Чем варить алюминий в домашних условиях

В настоящее время алюминий используется в самых различных сферах деятельности. Этот тонкий и гибкий материал часто присутствует в деталях транспортных средств, включая блоки двигателя, коробках передач и кузовных элементов. Также на его основе создаются нержавеющие ёмкости для бытовых и промышленных нужд и множество других важных предметов ежедневного обихода.

Если же в подобной конструкции образуется трещина или проблемное отверстие, закрыть его лучше посредством специального аппарата в среде аргона. Однако, не у каждого среднестатистического человека есть в распоряжении подобный агрегат, поэтому приходится искать более доступные решения. Одним из них является сварка алюминия электродом.

Чтобы успешно провести такое действие, необходимо получить определенный набор навыков и приобрести соответствующее оборудование и расходные материалы. Принцип и технология подобной сварки вполне простые, поэтому при правильном подходе вы сможете выучить их за короткое время.

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%.

Этапы сварочных мероприятий

Разобраться с ключевыми тонкостями сварки алюминия не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Посредством многочисленных попыток и экспериментов можно достичь успешных результатов и выучить подобное мастерство наизусть. Итак, пошаговые действия качественного соединения металлических изделий состоят из таких этапов и особенностей:

  1. Если толщина свариваемой пластины превышает 5 миллиметров, необходимо провести разделку кромок. Для этого рекомендуется сделать срез краев под углом 45 градусов, хотя другие значения тоже допускаются. Не секрет, что от величины угла разделки зависит ширина сварочного шва. Если толщина пластин превышает 7 миллиметров, то придётся сделать технический зазор между каждой деталью в два миллиметра. Если рабочий объект представлен трещиной, то её расширяют с помощью отрезного диска и «болгарки». В противном случае шов будет поверхностным.
  2. Подготовленную заготовку тщательно прогревают. Для удаления лишней жидкости используют пропан-кислородное пламя. Роль рабочего инструмента выполняет резак или обычный баллончик с бытовой горелкой. Необходимо прогреть поверхность до 150 градусов и убедиться, что материал достаточно сухой.
  3. После тщательно прогрева необходимо выполнить зачистку оксидной пленки. В этом случае вы можете воспользоваться обычной щеткой для очистки металла. Важно снять тугоплавкий слой в начале зоны сварки. Следующие действия проводятся посредством электрода, состав и температура которого способны разъедать оксид и проводить повторную сварку.
  4. На подготовленном изделии устанавливают прихватки, которые фиксируют все свариваемые части. Корневой шов должен быть ровным и полностью заполнять зазор. Угол относительно свариваемых частей должен составлять не меньше 90 градусов. Это может показаться непривычным для неопытных сварщиков, или тех, кто вынужден был работать с углеродистыми сталями. Однако подобным образом расплавляемый металл будет более точно попадать в место соединения. После остывания поверхности происходит осыпание шлака. К сожалению, такое действие осуществляется с большим трудом, поэтому без острого молоточка не обойтись.
  5. Следующие слои шва наносятся до того уровня, пока не заполнится вся толщина.

Подготовительные действия

Независимо от условий сварки — производственных или домашних, нужно правильно отнестись к подготовке кромок заготовки. Подобное действие заключается в таких процессах:

  1. Поверхность детали, которая будет поддаваться сварке (а также поверхность присадочного материала), тщательно очищают от грязи, масла и жира. Для обезжиривания поверхности используют уайт-спирит, ацетон, авиационный бензин и множество других растворителей.
  2. К подготовительному этапу относятся и такие действия, как разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют только при острой необходимости. Если при сварке вы не используете покрытые электроды, то разделку кромок осуществляют при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 миллиметра. Если толщина алюминиевого сплава превышает 20 мм, то без применения электродов не обойтись. Если сварке поддаются алюминиевые листы толщиной до 1,5 миллиметров, то их торцы предварительно отбортовывают перед соединением.
  3. Как уже говорилось выше, непосредственно перед сваркой поверхность детали нужно полностью очистить от оксидной пленки. В таком случае принято использовать качественный напильник или щетку с ворсинками для зачистки металла. В некоторых случаях тонкий слой оксидной пленки удаляется и посредством специальных химических средств, таких как, каустическая сода, бензин и другие. При обработке каустической содой заготовку нужно тщательно промыть проточной водой.
Читайте также:  Бара для копки траншей

