Сварка алюминия – способы и технологии

Сварка алюминия – способы и технологии

Алюминий обладает большим списком достоинств, не зря его массово используют в самолетостроении. Но есть у него один недостаток – он трудно сваривается. Поэтому сварка алюминия и его сплавов – это удел высококвалифицированных сварщиков.

Как заварить алюминий электросваркой

Алюминиевые конструкции, детали иногда нужно срочно отремонтировать. Имея навыки сварщика, многие самостоятельно заваривают алюминий электросваркой. В домашних условиях качественно выполнить шов не получится. Но как экстренную меру сварку алюминия электродом часто используют. Во время работы с легким металлом нужно учитывать особенности сплавов. Марганец увеличивает окислительную способность, магний улучшает свариваемость, кремний снижает температуру плавления.

Как сварить алюминий инвертором — пошаговая инструкция

Алюминий не самый прочный материал, поэтому не удивительно, что предметы из него нередко ломаются. Необязательно относить их в мастерскую, отремонтировать можно и дома сваркой алюминия инвертором. Однако для создания надежных соединений нужно учитывать неординарные свойства этого капризного материала.

Сварка алюминия в домашних условиях: технология и возможные сложности

Многим домашним умельцам, кто имеет сварочную технику и работает на ней, рано или поздно приходится столкнуться с необходимостью сварки деталей из алюминия и его сплавов. Алюминий лёгкий и мягкий металл, серебристо-белого цвета, на воздухе очень быстро покрывающийся тонкой и прочной плёнкой.

Температура плавления алюминия всего 660°C, что почти в три раза меньше температуры плавления стали, но окись алюминия плавится при температуре более 2000°C, поэтому сварка алюминия в домашних условиях связана с некоторыми сложностями. Перед тем как приступить к сварке алюминия рекомендуется ознакомиться с теоретическим материалом.

Важные нюансы

Не каждый сварщик, умеющий работать инвертором, сможет заварить трещину на алюминиевом изделии или соединить две части в одно целое. Это обусловлено специфичными характеристиками данного металла при высоких температурах. Чтобы успешно справляться с подобными задачами в домашних условиях, важно знать основные нюансы работы с алюминием, которые не возникают на низколегированных сталях.

Например, чтобы заварить алюминиевый бак, обязательно необходимо подкладывать подложку из неплавящегося материала под место горения дуги. Это требование связано с высокой текучестью жидкого металла. Свариваемый материал, если его стенка около 5 мм, быстро проплавляется, и сварочная ванна легко может вытечь наружу с обратной стороны изделия. Подложки могут быть из керамики или графита. Они поддерживают целостность нижней стороны материала, и предупреждают прожоги и вытекания жидкого металла.

Исходя из этих свойств алюминия, все швы желательно выполнять в нижнем положении. Даже если свариваемая конструкция большая, стоит ее перевернуть. Вертикальные швы чреваты стеканием расплавленного металла без формирования шва. Их можно выполнить только короткой дугой с прерывистым ведением.

Сварка алюминия инвертором осложнена гигроскопичностью материала. Он накапливает влагу из окружающего воздуха, а при нагреве начинает испарять ее. Сварочный процесс характеризуется частыми брызгами расплавленного алюминия ввиду попадания воды в зону ведения шва. Поэтому, приступая к работе в бытовых условиях, следует прогреть материал паяльной лампой или ацетиленовой горелкой до 160-190 градусов. Так можно удалить лишнюю влагу и обеспечить беспрепятственную сварку.

Отличительной чертой алюминия является оксидная пленка образующаяся на его поверхности при воздействии кислорода. Она осложняет процесс формирования сварочной ванны и наложение шва тем, что плавится при температуре 2000 градусов, а основной металл приобретает текучесть уже после 500 градусов. Чтобы избежать такого перепада и сразу получить сварочную ванну, требуется зачистка места поджига электрода от оксидной пленки. Последующее удаление оксида будет происходить под действием температуры и дополнительных элементов в обмазке электрода.

Низкая свариваемость алюминия – в чем дело?

Низкий показатель свариваемости алюминиевых сплавов обуславливается целым рядом их качеств.

