Алюминиевая проволока для сварки и особенности ее использования

Для сварки деталей, выполненных из алюминия и сплавов на его основе, используется алюминиевая проволока, с помощью которой также выполняется наплавка заготовок из данного металла. Все работы с использованием такой проволоки осуществляются в среде защитного газа, в качестве которого чаще всего применяется аргон. Алюминиевая сварочная проволока, если она подобрана правильно, способна обеспечить высокое качество и надежность формируемого сварного шва, стабильность его механических характеристик.

Катушка алюминиевой сварочной проволоки

Алюминий, как известно, является одним из самых сложных металлов в плане выполнения сварочных работ. Этот факт, который может подтвердить любой опытный сварщик, объясняется свойствами данного металла: на его поверхности всегда присутствует тугоплавкая окисная пленка. Сам же алюминий, если не брать во внимание упомянутую пленку, имеет невысокую температуру плавления, что также вносит сложности в процесс выполнения сварки.

Оптимальным способом получения надежных соединений деталей, выполненных из алюминия и его сплавов, является механизированная дуговая сварка. Для ее осуществления используется алюминиевая проволока.

Особенности сварки алюминия и сплавов на его основе

Конструкции чаще всего изготавливают из 99% алюминия, сплавов алюминиево-магниевых, где количество магния находится в пределах 4,8 ÷ 6,0% (остальное алюминий) и алюминиево-кремниевых (5,0 % кремния, остальное алюминий). Эти материалы характеризуются уникальными свойствами:

• небольшим весом (до 3 раз ниже, чем у стали и до 7 — у железобетона);
• коррозионной стойкостью;
• высокими прочностными характеристиками;
• не теряют своих качеств при температуре от минус 80 до 300 0С;
• соединяются всеми известными способами (механическими, с помощью пайки, сварки);
• не реагируют на воздействие большинства кислот, масел, газов, ультрафиолета;
• не теряют своих качеств в во взрывоопасных зонах и агрессивных средах;
• полируются;
• окрашиваются (анодируются);
• длительностью эксплуатации (более 80 лет).

Что нужно для сварки алюминия полуавтоматом знать сварщику? Во-первых, он должен знать какие факторы затрудняют процесс соединения деталей, во-вторых, уметь выбрать полуавтомат сварочный по алюминию и, в третьих, знать технологию проведения сварочных работ, обеспечивающую качество.

Сложность сварки сплавов на основе алюминия вытекают из физико-химических свойств, присущих этому материалу. К ним относят:

• температуру плавления;
• теплопроводность;
• электропроводность;
• текучесть;
• взаимодействие с кислородом;
• склонность к усадке;
• не возможность по внешнему виду определить процесс расплавления (цвет почти не меняется);
• количество магния в сплаве (чем больше, тем хуже свариваются детали).

Из-за наличия на поверхности оксидной пленки температура плавления у материала разная — у самого металла она составляет 660 0С, а у пленки она может доходить до 2200 0С. Происходит это в результате активного взаимодействия алюминия с кислородом воздуха. В дальнейшем она служит защитой от дальнейших окислительных процессов.

Прежде чем сваривать детали, необходимо удалить с поверхности в месте соединения эту тугоплавкую пленку. Избавиться от нее можно следующими способами:

• механическим (зачистка металлической щеткой, шлифовальной машинкой, напильником);
• химическим (травлением с помощью специальных растворов, флюсов);
• пробиванием электроимпульсом (полуавтомат должен иметь специальный режим).

Полуавтомат сварочный для алюминия должен работать на токах в диапазоне 50 ÷ 450 А. Выбор силы тока, как и напряжения, зависит от толщины заготовок и марки сплава.

Из-за повышенной теплопроводности материала он теряет прочность при нагревании, что может привести к такому дефекту, как прожог. И тут важно правильно подобрать температуру ведения сварки и длину дуги. Это зависит от толщины свариваемых деталей, их положения в пространстве, марки, Ø присадочной проволоки или электрода. В процессе сварки необходимо применять теплоотводящие подкладки (из керамики или металла), включая водоохлаждаемого типа.

