водород, который также, как и оксид алюминия, мешает получать прочный сварной шов. Наличие водорода приводит к появлению пор в сварном шве, а это не позволяет говорить о надежном соединении;
• алюминий обладает довольно высокими показателями, когда речь идет о коэффициенте линейного расширения. А это значит, что даже если удастся создать нормальный сварной шов, при остывании металла он может деформироваться;
• и наконец, нельзя не упомянуть и о высокой теплопроводности алюминия, из-за которой при сварке требуется использовать довольно значительный сварочный ток.

Для того чтобы решить все эти проблемы и применяется сварка алюминия аргоном. В противном случае различные детали не будут свариваться в единую конструкцию, а станут просто гореть, сварного шва не получится вообще или он будет крайне слабым, а электродуга будет постоянно прерываться.

Сварка алюминия аргоном — особенности и технология для начинающих

Содержание:

1. Введение.
2. Особенности сварки алюминия.
3. Достоинства TIG-сварки алюминия.
4. Что применять для аргонодуговой сварки TIG-изделий из алюминия.
5. Для чего используется переменный ток.
6. Как и для чего подготавливают алюминиевые изделия перед сваркой.
7. Сварка изделий из алюминия вольфрамовым электродом.

Введение

Алюминий по своей природе имеет ряд преимуществ перед другими металлами. Это в первую очередь малый вес, высокая прочность, стойкость к воздействию перепадов температур, невосприимчивость к коррозии и т.д. Именно по этим причинам алюминий используется в различных отраслях промышленности: пищевая, химическая, автомобилестроение, машиностроение, кораблестроение и т.д.

Для получения высокопрочного сварочного соединения используется несколько способов сварки, но одним из самых лучших считается метод аргонодуговой сварки TIG. Данный метод обеспечивает высокую прочность шва, глубокий и плотный провар, красивый внешний вид соединения. Поэтому ТИГ-сварка в простонародье имеет еще одно название – «элитная сварка».

Особенности сварки алюминия

• Наличие оксидной пленки на поверхности изделия. Температура плавления оксидной пленки более 2050°С. Для ее удаления используется метод травления (очистки металла) и специальное сварочное оборудование.
• Невысокая температура плавления. Алюминий обладает низкой температурой плавления (660°С) и высокой теплопроводностью, в результате возрастает вероятность прожига заготовки.
• Требуется большее вложение энергии. За счет большой теплопроводности алюминия, нужно вносить при сварке до 6 раз больше тепла, чем при сварке простой стали, или применять метод предварительного прогрева.
• Образование пор в сварочном шве. Поры в алюминиевых заготовках, в отличие от стальных, формируются внутри сварочного шва, возле границ сплавления с обрабатываемым металлом у поверхности сварочного соединения.

Достоинства TIG-сварки алюминия

При контактах с кислородом, на поверхности алюминия создается тонкий слой оксидной пленки, для проплавления которой нужна очень высокая температура. Поэтому используется подача защитного газа аргона, который способен вытеснять кислород из зоны сварки. При этом присадочный пруток расплавляется, создавая прочный сварочный шов.

Достоинства сварки алюминия методом ТИГ на переменном токе:

• достигается аккуратный тонкий шов высокой прочности;
• возможность сваривать разные сплавы на основе алюминия;
• высокая стабильность сварочной дуги;
• плотный глубокий провар и высокопрочное соединение на протяжении всего шва.

Что применять для аргонодуговой сварки TIG изделий из алюминия

Для аргонодуговой сварки TIG алюминия используют специальные аппараты с возможностью сварки на переменном токе AC TIG.

Импульсный режим сварки TIG Pulse позволяет добиться более качественного проплавления алюминиевых заготовок с контролируемым тепловложением, исключая коробление, наплывы и прожиг металла.

Также важно использовать качественную маску типа «Хамелеон» или сварочный щиток. При использовании маски «Хамелеон» затемнение будет происходить автоматически, за счет специального светового фильтра.

Для чего используется переменный ток

При сварке алюминия на постоянном токе обратной полярности, оксидная пленка будет разрушаться, но при этом нужно использовать высокие токи для проплавления тугоплавкого материала.

При сварке на высоких токах начинает быстро разрушаться вольфрамовый электрод, и возрастает риск прожига заготовки. Сварка постоянным током при прямой полярности не позволяет разбить оксидную пленку, хотя и делает дугу более стабильной.

Режим переменного тока позволяет автоматически переключать полярность тока во время сварочного цикла. В результате в начале цикла будет разрушаться оксидная пленка, а при следующем цикле осуществляется глубокий и плотный провар алюминия. Настройка полярности и баланса тока позволяют минимизировать разрушение вольфрамового электрода, увеличивая его срок службы, и при этом регулировать зону очистки и глубину проплавления.