• Окисная пленка, которая покрывает алюминий и его сплавы. Температура ее плавления – 2044С, а температура плавления самого металла – 660С.
• Высокая текучесть расплавленного металла затрудняет контролировать сварочную ванну, для чего приходится устанавливать специальные подкладки теплоотводящего типа.
• При нагревании из алюминия начинает выходить водород, который после застывания металла оставляет в его теле поры и трещины.
• Большой показатель усадки. А это приводит к деформации сварочного шва в процессе его остывания.
• Теплопроводность алюминиевых сплавов выше, чем у стали, поэтому для их сварки применяется ток, который по силе выше, чем ток для сварки стальных конструкций. Разница где-то в два раза.
• Если говорить о сварке алюминия своими руками в домашней мастерской, то вероятнее всего чистый алюминий вам не попадется. Скорее всего, это будет сплав неизвестной марки (дюраль и другие), к которому при сваривании придется настроить сварочный режим и подобрать дополнительные материалы.

Понадобится

• Инверт постоянного тока, способный выдать 120 А.
• Специальный электрод для сварки алюминия – http://alii.pub/5nyy46

Со сварочным аппаратом, думаю все понятно, а про электрод нужно пояснить. Оказывается, не так давно, в продаже появились специализированные электроды для сварки алюминия обычной сваркой без аргонной среды.

Марки их могут быть различны, так что спрашивайте в магазинах. В любом случае их без проблем можно приобрести в интернете.

Строение они имеют такое же как электрод для стали: жила, имеющая толстое покрытие. Тут все также, только электрод имеет другую цветовую палитру: жила – блестящая, так как состоит преимущественно из алюминия, покрытие – белое.

Такие электроды предназначены не только для алюминия, а так же для его сплавов: силумин, дюраль. Поэтому без труда можете варить и их.

Можно ли варить алюминий инвертором

Сложность сваривания алюминия инвертором обусловлена его характеристиками:

1. У оксидной пленки, которой покрыта поверхность этого металла, температура плавления 2000⁰C, а у металла — 660⁰C.
2. Перед работой пленка удаляется. Сварку начинают сразу после снятия оксида, чтобы очищенная поверхность не успела окислиться.
3. При значительном перепаде температуры прочность алюминия уменьшается.
4. Из-за высокой текучести металл стремится убежать из сварочной ванны, что затрудняет наложение вертикальных швов.
5. Из-за высокого коэффициента температурного расширения заготовки при усадке могут деформироваться, а шов растрескаться.
6. Цвет алюминия при нагреве не изменяется, что затрудняет контроль над процессом при выполнении инверторной сварки.

Особенности работы с алюминием

Посредством электрической дуги соединяют множество видов железа. Подобная методика обеспечивает достаточно высокую температуру горения, в результате чего происходит качественное проплавление разной толщины пластин, создавая надёжную и герметичную защиту. Однако сварка алюминия с помощью инвертора считается самой сложной из-за определенных специфических характеристик.

Первая сложность заключается в гигроскопических свойствах материала, который может накапливать в себе окружающую влагу. И хоть это нельзя заметить в естественном охлажденном состоянии, но при начале сварочных работ обязательно появятся проблемы. При зажигании дуги и прогревании металла до повышенных температур частицы влаги начинают испаряться с поверхности и неизбежно проникать в зону сварку. В результате образуются чрезмерные брызги и помехи, которые мешают провести нормальный шов.

Для предотвращения подобного явления достаточно предварительно подогреть конструкцию при температурном режиме 150−190 градусов Цельсия. В таком случае можно заметить интенсивное выделение влаги на поверхности.

Следующая сложность — наличие окисной пленки, которой покрыты все изделия. Её предназначение заключается в защите конструкции от агрессивного воздействия кислотной среды. Однако это существенно утрудняет обработку с помощью инвертора. Основная неприятность связано с большой разницей температур плавления. Известно, что сам алюминий начинает расплавляться при показателях 500 градусов Цельсия, а его оксид при 2000 градусов. Для устранения подобного перепада достаточно очистить место сварки с помощью железной щетки, чтобы обеспечить требуемый доступ к металлу.

Взаимодействие с окружающей средой обеспечивает правильное формирование пор в структуре шва, что существенно ухудшает герметичность. Для защиты сварочной ванны применяют аргон или газовое облако при инверторной сварке.