Обратите внимание! Толстые детали должны перед сваркой обязательно прогреваться горелкой или в печах до необходимой температуры (зависит от марки алюминиевого сплава, но как правило не превышает 110 0С ).

Виды алюминиевой проволоки и правила ее применения

Присадочная проволока, которая используется для соединения деталей, изготовленных из алюминия и его сплавов, может относиться к одной из двух категорий:

• Алюминиевая проволока, применяемая для выполнения технологической операции холодной высадки (требования к качественным характеристикам такой присадочной проволоки оговариваются в ГОСТ 14838-78).
• Проволока для сварки алюминия, а также сплавов на основе данного металла.

Рекомендуемые марки проволок для сварки алюминиевых сплавов

Выбирая сварочную проволоку для сварки алюминиевых сплавов с различным химическим составом, лучше остановить свой выбор на универсальных типах такого расходного материала. Кроме высокой надежности получаемого соединения, такая проволока позволяет обеспечить:

• устойчивость сварного шва к образованию горячих трещин;
• высокую прочность формируемого шва;
• пластичность полученного соединения;
• способность сварного шва успешно противостоять коррозионным процессам.

Специальная порошковая проволока позволяет сваривать заготовки без газа. Предлагаемый видеоролик поможет разобраться в целесообразности использования этой технологии.

Правильно подобранная алюминиевая проволока – не единственное условие, позволяющее получить качественное и надежное сварное соединение. Очень большое значение также имеет правильная подготовка соединяемых деталей, которая заключается в тщательной очистке их поверхностей и удалении с них тугоплавкой оксидной пленки. Важно выполнить такую процедуру непосредственно перед началом сварки, так как алюминиевая поверхность под воздействием окружающей среды быстро покрывается оксидной пленкой.

По этой же причине проволока, предназначенная для сварки алюминия, после вскрытия упаковки, в которой она поставляется с завода, должна быть использована достаточно быстро. Иначе ее поверхность будет подвергнута активному окислению. В этом случае качественные характеристики проволоки будут значительно ухудшены, что скажется и на характеристиках формируемого с ее помощью сварного соединения.

Временное хранение вскрытой катушки с алюминиевой проволокой

Проволока, которая применяется для сварки алюминиевых деталей полуавтоматом, может иметь различный химический состав. Для такой сварки используются в основном проволоки, изготовленные на основе алюминия в сочетании с марганцем, кремнием и магнием. Выбор конкретного типа зависит от того, какие элементы входят в химический состав свариваемых деталей.

Нюансы ведения сваривания полуавтоматами

Сварка осуществляется в принципе на любом сварочном оборудовании. Однако, должны соблюдаться некоторые требования. Полуавтомат сварочный для сварки алюминия и его сплавов должен иметь:

• механизм подачи с U-образными канавками и быть с 4 роликами. Это позволит правильно подавать присадочную проволоку без воздействия на ее поверхность;
• наконечник должен предназначаться для подачи алюминиевой проволоки (у него должна быть маркировка AL);
• диаметр отверстия наконечника подающего алюминиевую проволоку больше диаметра проволоки на 0, 4 мм(из-за расширения, которое происходит вследствие нагрева при подаче);
• шланг, подающий проволоку не длиннее 3 м, во избежание деформирования проволоки и его канал должен быть тефлоновым или графитовым, чтобы снизить силу трения (подача осуществляется с большой скоростью).

Виды алюминиевой проволоки и правила ее применения

Сварочная алюминиевая проволока для полуавтомата представляет собой отдельные прутки или катушки определенного диаметра. В любом случае они герметично упакованы. С этим связана первая особенность использования данного материала.

