Особенности сварки алюминия полуавтоматом – технология и оборудование

Особенности сварки алюминия полуавтоматом – технология и оборудование

Сварка алюминия полуавтоматом – это процесс, требующий не только наличия определенных навыков, но и знания особенностей данного материала, варить который достаточно непросто. Однако освоить этот сложный процесс может почти каждый желающий, затратив на это не так уж много времени и приложив к обучению свое старание и желание овладеть новыми полезными навыками.

Процесс сварки алюминия полуавтоматом

Как сварить алюминий полуавтоматом?

Алюминий является одним из самых востребованных в промышленности металлом и при этом одним из самых трудно свариваемых. Причины сложности сварки алюминия кроются в его физико-химических свойствах. Рассмотрим каждый из факторов отдельно:

Большая теплопроводность. Высокая теплопроводность означает, что для того, чтобы нагреть металл, потребуется значительно больше энергии дуги, т.к. тепло очень быстро передается от более нагретых зон к менее нагретым зонам и чем больше габариты свариваемой детали, тем критичнее сказывается это свойство, что приводит к необходимости в ряде случаев использовать предварительный подогрев при сварке.

Низкая температура плавления. Данная особенность вкупе с высокой теплопроводностью приводит к тому, что алюминий очень легко перегреть и прожечь, а также привести к вытеканию сварочной ванны.

Наличие оксидной пленки. Оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминия, обладает значительно более высокой температурой плавления, чем сам алюминий, а так же маленькой пластичностью, что в сочетании с большим коэффициентом температурного расширения алюминия может приводить к трещинам.

Самыми распространенными сплавами алюминия, используемыми при сварке являются:

АК 5, АД, АД1, АМц, АМцс, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, М40, Д12, ВАД1, В92Ц.

2. Подготовка поверхности алюминия и оборудования перед сваркой

Перед тем, как приступать к сварке алюминия необходимо выполнить мероприятия по подготовке поверхности материала и подстройке сварочного оборудования.

Для подготовки алюминия под сварку производят механическую обработку кромок и околошовной зоны для удаления оксидной пленки. Использование промышленных растворителей необходимо для очистки поверхности алюминия и обезжиривания. Это очень важная часть подготовки, т.к. оксидная пленка алюминия с течением времени способна накапливать в себе большое количество влаги и если не удалить ее перед сваркой, то вероятность образования пор возрастает в несколько раз, а это самым негативным образом влияет на механические свойства сварного шва.

Механическую обработку кромок рекомендуется выполнять шабером или металлическими щетками достаточной жесткости, после чего зачищенные кромки следует снова обезжирить. Оксидная пленка образуется на поверхности алюминия практически мгновенно, но для образования наиболее тугоплавкой пленки требуется 1 — 2 ч.

В условиях полуавтоматической сварки алюминия в среде инертных защитных газов удаление окисной пленки также происходит в результате электрических процессов, происходящих у катода (катодное распыление).

3. Подготовка полуавтомата и его оснастки

После того, как Вы подготовили поверхность алюминия под сварку необходимо проверить, правильно ли настроен и укомплектован сварочный полуавтомат. Для сварки алюминия вместо углекислоты для газовой защиты необходимо использовать инертные газы, такие как аргон (Ar), гелий (He) или их смесь. Выбор газа и их пропорций в смеси влияет на вид валика и глубину проплавления (рис.1).

Рисунок 1

Для подготовки непосредственно полуавтомата следует произвести настройку аппарата и замену ряда комплектующих:

— Подготовить механизм подачи. В идеале механизм подачи должен иметь 4 ролика с U-образной канавкой без засечек (рис. 2) чтобы избежать смятия проволоки при подаче.

Рисунок 2

— Канал для подачи проволоки следует заменить на тефлоновый (рис. 3) для уменьшения коэффициента трения, а для более стабильной подачи проволоки тефлоновый канал должен быть вплотную подведен к роликам. Для более стабильного токоподвода и большего срока службы мы рекомендуем использовать тефлоновый канал с концом из витой проволоки, который вставляется в горелку (рис.4).

Рисунок 3	Рисунок 4

— Для сварки алюминия полуавтоматом рекомендуется использовать горелку с длиной кабеля не более 3 м, но если планируется проводить сварку алюминия с кабелем большей длины или очень тонкой и мягкой проволокой, то необходимо использовать горелки типа Push-Pull (рис. 5) или SpoolGun (рис. 6).

Рисунок 5	Рисунок 6

— Из-за более высокого коэффициента теплового расширения алюминия следует использовать наконечник для токоподвода с бОльшим диаметром отверстия, чем диаметр проволоки на 1 размер (рис. 7) .