Как и для чего подготавливают алюминиевые изделия перед сваркой

От подготовки поверхности заготовки зависит качество будущего шва. Перед работой необходимо очищать каждое изделие, даже если визуально на его поверхности не видно следов масел, стружки и прочих загрязнений.

Процесс подготовки заготовки:

• с помощью растворителя (ацетон, бензин, уайт-спирит) обрабатывают рабочую поверхность алюминия;
• затем зачищают химическим или механическим методом поверхность, удаляя оксидную пленку;
• после чего необходимо просушить изделие до начала цикла сварки.

Для механического метода очистки используется наждачная бумага или проволочные щетки. Химический метод – применение щелочных растворов с последующей промывкой в горячей и холодной воде и просушкой заготовки.

Сварка изделий из алюминия вольфрамовым электродом

Сварка ТИГ алюминия выполняется вольфрамовым электродом.

Защитные газы для сварки

Алюминий и алюминиевые сплавы должны свариваться в среде защитных инертных газов. В основном для этого применяется аргон. Но предпочтительнее использовать газовую смесь аргона и гелия. Более высокий показатель теплопроводности гелия определяет соответственно и более высокую температуру сварочной ванны, что оказывается преимуществом при сварке металлических листов большой толщины. Применение смеси защитных газов способствует более полному газовыделению и потенциальному отсутсвию пор.

Сварочные аппараты

Стандартные MIG/MAG-аппараты подходят для сварки алюминия весьма условно. Оптимального результата можно добиться, используя импульсно-дуговые аппараты, которые снабжены специальной программой для сварки алюминия.

Рис. 2. Импульсно-дуговые сварочные аппараты с током сварки от 250 до 520 А.

На фото 2 показаны импульсно-дуговые сварочные аппараты с током сварки от 250 до 520 А, которые можно устанавливать в зависимости от конкретного случая. В качестве контрольных можно рекомендовать следующие параметры: при толщине металлического листа не менее 6 мм необходим аппарат с минимальным током сварки 300 А.

Порядок сварки алюминия аргоном — пошаговая инструкция для начинающих

Сложно ли выполнить качественную сварку алюминия с помощью аргона? Этот материал отличается высокими показателями теплопроводности, относительно низкой температурой плавления и небольшой удельной массой. Именно эти свойства предъявляют особые требования к процессу сварки.

Особенности сварки

Основная проблема заключается в относительно тонкой стенке свариваемой детали. Самой распространенной ошибкой является превышение термического воздействия. В результате чего образуются каверны, шов не имеет четко выраженной границы.

Сначала необходимо разобраться в процессах, протекающих на поверхности алюминиевой заготовки во время высокотемпературного воздействия. Знание этих нюансов позволит составить оптимальную технологическую схему сварки.

Достижение температуры плавления алюминия после +650°С. Начало формирования оксидной пленки. Она плавится только при термическом воздействии около 2 050°С. Расплавленная окись начинает деформировать сварочную ванную и кромки деталей. Одновременно с этим высокая теплопроводность приводит к появлению внутреннего напряжения в детали. Это может стать причиной формирования трещин и нарушения целостности.

Во избежание появления подобных ситуаций были разработаны несколько технологий сварки алюминия – электродуговая с флюсом, с плавящим электродом и дуговая с помощью аргона. Последняя дает наиболее качественный шов.

На поверхности алюминия формируется защитная оксидная пленка. Она будет препятствовать нормальной расплавке. Поэтому перед началом работы ее следует удалить и дополнительно обезжирить деталь.

Затем необходимо правильно подобрать сварочный аппарат и электроды к нему. Лучше всего использовать установку с переменным током, так как в ней есть возможность плавно регулировать частоту. Это позволит контролировать процесс.

В качестве электродов рекомендуется применять следующие марки:

ОЗАНА-1 и ОЗАНА-2. ОК 96.10 и ОК 96.20

Для правильного применения необходим предварительный прогрев электродов до +250°С. Хорошо зарекомендовали себя вольфрамовые стержни. Во время работы с ними наблюдается стабильная дуга. В зависимости от марки алюминия рекомендуется применять электроды с присадками для лучшего формирования шва.

Электрод устанавливается в сопло горелки. Во время подачи аргона будет происходить интенсивное окисление. Это также будет способствовать лучшей стабилизации дуги. В качестве направленного материала необходимо использовать алюминиевую проволоку. Ее диаметр зависит от ширины и глубины сварного шва. Зачастую он совпадает с размерами электрода.

Порядок выполнения сварки

Подготовка деталей – очистка поверхностей, наметка будущего соединительного или ремонтного шва. Установка вольфрамового электрода в горелку. Его диаметр напрямую зависит от толщины изделия. Подключение электрода от аппарата к свариваемому изделию. После включения аппарата происходит подача аргона и формирование защитной газовой атмосферы и соединительного шва.

