Как варить алюминий — нюансы работы, методы, технология

Алюминий, а также его многочисленные сплавы используются повсюду. Он имеет низкий вес и превосходные механические параметры сплавов, а также хорошую тепло- и электропроводность. Эти отличные качества имеют одно нивелирующее их свойство – трудность сваривания. Для облегчения этого процесса используются специальные электроды и особые методы работы. Необходимость сварки алюминия возникает не только в бытовой сфере, но и в производстве. Обеспечить дома все необходимые условия для сварочной процедуры довольно затруднительно, однако вполне возможно. Перед тем как варить алюминий следует ознакомиться с его параметрами и основными принципами сварки.

Почему алюминий сложно сварить?

Сложность варки алюминия и его разнообразных сплавов заключается в особенности его характерных свойств. На нем постоянно присутствует окисел, который плавится при гораздо большей температуре, чем сам металл. В сварной зоне расплавленный алюминиевый материал практически сразу покрывается окислительной пленкой, мешающей формированию правильного сварного шва.

Это определяет особенности сваривания деталей, где необходимо защищать сварной участок от взаимодействия с воздушной средой. Для этих целей применяется аргон. Расплавленная алюминиевая масса имеет высокую текучесть, которая мешает образованию правильной сварочной ванны. Чтобы нивелировать данное свойство используются разнообразные теплоотводящие подкладки.

Алюминиевый состав содержит водород в растворенном виде, высвобождающийся наружу при выполнении сварочных работ. При этом на швах создаются поры, а также трещины кристаллизационного типа. На качество соединений влияет и находящийся в составе кремний, снижающий шовную прочность при охлаждении деталей. Алюминиевый материал обладает высоким линейным расширением, что влияет на сильную усадку металла во время остывания и возникновению деформаций свариваемых изделий. Перед тем как сварить алюминий в домашних условиях, учтите эти нюансы.

Для сварки этого металла, а также его сплавов используется сварочный электроток высоких значений. Это обусловлено повышенной теплопроводностью материала. При этом значение тока для стали требуется практически в 1,5 раза меньше. Соединение алюминиевых и сплавных деталей осложняется еще и тем, что трудно определить точную марку свариваемых элементов. Это делает затруднительным выбор необходимого сварочного режима и подбор метода соединения.

Что нужно знать при сварке алюминия

Чтобы понять, как заварить алюминий в домашних условиях, следует ознакомиться с некоторыми особенностями работы. Варить этот металл, а также его сплавы можно не только при помощи аргона, но и другими методами с получением сварного шва хорошего качества. Наиболее приемлемым считается стыковое соединение при сваривании изделий. Нахлесточные и тавровые типы соединений сваркой нежелательны, так как увеличивается вероятность попадания в зазоры шлака, который ускорит коррозионные процессы.

Перед сварным процессом необходимо провести правильную подготовку алюминиевого изделия. Для этого удаляется оксидный слой и принимаются меры, препятствующие его повторному образованию. По окончании сваривания деталей обязательно выполняется промывка обычной водой шва для удаления шлака.

Массивные элементы с толщиной более 3 мм подвергаются дополнительной обработке с созданием в месте соединения кромок V-образного типа под углом 60°. Перед свариванием металл прогревается до температуры порядка 150-250 °С. Учтите, что изделия из чистого алюминия соединяются лучше, чем из его сплавов с входящими в их состав марганцем и магнием (силумин и дюралюминий).

Способы и методы, применяемые для сварки

Сваривание алюминиевых элементов выполняется различными способами, которые отличаются использованием разнообразного оборудования и материалов. Кроме того, применяются особые средства предохранения сварной области, к которым относятся флюсы, а также инертные газы.

Среди нескольких методов, использующихся при сваривании металлов на производстве и в бытовых условиях наиболее приемлемы три вида:

1. режим ММА;
2. AC TIG;
3. DC MIG.

Режим ММА

В этом режиме применяются специальные электроды с покрытием особым составом. Эти работы используются для получения неответственных соединений конструкций с толщиной металла свыше 4 мм. При этом способе сваривания получается невысокое качество шва, который имеет низкую прочность и высокую пористость. В процессе сваривания происходит повышенная разбрызгиваемость металла, а также плохое отделение остывшего шлака. Электродным способом данного типа сваривают как чистый технический металл, так и его различные сплавы.

AC TIG

Данный метод применяет вольфрамовые электроды, а также дополнительную защиту сварной области облаком инертных газов. Он использует аппараты, выдающие высокочастотный переменный ток для облегчения зажигания электрической дуги. Эти устройства снабжаются некоторыми функциями, влияющими на качество сварных работ. К ним относится регулировка частоты выходного тока переменного значения, а также его баланс.

Перед тем как сварить алюминий инвертором, следует ознакомиться с некоторыми нюансами. Регулирование помогает получить фокусирование ширины дуги для получения возможности сваривания труднодоступных мест. Помимо этого, она облегчает работу с тонким материалом. Баланс предоставляет возможность управлять раскислительным процессом алюминия, который еще называют «очищением».

DC MIG

Для соединения изделий применяется полуавтомат с механизмом подачи сварочной проволоки. Выполнение сварки происходит в защитной газовой среде. Чтобы правильно понять, как варить алюминиевое изделие полуавтоматом, необходимо понять специфику. Данный способ несколько отличается от работы со стальными материалами. Высокая теплопроводность алюминиевых изделий требует усиления контроля над скоростью подачи сварной проволоки, а также мощностью дуги. Использование полуавтоматов позволяет получить качественный алюминиевый сварочный шов при достаточно высокой производительности.