Не секрет, что чистый алюминий практически не применяется для изготовки деталей, поэтому входящие в его состав наполнители и дополнительные элементы могут стать проблемой. Для примера, марки Ал2 и Ал2 содержат в себе силумин от 4 до 13%, поэтому их принято называть ограниченно свариваемыми. Подобные показатели характерны для моделей АМ r 1 и Amr 6, где марганец добавляется в пропорции 2−6%.

Какой инвертор подойдет для сварки алюминия

Выбор инвертора для сварки алюминия зависит от объема и сложности работы. Если ремонтом заниматься приходится нечасто, а к качеству соединения не предъявляется высоких требований, достаточно дешевого аппарата. В противном случае предпочтение отдается модели с функциями MMA и TIG. Таким аппаратом выполняются соединения электродами с покрытием и аргонодуговой сваркой. Для домашнего ремонта достаточно силы тока 200 А.

Для упрощения и ускорения работы при больших объемах следует обратить внимание на инверторы с осциллятором, позволяющим зажигать дугу бесконтактным способом. Полезной будет опция постепенного затухания дуги, управления балансом полярности и импульсный режим. Если предполагается частое перемещение инвертора, предпочтение следует отдавать компактным моделям. Они дороже аппаратов с аналогичными функциями, но удобней при перевозке.

Что нужно знать, чтобы сделать качественный шов?

Хоть метод почти ничем не отличается от обычной дуговой сварки, нужно учесть следующие:

• Сварочный ток должен быть порядка 70-100 А
• Сварка ведется на короткой дуге.
• Угол электрода при сварке должен быть 90 градусов.
• Электрод сгорает в три раза быстрее, чем при обычной сварке стали.

Варить алюминий гораздо сложнее, поэтому, если вы не разу этого не делали, то советую обязательно потренироваться, что буду делать и я.

Выбор сварочного аппарата и электродов

Алюминий относится к плохо поддающимся сварке металлам. Сила рабочего тока должна быть в 1,5 раза выше, чем для стали. Сварочный аппарат должен генерировать постоянный ток до 250–300 ампер. Для работы подойдет бытовой аппарат для сварки, работающий от сети 220 В. Можно подобрать выпрямители, трансформаторы или генераторы, но лучше остановить выбор на инверторе, его преимущества:

• высокий КПД, до 95%;
• низкие индуктивные потери;
• снижение расхода тока за счет автоматического отключения;
• аппарат спокойно переносит просадку напряжения в сети;
• поддерживается стабильная дуга, достаточно задеть заготовку;
• есть дополнительные функции;
• небольшие габариты, можно переносить его в любое место.

Легкие сплавы несколькими электродами с солевой обмазкой, образующей шлаковый защитный слой:

• Озана, Озана-2 производства Спецэлектрод;
• ОК 96.20, 96.10, 96.50, шведская компания ESAB;
• УАНА отечественных производителей.

Можно использовать другие расходники, предназначенные для сварки алюминиевого литья и сплавов. Заготовки 2мм варят диаметром 2,5, для 3–4 мм деталей выбирают толщину 3,2; максимальный диаметр стержней – 4

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором

Сварка дюралюминия (алюминиевый сплав) или самого алюминия может проводиться инвертором. Для процесса необходимо правильно подобрать электрод и ток. Что касается электродов, то лучше использовать марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Установка (настройка) тока должна учитывать высокие плавящиеся свойства металла. Для чего нет необходимости выставлять ток большой величины.

Внимание! Перед началом сварочного процесса рекомендуется электроды прокалить, для чего используется специальная печь. Она так и называется – печь для прокалки электродов.

Сам процесс сварки ничем не отличается от сваривания стальных конструкций. И если перед вами стоит вопрос, можно ли варить алюминий в домашних условиях, то смело отвечайте, что можно.

Инвертор для сварки

Инвертор для сварки алюминия можно использовать как самый дешевый, так и самый дорогой. Любая модель справится с этим заданием. Чаше всего устанавливается полярность, у которой «+» находится в руках сварщика, а «-» крепится на свариваемое изделие. Но могут быть и отличия, о которых тоже нужно читать на купленной пачке электродов.

