Сварка алюминия постоянным током в среде аргона

Особенности сварки алюминия аргоном

Выполняя работу нужно учитывать неординарность характеристик этого металла:

1. Из-за повышенной химической активности поверхность алюминия при контакте с воздухом быстро покрывается оксидной пленкой. Она плавится при температуре более 2000⁰C, а металл — 660⁰C. Если твердые кусочки пленки попадут в шов, его прочность уменьшится.
2. При сварке алюминия трудно контролировать процесс, так как его цвет не меняется после расплавления.
3. Материал гигроскопичен, поэтому впитывает атмосферную влагу, которая при нагреве испаряется с поверхности, снижая качество соединения.
4. Из-за высокого коэффициента линейного расширения место соединения при остывании может деформироваться и растрескаться. Для компенсации усадки сварка аргоном проводится с повышенным расходом проволоки или модифицируют шов.
5. Если неправильно настроить расход газа при выполнении аргоновой сварки алюминия, он вспенивается при недостатке, а избыток затрудняет сформировать шов.

Свойства алюминия

Для достижения положительного результата при ТИГ сварке алюминия аргоном, необходимо учитывать свойства и характеристики металла. Это поможет осуществить правильную настройку аппарата для сварки алюминия аргоном, а также подобрать подходящий электрод и присадочный материал.

Алюминий отличается активностью – при взаимодействии с кислородом, который содержится в атмосферном воздухе, на поверхности изделия образуется тугоплавкая оксидная пленка, препятствующая дальнейшему окислению.

Любопытная особенность, которую следует учитывать – стабильность цвета поверхности, независимо от температуры и режима ручной аргонодуговой сварки алюминия. Это создает сложности в оценке степени прогрева, что может привести к прожогам поверхности.

При планировании работ необходимо учитывать коэффициент объемной усадки. Процентное соотношение зависит от чистоты металла. Для некоторых сплавов значение достигает 6,6 % – по сравнению с другими металлами и сплавами, показатель гораздо выше. Данное свойство негативно влияет на процесс формирования шва и способно привести к большим внутренним напряжениям при местном нагреве.

Таблица для выбора алюминиевого присадочного материала

Как пользоваться таблицей:

1. Выбрать основные сплавы, которые будут между собой свариваться (первый сплав из вертикального столбца, второй из горизонтальной строки).
2. Найти блок на пересечении этих строки и столбца.
3. Этот блок имеет горизонтальные строки с индексами (5, 4, 3 или 2) расположенные напротив вариантов присадочных материалов в соответствующих ячейках в начале и конце каждой строки. Эти индексы дают рейтинговую оценку в баллах от 2 до 5 соответствующим критериям, размещенным во второй сверху строке в каждой из колонок с индексами С, П, Э, К, Т и А (см. разъяснения к каждому из индексов в правой таблице).
4. Анализ производится по каждому из возможных присадочных материалов. Исходя из этого, вы можете подобрать присадочный материал, который обеспечит наилучшую для вас комбинацию характеристик.

Необходимое оборудование и материалы

Для работы потребуется аппарат выдающий переменный ток, поскольку сварку алюминия постоянным током аргоновым методом провести не получится. Оптимальным вариантом будет инвертор с режимом тиг и набором опций, позволяющих:

• бесконтактно зажигать дугу;
• заваривать кратер на конце шва;
• регулировать баланс тока;
• устанавливать период времени, в течение которого продолжается подача аргона после отключения дуги.

Чтобы снизить расход газа для сварки алюминия нужно обзавестись горелкой с газовой линзой (цангодержателем), внутри которой помещена сетка. При проходе аргона через ячейки улучшается защита места сварки при меньшем расходе. Для установки линз выпускаются сопла нескольких диаметров, чем больше размер, тем надежнее защита.

Основной способ сварки

Дуговая сварка в аргоне алюминия и его сплавов (AC TIG) производится на переменном токе, источником которого, как правило, является инверторный генератор. Инвертор не только выдает ток очень точной синусоиды, что немаловажно при сварке, но и очень компактный. Кроме самого инвертора, в состав аппарата входят:

• баллон с газом (аргон или аргон+гелий);
• горелка TIG;
• газовые шланги;
• кабели.

