В настоящее время разработано очень много сварочных процессов, которые позволяют варить разнообразные металлы. Процессы постоянно совершенствуются и дорабатываются, регулярно появляются новые, и уследить за всем довольно сложно. Каждая промышленная отрасль требует применения металлов различных типов в зависимости от особенностей своей деятельности. К примеру, алюминий активно применяется в судостроении.
Схема технологии аргонной сварки алюминия.
Это легкий и довольно прочный металл. Корабли получаются с более высокими эксплуатационными характеристиками, чем при использовании стали, они меньше весят и могут развивать высокую скорость. Физические характеристики материала делают возможным его использование и в других промышленных отраслях. К примеру, при изготовлении пищевого оборудования, автомобилей, лестниц и т.д. Периодически возникает необходимость в сварке алюминия. Этот процесс не очень сложен, но требователен. Важно досконально разобраться в технологии и научиться правильно варить алюминий, чтобы работа была максимально эффективной, качественной и производительной.
Сложности при варке алюминия
Профессиональные сварщики часто утверждают, что варить алюминий гораздо сложнее, чем любые другие металлы. Чтобы сварочные работы были максимально эффективными, нужно знать обо всех значимых химических и физических характеристиках металла и быть готовыми к возможным сложностям. К примеру, необходимо знать то, что при нагревании алюминий не меняет цвет. Он характеризуется более широким диапазоном температур плавления, если сравнивать с другими распространенными металлами. Помимо этого, алюминий не проявляет магнитной активности. Поэтому человеку, решившему варить алюминий, необходимо знать, чего можно ожидать от данного материала в процессе работы.
Процесс аргонной сварки.
На поверхности металла образуется окисная пленка, что создает определенные неудобства. Проблема в том, что у пленки более высокая, чем у основного сплава, температура плавления. Она начинает плавиться только при достижении температуры в 2050°. Это делает сварочные работы гораздо более сложными. Материал приходится предварительно очищать, да и варить алюминий можно только при помощи специально разработанного оборудования.
При варке алюминия расходуется большое количество энергии. Этот материал характеризуется гораздо более высокой по сравнению с другими металлами теплопроводностью. К примеру, у обычной стали этот параметр в 5-6 раз меньше. Поэтому сварка алюминия требует внесения тепла в больших количествах, следовательно, нужно использовать дугу высокой мощности. Если нужно варить массивные изделия, специалисты рекомендуют их предварительно подогревать.
Алюминий характеризуется низкой температурой плавления и имеет высокую теплопроводность, это делает сварочные работы очень трудоемкими. Имеет место высокая вероятность прожога деталей в процессе работы.
Еще одной проблемой варки алюминия является то, что в конце сварочного шва образуется кратер. Появляется он по той причине, что материал очень быстро затвердевает, и заваривать такие кратеры нужно уметь. Многие современные аппараты имеют такую функцию. Ее суть заключается в том, что в начале сварки подается увеличенный ток, что позволяет пробить окисную пленку, а в конце ток снижается, благодаря этому кратер заваривается.
Химические свойства алюминия.
Перед началом сварочных работ детали нужно соответствующим образом подготовить, а именно — зачистить. Крайне рекомендуется зачищать поверхности перед работой при помощи металлической щетки. Такая механическая обработка позволяет разбить оксидную пленку, снизить необходимость раскисления и увеличить проплавление. Благодаря зачистке увеличивается скорость сварки и уменьшается коробление.
Для сварки алюминия было разработано множество процессов. Наиболее часто применяются MIG (импульсный полуавтоматический) и TIG (аргонодуговой) режимы.
Особенности аргонодуговой сварки алюминия
Этот метод предполагает варку алюминия в аргоновой среде с использованием неплавящегося вольфрамового электрода. Для такой сварки подойдет не каждый сварочный аппарат. В нем должны присутствовать высокочастотное зажигание дуги и переменный ток. Желательно, чтобы аппарат был оснащен и функцией регулирования частоты переменного тока.
Таблица выбора проволоки для сварки алюминия
Силу тока можно уменьшать или увеличивать в допустимых границах. Благодаря этой функции сварщик сможет лучше контролировать дугу, фокусируя ее по ширине таким образом, чтобы сваривать в наиболее труднодоступных местах. Данная функция будет полезна и при работе с тонкими материалами.
Еще одной полезной функцией является баланс переменного тока. Позволяет управлять раскислением алюминия. Смысл в том, что переменный ток принимает положительную полярность, происходит расплавление оксидной пленки, материал сваривается. Необходимое количество такой чистки меняется в соответствии со скоростью сварочных работ и чистотой обрабатываемого материала. Если баланс будет слишком высоким, это приведет к снижению стабильности дуги. Слишком же низкий баланс не сможет достаточно хорошо разрушить окисную пленку.