В зависимости от толщины свариваемого материала устанавливаются следующие параметры:

Толщина стенки, мм	Сила тока, А	Диаметр электрода, мм
2	50-60	2.5
3 — 4	80-90	3.2
5 — 6	90-140	4

Свариваем алюминий обычным инвертором без аргона

Мой первый опыт сварки этого металла в без аргонной среде. Я буду сваривать толстые пластины. Закрепляем детали струбцинами. Минус подключаем к нижней пластине. Плюс к электроду.

Изначально рекомендую установить ток 100 А и попробовать.

Варим все на короткой дуге, так как из-за быстрого плавления электрода ее очень трудно ловить, особенно с непривычки.

Приноровившись уже получается стабильно держать дугу.

Как и после обычной сварки отбиваем окалину молотком.

И зачищаем щеткой.

Не судите строго, для первого тренировочного раза, я считаю, это хороший результат.

Особенно учитывая насколько это трудоемко и непривычно после обычной сварки стали.

Выбор расходных материалов для сварки

Чтобы варить алюминий инвертором без аргона применяются электроды, сделанные из близкого по составу материала. Их покрытие при нагреве создает газовую среду, которая препятствует проникновению воздуха в зону сварки. Лучшими отечественными признаны марки ОЗА, ОЗР, ОЗАНА. Аналоги зарубежного производства OK 96.20, OK 96.40, Kobatek-213 лучше по качеству, но стоят дороже.

Аргонодуговая сварка выполняется неплавящимися электродами из вольфрама. Для создания шва используют присадочную проволоку диаметром от 2 до 5 мм. В составе популярных марок АО, АД, АК содержится много магния.

Чтобы сваривать алюминий инверторным полуавтоматом используется присадочная проволока диаметром от 0,8 до 1 мм в катушках по 0,5 кг. Большей популярностью пользуются марки ER 4043 и ER 5356, сделанные из сплава кремния с алюминием. Св-АК 5 и Св-АМг из алюминия с магнием применяются реже.

Важные рекомендации для сварщиков

Как заявляют опытные специалисты, электрическая сварка такого гибкого металла без применения аргона, иногда осуществляется так же хорошо, как при аргонной сварке. Если кто-то отговаривает вас от такого решения, аргументируя это низким качеством конечного шва и плохой свариваемостью, не верьте. Скорее всего, он неправильно подошёл к методу или никогда не пробовал варить алюминий с помощью электрода.

Чтобы избежать непоправимых ошибок и непредсказуемых неприятностей, достаточно соблюдать ряд рекомендаций и правил:

1. Метод стыкового соединения считается самым перспективным. Остальные разновидности в виде таврового или нахлесточного сварного соединения нецелесообразны, т. к. они повышают вероятность затекания шлака в зазоры, что станет причиной коррозийной реакции.
2. После сварочных мероприятий шов промывают водой для очистки заготовки от шлака.
3. Непосредственно перед обработкой материал нужно правильно подготовить. Для этого следует провести удаление оксидной пленки, а также предотвратить её появление в будущем.
4. При сварке массивных деталей с толщиной от трёх миллиметров требуется разделить кромки под углом 60 градусов с V — образной формой.
5. Первичный прогрев алюминия осуществляется при 150−250 градусах Цельсия.

Не забывайте, что технически чистый алюминий поддаётся свариванию гораздо лучше, чем сплавы с содержанием магния или марганца. Речь идёт о дюралюминии или силумине. Однако, изделия из чистого материала практически не эксплуатируются, поэтому при сварке могут возникать некоторые сложности.