Работает аппарат AC TIG с применением вольфрамовых неплавящихся электродов и присадочной проволоки. В стандартный набор сварщика входят также щиток (желательно «Хамелеон» и защитные краги). На аппарате предусмотрена регулировка сварочного тока и расхода газа. Но о режимах сварки будет рассказано ниже.

Настройка аргонового аппарата

Сначала настраивается расход газа в диапазоне 6 — 12 л/мин по манометру, который ближе к шлангу. Работая в помещении, значение устанавливается в 1,5 раза меньше чем на улице. Завышенный расход создает турбулентные завихрения, которые газ смешивают с воздухом, снижая тем самым надежность защиты зоны сварки.

В зависимости от толщины заготовок настройку аппарата для сварки аргоном по току проводят по таблице:

Для алюминия устанавливается полярность 50/50. Однако при работе с чистым металлом для получения тонкого шва и меньшего разогрева электрода регулятор баланса тока сдвигают в сторону отрицательных значений. Для сплавов лучше пользоваться положительным диапазоном, но не увлекаясь. Переменный ток с большой положительной полуволной губителен для электрода.

Время затухания дуги при заваривании кратера, в зависимости от толщины заготовок устанавливается 2 — 4 секунды. Продолжительность подачи аргона после завершения сварки 3 — 5 секунд.

Cварка алюминия постоянным и переменным током

Алюминий и его сплавы характеризуются легкостью, прочностью, устойчивостью к коррозии. Такой комплекс свойств делает металл широко востребованным в различных сферах промышленности. Сварка изделий из алюминия ведется практически всеми известными промышленными способами. Возможна работа с постоянным током обратной полярности и с переменным током.

Особенности работы с металлом

Сварка алюминия постоянным током или переменным сопровождается образованием защитной оксидной пленки на поверхности металла. Оксид алюминия – тугоплавкое соединение. Оно отрицательно влияет на стабильность процесса сваривания и снижает прочность сварного шва (образуются непровары). Эта особенность требует тщательного подхода к выбору материалов и методов работы.

Так, работать лучше вольфрамовыми электродами с использованием переменного тока. Постоянный ток тоже позволяет сваривать алюминий, но при условии обратной полярности. Разрушение тугоплавкой пленки происходит в полупериод обратной полярности. Прямая полярность – это большое количество брызг, проблемы со стабилизацией дуги и черный налет на поверхности шва (прожоги).

Сварка алюминия переменным током

Сварка алюминия переменным током производится в среде аргона или гелия. Режим работы тока — TIG.

Специалисты советуют использовать метод вытянутой руки, но без выхода электрода из защитной среды.

TIG-сварка применяется для изготовления металлоконструкций из алюминия в химической, пищевой, авиационной промышленности, в некоторых ядерных технологиях. В качестве присадки используют алюминиевую проволоку. Тонкие листы можно сваривать без присадки.

Особенности процесса:

1. Угол наклона горелки в вертикальной плоскости не менее 15 и не более 40 градусов.
2. Расход газа может достигать 12 л/мин в зависимости от диаметра форсунки.
3. По окончанию сварки проводят продувку газом, чтобы защитить шов и охладить вольфрамовый электрод.

При аргонодуговой сварке рекомендуется подключать осциллятор дополнительно к основному источнику питания, чтобы облегчить поджиг. Устройство подает на электрод высокочастотные импульсы с большим напряжением, которые помогают ионизировать защитный газ. После зажигания дуги осциллятор работает в режиме стабилизатора, подавая импульсы только во время перемены полярности. Это позволяет добиться более ровного горения.

Сваривание постоянным током

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности проводится в режиме MIG.

Лучше использовать импульсно-дуговые аппараты, в которых предусмотрена программа сварки алюминиевых сплавов.

Для создания инертной среды берут аргон. На электрод подключают положительный полюс, а на металлоконструкцию – отрицательный.

Обратная полярность нужна для создания термической нагрузки, при которой плавится оксидная пленка. Это обеспечивает надежное сваривание кромок изделия. Недостатком метода считается невозможность регулирования плотности тока.

Особенности сварки переменным током:

1. Вертикальный угол наклона горелки должен находиться в диапазоне 10-20 градусов.
2. Нельзя допускать попадания воздуха в среду защитного газа.
3. Форсунка должна находиться на расстоянии 10-15 мм от металла.

Существуют технологии безаргонной сварки электродами на основе хлоридов и фторидов металлов. Эти соединения стабилизируют дугу и позволяют расплавить оксидную пленку.

При выборе метода сварки алюминия и его сплавов ориентируются на предназначение изделий и условия их эксплуатации. Качество сварного шва должно быть оптимальным для конкретных условий.

steelguide.ru

Подготовка деталей к сварке

Прежде чем начинать сваривать детали их очищают от грязи и жира любым растворителем. Оксидную пленку удаляют щеткой с металлическим ворсом или напильником. Использование абразивного инструмента нежелательно. Крупинки, оставшиеся в царапинах, попадут внутрь шва, что не лучшим образом скажется на его качестве. С кромок толстого алюминия (больше 4 мм) снимают фаски под углом 45 — 65⁰.

Для удаления влаги заготовки подогреваются до 150⁰C. Для снижения риска прожога тонкого металла до нуля под заготовки подкладывают стальные или медные пластины. Они улучшают отвод тепла, что позволяет ускорить процесс, за счет чего экономится энергия и газ. Сварку в среде аргона проводят сразу после подготовки, чтобы алюминий не успел окислиться.

Какое оборудование и технологии применяются для сварки алюминия

Перед выполнением работ рекомендуется пройти специальные курсы обучения сварке алюминия аргоном. Программа включает в себя теоретические и практические занятия, включая правила техники безопасности. Единственный недостаток подобных курсов – длительный срок обучения. Кроме того, для совершенствования техники владения аргонодуговой сваркой необходима постоянная практика.

В качестве альтернативных методов сварки алюминия используют следующие способы соединения:

• Газовая сварка – подразумевает использование присадочных прутков и флюса, который защищает зону расплава.
• Ручная дуговая сварка покрытыми электродами – используется редко, ввиду низкого качества шва.
• Полуавтоматическая сварка электродной проволокой – достойная альтернатива, позволяющая получить надежное и долговечное соединение.

Процесс сварки алюминия аргоном: пошаговая инструкция

Главным для начинающих, осваивающих эту технологию, является строгое выполнение несложных правил:

1. Для создания ровного шва заготовки предварительно прихватываются с обеих сторон.
2. Присадочную проволоку подают после появления сварочной ванны. Важно не промедлить, чтобы не прожечь в металле дырку.
3. При сваривании алюминия аргоном длину дуги выдерживают на уровне 3 мм.
4. Электрод располагают под углом 80⁰, а проволоку перпендикулярно к нему. Для предотвращения разбрызгивания алюминия ее подают плавно, без рывков.
5. Если сваривается тонкий алюминий, электрод ведут вдоль стыка без поперечных движений. При работе с заготовками толще 3 мм допускаются зигзагообразные колебания.
6. Технология сваривания аргоном предусматривает движение проволоки перед электродом.
7. Шов завершается нажатием кнопки на аппарате, которая включает таймер затухания дуги.
8. Положение горелки не меняют до окончания продувки аргоном.
9. У правильно сделанного шва поверхность получается ребристой без пор и трещин.

Освоив технологию аргонодуговой сварки алюминия можно неплохо зарабатывать. За 1 см такого соединения платят 45 и более рублей. Но чтобы стать востребованным специалистом придется сначала потренироваться, чтобы научиться создавать надежные швы.

Преимущества

• Инертный газ является лучшей на данный момент защитной средой, которая создает непроницаемые для кислорода и водорода условия;
• Нет риска попадания влаги в сварочную ванну из обмазки электрода;
• Дуга обладает высокой стабильностью горения;
• Швы получаются более аккуратными и тонкими, а сварочные соединения более крепкими;
• Многие недостатки свариваемости алюминия становятся не такими существенными;
• Возможность работы с широким спектром режимов настроек.

Инвертор для сварки

Понятие инвертора включает в себя устройство, функция которого — преобразование тока постоянного в переменный. Также он может изменять частоту переменного тока.

Преимущества применения сварочных инверторов:

1. Повышают эффективность при работе со сварочным аппаратом.
2. Конструкция из сваренных деталей становится более надежной.
3. Швы приобретают надежность и долговечность.
4. Компактность позволяет с легкостью переносить прибор на место работы.
5. Высокий КПД увеличивает производительность процесса.
6. Расход электроэнергии умеренный.
7. Наличие возможности регулирования плавной подачи тока.
8. Несложность управления.

Аргоновая сварка с инвертором требует особой разновидности этого прибора. В нем должна быть предусмотрена функция подключения горелки, в которой имеются шланги, с помощью которых подается газ. Аргонная сварка с инвертором дает возможность сваривать сталь на постоянном токе и алюминий на переменном.

Достоинства и недостатки сварки в среде аргона

К плюсам аргонодуговой сварки относят:

• Надежная защита сварочной ванны;
• Возможность соединения разнородных металлов;
• Визуальный контроль качества шва;
• Точность выполнения работ;
• Сварка осуществляется во всех пространственных положениях.

Наряду с достоинствами имеется ряд недостатков:

• Квалификационные требования к сварщику;
• Необходимость приобретения дорогостоящего оборудования;
• Низкая производительность работ.

Применение

Достоинства сварки ТИГ металлов находят ей применение в отраслях:

• машино- и приборостроение;
• пищевое производство;
• нефтяная промышленность;
• химическая промышленность;
• буровые вышки;
• строительство металлоконструкций для высотных зданий;
• каркасные конструкции из стали;
• трубопроводы;
• авиация;
• космонавтика;
• самолетостроение;
• кораблестроение.

Сварка аргоном ТИГ применяется и для менее глобальных решений. Ее нередко используют в бытовых условиях. Примером являются монтаж в автомобиль кондиционера, заделывание трещин в радиаторе машины. Во всех домах найдется кухонная посуда и металлические сушители для полотенец, изготовленные этим способом.

Такое широкое распространение сварка аргоном TIG получила благодаря тому, что при ее помощи можно сваривать, как углеродистую сталь, так и цветные металлы, сохраняя отличное качество шва.

Правила безопасности

При сварке нельзя забывать о правилах безопасности. Необходимо использовать средства защиты для сварщика: маску или щиток, перчатки или краги, специальную одежду и обувь.

Все маски можно разделить на активные и пассивные. Смотровое стекло пассивных масок имеет постоянное затемнение. У активных затемнение происходит только как реакция на световую вспышку от дуги. Преимуществом этого варианта является то, что на время прекращения сварочного процесса стекло становится прозрачным и сварщик хорошо видит объект. Нет необходимости приподнимать стекло, что достаточно удобно.

Основные виды сварочных краг:

1. Брезентовые. Не востребованы, поскольку плохо выполняют основную функцию защиты рук от высокой температуры и искр. При попадании искр легко прожигаются.
2. Спилковые. Изготавливаются из специально обработанной кожи свиней или коров. Устойчивы к летящим искрам. Прочны, эластичны, гигиеничны. Не сковывают движения рук. При наличии внутри хлопчатобумажного слоя сохраняют тепло рук.
3. Войлочные. Удобны для работ при сварке.

Существуют комбинированные модели, в которых использованы разные виды материалов. Сварочные краги бывают длиной до локтя и закрывающие только кисть руки. Наличие возможности стягивания края перчатки обеспечивает дополнительную безопасность.

Костюм для сварщика должен быть изготовлен из материалов высокого качества. Он должен обладать устойчивостью к попаданию брызг расплавленного металла. Требования к костюму сварщика указаны в ГОСТе 12.4.250. Главные части костюма — куртка и брюки. Материал, из которого они сшиты, должен обладать большой теплоустойчивостью. Согласно нормативному материалу куртка должна прикрывать брюки более, чем на 20 см. Застежки закрываются клапанами. Максимальное расстояние между ними на куртке — 15 см.

В правила соблюдения техники безопасности входит электробезопасность. Баллон с аргоном должен быть расположен на расстоянии не менее 5 метров от возможных источников огня. Баллон должен быть поставлен вертикально и быть закреплен во избежания падения. Перед работой необходимо проверять состояние шлангов.