Зварювання алюмінію в домашніх умовах – як правильно варити алюміній

Зварювання алюмінію ускладнена багатьма факторами (в першу чергу його характеристиками), але фахівці постійно працюють над вдосконаленням технологій, що дозволяють надійно з’єднувати деталі, виконані з даного металу і його сплавів. Сам алюміній і його сплави відрізняються воістину унікальними властивостями: невеликою питомою вагою, високою електро-, а також теплопровідністю, стійкістю до механічних навантажень.

Процес зварювання алюмінію

Чим пояснюється погана зварюваність алюмінію

Складність і особливості зварювання алюмінію і його сплавів пояснюються цілим рядом унікальних властивостей цього металу.

  • Основна трудність теплової обробки алюмінію полягає в тому, що поверхня даного металу завжди покрита окисною плівкою, яка відрізняється дуже високою температурою плавлення – 20440 (сам метал плавиться при значно нижчій температурі – 660 градусів).
  • Краплі розплавленого алюмінію, які утворюються в зварної зоні, моментально покриваються тугоплавкої окисною плівкою, яка перешкоджає формуванню суцільного шва. Це визначає деякі особливості зварювання алюмінію: зварену зону надійно захищають від взаємодії з навколишнім повітрям, для чого використовується газ аргон.
  • У розплавленому стані алюміній володіє високою плинністю, що серйозно ускладнює процес формування зварювальної ванни. Саме тому технологія зварювання алюмінію передбачає використання спеціальних тепловідвідних підкладок.
  • У складі алюмінію міститься розчинений водень, який при застиганні розплавленого металу прагне вийти назовні. Це сприяє утворенню пір в шві, а також кристалізаційних тріщин. Крім того, сплави цього металу характеризуються підвищеним вмістом в них кремнію, що також сприяє утворенню тріщин, що виникають при охолодженні деталей.

Тріщина в зварному шві, що виникла в результаті порушення технології робіт

  • Алюміній володіє пристойним коефіцієнтом лінійного розширення. З цієї причини відбувається значна усадка металу при його застиганні, що веде до серйозних деформацій деталей, що з’єднуються.
  • Зварювання алюмінію і його сплавів здійснюється на високих значеннях зварювального струму. Це пояснюється тим, що даний метал відрізняється високою теплопровідністю. Примітно, що при зварюванні сталі (а у неї температура плавлення вище, ніж в алюмінію) використовуються струми меншої сили (в 1,2–1,5 рази).
  • Зварювання деталей з даного металу (особливо зварювання алюмінію в домашніх умовах) часто ускладнена і тим, що точну марку сплаву, з якого виготовлені деталі, що з’єднуються, визначити дуже складно. Це серйозно ускладнює вибір режимів зварювання і використовуваних для її виконання методів.

Які методи застосовують для зварювання алюмінію

Для зварювання алюмінію можуть використовуватися різні методи, що припускають застосування різних матеріалів і обладнання, спеціальних засобів для захисту зварювальної зони (інертні гази та флюси).

Порівняльна оцінка типів зварювання (натисніть, щоб збільшити)

Серед методів виконання зварювання алюмінію і в домашніх, і у виробничих умовах найбільше поширення отримали наступні:

  • зварювання, здійснювана в середовищі інертних газів, для виконання якої використовується вольфрамовий електрод (TIG AC);
  • напівавтоматичне зварювання, також проходить в середовищі захисних газів, для виконання якої використовується спеціальна дріт, що подається в автоматизованому режимі (DC MIG);
  • зварювання, при якій застосовуються електроди, покриті спеціальним складом (MMA).

Задаючи собі питання про те, як варити алюміній, щоб отримати надійне з’єднання, важливо розуміти, що для цього необхідно зруйнувати оксидну плівку, яка формується на поверхні металу. Щоб вирішити цю задачу, для зварювання застосовують постійний струм, а полярність встановлюють зворотний. В даному випадку домагаються ефекту катодного розпилення, з допомогою якого вдається зруйнувати таку тугоплавку плівку.