Как варить

В домашних условиях процесс сваривания алюминия имеет несколько пошаговых действий:

1. В случае толщины стенки более 5 мм следует выполнить разделку кромок. Болгаркой делается косой срез верхнего угла кромки каждой из свариваемых частей. Градус образованного скоса может варьировать от 45 до 60. Чем толще пластины, тем больше может быть градус скоса. Это позволит создать широкий шов, хорошо связывающий обе стороны.
2. Для пластин от 5 мм и тоньше необходима подложка из неплавящегося материала (графит, керамика). Это предупредит протекание жидкого алюминия.
3. Следующим шагом является прогрев изделия. Можно воспользоваться паяльной лампой. Если габариты свариваемых частей из алюминия малы, то подойдет и покупной баллончик с газом. Поскольку не у всех дома найдется аппарат для измерения температуры материалов, определять результат придется визуально. Когда на поверхности прогретого изделия отсутствуют капли влаги, то это означает готовность материала под сварку.
4. Сразу требуется очистить зону начала соединения от оксидной пленки, поэтому под рукой должна находиться щетка по металлу.
5. Теперь можно приступать к сварке. Накладываются прихватки для фиксации сторон. Шов ведется электродом, расположенным перпендикулярно изделию. Сохраняется короткая дуга для четкого воздействия на место соединения.
6. После первого прохода следует отбить шлак и убедиться в качестве шва. Он будет таким же светлым, как и основной металл. Должны отсутствовать поры и непроваренные участки.
7. Если изделие толстое необходимо выполнить второй проход. Здесь колебательные движения могут быть пошире. Так, можно хорошо заполнить место соединения и связать стороны.

Стоит отметить, что электроды плавятся очень быстро. Тем, кто привык работать инвертором на низколегированной стали нужно попрактиковаться на черновом изделии из алюминия, чтобы привыкнуть к сохранению короткой дуги.

Сварить алюминий инвертором дома не сложно. Приложенное видео подтверждает простоту манипуляций и качество результата. Но чтобы все получилось правильно, следует применять вышеизложенные советы и попрактиковаться.

Сваривание алюминия при помощи флюсов

Флюсы для сварки алюминия используются давно. Они представлены широким модельным рядом, где есть материалы для разных алюминиевых сплавов. Основное их назначение – разрушение оксидной пленки. При нагреве нанесенный флюс растворяется и разрушает окисел, и тут же производится соединение двух элементов.

Производители предлагают флюсы, которые используются только в газовой сварке алюминия, или только в дуговой. В последнем случае используются графитовые электроды или угольные.

Технология ручной электродуговой сварки алюминия

1. Для выполнения сварочных работ по алюминию требуется постоянный ток с обратной полярностью (меняем разъемы на инверторе местами). Важно соблюдать соотношение мощности и диаметра электрода и регулировать силу тока по следующей формуле: 30 ампер на каждый миллиметр диаметра.
2. Свариваемые детали необходимо предварительно нагреть. При средней толщине заготовку нагревают до +200…+300 °С. Крупные части нуждаются в более высоком нагреве (до +400 °С).
3. Несмотря на обычное формирование дуги, особенностью работы с алюминием будет более высокая скорость горения электродов. Соответственно потребуется большая скорость при формировании шва.
4. Обязательно планируйте длину шва из расчета на плавление одного электрода. Сварочный процесс обрывать нельзя. Корка шлака, образующаяся в конце шва, не позволит зажечь дугу снова в этом месте.
5. По сравнению с варкой стальных заготовок запрещается делать поперечные движения во время соединения алюминиевых деталей.
6. При завершении работы сразу удалите шлак в месте соединения. Зачистите все металлической щеткой и промойте горячей водой.

Причины ухудшения свариваемости металла

Если в процессе сваривания вы столкнулись с какими-либо трудностями и неприятными моментами, необходимо учесть множество уникальных свойств металла:

1. Ключевая трудность тепловой сварки заключается в наличии окисной пленки, которая поддаётся плавлению лишь под воздействием температур 20440 градусов Цельсия. Плавление самого металла начинается при более низкой температуре — от 660 градусов.
2. Капли расплавленной детали, появляющиеся в сварной зоне, очень быстро покрываются тугоплавкой окисной пленкой, которая предотвращает образование сплошного шва. Чтобы защитить заготовку от подобного явления, сварную зону защищают от контакта с окружающим воздухом с помощью аргона.
3. Расплавленный алюминий характеризуется высокой текучестью, а это существенно усложняет дальнейшее формирование сварочной ванны. По этой причине работы проводят с помощью дополнительных теплоотводящих подкладок.
4. В состав алюминия входит растворенный водород, который направляется наружу после застывания расплавленного металла. В результате это вызывает появление пор и кристаллизационных трещин в шве. К тому же для сплавов такого метала характерна повышенная концентрация кремния, что тоже вызывает появление трещин от охлаждения изделия.
5. Для алюминия характерен приличный коэффициент линейного расширения. Из-за этого может происходить значительная усадка металла при застывании, что вызывает ряд серьёзных деформаций соединяемых деталей.
6. Сварку чистого алюминия и его сплавов проводят под воздействием высоких значений сварочного тока. Для металла характерна высокая теплопроводность. Также при сварке стали принято использовать токи с меньшей силой.
7. Сварку деталей из этого метала считают сложной в тех случаях, если определить точную марку сплава не удаётся. В таком случае приходится долго и усердно выбирать подходящий режим сварки и используемые методы.