Оборудование и электроды

Обратите внимание на список самых необходимых инструментов и приспособлений. В большинстве случаев действие проводят с помощью обычного инвертора. Такой прибор обладает удобной конструкцией, поэтому его легко перемещать или передвигать по мастерской. Полярность выставляется таким образом, чтобы в руках рабочего размещался «плюс», а на заготовку воздействовал «минус». В этом случае нужно обзавестись розеткой с 220 V.

При выборе электродов нужно отдавать предпочтение специализированным моделям типа UTP 48 или подобным аналогам. Они могут обладать разным диаметром и подбираться с учётом толщины металла. Состав расходного сырья тоже обладает некоторыми гигроскопичными свойствами, поэтому его приходится предварительно просушивать, чтобы обеспечить более качественное соединение.

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.

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.

Сварка алюминия — сварка заготовок из алюминия или его сплавов.

Содержание

Свариваемость [ править | править код ]

Особенности сварки алюминия и его сплавов связана с физическими и химическими свойства металла. Алюминий имеет малый удельный вес — 2,7 г/см 3 , высокую электро- и теплопроводность, на его поверхности есть окисная плёнка, имеющая высокую температуру плавления 2050 °C, температура же плавления самого алюминия — около 660 °C. Сплавы алюминия с марганцем, кремнием, магнием и медью обладают большей прочностью, чем сам алюминий.

Читайте также:  Кабель кввг расшифровка маркировки

Тугоплавкая плёнка на каплях расплавленного металла, препятствует сплавлению металла, поэтому при сварке необходима защита от воздуха. Такой защитой может быть сварка алюминия в среде с аргоном.

Значительная жидкотекучесть алюминия затрудняет управление сварочной ванной. Для быстрейшего охлаждения металла необходимо использование теплоотводящих подкладок.

Сварочное соединение алюминия и его сплавов склонно к образованию кристаллизационных трещин, что обусловлено растворением в металле водорода. В сплавах алюминия трещины возникают из-за повышенного содержания кремния. Металл обладает большой усадкой, что является причиной деформаций при остывании заготовок.

Значительная теплопроводность алюминия требует применения сварочного тока, превосходящего в несколько раз ток при сварке сталей [1] .

Способы сварки [ править | править код ]

Сварка алюминия производится с разрушением оксидной плёнки (очистка и обезжиривание) на его поверхности и защитой с помощью инертных газов. Перед сваркой металл подогревают. Подогрев металла проводится до температуры 250-300 °C для заготовок средних толщин, и до 400 °C — для толстых. Распространены следующие способы сварки:

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

Сразу после детали промываются водой, а со шва удаляется шлак.

Разнородная сварка [ править | править код ]

Алюминий можно сваривать с другими металлами. Особенности разнородной сварки металлов заключается в различии их температуры плавления, плотности, в коэффициентах линейного расширения. Процесс затруднён свойствами самого алюминия.

Сварка стали с алюминием и его сплавами выполняется аргонодуговой сваркой с вольфрамовым электродом. Перед сваркой кромки металлов очищаются и на них наносятся активирующее покрытие. Наиболее дешёвое из них — цинковое. В качестве присадочного материала используется проволока марки АД1 из чистого алюминия с присадкой кремния.

Особенностью сварки алюминия со сталью является расположение сварочной дуги:при сварке встык дуга ведётся по кромке алюминиевой детали, а присадка ведётся по кромке стальной детали. При этом жидкий алюминий натекает на поверхность стали, покрытой цинком.

Сварке поддается практически любой металл, главное – знать, какие техники и режимы для этого использовать, какие присадки обеспечат ровный и надёжный шов. Далее мы рассмотрим высокотехнологичные, а также доступные даже в домашних условиях способы сварки.