• Электроды для работы по алюминию не рекомендуется использовать при проведении важных и требующих высокого качества работ. Они уместны не в производственных, а в домашних, бытовых целях

Дело в том, что алюминий в обычных условиях покрыт прочной и эластичной оксидной пленкой. Температура ее плавления — около 2500º С. В это же время плавление чистого алюминия не выше 600º С. Для сплавов ситуация не сильно отличается.

• Для эффективного очищения и обезжиривания алюминия и его сплавов рекомендуется дополнить механическую очистку использованием химических веществ (например, уайт-спирита, ацетона или особой горячей щелочной ванны)

Следствием этой особенности алюминия и его сплавов является необходимость предварительного удаления оксидной пленки с поверхности соединяемых деталей (например, механическим или ручным инструментом). Сам же электрод должен быть чист от оксида изначально.

• Если упаковка электродов не израсходована до конца — ее нужно снова герметично упаковать с добавлением внутрь силикагеля для поглощения проникшей влаги

Алюминиевая проволока для полуавтомата

При выборе проволоки для сварки алюминиевых сплавов нужно учитывать какие качества требуются от будущего сварного шва:

• Сопротивляемость шва на разрыв.
• Пластичность соединения.
• Стойкость к коррозии.
• Стойкость к растрескиванию от нагрева.

• Диаметр алюминиевой проволоки для сварки полуавтоматом без газа должен быть больше толщины свариваемых ею деталей на 0.3-0.5 мм

Удобнее всего воспользоваться приводимой ниже таблицей.

При использовании сварочных электродов нужно помнить о необходимости их предварительной подготовки. В специальной покупной или самодельной печи проводится предварительный равномерный нагрев электродов и их так называемая прожарка. Это позволит формировать очень качественный шов.

• Алюминий при нагреве не меняет своего цвета, в отличии от многих других металлов, поэтому нужно быть особенно осторожным при работе с ним — легко довести до прожига

Кроме предварительной подготовки электродов всегда нужно подготовить и соединяемые детали. Их нужно заранее равномерно прогреть. И следить за сохранением этого равномерного прогрева все время формирования шва.

• Щелочная ванна — это наиболее эффективный способ комплексной очистки от оксидной пленки и обезжиривания алюминиевых деталей. Для нужно составить особый раствор из 2 литров чистой воды, 100 г тринатрийфосфата, 100 г соды и 50 г жидкого стекла. Раствор должен быть нагрет до температуры 60-70º С

Нужно учитывать и то, что алюминий склонен неравномерно остывать и, как следствие, трескаться. Конечно, это компенсируется пластичностью этого металла. Но если сварные швы расположить слишком близко друг от друга (около 10-15 мм ), то обязательно появятся трещины.

• Расплавленный алюминий и его сплавы очень текучи. Именно поэтому все швы делаются в один слой за один проход. При возможности рекомендуется использовать ограничивающие расплавленный металл вкладыши

Полуавтоматы для сварки сплавов на основе алюминия

Сварка может вестись полуавтоматами без подачи в зону сварки защитного газа и с ним. В последнем случае применяется аргон или смесь аргона с гелием. Они препятствуют образованию оксидной пленки. Особенно это относится к сплавам алюминия, где в составе более 1% магния.

Если сварка ведется без применения защитного газа, то проволока для сварки алюминия полуавтоматом без газа должна применяться только порошковая или процесс сварки должен осуществляться под слоем флюса (испарения формируют защиту расплавленной ванны от контакта с воздухом).

Сварка алюминия полуавтоматом в среде углекислого газа не ведется, т. к. он хоть и защищает расплавленный металл от воздействия воздуха, но в тоже время вступает в реакцию с алюминием. Из-за этой особенности получить качественное и прочное соединение невозможно.

К преимуществам сварки полуавтоматами относят:

• высокую скорость;
• одинаковую глубину проплавления;
• возможность сваривания швов без ограничения их длины;
• возможность создания изделий сложной конфигурации;
• надежную защиту от вредного воздействия окружающей среды;
• высокое качество сварного соединения.