Рисунок 7 (неправильный подбор наконечников)

Так же стоит отметить, что наличие импульсных режимов в полуавтомате (одинарного и двойного) может значительно повысить качество получаемого соединения за счет улучшенного формирования сварочной ванны, а так же расширяет число пространственных положений ,в которых может производиться сварка алюминия. Наличие в полуавтомате синергетики облегчает задачу по выбору режима сварки.

4. Техника сварки алюминия

Сварка алюминия полуавтоматом требует не только подготовки оборудования. но и подготовки самого сварщика, т.к. техника сварки алюминия обладает рядом особенностей:

Сварку алюминия полуавтоматом следует выполнять углом вперед 10 – 15 градусов от нормали. Это позволить обеспечить необходимую газовую защиту шва (Рис. 8) .

При сварке вертикальных швов предпочтительнее использовать сварку на подъем для лучшей газовой защиты.

Нужно очень внимательно следить за температурным балансом алюминия, при перегреве чистого алюминия ванна может вытечь, при перегреве АМг может произойти закалка сварного шва. Для предотвращения вытекания шва рекомендуется делать V-образную разделку на обратной стороне детали. При недостаточных же тепловложениях и недостаточной зачистке можно получить большую пористость.

5. Сварочные режимы

Необходимым условием для высокого качества шва так же является использование капельного переноса без коротких замыканий – струйного или импульсного. Токи для струйного переноса указаны в табл.2.

Какой полуавтомат подойдет для сварки алюминия

Производители предлагают бытовое и сварочное оборудование в большом ассортименте. Есть компактные модели, генерирующие ток различных параметров.

Функционал

При выборе сварочного полуавтомата для сварки алюминия в частную мастерскую, автосервис, лучше выбирать устройства с функцией TIG, вырабатывающие импульсный ток высокой частоты. Они оснащены режимом «PULSE». Работа на них снижает риск прожогов, поддерживается стабильная короткая дуга. С инверторами TIG без импульсного блока работа идет в три раза медленнее, но качество соединения тоже будет высоким.

Простенькие инверторы с функциями MIG/MAG применяют для бытовых целей, к ним можно подключать аргон и углекислый газ. С такими инверторами сложно сделать качественное соединение, они рассчитаны на невысокие токи. За дополнительные функции платить не стоит. Чем сложнее будет оборудование, тем больше риск поломки.

Мощность

Толстый алюминий варят на высоких токах, поэтому для профессиональной работы лучше выбирать трехфазный сварочный аппарат на 380 В. Бытовые подключаются к стандартной сети 220 В, удобны полуавтоматы с двумя входами.

Технические характеристики

Длина шланга для подачи присадочной проволоки не должна превышать 3 метра, мягкая присадка в длинном шланге будет перегибаться, металл легко поддается деформации. Силу трения минимизирует тефлон, обычный канал меняют на тефлоновый. Для сварки алюминия лучше выбирать полуавтоматы с 4-х роликовым механизмом подачи проволоки, канавки должны быть U-образными. Такой блок полуавтомата не будет заминать проволоку во время подачи. Двухроликовые устройства не такие надежные. Диаметр наконечника должен превышать размер проволоки, нужно учитывать коэффициент расширения металла, увеличение толщины присадки в рабочей зоне.

Сварка без газа

Метод получения сварного соединения на поверхности алюминия с использованием полуавтомата, но без газа, считается относительно новым.

В этом случае принципиальная схема используемого аппарата имеет замкнутый контур, в состав которого в обязательном порядке входят заземление, непосредственно сам переносной инвертор, а также специальный электрод.

Кроме этого, в процессе работы в автоматическом режиме осуществляется подвод присадочного электрода.

В большинстве случаев соединение выполняется встык, а медная проволока используется в качестве наплавляющего материала.

При выполнении данного вида сварки с использованием полуавтомата для защиты сварочной ванны используют специальный флюс.

Он вводится в расплавленный металл в момент, когда идет формирование сварочного шва.

В этом случае подвод специальной флюсовой проволоки осуществляется непосредственно через суппорт к самой электрической дуге.

В момент своего сгорания проволока равномерно покрывает всю площадь сварочной ванны.

Данный вид сварки без использования газа в настоящее время активно используется в промышленной сфере для выполнения различного вида задач.

Сварка полуавтоматом алюминиевых поверхностей без использования газа обладает большим количеством самых разных преимуществ.

В первую очередь, такое соединение имеет высокое качество, а сам процесс выполнения работ обладает хорошей функциональностью.

Следует отметить и то, что такая сварка алюминиевых поверхностей не только проста в использовании, но и стоит относительно недорого.

Выполнение сварного соединения без использования газа на полуавтомате считается безвредной операцией, которая не оказывает негативного влияния на экологию.

Полученный таким образом шов на поверхности алюминия, отличается высокой надежностью и функциональностью.

Как использовать полуавтомат при сварке алюминия

• Подача мягкой алюминиевой проволоки осуществляется специальным прижимным механизмом, который вращается с помощью четырех роликов, имеющих U–форму поверхностной канавки. Для обеспечения стабильной подачи проволоки необходимо отрегулировать давление на прижимной вращающийся механизм. Это поможет избежать зажимания проволочного алюминия во время проведения сварки.
• Расплавление присадочной проволоки происходит способом струйного переноса. Такой режим может быть обеспечен применением переменного тока в 270 ампер или импульсного тока в 100 ампер. Поэтому сварочный аппарат должен иметь возможность настроек таких режимов с помощью блока генерации, т. е. представлять инверторный тип аппарата.
• Аппарат при сварке алюминия должен работать в режиме обратной полярности сварного тока, когда «–» подается на клемму, закрепленную на детали, а электрод подсоединяется к «+». Это обеспечивает создание наивысшей температуры в сварной области.
• Т. к. алюминиевые сплавы при нагревании расширяются больше, чем стальные, то при их сварке для полуавтоматической подачи проволоки в горелках должны использоваться контактные наконечники с диаметром отверстия заведомо с припуском на величину расширения, при этом должен соблюдаться хороший контакт для поддержания электрической искры.
• Для меньшего контактного трения при прохождении проволоки внутри горелки нужно использовать специальный кабельный канал, рассчитанный на алюминий. Обычно он изготавливается из тефлонового материала или на основе графита.
• Важным для успешного выполнения сварного шва является подбор подходящего диаметра сварной проволоки из алюминия. Т. к. этот металл является мягким, то использование тонкой проволоки до 8 мм в диаметре затруднительно ввиду сложности ее прохождения через горелку (она может запутываться с образованием петель и изгибов). Выходом является использование горелок с небольшим размером длины или применения дополнительного приспособления подачи проволоки внутри корпуса горелки.

При использовании толстой проволоки (от 1,2 до 1,6 мм в диаметре) нужно применять высокий сварной ток.

Сварка чугунных изделий

Аргон применяется не только при работе с цветными металлами. Нередко приходится сваривать чугун или сталь. Чугун – это сплав на основе железа и углерода. Чугун очень сложно сваривать благодаря тому, что получаемые сварочные швы склонны к образованию трещин. Кроме того, могут образовываться поры.

Еще одной его особенностью является способность к быстрому окислению. Для сваривания чугунных изделий лучше всего подходит порошковая проволока. Что же касается аргона, то он обеспечивает формирование сварных швов на изделии без шлака. Интересен тот факт, что соединение металлических изделий из чугуна используется в процессе ремонтных работ автомобилей старого производства.

Чугун сваривают проволокой на основе вольфрама. Очень часто используется подогрев металла. Он бывает общим и местным. Холодный способ тоже применяется. Для сварки чугуна подходит как постоянный, так и переменный ток. Сила тока определяется толщиной материала и диаметром проволоки. На 1 мм проволоки приходится от 50 до 90 А тока. Проволока может браться графитная, чугунная, на основе меди и железа, никеля.

Основные преимущества сварки с газовой защитой

1. Узкая зона высокотемпературного воздействия, поэтому MIG-MAG процессы не меняют свойства свариваемых металлов.
2. Отсутствие задымления в зоне сварочной ванны, что облегчает визуальный контроль качества шва.
3. Универсальность применения — MIG-MAG процессы совместимы с любыми металлами: от титана или алюминия до высоколегированной или конструкционной стали.
4. Отсутствие ограничений по пространственному положению детали — отрегулировав напор горелки, можно варить потолочные или наклонные швы, не испытывая никаких затруднений.
5. Нет ограничений по толщине — эта технология допускает сваривание листовых заготовок с толщиной от 0,2-0,5 миллиметра. Верхняя граница толщины соединения определяется только мастерством сварщика.
6. Отсутствие необходимости зачищать швы даже при многослойной наплавке — флюс улетучивается после прекращения подачи смеси из горелки.
7. Максимально возможная производительность труда даже при средней квалификации сварщика.

Все эти преимущества станут доступны только в случае поставки качественной смеси, подготовленной по ГОСТ и ТУ. Некачественные составы приведут к потере прочностных характеристик.

ООО «ИТЦ Промэксервис» готово предоставить заказчику высококачественный газ для сварочных работ, в любых объемах, с доставкой по Москве или Подмосковью. Мы работаем с крупными компаниями и физическими лицами, предлагая высокое качество и низкие цены. ИТЦ Промэксервис — лидер рынка с 1999 года.