Рекомендации и важные параметры полуавтоматической сварки
Этот режим сварки аналогичен полуавтоматической варке стали. Процесс требует подачи сварочной проволоки. Подается защитный газ. Но полуавтоматическая сварка алюминия имеет свои нюансы, которые обязательно должны учитываться сварщиком, если никогда ранее он не работал с этим материалом.
Схема газовой сварки алюминия.
Алюминий характеризуется более высоким показателем теплопроводности. Эта особенность накладывает необходимость контроля скорости подачи проволоки и мощности дуги. Материал довольно мягкий, и проволоки в процессе работы нужно подавать больше.
Ранее для варки алюминия использовали преимущественно аргонодуговую сварку, т.к. полагалось, что лишь она способна обеспечивать высокое качество выполнения работ. Но если правильно подобрать оборудование и во всем следовать технологии, то полуавтоматическая сварка при помощи вольфрамовых электродов позволяет не только получать швы отличного качества, но и существенно увеличивать производительность.
Что нужно знать о варке полуавтоматом
Варка алюминия полуавтоматом в среде аргона требует использования оборудования с режимом импульсной сварки. Импульсы пробьют оксидную пленку. Кроме того, они существенно снижают риск перегрева и прожога алюминия. Двойной импульс позволяет получать прекрасные внешние характеристики соединения.
Алюминий можно варить только с использованием чистого аргона. Смесь аргона и углекислого газа, как в случае работы со сталями, здесь не подойдет.
Важно выбрать проволоку подходящего диаметра. Алюминий — это довольно мягкий материал. Это накладывает определенные ограничения. К примеру, использовать проволоку диаметром 0,8 мм трудно, т.к. ее сложно протягивать и подавать через сварочную горелку. Поэтому при варке алюминия не рекомендуется использовать слишком длинные горелки. При желании можно купить горелку, в корпус которой будет встроен механизм подачи. При работе с проволокой диаметром 1,2-1,6 мм придется подавать высокий сварочный ток.
Для работы с алюминием нужно подобрать подходящие расходники. Это специальные контактные наконечники. Ввиду того что в процессе нагрева материал расширяется гораздо сильнее стали, при работе с алюминием горелку нужно оснастить соответствующим наконечником. Он должен иметь большее отверстие, чем наконечники для стали. Но оно должно быть и не слишком большим. Важен хороший электрический контакт.
В процессе работы вам понадобятся U-образные подающие ролики, они обязательно должны быть именно такой формы. В противном случае алюминиевая проволока будет заминаться.
Алюминиевая проволока требует использования неметаллического кабель-канала. Это позволяет снизить трение проволоки в горелке. Чаще всего применяются каналы из графита или тефлона.
Пошаговая инструкция по варке алюминия
В зависимости от особенностей работы набор инструментов может меняться. Перечисленные далее приспособления помогут вам выполнить практически любые задачи, связанные с варкой алюминия. Подготовьте следующее:
- Сварочный агрегат для дуговой сварки.
- Электроды.
- Газосварку.
- Нагревательный прибор.
- Алюминиевую проволоку.
Алюминий может вариться дугой, газовой горелкой и плавлением. Прежде чем приступать к работе, тщательно очистите кромки деталей. Используйте для этого стальную щетку или пескоструйный аппарат. Кромки можно промыть в бензине. Чтобы предотвратить появление коррозии, после такой обработки кромки нужно тщательно промыть чистой проточной водой. Все это необходимо сделать максимум за 2-3 часа до варки.
Для выполнения предсварочной сборки деталей используйте специальные машины. На этом этапе важно закрепить все как можно жестче, чтобы вероятность деформации и коробления была сведена к минимуму. Прижимайте свариваемые элементы так, чтобы между ними был минимальный зазор.
Стыковые соединения свариваются на подкладках с канавками. Такое приспособление позволяет сохранить сварочную ванну и сформировать шов с обратной стороны. Для подкладок подходят нержавеющие пластины. В них нужно проделать канавки такой ширины, которая примерно в 2-3 раза превышала бы толщину изделия. Если вы будете варить на большом токе, понадобятся прокладки с водяным охлаждением. При работе с деталями толщиной до 3 мм прихватку необходимо делать на всю толщину заготовки. Если же толщина заготовки превышает 3 мм, глубина прихватки зависит, во-первых, от формы разделки, а во-вторых, от особенностей, которым должен соответствовать сварочный шов.
Мало нагруженные конструкции можно варить покрытыми электродами. Для создания нужного уровня проплавления предварительно подогревайте детали примерно до 300°. Варить нужно на обратном токе. Если детали довольно толстые, подогревать нужно до 400°.
Следуйте этим простым, но очень важным рекомендациям, и вы получите сварочные соединения с максимально высокими характеристиками. Удачной работы!