При сваривании алюминиевых материалов необходимо соблюдать условие удаления окислительной пленки на соединяемом участке. Это выполняется при использовании переменного или же постоянного электротока обратной полярности. При этом осуществляется катодное воздействие, которое разрушает слой окисла. Прямая токовая полярность не будет проводить разрушающее воздействие на оксидную пленку.

Технологическая последовательность процесса

Соблюдение всех правил технологии позволяет уяснить, как правильно сварить алюминий и получить качественный, прочный шов вне зависимости от применяемого метода.

Подготовка

Перед началом сварочных работ необходимо выполнить подготовку кромок изделий для соединения. Данный процесс проходит в несколько этапов.

Сначала соединяемые поверхности очищаются от масла, жировых пятен, грязи. В этом превосходно поможет ацетон, а также уайт-спирит, авиабензин или же прочие растворители. После этого выполняется разделка соединяемых граней (при толщине деталей более 4 мм). При электродной сварке данная процедура выполняется для изделий с толщиной, превышающей 20 мм. Торцы металлических листов до 1,5 мм отбортовываются перед выполнением соединения.

Удаление слоя окисла производится щеткой с ворсом из стали нержавеющего типа или напильником. Ширина обрабатываемой зоны составляет порядка 30 мм. Эту процедуру можно выполнить с помощью разнообразных химических средств: бензином или каустической содой. После содовой обработки участок обязательно промывается обычной проточной водой.

Сваривание

Электродная сварка алюминиевых изделий (режим ММА) выполняется электродами марок УАНА, а также ОЗАНА. Они предназначены для соединения всех видов сплавов легкого металла. Эти марки используются взамен устаревших ОЗА. Перед тем как варить алюминий электродом, требуется предварительный прогрев металла ориентировочно до 300 °С при небольшой толщине и на 100 °С больше для работы с массивными изделиями. Это позволит получить хорошую проплавку металлического изделия, а также избежать коробления и возможного возникновения трещин.

Сваривание электродами необходимо выполнять непрерывным швом для избегания обрывов дуги и появления шлаковой корки. Чтобы понять, как сваривать алюминий особыми электродами, ознакомьтесь с соответствующим видеоматериалом.

Применение метода AC TIG является наиболее распространенным. В нем используются электродные вольфрамовые стержни диаметром от 1,6 мм и до 5 мм, а также присадочные прутки с диаметром до 4 мм, а также аппарат инверторного типа. Для защиты от внешней среды применяется высокоочищенный гелий или же аргон. Для питания дуги служит источник тока переменного типа, который способствует активному разрушению слоя окиси.

Между электродом и горизонталью выдерживается угол порядка 75 °, между электродным стержнем и присадочным прутком – приблизительно 90 °. Длина сварной дуги составляет приблизительно 2 мм. Горелка должна передвигаться сзади присадочной проволоки, которая подается небольшим возвратно-поступательным ходом.

Лист из соединяемого материала ложится на специальную прокладку из стали или же меди, которые отводят получаемое тепло. Сварная ванна должна иметь небольшие размеры, а скорость выполнения сварки подбирается в соответствии с расходом газа, а также выбранной величиной электротока. За 5 секунд до зажигания дуги начинается подача аргона, а выключается по истечении 6 сек. после ее обрыва.

При использовании режима DC MIG применяется полуавтомат импульсного типа. Чтобы понять, как заварить алюминиевый материал полуавтоматическим агрегатом, следует понять его принцип работы. Высокое напряжение после разрушения оксидного слоя падает до обычной величины. Капли электродного материала «впечатываются» внутрь сварной ванны, что обеспечивает высокое качество шовного соединения. Стоимость таких агрегатов весьма высока, поэтому некоторые умельцы обходятся обычными полуавтоматическими устройствами с небольшими доработками. Для ознакомления с процессом сварки полуавтоматом просмотрите соответствующее видео.

Сварочная проволока, использующая в данном режиме должна полностью соответствовать алюминиевому материалу. Это указывается в ее технических параметрах.

Преимущества и недостатки самостоятельного сваривания

Выполнение самостоятельной сварки алюминиевых изделий без привлечения профессионалов требует строгого соблюдения технологического процесса. Для начинающих это будет весьма тяжелое испытание, которое может закончиться неудачей. Однако, приобретя некоторый опыт и изучив теорию, можно добиться вполне хороших результатов.

К преимуществам сваривания в домашних условиях относится удешевление процесса при наличии соответствующего оборудования, получение моментального результата собственной работы. Помимо этого, дома гораздо проще применять подручные приспособления, отсутствуют высокие качественные нормы, так как требования к соединению невысоки. Перед тем как начинать сваривать алюминий дома, необходимо ознакомиться и с другой стороной данного процесса.

Кроме достоинств сварки в домашних условиях присутствуют и недостатки. Это пониженное качество соединений, сложности в подборе расходных материалов, отсутствие передовых технологий. Помимо этого, хранение электродов может не вполне соответствовать их рекомендованным условиям, а полученный сварочный шов практически невозможно точно диагностировать. При бытовых работах весьма сложно соблюдать все требования безопасности, что чревато тяжкими последствиями.

Внимательно изучив теорию и получив практику, можно создавать сварные алюминиевые соединения с высокой прочностью и надежностью.