Наряду с преимуществами необходимо отметить и недостатки:

• металл должен тщательно подготавливаться к соединению;
• полуавтомат должен настраиваться в зависимости от марки сплава;
• сварщик должен иметь необходимую квалификацию и навыки.

Обратите внимание! Полуавтоматическая с варка алюминия не выполняется на улице.

Преимущества

• Дает высокие результаты качества соединения при работе с алюминием;
• Существует широкое разнообразие выбора, благодаря которому можно подобрать подходящий вариант практически под любой сплав;
• Обладает высокой коррозионной стойкостью даже при температурной обработке;
• Легко можно определиться с толщиной требуемой проволоки, согласно толщине заготовке;
• Одинаково хорошо подходит как для ручной, так и для полуавтоматической сварки;
• Дополнительные легирующие элементы помогают лучше бороться с негативными моментами сварки алюминия.

Аргонодуговая сварка

Выделяют 2 вида сварки — TIG и MIG. В первом случае сварку ведут с помощью вольфрамового электрода в среде защитного газа (аргона). Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне, как и сплавов на его основе, выполняется на переменном токе.

Такой аппарат обязательно снабжают специальным устройством. Оно облегчает процесс зажигания дуги. Подача инертного газа и проволоки (сплошной или порошковой) происходит через сварочную горелку специальной конструкции. Сварщик в этом случаем имеет возможность контролировать процесс сваривания.

MIG сварка или она еще называется полуавтоматической импульсной ведется инвертором. Устройство может менять частоту напряжения, что сказывается на качестве сварного шва. Импульсный полуавтомат для сварки алюминия — это оптимальное решение, т. к . повышает производительность труда сварщика и экономит потребление электрической энергии.

На что обратить внимание при выборе сварочной проволоки

Когда нужный вид сварочной проволоки уже подобран. необходимо обратить внимание на качественную подготовку рабочего места и условий, в которых будет осуществляться сварка.

В первую очередь нужно позаботиться о чистоте металла, с которым планируется производить сварочные работы.

• Его нужно тщательно очистить от пыли, с этой целью используют губки или щетки.
• Если на его поверхности есть заусенцы или сколы, их нужно аккуратно зачистить при помощи наждачной бумаги.
• После этого материал нужно обезжирить, чтобы качество сварки было выше.
• Обезжиривание производится при помощи растворителя. На этом этапе стоит внимательно выбирать растворитель, руководствуясь конкретным типом металла.

Только после подготовительных процедур и проверки электродов на целостность и качество, можно начинать сварку деталей.

Виды проволоки

Проволока для сварки алюминия полуавтоматом является присадочным материалом. Она, в процессе сварки, плавясь, входит в состав шва. Поэтому основное требование к ее выбору — должна по химическому составу приближаться к химическому составу материала, который будет свариваться. Также ее температура плавления должна быть или такой же, как свариваемые элементы или чуть ниже.

Алюминиевая сварочная проволока для полуавтомата выпускается производителями российскими и зарубежными Ø 0,8 ÷ 3,2 мм. Сварка алюминия проволокой осуществляется марками, указанными в таблице.

Проволока для сварки алюминия полуавтоматом по еще одной распространенной классификации EN ISO 18273 может иметь маркировку ER 4043, ER 5356. Это чаще всего используемые присадочные материалы для сварки литейных сплавов типа АД31, АД33и АД35, если им не нужна операция анодирования. Поставляется в бухтах или на кассетах разного веса.

Сварка алюминия полуавтоматом без газа ведется с применением порошковой проволоки, ее еще называют самозащитной. Имеет трубчатую конструкцию внутри которой находится порошкообразный наполнитель. Он одновременно выполняет несколько функций — раскисляет, легирует, защищает от вредного воздействия воздуха, формирует шов и т. д.

Выбор диаметра и марки самозащитной проволоки зависит от толщины изделий, которые будут свариваться и состава алюминиевого сплава.