Благодаря своим характеристикам этот материал широко применяется в различных областях человеческой деятельности. В частности, среди других металлов его выгодно выделяет небольшая удельная масса – всего 2,7 г/см³. Алюминий является отличным проводником благодаря высокой тепло- и электропроводности, однако именно эти свойства зачастую препятствуют его сварке в обычных режимах. Из-за большой тепловой проводимости постоянно присутствует угроза прожога. Однако мощность тока требуется, по меньшей мере, в 3 раза большая, чем для сваривания стальных элементов, нужно лишь не допускать чрезмерного перегрева в точке расплава.

Профессиональная сварка алюминия аргонодуговой сваркой

Второй помехой для сварки является разная температура плавления самого алюминия и его окисла на поверхности. Для того чтобы расплавить металл, нужно всего 660 градусов, а для внешней плёнки требуется уже 2044 градусов. Из-за такой высокой тугоплавкости даже при образовании ванны жидкого алюминия под воздействием дуги электрода плёнка будет препятствовать свариванию, расплав станет распадаться на отдельные капли. Чтобы избежать этого, используются специальные подготовительные процедуры, позволяющие облегчить плавление алюминия. А непосредственно в процессе работ, чтобы защитить ванну от воздушной среды можно использовать аргон.

Также некоторую сложность создает повышенная текучесть металла при расплавлении, причём плёнка окисла никуда не исчезает, что, как уже говорилось ранее, мешает при работе. Получается, что при образовании ванны расплавленного алюминия она тут же заполняется жидкой массой, но потёки от разных фрагментов металла из-за окисла не смешиваются. Ниже в статье мы рассмотрим способы, как бороться с подобным явлением. И, наконец, с чем предстоит столкнуться при сварке алюминия – это появление трещин при кристаллизации в момент застывания, а также высокая степень усадки. И это уже неизбежные факторы, которые можно лишь уменьшить правильным подбором режима и выполнением определенных правил.

Наиболее распространенным считается вариант с использованием вольфрамовых электродов, с защитой ванны расплава при помощи инертного газа. Таким образом, пресекается дальнейший процесс окисления. Как правило, в таких случаях используется аргон. Допускается и сваривание алюминиевыми электродами марок УАНА или ОЗАНА с покрытием, которое выделяет газовое облако вокруг ванны расплава при сгорании. Однако второй вариант обычно связан с образованием большого количества брызг и шлака, что компенсируется возможностью осуществления в домашних условиях.

Если вы не можете достать специальные электроды, возьмите алюминиевую проволоку от электрокабеля и обмажьте смесью перетертого мела и жидкого стекла, так, чтобы слой составлял около 1,5–2 миллиметров, после чего тщательно просушите.

Ещё один способ – полуавтоматический, с подачей сварочной проволоки через специальный пистолет-держак. В этом случае струя газа вырывается из специального кольцевого сопла вокруг канала, по которому поступает присадка, что обеспечивает качественную защиту расплава алюминия от контакта с воздухом. Однако проволока подойдет не любая, а только соответствующая свариваемому металлу, то есть в нашем случае – алюминиевая. Наиболее популярные марки ER4043 и ER5356, желательно выбирать с диаметром 1,2 или 1,6 миллиметра. Работать на полуавтомате лучше в импульсном режиме, поскольку именно так можно мгновенно расплавить оксидную пленку.

Читайте также:  Фрезы для ручного фрезера по дереву вагонка

Выше мы отметили такие проблемы, как сопротивление окисной пленки плавлению и растрескивание швов в процессе кристаллизации металла из-за быстрого остывания. С первой проблемой можно справиться самым элементарным образом. Прежде чем заварить алюминий, нужно полностью обезжирить заготовку, окунув ее на некоторое время в щелочную ванну. Для этого смешиваем в 1 литре воды 50 граммов карбоната натрия, столько же тринатрийфосфата (по возможности – технического) и 30 граммов жидкого стекла. Далее в металлической ёмкости нагреваем смесь до 65 градусов и только потом опускаем в неё подготавливаемый для сваривания алюминий. Впрочем, можно обойтись и ацетоном либо уайт-спиритом.

