Как выполняется сварка алюминия своими руками?

Широкое использование изделий из алюминия и сплавов привело к тому, что сварка алюминия стала повседневной потребностью. Но из-за своих уникальных свойств, основательно отличающихся от привычных свойств стали, алюминий имеет ряд особенностей. А сваривание алюминиевых деталей требует определенных знаний и навыков. Ниже рассмотрим особенности сварки чистого алюминия и его сплавов, подготовку заготовок перед сваркой, а также возможные трудности и их устранение.

Разновидности сплавов алюминия.

Способы сварки алюминия:

1. В среде инертного газа (аргонная сварка).
2. Дуговая автоматическая сварка.
3. Дуговая ручная сварка алюминия.
4. Газовая сварка.

Читайте также:

Как производится электросварка.

Принцип сварки инвертором для начинающих.

Сварка в среде инертного газа

Это широко используемый способ сварки алюминиевых изделий. Можно применить аргон или гелий, а также их смесь. Различают две разновидности этого способа:

• неплавящимся электродом;
• плавящимся электродом.

Схема сварки в среде инертного газа.

Для сваривания изделий в аргоне или гелии применяют электроды из вольфрама. Их Ø составляет 2-6 мм. При этом Ø присадочной проволоки берут от 2 до 5 мм. Такими электродами можно сваривать детали толщиной до 12 мм. В качестве источника электроэнергии используют сварочные аппараты УДГ-300 (УДГ-500) или другие, с аналогичными характеристиками.

Расход аргона при использовании неплавящихся электродов составляет 6-15 л/мин. Если сварка идет в гелиевой среде, то его расход примерно в 2 раза больше. К дуге надо подать напряжение 15-20 В для аргона и 25-30 В для гелия.

Работу плавящимися электродами производят постоянным током и проволокой Ø 1,5-2,5 мм. Полярность тока должна быть обратная. Защитный газ – смесь аргона и гелия (не менее 30% аргона) или только аргон.

Дуговая автоматическая сварка

Два способа:

• полуоткрытая дуга по слою флюса;
• закрытая дуга под флюсом.

Схема ручной электродуговой сварки.

Используют флюсы марок АН-А1 и АН-А4. Для алюминиево-магниевых сплавов допускается использовать флюс только марки АН-А4. Флюс АН-А1 содержит NaCl. В процессе плавления Na высвобождается, входит в металл шва и делает его пористым и некачественным.

Сварка алюминия идет по флюсу потому, что последний имеет значительную электропроводность. По этой причине дуга шунтируется и ее устойчивое горение нарушается. Качество сварного соединения снижается.

Используют флюсы ЖА-64 или ЖА-64А. Они керамические и обладают низкой электропроводностью. Применение расщепленных электродов и постоянного тока обратной полярности или переменного тока гарантирует качественное сплавление алюминиевых деталей.

Дуговая ручная сварка

Этот вариант применим для сплавления заготовок толщиной 4 мм и больше. Если толщина более 10 мм, то надо провести подготовку кромок. Дуговая ручная сварка алюминия производится быстро, без поперечных “челночных” колебаний. Вариант хорошо подходит для соединений встык, а в тавровых или нахлесточных соединениях затруднительно удалять шлак при промывке. Предварительно детали надо прогреть до 100-400°С.

Газовая сварка металла

Способы газовой сварки.

При газосварке наиболее часто используют ацетилен. Обладая наибольшей температурой горения, если сравнивать с другими газами, ацетилен позволяет повысить скорость процесса и качество соединения.

Его расход примерно 100 л/час на 1 мм толщины металла. Применяют присадочную проволоку Ø 1,5-5,5 мм. Газовую сварку рекомендуется проводить под флюсом, что предотвратит окисление металлов.

Его наносят на детали, подлежащие свариванию, в виде пасты. При толщине металла 4 мм и больше проводят подготовку кромок, а при толщине более 8 мм применяют подогрев деталей.

Остатки флюса после сварки смывают горячей водой или хромовой кислотой 2%-ой концентрации.

Рекомендации по подготовке кромок

При значительной толщине деталей глубина ванны сварного шва бывает недостаточной и соединение будет некачественным. Надо провести подготовку кромок в месте контакта.

1. Металл до 3 мм. Сварку выполняют за один проход с одной стороны без подготовки кромок. Под шов следует установить подкладку из тугоплавкого материала.
2. Металл 4-6 мм. Сварку проводят без подготовки кромок, но с проходом по двум сторонам.
3. Металл 8-15 мм. Производится V-образная подготовка кромок, количество проходов до 4.
4. Металл больше 15 мм. Производится Х-образная подготовка кромок. Детали сваривают с двух сторон равным количеством проходов.

Особенности сварки алюминия

Алюминий вступает в химическую реакцию с кислородом, в процессе которой на поверхности металла образуется тонкий слой оксида Аl₂О₃. Особенность в том, что оксиду алюминия присущи свойства, значительно отличающиеся от свойств чистого алюминия. Основные отличия, влияющие на качество сварки, это более высокая плотность и температура плавления. В процессе сварки частички оксида препятствуют однородному сплавлению кромок металла, а шов имеет неоднородный состав. Поэтому перед сваркой надо тщательно зачищать кромки свариваемых деталей.

Интересно! Корунд – оксид алюминия, встречается в природе в виде кристаллов. Также его выращивают искусственно. В зависимости от примесей может иметь красный или оттенки синего цвета. Любителям ювелирных изделий будет интересно узнать, что красный корунд – это рубин, а синий – сапфир.

Кроме механической очистки свариваемых деталей, надо проводить химическую очистку кромок и алюминиевой сварочной проволоки. Наиболее простой способ – протереть их ветошью, смоченной в ацетоне. В жидком металле шва растворяются газы, в частности водород. Алюминию свойствен низкий коэффициент диффузии газов и кристаллизация тугоплавкой пленки оксида на поверхности шва. Эти особенности препятствуют быстрому выходу газов из жидкого металла. В результате образуется высокая пористость, которая снижает пластичность и прочность металла. Для обеспечения выхода из металла более 90% газов следует прогреть детали перед свариванием до температуры около 250°С.

Расплавленный алюминий не меняет цвет.

Мастеру сложно контролировать глубину сварочной ванны. Поэтому корень шва может расплавиться и жидкий металл вытечет. Образуется провал в сварном шве. Для решения проблемы можно использовать подкладки из тугоплавких материалов, например стали или графита.

Алюминий обладает низким модулем упругости и большим коэффициентом линейного расширения. Это ведет к искривлению свариваемых деталей. Их надо жестко крепить на стендах грузами и прижимами. Последние должны быть изготовлены из материалов с низкой теплопроводностью.

При желании освоить процесс сварки алюминия не сложно. Немного теоретической подготовки, внимательное изучение технического руководства к используемой аппаратуре и расходным материалам дадут понимание технологии процесса. А практическое применение знаний позволит “набить руку” и качественно овладеть мастерством сварки алюминия.