Типы и разновидности сварочной проволоки

Первое, что стоит знать, что в качестве сварочной смеси применяются разные виды металлов. Наибольшей популярностью пользуются стальные, алюминиевые, латунные, из нержавеющего сплава. Также стоит отметить, что проволока может быть покрыта небольшим слоем меди.

Все расходные материалы подвергаются обязательной сертификации, они должны полностью соответствовать госту 2246. Рассмотрим несколько разновидностей:

Сплошное сечение

Обладают наибольшей популярностью ввиду того, что имеют самую низкую стоимость на рынке. Представляют собой твердотельный расходник, с которым достаточно удобно работать.

Критерии при выборе зависят от типа металла и его толщины. Нужно помнить, что тонкий тонкая сталь с низким содержаниему углерода не имеет шлаков в процессе работы, при этом шнур значительно быстрее охлаждается.

Порошковая проволока

По типу работы она используется точно также, как и обычные электроды. Такая проволока состоит из оболочки металлического типа, имеет полое пространство внутри, которое заполнено флюсом для сварки.

Такой тип проволоки выбирают в том случае, если предстоит работать с толстыми материалами. Это обусловлено тем, что в процессе работы такая проволока оставляет шлак, что способствует более медленному охлаждению.

Активированная модель

Во многом схожа с предыдущим вариантом, однако имеет несколько отличий. Первое заключается в более низком содержании флюса внутри проволоки.

Общее количество гранулированных добавок не превышает 7%. Такая проволока, как правило, может применять только при сварке в СО2 а также при сварке его смесей.

В продаже все эти разновидности представлены в виде барабанов разного диаметра. Существуют 0.8, 1.0, 1.2, 1.6 мм.

Опытные сварщики рекомендуют выбирать проволоку с медным покрытием. Это объясняется тем, что расходники с таким покрытием позволяют более качественно осуществлять сварку. Кроме того они защищают от окисления и значительно облегчает электрический контакт.

Технология сварки алюминия полуавтоматом

Качество полученного шва зависит от многих факторов — применяемого аппарата, присадочного материала, качества аргона (при аргоно-дуговой сварке), навыков сварщика. Как сваривать алюминий полуавтоматом? Зависит от модели аппарата, но какой бы она не была необходимо выполнять следующие действия:

• подготовку поверхностей заготовок. Удаляют загрязнения разного рода с помощью ветоши. Далее необходимо убрать окислы. Их удаляют с помощью металлической щетки, угловой шлифовальной машинки и травлением специальными растворителями и реактивами. При этом придерживаются таких правил. Щеткой нельзя сильно надавливать на изделие и очистку проводят только в одном направлении. Остатки травящих жидкостей обязательно снимают, используя ацетон растворители или промыванием. У изделий, имеющие толщину более 3 мм разделывают кромки. Угол разделки 60 0;
• подогрев. Осуществляют в печах или с помощью горелки. Особенно это касается заготовок, у которых разная толщина. Температура прогрева не должна превышать 110 0С;
• настройка аппарата. Независимо от типа применяемого устройства подбирается диаметр проволоки, диаметр наконечника, сила тока и напряжение. Чаще всего используют специальные таблицы, которые имеются в инструкции к изделию. Наиболее выгодными являются устройства импульсного типа, снабженный специальной программой. Сварщик только выставляет значение тока, а микроконтроллер осуществляет подбор остальных параметров в автоматическом режиме;
• определиться с положением горелки и скоростью ведения сварочного процесса. Она должна располагаться под углом не более 20 0 к вертикали, сварку ведут на большой скорости только справа налево. Особое внимание необходимо уделить окончанию шва. Его заваривают, возвращаясь назад на мм 20, без выключения сварочной дуги.

На результат сварки влияние оказывает квалификация сварщика и его навыки. Он обязательно должен пользоваться средствами защиты — маской, респиратором, спецодеждой, обувью и рукавицами. На сварщике не должно быть открытых участков тела, т. к. возможно получение ожога от ультрафиолета.