Зварювати алюміній постійним струмом, використовуючи пряму полярність, не виходить: в таких умовах не створюється ефекту катодного розпилення.

Як здійснюється підготовка металу до зварювання

Незалежно від того, в яких умовах зварюються деталі з алюмінію – виробничих або домашніх, необхідно ретельно підготувати кромки цих деталей. Така підготовка полягає в наступному.

  • Поверхні деталей, які належить зварювати (а також присадочний матеріал) очищаються від бруду, масла та жиру. Щоб знежирити поверхні, їх обробляють уайт-спіритом, ацетоном, авіаційним бензином і будь-яким іншим розчинником.
  • До підготовки відноситься і оброблення крайок зварюваних деталей, яку виконують, якщо в цьому є необхідність. Якщо зварювання деталей з даного металу проводять не за допомогою покритих електродів, то оброблення крайок слід проводити при товщині з’єднуваних деталей, що перевищує 4 мм, Якщо ж для зварювання застосовуються електроди, то оброблення кромок виконують, коли товщина деталей перевищує 20 мм. Якщо зварювати належить алюмінієві листи товщиною, яка не перевищує 1,5 мм, то їх торці отбортовывают перед виконанням з’єднання.
  • З поверхні деталей з даного металу перед виконанням їх зварювання необхідно видалити оксидну плівку. Для такої процедури використовується напилок або щітка з ворсинками з нержавіючої сталі, з допомогою яких з кромок з’єднуються заготовок (на ширині 25-30 мм) видаляється оксидна плівка.

Обробка місця зварювання проникаючим складом з метою виявлення дефектів і визначення місця накладання шва

Нерідко, коли виконується зварювання алюмінію в домашніх умовах, для видалення окисної плівки використовують хімічні засоби: каустичну соду, бензин. Якщо кромки деталей, що з’єднуються обробляються каустичною содою, після такої обробки необхідно промити їх проточною водою.

Зварювання за допомогою електродів зі спеціальним покриттям

За допомогою електродів зі спеціальним покриттям виконують зварювання конструкцій з алюмінію, до яких не пред’являються підвищені вимоги по надійності і міцності з’єднання. Найчастіше саме таким способом виконують зварювання алюмінію своїми руками в домашніх майстерень. До основних недоліків цього способу зварювання (з його допомогою з’єднують деталі, товщина яких перевищує 4 мм) слід віднести:

  • низьку міцність зварного шва, а також його високу пористість;
  • інтенсивне розбризкування розплавленого металу;
  • досить складну отделяемость шлаку від поверхні шва, що може викликати корозію останнього.

Використовуючи покриті електроди та відповідне обладнання, можна зварювати деталі з технічно чистого алюмінію, так і з сплавів даного металу. Найбільш популярними марками електродів, за допомогою яких можна зварювати практично всі види алюмінієвих сплавів, є УАНА і ОЗАНА, які прийшли на зміну застарілим ОЗА-1 і ОЗА-2.

Електроди марки ОЗАНА-1 оптимально підходять для зварювання чистого алюмінію, а ОЗАНА-2 – для з’єднання заготовок із сплавів даного металу з кремнієм (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11).

Електроди Kobatek для зварювання алюмінієвих сплавів

З використанням таких електродів зварювальні роботи виконують на постійному струмі, що підключається до зворотної полярності, що слід враховувати, вибираючи обладнання для виконання робіт у виробничих та домашніх умовах. Для вибору величини зварювального струму можна користуватися простим правилом: на 1 мм діаметра електрода необхідно 25-30 А постійного струму.

При зварюванні деталей, що характеризуються середньою, а також великою товщиною, необхідний попередній нагрів деталей, що з’єднуються, для чого можна використовувати газовий пальник. Коли потрібно заварити деталі значної товщини, виконується локальний прогрів місця майбутнього з’єднання. Використання попереднього прогріву деталей (від 250 до 4000 – залежить від товщини металу), а також повільного охолодження дозволяє ефективно проплавити метал навіть при зварюванні на малих струмах, мінімізувати ризик появи кристалізаційних тріщин і деформації готової конструкції.

Оскільки алюмінієві електроди плавляться досить швидко, слід виконувати зварювальні роботи з високою швидкістю. Дуже важливо забезпечити безперервність зварювання, здійснюваної за допомогою одного електрода. Обрив дуги в такому випадку призведе до того, що кінець електрода і кратер шва покриються шлакової кірки, яка перешкоджає повторного розпалювання.

Слід також враховувати, що при зварюванні алюмінію електродом не відбуваються поперечні коливання.

Видаляти шлак слід, як тільки закінчилася зварювання. Потім необхідно промити очищений шов гарячою водою, а після обробити металевою щіткою. Це робиться для того, щоб видалити залишки шлаку з усіх куточків шва (в іншому випадку він може стати джерелом розвитку корозійних процесів).

Зварювання по даній технології використовується переважно для виконання робіт у домашніх майстернях і на невеликих ремонтних підприємствах. Для такої зварювання не доведеться купувати дороге обладнання, а також витратні матеріали, але виконувати з її допомогою відповідальні роботи не рекомендується. Що зручно, при цьому можна використовувати навіть те обладнання, яке виготовлене своїми руками.

Зварювання із застосуванням захисного газу

Зварювання алюмінію, яка передбачає застосування захисного газу, може вважатися найбільш поширеною технологією. Вона дозволяє отримувати з’єднання, що відрізняються високою надійністю, міцністю і естетичністю.

Алюмінієві Прутки (присадні) для зварювання

Основними витратними матеріалами зварювання за даної технології є вольфрамові електроди (O 1,6–5 мм) та прутки (O 1,6–4 мм), що використовуються в якості присадки. Захисними газами можуть бути гелій або аргон, відрізняються високою чистотою.

Ефективне руйнування оксидної плівки, обов’язково присутньою на поверхні з’єднуваних заготовок, забезпечується за допомогою запитывания зварювальної дуги від джерела, що видає змінний струм. Всі режими зварювального процесу, які залежать від типу виконується з’єднання і товщини з’єднуваних деталей, підбираються за спеціальними таблицями. До таких режимів, зокрема, відносяться діаметр вольфрамового електрода, а також присадочного прутка, величина сили зварювального струму, значення швидкості, з якою подається захисний газ.

Орієнтовні параметри зварювання при роботі з аргоном

Маючи відповідне обладнання і витратні матеріали, зварювання за даної технології можна з успіхом виконувати і в домашніх умовах, отримуючи з її допомогою якісні, красиві та надійні з’єднання. Щоб навчитися виконувати зварювання в середовищі захисних газів своїми руками, можна подивитись навчальне відео і запам’ятати кілька нескладних правил її виконання.

  • Між вольфрамовим електродом і горизонтальною поверхнею деталей, що з’єднуються слід витримувати кут, рівний 70-80 градусів.
  • Кут між вольфрамовим електродом і присадним прутком повинен складати близько 90 градусів.
  • Довжина дуги повинна знаходитися в інтервалі 1,5–2,5 мм.
  • При формуванні шва першим рухається присадочний пруток і тільки за ним пальник (так забезпечується ефективний захист зварного шва).
  • Подача присадочного дроту в зону зварювання здійснюється так, як ніби ви тримаєте в руках пензель, якій малюєте картину. Кінчик присадочного прутка підводять до краю зварювальної ванни, торкаючись її, а потім відводять назад і вгору. Поперечні рухи електродом і присадним прутком, що важливо, здійснювати не рекомендується. Дуже добре можна вивчити цей процес, використовуючи відповідне відео.
  • Щоб виключити перегрів з’єднуваних деталей і прожогом тонких аркушів, а також забезпечити швидке відведення тепла із зони зварювання, під них поміщають сталеву або мідну підкладку, що виконує роль радіатора.
  • Подача захисного газу в зону зварювання включається за кілька секунд до початку її виконання (3-5), а вимикають подачу через деякий час (5-7 секунд) після обриву дуги.