В качестве защиты рекомендуется использовать маску сварщика типа Хамелеон, с синим светофильтром. Традиционное зеленое стекло не является надежной преградой от ультрафиолета, исходящего от дуги, при длительной работе.

Советы

Это общее описание технологии сварки. Однако для улучшения качества рекомендуется воспользоваться советами от профессионалов. Главный из них – правильный выбор диаметра электрода, проволоки и режимов работы аппарата в зависимости от изделия.

Выбрать правильный вольфрамовый электрод

Немаловажным фактором при аргонодуговой сварке является правильно подобранный вольфрамовый электрод, проводящий сварочный ток к дуге. На правильный выбор влияют два фактора:

• толщина свариваемого метала
• величина сварочного тока

В зависимости от стандарта на изготовление электроды поставляются различных диаметров, обычно от 1 до 4 мм, и длиной 150 или 175 мм.

Согласно ISO 6848 «Дуговая сварка и резка. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Классификация» электроды поставляются длинами и диаметрами, указанными в таблицах ниже.

Стандартный диаметр электродов из вольфрама и допуск (ISO 6848)

Длина электродов из вольфрама и допуск (ISO 6848)

Ознакомится с сортаментом электродов по ГОСТ можно перейдя по ссылке ГОСТ 23949.

В состав электродов входит чистый вольфрам и вольфрам с активирующими присадками (редкоземельными элементами и их оксидами):

• окись лантана
• окись иттрия
• двуокись тория
• тантал
• церий

Во избежание путаницы при выборе типа, в зависимости от вида присадки каждый вольфрамовый электрод имеет цветовую маркировку на конце.

Химический состав и цвет маркировки согласно ISO 6848

Химический состав и цвет маркировки по ГОСТ 23949

В таблице ниже указаны рекомендации по выбору типа тока в зависимости от вида свариваемого материала.

Рекомендации по выбору типа тока в зависимости от вида свариваемого метала

Каждый вариант имеет характеристики, подходящие для применения в определенных ситуациях или для РАД сварки металлов:

• алюминий и его сплавы сваривают переменным током электродом из чистого вольфрама;
• электроды, легированные церием, являются универсальными и поэтому их применяют практически для аргонодуговой сварки всех типов металлов, а с лантаном или торием применяют для сварки нержавейки, а также меди и титана, и их сплавов;
• торированные электроды обеспечивают преимущество из-за увеличения плотности выделения электронов. При этом необходимо учитывать, что они имеют небольшой уровень радиоактивности.

Плюсы и минусы технологии

Аргонная сварка алюминия обладает рядом существенных преимуществ, что обеспечило ее популярность как у профессионалов, так и у новичков. Особенно хорошо использовать подобный вид газосварки для сложных предметов с объемной, легко повреждаемой структурой, так как область нагрева очень мала. Шов также одинаково глубоко проплавлен на всей длине. Помимо вышеперечисленного, подобное сваривание проходит очень быстро за счет высокой температуры.

Из минусов необходимо отметить необходимость правильной настройки аппарата, например, постепенную подачу присадочной проволоки. Если какая-то настройка ошибочна, то расход материалов и электричества при этом увеличиться. Помимо этого практически невозможно предсказать возможную деформацию детали.

В целом именно сложность оборудования может послужить главным препятствием для начинающего в освоении мастерства подобного вида обработки. Потребуется время и практика для изучения – сначала тренировки на цельном куске металла для создания шва, затем поэтапное соединение двух и более половинок металла.

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.

Правильный запуск и сварка TIG-горелкой

Параметры выставлены и пора начинать. У владельцев данной модели сварочного аппарата есть целых два варианта:

Использовать контактный поджиг

Прибегнуть к функции высокочастотного поджига

Последний предотвратит прожиг металла в случае неправильно выставленных параметров во время настройки аппарата аргонодуговой сварки. Он убережет металл от вольфрамовых включений и позволит самостоятельно контролировать расстояние до детали с момента начала работы.

И теперь самое главное – как же правильно вести горелку? Большинство опытных сварщиков проводят сварку справа налево. Во время процесса без присадочного материала электрод стоит расположить практически перпендикулярно свариваемой поверхности. Если присадочный материал присутствует, то достаточно удерживать небольшой угол (15-20 градусов).

Внимание! Чтобы металл шва не окислялся, надо следить, чтобы конец присадочного прутка постоянно находился в зоне защитного газа.

Процесс сварки завершается заваркой кратера. Заварка кратера — финальный участок сварочного шва длиной, высота которого уменьшается до нуля. С точки зрения качества сварного соединения, необходимо исключить образования кратера в финальной части шва. Для этого в аппарате предусматривается режим плавного уменьшения тока.

Для наглядности всего вышеописанного специалисты подготовили специальный видеоролик: