Как сварить алюминий в домашних условиях


Как варить алюминий инвертором без аргона. Соединение алюминиевых проводов

В быту используются изделия из алюминиевых сплавов, которые изредка нуждаются в ремонте.

Возможна ли сварка алюминия в домашних условиях инвертором? Да, с помощью специальных электродов домашние мастера сваривают треснувшие или новые изделия.

Как варить алюминий инвертором без аргона

Сначала приобретаются специальные электроды по алюминию для электродуговой сварки. В этой статье, вы можете познакомится с плавящимися стержнями для соединения алюминиевых сплавов.

Сварка алюминия инвертором выполняется на постоянном токе обратной полярности (+ на электрододержателе). Для ходового электрода диаметром 3,2 мм, сварочный ток на аппарате выставляется в 80-100 А.

При соединении алюминиевых сплавов держак с электродом ставится под прямым углом (90 градусов). Технология выполняется короткой дугой.

Учтите : электроды по алюминию сгорают быстрее обычных в 3 раза, поддерживайте правильную скорость.

Толстый металл более 5 мм нуждается в разделке кромок. V-образная фаска вырезается со скосом 45-60 градусов.

Перед сваркой, заготовки для просушки нагревают газовой горелкой до 150-200 градусов. А электроды прокалывают в печи согласно инструкции завода-производителя.

Без подогрева алюминиевых изделий и просушки плавящихся стержней, соединение не получится.

В процессе нагрева заготовки, вы увидите, как вода выступит на поверхности и испарится.

Далее, изделия устанавливаются с технологическим зазором между ними 1-2,5 мм в зависимости от толщины пластин.

Металлической нержавеющей щеткой удаляется оксидная пленка (абразивные инструменты не рекомендуется применять, частицы абразива создадут дефекты соединения).

После приготовлений, выполняется сварка алюминия инвертором. После каждого прохода, при толстом металле, молотком удаляется шлак. Сварка по шлаку не производится. Электроды для алюминиевых сплавов при продолжении процесса нуждаются в очистке кончика.

Алюминиевые сплавы подразделяются на трудно и легко свариваемые. Таблица поможет определится с характеристиками свариваемости.

Сварочный инвертор для сварки алюминия

Инверторные сварочные аппараты для сварки алюминия приобретаются разных марок и модификаций. Мы рассмотрели применение электродуговых аппаратов. Ещё на практике используются полуавтоматы и приставки для соединения в среде защитных газов.

В этой статье рассказывается, как научиться сварке алюминия с помощью аргона.

Соединение проводов сваркой

Как происходит сварка алюминиевых проводов инвертором? Суть технологии простая:

  • снять с проводов изоляцию;
  • сделать скрутку;
  • подрезать скрутку (провода на одном уровне, длина более 30 мм);
  • нанести флюс для удаления оксидной пленки.

Для соединения приобретают графитовые или угольные электроды и флюс. Флюс — белый порошок, разводится водой до сметанного состояния и наносится на скрутки кистью или погружением. Флюс убирает оксидную пленку и предотвращает прилипание угольного электрода.

Соединение выполняется без дуги, простым подносом электрода к скрутке на 1-2 секунды. На инверторном аппарате силу тока выставляют 20 А.

Кончик электрода нужно иногда очищать от шлаков и окалины. Перед ответственными работами лучше потренироваться на заготовках.

После работы, алюминиевые соединения протереть растворителем, нанести лак и заизолировать.

Сварка алюминия

  • На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al2O3, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
  • Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
  • Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
  • Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
  • Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
  • Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, — несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
  • К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике — особенно при сварке алюминия в домашних условиях — приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.

Сварной шов с включениями и порами

  • сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
  • сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
  • сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

Подготовка металла к сварке

  • Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
  • Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки

Сварка встык с отбортовкой

  • Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, напильником или металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия УАНА и ОЗАНА, позволяющие сваривать все основные виды алюминиевых сплавов. В частности, для сварки деталей из алюминия технической чистоты используются электроды ОЗАНА-1, деталей из алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11) — ОЗАНА-2.

Сварочный шов сделанный электродом ОЗАНА-2

Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев — до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С — для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.

Сразу же после сварки необходимо удалить шлак со шва, промыть его горячей водой и обработать стальной щеткой. Наличие шлака в зазорах и углах может вызвать коррозию металла.

В силу своих недостатков, сварка алюминия покрытыми электродами не пользуется особым почитанием среди мастеров сварки. Предпочтение отдается аргонной сварке алюминия.

Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (режим AC TIG)

При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

Вольфрамовые электроды с синим цветовым кодом

Присадочные прутки для сварки алюминия

В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры — диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа — зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом — около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

Положение и направление движения горелки с электродом

Горелка движется вслед за присадочным прутком, а не идет впереди него. Этим обеспечивается лучшая защита шва. Важность этого требования подтверждает фото ниже, на котором шов слева выполнен рекомендуемым способом, а шов справа — иным, при котором горелка двигалась впереди прутка.

Сварочные швы при движении прутка перед горелкой (слева) и за горелкой (справа)

Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника — приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

TIG сварка алюминия

TIG сварка алюминия

Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

Сварка алюминия полуавтоматами (режим DC MIG)

Инверторный сварочный полуавтомат непрерывной и импульсной сварки MIG-MAG

Процесс MIG-сварки происходит в три раза быстрее процесса TIG-сварки, однако качество последнего выше.