Постичь все тонкости сварки алюминия электродом может любой желающий. Достаточно запастись терпением и желанием выделить несколько часов своего времени на изучение соответствующего материала и руководства. В таком случае вы сможете выполнять множество важных операций в домашних условиях, без обращения за помощью к квалифицированным сотрудникам.

Заключение по теме

Как видите, заварить алюминиевые заготовки можно разными способами, в которых используется разное оборудование для сварки. Но во всех случаях нужно свариваемый металл тщательно подготовить, и обязательно проводится настройка аппарата для сварки. Посмотрите видеоурок – как сваривать алюминий. Кстати, видео уроки дают возможность воочию увидеть, что собой представляет сваренный металл в конечном виде.

Подведение итогов

• – варить листовой алюминий;
• – алюминиевый профиль;
• – ремонтировать катеры двигателей или любые блоки из дюрали или силумина;
• – любые сварочные работы бочек или резервуаров;
• – сваривать токопроводящие шины;
• – и многое другое.

Прочность шва получается ничуть не хуже чем у аргонной сварки.

Конечно, немного трудоемкий процесс, но следует только приноровиться и все пойдет как по маслу. Из недостатков хочется отметить небольшую дороговизну электродов, по сравнению с обычными. Но если с сравнивать с аргонной сваркой, то сантиметр шва получается в разы дешевле, так что способ все равно выигрывает.

Сварка алюминия аргоном: технология, инструкция, нюансы процесса

По технологии сварочных работ в аргоновой среде высокие требования предъявляются как к сварочному аппарату, так и к дополнительному оборудованию, которое обеспечивает правильное хранение и подачу расходных материалов. Все эти параметры имеют определяющее значение при формировании сварного шва.

Аргоновая сварка алюминия и его сплавов может выполняться при наличии следующего оборудования:

• источник электрического тока, к которому будет подключаться сварочный аппарат и все остальное оборудование;
• баллон, в котором хранится защитный газ аргон;
• механизм, отвечающий за подачу присадочной проволоки в зону выполнения сварки.

Технология выполнения сварочных работ при помощи аргона на крупных промышленных предприятиях хорошо отработана. В таком случае защитный газ подается по централизованной сети. Из сварочной проволоки формируются целые бобины, устанавливаемые на полуавтоматический сварочный аппарат. Все работы выполняются на специальных верстаках, поверхность которых сделана из нержавеющей стали.

Сварной шов высокого качества получается только при тщательной очистке соединяемых деталей от различного вида загрязнений (жира, грязи, масла). Очистка выполняется с помощью растворителя. Для листовых заготовок, толщина которых более 4 мм, обязательно выполняется разделка кромок. В таком случае сварочные работы проводятся встык. Для удаления тугоплавкой окисной пленки с поверхности изделия необходимо обработать место соединения напильником или металлической щеткой. При сложной конфигурации соединения возможна обработка шлифовальной машинкой.

Технология сварки алюминия полуавтоматом в аргоновой среде имеет ряд характерных особенностей. При выполнении работ полуавтоматом или с ручной подачей присадки понадобятся электроды из вольфрама диаметром 1,5–5,5 мм. При формировании сварочной дуги электрод необходимо располагать под углом 80° к поверхности деталей.

Технология ручной подачи присадочной проволоки допускает угол 90° относительно электрода. При этом присадочная проволока двигается впереди электрода. Это очень хорошо видно на демонстрационных видео, где показывают сам процесс сварочных работ с применением аргона.