Виконуючи зварювання деталей з алюмінію в середовищі захисних газів, необхідно дуже ретельно стежити за такими параметрами процесу, як швидкість зварювання і витрата газу, так як вони роблять серйозний вплив на якість формованого шва. При занадто великому витраті газу, наприклад, в зону зварювання буде засмоктуватися повітря, що погіршить її захист. Ефективний захист зони зварювання також не буде забезпечена в тому випадку, якщо витрата газу занадто маленький, а швидкість виконання з’єднання занадто висока.

Очевидно, що при наявності відповідного устаткування і навичок виконання подібних робіт цілком можна виконувати зварювання деталей з алюмінію своїми руками за даною технологією в умовах домашньої майстерні або гаража.

Використання напівавтоматичного обладнання

Високу ефективність при зварюванні деталей, виконаних з алюмінію і його сплавів, демонструють імпульсні напівавтомати. Оксидна плівка на поверхні металу при використанні такого обладнання розбивається за рахунок імпульсу високої напруги, який, крім того, «забиває» у зварювальну ванну краплі розплавленого електродного матеріалу. Така технологія дозволяє отримувати щільні, якісні, красиві та надійні зварні з’єднання.

Для зварювання в домашніх умовах таке обладнання практично не використовується, так як вартість його досить висока. Домашні майстри, які бажають виконувати з’єднання деталей з алюмінію з використанням напівавтоматичного обладнання, використовують звичайні апарати, піддаючи їх незначної переробки.

Зазначимо при цьому наступний факт. Хоча зварювання алюмінію з використанням вольфрамового електрода і присадочного прутка і відрізняється меншою швидкістю, ніж напівавтоматична (в три рази), з її допомогою шви виходять якіснішими.

Застосування як імпульсного, так і звичайного напівавтоматичного обладнання для зварювання деталей з алюмінію має ряд важливих особливостей, які обов’язково необхідно враховувати.

  • Зварювання виконується тільки на постійному струмі зворотної полярності.
  • М’яка алюмінієва дріт при подачі в зону зварювання по спеціальному шлангу може утворювати петлі. Щоб запобігти утворенню таких петель, необхідно застосовувати 4-роликовий подаючий механізм, використовувати більш подає короткий рукав, у внутрішню частину якого вставляється тефлоновий вкладиш, значно знижує силу тертя.
  • Алюмінієва дріт, яка має значний коефіцієнт розширення, може при нагріванні застрявати в наконечнику подаючого пристрою. Щоб цього не відбувалося, необхідно використовувати спеціальні наконечники для алюмінію, які маркуються літерами «AL», або звичайні наконечники, діаметр яких трохи більше, ніж діаметр використаної дроту.
  • Подача алюмінієвої дроту, яка плавиться значно швидше, ніж сталева, повинна бути вище. В іншому випадку розплавлена дріт, що не встигає потрапити в зону зварного шва, буде постійно виводити з ладу наконечник.

Регулятор сили подачі дроту

Природно, вибираючи марку алюмінієвої дроту для зварювальних робіт, необхідно враховувати склад матеріалу, деталі якого будуть з’єднуватися з її допомогою. Якщо ж інформацією про склад зварюваного матеріалу ви не володієте, то підбирати дріт доведеться експериментальним шляхом.

Крім перерахованих вище методів, також використовується контактна зварка алюмінію, реалізувати яку в домашніх умовах досить складно. Пояснюється це тим, що для виконання такої зварювання необхідні спеціальне обладнання, відповідні знання і досвід виконання таких робіт. Рідко використовується в домашніх умовах і холодна зварювання деталей з алюмінію, що передбачає їх стиснення під величезним тиском, під дією якого руйнується оксидна плівка на поверхні.

Ссылка на основную публикацию