По своему принципу технология сварки алюминия полуавтоматом не отличается от технологии сварки стали. Однако имеются некоторые технические особенности:

  • Алюминий и его сплавы нельзя сваривать постоянным током прямой полярности — только обратной (по причине, о которой говорилось выше).
  • Алюминиевая проволока значительно мягче стальной, поэтому имеет склонность образовывать петли при незначительном сопротивлении в рукаве. Чтобы этого не происходило, желательно иметь 4-х роликовый механизм подачи, короткий рукав и тефлоновый вкладыш в него, снижающий сопротивление трения.

Смятие алюминиевой проволоки в механизме автоматической подачи проволоки

Вкладыш должен выступать как можно ближе к роликам

  • Так как алюминий при нагреве расширяется сильнее чем сталь, алюминиевая проволока может застрять в токосъемнике (токопроводящем наконечнике). Чтобы этого не произошло, можно использовать наконечник с чуть большим диаметром отверстия (например для алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм использовать наконечник для стальной проволоки диаметром 1,0 мм). Также для алюминиевой проволоки продаются специальные токосъемники, маркирующиеся обычно «Al».

Токосъемник (токопроводящий наконечник) сварочного полуавтомата

  • Проволока из алюминия плавится быстрее стальной, поэтому при сварке необходимо обеспечить нужную скорость ее подачи — более высокую, чем стальной. Иначе придется часто менять расплавившийся наконечник.

Марка сварочной проволоки должна соответствовать материалу. Перед ее покупкой нужно изучить информацию о видах алюминиевых сплавов, для сварки которых она используется. Нехватку информации поможет компенсировать эксперимент, без которого в любом случае не обойтись, если вы пробуете варить алюминий впервые.

Как варить алюминий?

Во второй половине ХIХ века, в Париже, произошло событие, определившее развитие металлургической цивилизации. Французский химик Сент-Клер Девиль получил «серебро из глины». Легкий серебристый металл, полученный им в лаборатории, был алюминием. Наполеон III загорелся идеей снабдить свою армию прочными легкими алюминиевыми кирасами и профинансировал промышленное производство металла. Но еще почти полвека алюминий был так дорог в изготовлении, что употребляли его лишь в ювелирном деле.

Вопрос, как варить алюминий в производственных масштабах, не затрачивая на это много денег, много лет не давал покоя ученым. Выход был найден только в начале ХХ века. Сегодня трудно назвать отрасль, где бы ни применялся алюминий – он используется в областях от ракетостроения до пищевой индустрии.

Однако, алюминий оказался металлом «с характером». Его электропроводность в четыре раза выше, чем у стали, зачищенный алюминий моментально окисляется на воздухе и покрывается химически нейтральной пленкой. Кроме того, его высокая теплопроводность требует ускоренного режима сварки, а это означает, что способы сварки алюминия и алюминиевых сплавов модернизируются и по сей день.

Практически для всех сплавов алюминия применяется сварка плавлением. К этой технологии относятся и дуговая сварка вручную электродами ММА, аргонодуговая сварка с применением вольфрамовых электродов и присадочной проволоки, традиционная полуавтоматическая или импульсная полуавтоматическая сварка в защитном газе и еще множество других способов. При этом каждый способ сварки предназначен для определенных изделий и требует особых условий и мер предосторожности.

Так, ручная аргонодуговая сварка деталей из сплавов алюминия и магния или силумина возможна при толщине металла не больше четырех миллиметров в связи с тем, что электрод из алюминия плавится почти в три раза быстрее стального. Недостатками этого метода являются строгие временные и температурные параметры процесса, при несоблюдении которых может возникнуть образование газовых пузырьков или затекание шлака в сварном шве, а это может вызвать коррозию металла.

Можно ли варить алюминий так, чтобы качество сварки удовлетворяло самым высоким требованиям? Безусловно! Одним из самых распространенных методов производства алюминиевых конструкций является аргонодуговая сварка с применением неплавящихся вольфрамовых электродов при подаче присадочной проволоки. Эта технология требует аппаратного обеспечения аргонодуговыми установками, поэтому широко применяется в промышленности. Как любой процесс, где используется сложное оборудование, аргонодуговая сварка является достаточно дорогой, хотя и более качественной современной технологией. Наиболее применяемой сегодня является модернизация аргонодуговой сварки — плазменная сварка. Она значительно качественней, требует меньше временных затрат и исключает вольфрамовые вкрапления в сварной шов.

Однако алюминиевые изделия используются не только в промышленности, но и в быту. К сожалению, они имеют обыкновение изнашиваться и ломаться. Сегодня проблема, как паять алюминий в домашних условиях, решена положительно и окончательно.

Пайка алюминия в домашних условиях

Проще всего, сразу после того, как зачищен алюминий, покрыть его флюсом и использовать специальный припой. При этом важнейшим условием является соблюдение температурного режима, следовательно, паяльник должен быть очень мощным.

Как соединить алюминий с другим металлом, например, с медью? В домашних условиях применяется чаще всего электрохимический метод, требующий определенной предосторожности. На зачищенную поверхность изделия наносится немного концентрированного медного купороса. Включается блок питания (5-12В) с нагрузкой до 10В и делается разрыв в цепи. К отрицательному полюсу подсоединяется алюминиевая деталь, а к положительному – из меди. На этот другой металл следует тоже нанести несколько капель купороса. Необходимо, чтобы между металлами оставался зазор – в результате электролиза слой меди осядет на алюминиевой поверхности. Остается только залудить поверхность и можно паять. Вопрос, как спаять алюминий с другим металлом, снят с повестки дня!