Несколько слов о причинах возникновения брака. Чаще всего после сварки обнаруживаются прожоги, трещины, не правильно заваренный кратер. Трещины возникают из-за нарушения ведения технологического процесса.

При превышении температуры нагрева происходит расширение сплава, а если не обеспечивается медленное остывание, то происходит быстрое сжатие, что и приводит к возникновению трещин и разрывов. Применение теплоотводящих подкладок обеспечит качество сварки. Также негативно сказывается на качестве и недобросовестная подготовка изделия к процессу сваривания.

Сварочный полуавтомат для сварки алюминия — аппарат, который позволяет повысить производительность труда. Его использование будет эффективным, если будут учитываться все требования производителя устройства, которые указаны в паспорте. Поэтому необходимо тщательно проработать инструкцию и следовать ее указаниям.

Особенности подающих механизмов для алюминиевой сварочной проволоки

Стандартный подающий механизм полуавтомата не слишком подходит для работы с алюминиевой проволокой. Объясняется это такими характеристиками данного металла, как высокая пластичность и теплопроводность.

Подающий механизм стандартного полуавтомата для сварки, в котором применяются два ролика, может смять мягкую алюминиевую проволоку, что приведет к ее застреванию в механизме. Именно поэтому при использовании в полуавтомате алюминиевой проволоки необходимо оснащать его подающим механизмом, состоящим из 4 роликов, каждый из которых имеет U-образный профиль рабочей канавки.

Читать также: Как снять показания счетчика электроэнергии меркурий 234

Механизм подачи проволоки с четырьмя роликами

Для работы с полуавтоматом, в котором будет использоваться проволока из алюминия, необходимо оснащать его подающим шлангом минимальной длины (до 3 метров). В противном случае мягкая проволока будет просто застревать в длинном подающем шланге. Данную проблему помогает решить использование подающего канала из тефлона, что даст возможность значительно уменьшить трение проволоки о стенки такого канала.

Чтобы избежать застревания алюминиевой проволоки, которая отличается высоким коэффициентом теплового расширения, в наконечнике полуавтомата для сварки, следует подбирать наконечник таким образом, чтобы отверстие в нем было несколько больше (на 1–2 мм), чем диаметр самой проволоки.

Комплект различных наконечников облегчает подбор нужного отверстия для проволоки

Подающий механизм полуавтомата, на котором планируется использовать проволоку из алюминия, должен работать без перебоев, которые являются частой причиной застревания проволоки в канале подачи. Перебои в работе такого механизма чаще всего возникают по причине нестабильной работы тормозного устройства катушки. Чтобы в процессе выполнения сварки таких проблем не возникало, необходимо отрегулировать усилие, создаваемое катушкой: оно должно иметь возможность уменьшения до минимума. В то же время такого усилия должно быть достаточно для того, чтобы предотвращать поворот катушки.

Правильный выбор проволоки для выполнения полуавтоматической сварки алюминиевых деталей в среде аргона, а также параметров выполнения такого технологического процесса позволяет не только получать качественные, надежные и красивые сварные швы, но и минимизировать риск возникновения брака при их выполнении. К таким параметрам относятся не только диаметр используемой проволоки и ее химический состав, но и скорость ее подачи, а также значения сварочного тока и полярность его подключения.

Объем сварочных работ в домашней мастерской обычно не требует большого расхода алюминиевой проволоки, но маленькие катушки подходят не ко всем аппаратам. Установить бобину небольшого размера поможет смекалка, как показано на видео.

Алюминий без преувеличения является одним из наиболее часто используемых человеком металлов. Но, проводить над ним сварочные работы из-за особых химических свойств намного сложнее, чем с обыкновенной сталью, особенно если вы не являетесь специалистом сварочного дела. И все же, для этого существует весьма удобный способ, требующий меньше навыков– сварка алюминия полуавтоматом (MIG/MAG), позволяющая легко преодолеть сопротивление тончайшей оксидной пленки металла и в результате получить отличное соединение. Подробнее об этом способе вы узнаете из нашей статьи.

Содержание