Уроки сварки: Как настроить аргонодуговой аппарат для TIG-сварки?

Обеспечить качественное соединение деталей из алюминия можно только при сварке ТИГ. Обычным электродом можно заварить алюминиевый сплав для прочности, но он потребует более длительной последующей обработки. Сварка алюминия аргоном позволяет работать с материалом разной толщины, создавая аккуратные швы, обладающие при этом хорошими герметичными свойствами. Это особенно востребовано при ремонте автомобилей, катеров или различных емкостей. Но как варить этот специфичный материал впервые? Как настроить оборудование при сварке алюминия? Краткое руководство из статьи и видео урок помогут освоить это сложное дело.

Что необходимо учитывать при аргоновой сварке алюминия?

Сварка аргоном довольно универсальна, что позволяет соединять этим методом разные толщины материалов и работать со сплавами, считающимися трудносвариваемыми. Основой служит электрическая дуга, горящая между вольфрамовым электродом и изделием. Ее появление обеспечивается постоянным или переменным током, подающимся на горелку и массу, прикрепленную к свариваемым частям. Инертный газ выступает в качестве защиты сварочной ванны. Но алюминий и его сплавы имеют ряд специфичных особенностей, которые требуется знать и учитывать производя сварку.

Одной из трудностей служит оксидная пленка, образовывающаяся на поверхности материала. Она появляется при взаимодействии металла с кислородом. Плавится пленка при температуре 2000 градусов. Но сам алюминий начинает приобретать жидкую форму уже после 500 градусов. Поэтому выбрав слишком большую силу тока и расплавив оксид, невозможно вести шов. Установив малые параметры на аппарате не получается вообще начать процесс создания сварочной ванны. Поэтому аргонодуговая сварка алюминия подразумевает предварительную зачистку поверхности металла от оксида. Достигается это специальной щеткой или растворителем, после чего необходимо сразу начинать сварочный процесс.

Дополнительной сложностью является гигроскопичность материала. При высокой влажности окружающей среды алюминий впитывает часть воды из воздуха. Когда изделие начинает подвергаться нагреву от электрической дуги, то свариваемый материал выделяет влагу на поверхность. Это может отражаться на качестве формирования шва, плотности контакта с изделием, и пощипыванию малым напряжением сварщика, соприкасающегося с мокрыми участками. Хотя варить аргоном можно сразу, рекомендуется небольшой прогрев материала газовой горелкой при температуре 150 градусов. Это даст испариться лишней влаге и улучшит сварочный процесс.

Аргонная сварка алюминия требует и хорошей защиты расплавленного металла от внешнего воздуха. Для этого необходимо выставить правильный расход газа. Недостаточная подача последнего приведет к вспениванию металла и горению вольфрама. Чрезмерная продувка аргоном мешает формированию шва и сделает процесс более дорогим.

Еще одной сложностью для начинающих сварщиков является образование воронки в конце шва. Если дугу резко оборвать, то появляется кратер. Длительное удержание горелки на одном месте приводит к ненужному прогреву и расширению сварочной ванны. Поэтому аргоннодуговая сварка алюминиевых сплавов нуждается в дополнительных настройках режима затухания дуги, уменьшающего силу тока постепенно. Учитывая эти особенности материала, можно правильно выставить параметры напряжения и своими руками выполнить качественный шов.

Подготовка основного и присадочного металла под сварку

Подготовка сварных кромок

Перед сваркой алюминиевые кромки необходимо очистить от оксидной плёнки на поверхности металла Al2O3, имеющей большую твёрдость и высокую температуру плавления. Эта плёнка не расплавляется в жидком алюминии, поскольку температура её плавления превосходит не только температуру плавления алюминия, но и температуру его кипения. Плёнку можно удалять механическим или химическим способом, но делать это надо непосредственно перед сваркой, т.к. плёнка вновь очень быстро образуется на поверхности после зачистки.

Качество сварных соединений во многом зависит от выбора конструктивных элементов разделки кромок. Согласно ГОСТ 23949, в зависимости от свариваемой толщины, рекомендуются следующие формы разделок кромок и размеры швов:

При толщине металла менее 5мм, сварка в стык выполняется без разделки на подкладках (схема а) на рисунке).

При стыковой сварке листов толщиной 5-15мм рекомендуется чашеобразная разделка с углом раскрытия 30-40° с каждой стороны и радиусом 6мм (схема б) на рисунке). Рекомендуется выполнять подварочный шов с обратной стороны.

Если выполняется сварка листов толщиной 5-20мм, то рекомендуется двусторонняя разделка с углом раскрытия 20-30° с каждой стороны и радиусом притупления 6мм (схема в) на рисунке.

При сварке больших толщин металла, более 20мм, рекомендуется двухсторонняя чашеобразная разделка с углом раскрытия 25-30° с каждой стороны и притуплением кромок. Величина притупления 6мм (схема в) на рисунке.

Подготовка проволоки и прутков для сварки

Особое внимание нужно уделить очистке сварочной проволоки от оксидной плёнки. Наилучшим способом является электролитическое полирование. Но после обработки плёнка сразу же начинает вновь окисляться. Чтобы это предотвратить, её упаковывают в полиэтилен. И именно в таком виде, согласно государственным стандартам, происходит поставка проволоки для сварки алюминия. Прутки для ручной аргонодуговой сварки алюминия после обработки хранят в герметичных пеналах.

Технология выполнения сварки для начинающих

Процесс аргоновой сварки алюминия выполняется не постоянным током, а переменным. Так можно добиться лучших результатов. Свой первый шов лучше начинать на тренировочной поверхности:

1. Необходимо выставить пластины в удобное положение. Разделка кромок выполняется по тем же параметрам, что и остальные виды металлов.
2. Желательно произвести прогрев материала до 150 градусов, чтобы удалить влагу.
3. Щеткой снимается верхний тугоплавкий слой. В качестве альтернативы можно воспользоваться растворителем.
4. Горелка подносится к изделию так, чтобы между электродом и поверхностью оставалось 3 мм. Нажимается кнопка и зажигается дуга. Текучесть алюминия зависит от примесей в составе.
5. При возникновении небольшой лужицы расплавленного металла (сварочной ванны) можно подавать в зону сварки присадку.
6. Горелку необходимо вести ровно, справа налево. Колебательные движения понадобятся в случае широкого шва. На переменном токе будет слышен характерный треск сварки.
7. При завершении шва нажимается кнопка и дуга плавно затухает. Горелка удерживается над зоной сварки до полного прекращения продувки газом.

Необходимое оборудование для сварки

О сущности метода TIG-сварки здесь говорить не будем, отметим лишь что tig сварка алюминия осуществима при наличии:

• сварочного аппарата;
• электрода из вольфрама;
• защитного газа (аргон);
• присадочной проволоки.

Источник сварочного тока

При аргон сварке алюминия вольфрамовым электродом в среде защитного газа используется переменный ток (АС). Он служит для создания более качественного шва. Давайте посмотрим как это работает:

1. При пересечении отметки зажигается дуга;
2. При положительном полупериоде происходит разрушение оксидной пленки как основного металла ,так и присадочного прутка;
3. На отрицательном цикле дуга воздействует на сам алюминий, нагревая его .Происходит охлаждение вольфрамового электрода;
4. Смена полярности происходит до 100 раз в секунду при частоте 50 Гц.

На современных аргонодуговых аппаратах для сварки алюминия как минимум предусмотрены две функции регулировки :

• регулировка частоты
• изменение баланс переменного тока

Рекомендуем! Методы контроля сварных швов и соединений

Для выполнения тиг сварки в домашних условиях вполне подходят аппараты для сварки типа Brima TIG или Сварог TECH TIG. Это универсальные источники тока, которые можно использовать в том числе и для других сварочных работ, например, для обработки черных металлов. Они отличаются неприхотливостью, простотой эксплуатации. Позволяют выполнять сварочные работы даже в квартире, разумеется, при соблюдении мер безопасности.

Вольфрамовые электроды для алюминия

Для соединения алюминия в таких условиях необходимо использовать неплавящиеся электроды из вольфрама, которые изготовлены с применением легирующих добавок.

Электроды различают по типу внесенных в их состав добавок. Это определяет марку электрода для различения их между собой их концы окрашивают в разные цвета. Всего существует несколько типов электродов, которые необходимы для сварки алюминия:

• WC 20 ( серый);
• WT 20 ( красный);
• WL 15 ( желтый)

Обычно электрод перед сваркой остро затачивается для легкого возбуждения дуги а в процессе работы он приобретает форму шарика.

Защитные газы

Применяется для защиты сварочной ванны от пагубного воздействия атмосферного кислорода. Самым распространенным является инертный газ аргон (Ar), отсюда и название этого процесса. Его использование обусловлено дешевизной и распространенностью.

Лучшего проплавление и увеличение скорости сварки добиваются применением гелия, либо смели двух этих газов(Не). О том, как варить алюминий аргоном читайте дальше.

Настройка аппарата и режимы

TIG сварка алюминия возможна только там, где аппараты поддерживают работу не только постоянным током, но и переменным. Несмотря на частоту колебания напряжения, лучший шов получается при последнем варианте настройки. Полярность может быть как прямой, так и обратной. Параметры напряжения можно установить исходя из толщины материала:

Подачу тока важно установить ступенчатого типа, с плавным розжигом, восходящим значением в процессе ведения шва, и постепенным затуханием при завершении горения. Это позволит избежать образования кратера в конце соединения.

Расход аргона при сварке выставляется на манометре, ближнем к газовому шлангу. Российские модели требуется установить в пределах от 6 до 11 литров. Это погрешность измерительного прибора, которая доводится до оптимального значения только практическим путем. Если манометр импортного производства (немецкий, чешский), то можно сразу поставить 8 литров.

В настройках аппарата важно установить и последующее время продувки газом, после прекращения горения дуги. Длительность подачи аргона выставляется на значение в пять секунд, что дает достаточно времени на застывание ванны и охлаждение электрода.

Применение импульсно-дуговой сварки

Импульсно-дуговая сварки позволяет повысить производительность сварочных работ, благодаря такой технике, создаётся направленный струйный перенос металла, уменьшается его разбрызгивание, а также повышается стабильность электрической дуги.

Применение импульсно-дуговой сварки очень перспективно для сварки алюминиевых конструкций. Благодаря высокой концентрации энергии в импульсе, при оптимальном времени импульсов и пауз можно обеспечить стабильное проплавление и правильное формирование корня шва, а также значительно уменьшить сварочные деформации.

При сварке металла толщиной 6мм плавящимся электродом диаметром 1,6мм рекомендуются следующие режимы: частота следования импульсов 100 имп./с. Сила тока I=160-180А, рабочее напряжение U=18-21В, скорость сварки v=18-25м/ч. Сварка производится за один проход.

При сварке металла большой толщины рекомендуется применять электроды диаметром более 2мм. К примеру, используя проволоку диаметром 4мм, можно сваривать алюминиевые сплавы (типа АМг-61) толщиной 90мм при Х-образной разделке за 5 проходов при следующих режимах сварки: I=450-500А, U=22-25В, v=21-24м/ч.

Сварка больших толщин из-за высокой теплопроводности металла требует предварительного и сопутствующего подогрева до температуры 150°.

Выбор присадочного материала

Поскольку алюминий плавится сравнительно быстро, то подобрав неверный диаметр присадочной проволоки, можно не успевать подавать ее в зону сварки и формировать шов. Поэтому толщина припоя должна быть такой же, как и толщина свариваемых пластин. Также необходимо быть внимательным и при выборе химического состава присадочного материала. Например, изделие из дюралюминия не получится заварить с прутком для пищевого алюминия. Помочь может таблица с номерами присадочной проволоки и ее предназначением:

Подбор электрода

Технология сварки алюминия аргоном требует и правильного выбора вольфрамового электрода, диаметр которого должен быть максимально близок к толщине свариваемых частей. Заточка выполняется классическим способом, но без острого кончика, как в случае со сваркой нержавейки. Во время первых секунд горения электрод примет форму капли на конце и так придется вести шов. Вылет из сопла необходим на 3-5 мм, чтобы избежать перегрева вольфрама. При сварке мелкие брызги алюминия будут налипать на электрод, что потребует повторной заточки.

Научиться сваривать алюминий не просто. Но зная вышеизложенные принципы и просмотрев видео с уроками от специалистов, можно уверенно пробовать свои силы на практике.

Выбор способа сварки в зависимости от толщины свариваемого алюминия

Сварка алюминия в аргоне может производиться плавящимся и неплавящимся электродом. Неплавящийся электрод может использоваться при ручной, полуавтоматической и автоматической сварке. Для повышения стабильности дуги рекомендуется использовать осцилляторы или импульсные возбудители. Таким способом целесообразно сваривать металл толщиной до 10-12мм. Для больших толщин он экономически неприемлем из-за низкой производительности, а также из-за сильного перегрева зоны термического влияния, поэтому, применяется сварка плавящимся электродом.

Для сварки металла толщиной 0,5-2,0мм применяют, как правило, однопроходную сварку без присадочного металла на съёмных или остающихся подкладках. При этом не рекомендуется выводить конец присадочного прутка за пределы газовой защиты, чтобы избежать его окисления. Длина дуги не должна превышать 2,5мм.

Сварка металла толщиной 6-8мм производится «левым способом» для уменьшения перегрева свариваемого металла.

Для сварки металла, толщиной 8-12 мм уже рекомендуется использовать плавящиеся электроды. Но если сварка плавящимися электродами невозможна, то применяют «правый» способ сварки для облегчения наблюдения за процессом.