Максимум через 5 минут, а в идеале – через 3, извлекаем заготовки и приступаем к обработке тех кромок, где будет проходить сварочный шов. Данный этап необходим для избавления от окисной плёнки. Используем металлическую щётку, которая может применяться как для работы вручную, так и в виде насадки на шлифовальную машинку и на дрель. Тщательно снимаем тонкий слой металла, при этом не надавливаем в процессе обработки, чтобы частицы плёнки не остались в царапинах, которые обязательно образуются при чистке. По окончании подготовки снова обрабатываем поверхность органическим растворителем или погружаем на 2 минуты в щелочную ванну.

Снятие оксида алюминия в щелочном растворе

Теперь осталось защитить сварное соединение от трещин наряду с усадкой. Для этого перед тем, как заварить алюминий, тщательно нагреваем его. Можно использовать газовую горелку или открытое пламя в горне, но не муфельную печь, где изделие просто расплавится. Температура нагрева – от 110 до 150 градусов. Если соединяете разные по толщине заготовки, начинать надо с более толстой, чтобы прогрев был равномерным. Если начинать в обратном порядке, тонкая деталь остынет раньше, чем нагреется более массивная. Нагрев нужен еще и потому, что между кристаллами алюминия содержится некоторое количество влаги, которую обязательно нужно выпарить, чтобы уменьшить количество брызг при сварке. При необходимости после нагрева можно ещё раз слегка обработать поверхность металлической щёткой.

Данный способ подходит только в том случае, если вам необходимо соединить сваркой заготовки, толщина которых более 4 миллиметров. Дело в том, что более тонкие детали можно очень легко прожечь. Однако и в том случае, когда шов выполнен по всем правилам, электродуговая сварка инвертором с помощью электрода даёт довольно ноздреватое соединение алюминиевых заготовок. То есть герметичность швов будет невысокой. О брызгах и большой степени зашлакованности мы уже упоминали выше.

Сварка алюминиевых деталей при помощи электрода

Первое и основное правило, позволяющее добиться положительного результата – установить обратную полярность при сварке. То есть если обычно на заземление дается минус, а на держак – плюс, то в случае с алюминием делаем наоборот. Далее на каждый миллиметр диаметра электрода выставляем порядка 30 Ампер тока, иначе говоря, для присадочного материала 0,4 сантиметра должно быть подано 120 Ампер со сварочного трансформатора. Скорость движений – обязательно высокая, чтобы избежать прожогов, тем более что электроды для сварки алюминия чрезвычайно быстро плавятся. Поперечные колебания кончиком присадки делать не надо, это приведёт к чрезмерному нагреву металла и повысит вероятность возникновения прожога.

Обязательно оббейте шлак сразу после окончания сварки, затем вымойте шов подогретой водой и жесткой щеткой. После чего обработайте металлической щеточной насадкой для болгарки, чтобы полностью исключить наличие остатков зашлакованности.

Для достаточно толстых заготовок обязательно выполняют разделку кромок, для чего нужно сточить или срезать при помощи пилы либо плазмореза край до угла в 45 градусов. Данная величина не критична и допускаются отклонения в большую или меньшую сторону. Но надо помнить, что чем меньше угол наклона кромки, тем шире будет линия расплава. Кроме того, надо обязательно оставлять небольшой промежуток, порядка 2 миллиметров, между заготовками, толщина которых превышает 7 миллиметров. А при заваривании лопнувшего металла или трещины либо случайной прорези, её надо несколько расширить и углубить, чтобы не получить поверхностный шов. Когда всё готово к работе, прихватываем заготовки в начале и в конце шва. Это позволит сохранять неизменным зазор между деталями, равно как и ширину шва в целом.

Начиная расплав, держим электрод под углом 90 градусов, что необходимо для заполнения ванны быстро стекающим с краев металлом. Дуга максимально короткая, при этом следует не утыкать присадочный материал в шов, чтобы не произошло заливание, и не погас факел. В обоих случаях поверхность расплава, равно как и кончик электрода, быстро покроются шлаком, что не позволит снова зажечь дугу. Если толщина металла большая и потребовалась глубокая разделка, сначала проводится первичный шов, а затем в несколько приёмов наплавляется достаточное количество алюминия, чтобы заполнить весь промежуток между кромками. После каждого наложенного шва обязательно тут же сбивается шлак – специальным молоточком с очень острой кромкой, как у столярного тесла.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector