Технология сварки алюминия и его сплавов

Особенности и основные способы сварки алюминия: краткая технология и необходимое оборудование

Алюминий – один из самых популярных конструкционных металлов, чему способствует его достаточная прочность, малый вес, отличные показатели тепло- и электропроводности. Тем не менее сварка алюминия представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс.

Особенности сварки алюминия

Материал отличается:

наличием тугоплавкой оксидной пленки (стойкой к температурам до 2050℃) при более низкой температуре плавления основного вещества (660℃);
мгновенным формированием оксидных пленок на каплях свежерасплавленного металла, что мешает их соединению друг с другом;
необходимостью применения высоких сварочных токов для компенсации теплопроводности;
высокой жидкотекучестью, а, следовательно, необходимостью оперативного охлаждения;
склонностью к деформациям и растрескиванию при остывании.

Последний фактор обычно связан с наличием в структуре алюминия примесей в виде пузырьков газов, частиц щелочных и щелочноземельных металлов.

Ряд сложностей может возникнуть при определении марки алюминия или его сплава (например, с магнием, марганцем, кремнием), особенно если процентное соотношение веществ неизвестно.

Вне зависимости от выбранного типа сварки алюминия требуется выполнение очистных и подготовительных операций, которые должны снизить влияние вредоносных факторов в процессе сварки. К таким операциям относят:

отбортовку тонколистовых заготовок и кромкование заготовок большой толщины;
разрушение оксидной пленки в среде инертных газов, которое включает механическое удаление поверхностного слоя и обезжиривание металла;
предварительный прогрев заготовок до температуры 250-400℃ (используется только в «горячих» методах сварки, зависит от толщины и формы заготовки);
установка теплоотводящих прокладок, обеспечивающих равномерное и быстрое охлаждение заготовок в процессе сварки.

Кроме того, при восстановительном сваривании может проводиться обработка дефекта проникающими диагностическими составами для определения глубины и формы трещин, а также расчетных показателей шва. Кромки обнаруженных трещин, как правило, разделываются.

После выполнения этих действий приступают непосредственно к свариванию металла. По завершении работ соединение промывается проточной водой, со шва удаляются шлаки и прочие загрязнения.

Ручная сварка вольфрамовым электродом в среде аргона (TIG)

Сварка алюминия в среде защитного газа (помимо аргона, может применяться гелий) стала в последние годы самой популярной и востребованной технологией.

Швы, наложенные данным методом, мало подвержены тепловым и усталостным деформациям, они остаются прочными и эластичными в течение всего периода эксплуатации изделия.

Ручная сварка алюминия в защитной среде предполагает использование вольфрамовых электродов диаметром от 1 до 5 мм, а также присадочных прутков диаметром от 1 до 4 мм. Для окончательного разрушения остаточных оксидных пленок применяются сварочные аппараты переменного тока. Конкретные параметры операций по методу TIG можно определить из таблицы.

Технология достаточно доступна, а потому широко используется не только в промышленных, но и в бытовых условиях. Для получения качественного соединения алюминиевых заготовок требуется лишь набор оборудования, включающий газонагнетающую установку, и определенные профессиональные навыки. Вот несколько советов, которые помогут правильно наложить сварочные швы:

Вольфрамовый электрод держат под углом 70-80° к рабочей поверхности, пруток – под прямым углом.
Пруток ведут первым, двигать его следует отрывисто, с периодическим подъемом вверх. Электрод следует за ним, формируя общую сварочную ванну с металлом прутка. Следует исключить любые поперечные движения.
Оптимальная длина сварочной дуги составляет 1,5-2,5 мм. Укорачивание дуги приводит к повышению температуры плавления, удлинение – к снижению.
Подачу газа включают за 3-5 секунд до начала сварки, отключают через 5-7 секунд после ее окончания. Это позволяет исключить оксидирование незастывшего металла.
Слишком интенсивная подача защитного газа не менее вредна, чем недостаточная. Она приводит к подсосу воздуха в зону сварки, что негативно сказывается на качестве швов.

Чтобы обеспечить эффективный теплоотвод, заготовку устанавливают на медный или стальной радиатор. Роль простейшего радиатора в бытовых условиях может играть свернутая проволока из металлов с высокой теплопроводностью.

При отсутствии такого охлаждения велик риск термических деформаций, искривления формы сварочной ванны и даже прожога заготовок.

Сварка полуавтоматом в среде аргона (MIG)

Полуавтоматические импульсные сварочные аппараты дают преимущество при работе с алюминием, так как генерируют серии импульсов, эффективно разрушающих поверхностные оксидные пленки. Кроме того, токи высокого напряжения «вбивают» в сварочную ванну капли металла прежде, чем на них успеют образоваться оксиды. Тем не менее при последующем плавлении и кристаллизации ванны не обойтись без защитного газа, роль которого традиционно играет аргон. Только в этом случае шов получится прочным, надежным и аккуратным.

При прочих равных условиях полуавтоматическое оборудование дает трехкратное преимущество в скорости сварки в сравнении с классическим TIG-методом, однако, требует применения более сложных и дорогостоящих технологических процессов. Кроме того, ручные швы, наложенные опытным сварщиком с использованием вольфрамового электрода и присадочного прутка, могут оказаться даже более качественными, чем швы, созданные полуавтоматом.

Полуавтоматическая сварка алюминия осуществляется постоянным током высокого напряжения с обратной полярностью. Одна из основных сложностей, связанных с этим процессом, заключается в равномерной и своевременной подаче мягкой алюминиевой проволоки в сварочную ванну. Чтобы избежать проблем, достаточно следовать нескольким простым правилам:

Выбор конкретной марки проволоки и режима ее подачи диктуется составом алюминия или алюминиевого сплава, который будет свариваться, толщиной заготовок, режимом работы сварочного аппарата и способом обработки кромок. Зачастую первый фактор остается неизвестным, а, значит, подбирать материал приходится экспериментальным путем.

Электродуговая сварка покрытыми электродами (MMA)

Главное преимущество ручной электродуговой сварки покрытыми электродами – простота процесса и доступность оборудования. При сваривании алюминия она обычно используется в том случае, когда нет возможности реализовать MIG- или TIG-процесс, и только тогда, когда толщина заготовок составляет не менее 4 мм. Метод MMA обладает рядом существенных недостатков, среди которых:

необходимость профессиональных сварочных навыков для создания ровного прочного шва;
высокая вероятность образования пузырей в сварочной ванне;
сильное разбрызгивание металла во время работы;
сложности в удалении шлаков и загрязнений.

Обязательным условием при сварке алюминия покрытыми электродами является предварительный прогрев заготовок. В качестве основного инструмента используют несколько специфичные сварочные выпрямители с полого снижающейся внешней характеристикой. Для относительно тонких заготовок (4-6 мм) используются электроды диаметром 4 мм, более тонкие электроды не применяются.

Технология MMA предполагает такую последовательность действий:

Заготовки закрепляются на рабочей поверхности с зазором в 1,5-2,5 мм, в случае необходимости проводится предварительная разделка кромок.
Между покрытым электродом и основным металлом поджигается электрическая дуга длиной около 2 мм. Более длинные дуги при MMA-сварке алюминия не только замедляют плавление, но и способствую окислению сварочной ванны, а также увеличивают разбрызгивание металла.
В процессе плавления электрода его основа примешивается к металлу сварочной ванны (15-35%), а плавящееся покрытие генерирует газовое облако, защищающее расплавленный алюминий от окислительного воздействия воздуха. Роль дополнительной защиты играют выбрасываемые шлаки.
Электрод быстро перемещают в продольном направлении, так как скорость его плавления значительно выше, чем у непокрытых аналогов. Поперечные уклоны электрода должны быть сведены к минимуму.
По мере удаления электрода металл кристаллизуется, формируя сварочный шов. Если происходит случайный обрыв дуги, в шве образуются непроработанные зоны – «кратеры».

Главными сферами применения MMA-метода стало бытовое и восстановительное сваривание технического алюминия, сплавов алюминия и магния (содержание Mg до 5%), силумина. Обязательным условием после проведения сварки является очистка и контроль качества шва.

Сварка алюминия — способы и технологии

Алюминий обладает большим списком достоинств, не зря его массово используют в самолетостроении. Но есть у него один недостаток – он трудно сваривается. Поэтому сварка алюминия и его сплавов – это удел высококвалифицированных сварщиков.

Низкая свариваемость алюминия – в чем дело?

Низкий показатель свариваемости алюминиевых сплавов обуславливается целым рядом их качеств.

Окисная пленка, которая покрывает алюминий и его сплавы. Температура ее плавления – 2044С, а температура плавления самого металла – 660С.
Высокая текучесть расплавленного металла затрудняет контролировать сварочную ванну, для чего приходится устанавливать специальные подкладки теплоотводящего типа.
При нагревании из алюминия начинает выходить водород, который после застывания металла оставляет в его теле поры и трещины.
Большой показатель усадки. А это приводит к деформации сварочного шва в процессе его остывания.
Теплопроводность алюминиевых сплавов выше, чем у стали, поэтому для их сварки применяется ток, который по силе выше, чем ток для сварки стальных конструкций. Разница где-то в два раза.
Если говорить о сварке алюминия своими руками в домашней мастерской, то вероятнее всего чистый алюминий вам не попадется. Скорее всего, это будет сплав неизвестной марки (дюраль и другие), к которому при сваривании придется настроить сварочный режим и подобрать дополнительные материалы.

Читать еще: Технология изготовления сварных конструкций

Способы сварки алюминия

Существует много способов сварки алюминиевых сплавов, где используются различные виды аппаратов и сварочных материалов. Основных же три:

При помощи вольфрамового электрода с инертными газами.
При помощи полуавтоматов в среде инертных газов.
С помощью плавящихся электродов без газов.

Последний вариант можно назвать, как технология сварки алюминия без аргона.

Внимание! В процессе сварки алюминия или его сплавов важно разрушить оксидный слой, который расположен на поверхности металла. Поэтому в данном процессе используют или переменный, или постоянный ток обратной полярности.

Как правильно варить алюминий

Все начинается с подготовки деталей, а точнее, соединяемых кромок. Основная цель – очистить их от загрязнений. Поэтому кромки алюминиевых заготовок сначала очищаются химическими составами, после высыхания производится обезжиривание, для этого можно использовать любой растворитель: ацетон, уайт-спирит, авиационный бензин и прочие жидкости.

Если планируется сваривать толстые алюминиевые заготовки (больше 4 мм), то их кромки необходимо разделать. Вариантов разделки несколько, к примеру, создания конусных кромок. И последняя операция в процессе подготовки – это очищение кромок от оксидной пленки. Для этого можно использовать напильник или крупнозернистую наждачную бумагу. Как видите, подготовка алюминия к сварке – процесс совсем простой.

Технология сварки алюминия штучными покрытыми электродами

Сварка алюминия электродом (покрытым) имеет свой код обозначения по режиму сварки – MMA. Ее используют для соединения металлов толщиною не менее 4 мм, и когда производится сборка неответственных конструкций. Данная технология является низкокачественной, потому что в процессе сварки алюминия и его сплавов внутри шва остаются поры, что снижает его прочность. Во время самого процесса происходит разбрызгивание металла, плохо отделяются шарики застывшего шлака, которые увеличивают коррозию.

Особенности сварки алюминия покрытыми электродами:

Варить можно только постоянным током с обратной полярностью.
Сила тока рассчитывается из соотношения: на 1 мм толщины заготовок используется ток силой 25-30 ампер.
Для образования качественного шва необходимо кромки двух свариваемых деталей нагревать до 300С, если толщина заготовок имеет среднюю величину. И до 400С при толстых заготовках.
Подогрев и медленное остывание – обязательное правило, которое необходимо соблюдать, чтобы получить шов высокого качества.
Сварку алюминия нужно выполнять непрерывно в плане использования одного электрода. Все дело в том, что при обрыве электрической дуги на ванне и на электроде образуется шлаковая пленка, которая перекрывает прохождение электрического тока, то есть, это препятствие повторному розжигу дуги.
После окончания процесса шов нужно очистить от шлака, который станет причиной образования зон коррозии.
Чистить можно горячей водой с последующей обработкой металлической щеткой.

Как сварить алюминий вольфрамовыми электродами в инертном газе

Это самый распространенный вариант, и его используют тогда, когда к прочности алюминиевых конструкций предъявляется жесткое требование. Для этого используется присадочная проволока диаметром 1,6-4 мм и сам вольфрамовый электрод диаметром 1,6-5 мм. А также защитный газ: аргон или гелий.

Электропитание сварочного процесса производится от источника переменного тока. Все параметры технологической операции зависят именно от выбранного оборудования. То есть, сначала определяются режимы сварки, после чего подбираются диаметры электрода и проволоки, скорость подачи аргона, сила тока и так далее.

Есть и свои особенности сварки алюминия по этой технологии:

Длина дуги не должна быть больше 2,5 мм.
Угол между плоскостью сварки и вольфрамовым электродом должна быть в пределах 80°.
Между проволокой и электродом угол должен быть прямым.
Сначала по шву движется присадочная проволока, а вслед за ней горелка с электродом.
Никаких поперечных движений, только продольные, что обеспечит ровность сварного шва.
Проволока подается в зону сварки возвратно-поступательными движениями. Это позволит равномерно заполнить ванну.
Алюминиевые заготовки нужно обязательно укладывать поверх листа железа, который в этом случае будет отводить тепло от зоны сварки.
Аргоновый газовый поток начинает подаваться до начала сварочного процесса за 4-5 секунд, а при окончании сварки выключается после через 6-7 секунд.

Как варить алюминий полуавтоматами

Это идеальный вариант, где используется аппарат для сварки алюминия. Он импульсного действия. То есть, в зону сварки подается импульс высокого напряжения, который быстро разбивает оксидный слой. После чего напряжение падает до базового уровня. Но на сегодняшний день эти аппараты очень дороги. Поэтому сварщики стали приспосабливать под данную технологию полуавтоматы, в которых даже отсутствует режим сваривания алюминия и его сплавов.

По сути, технология сварки алюминия точно такая же, как и стали. Только вместо стальной проволоки используется алюминиевая. Есть и другие особенности.

Алюминиевая проволока плавится в несколько раз быстрее стальной, поэтому необходимо увеличить скорость ее подачи в зону сваривания.
При нагревании алюминиевая проволока расширяется больше, чем стальная, поэтому рекомендуется приобретать специальный наконечник, обозначаемый буквами «Al».
Так как алюминиевая проволока мягче стальной, то в процессе подачи ее в зону сваривания могут образовываться петли и скрутки, поэтому рекомендуется использовать для ее подачи механизм с четырьмя роликами.

Сварка алюминия в домашних условиях инвертором

Сварка дюралюминия (алюминиевый сплав) или самого алюминия может проводиться инвертором. Для процесса необходимо правильно подобрать электрод и ток. Что касается электродов, то лучше использовать марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Установка (настройка) тока должна учитывать высокие плавящиеся свойства металла. Для чего нет необходимости выставлять ток большой величины.

Внимание! Перед началом сварочного процесса рекомендуется электроды прокалить, для чего используется специальная печь. Она так и называется – печь для прокалки электродов.

Сам процесс сварки ничем не отличается от сваривания стальных конструкций. И если перед вами стоит вопрос, можно ли варить алюминий в домашних условиях, то смело отвечайте, что можно.

Сваривание алюминия при помощи флюсов

Флюсы для сварки алюминия используются давно. Они представлены широким модельным рядом, где есть материалы для разных алюминиевых сплавов. Основное их назначение – разрушение оксидной пленки. При нагреве нанесенный флюс растворяется и разрушает окисел, и тут же производится соединение двух элементов.

Производители предлагают флюсы, которые используются только в газовой сварке алюминия, или только в дуговой. В последнем случае используются графитовые электроды или угольные.

Заключение по теме

Как видите, заварить алюминиевые заготовки можно разными способами, в которых используется разное оборудование для сварки. Но во всех случаях нужно свариваемый металл тщательно подготовить, и обязательно проводится настройка аппарата для сварки. Посмотрите видеоурок – как сваривать алюминий. Кстати, видео уроки дают возможность воочию увидеть, что собой представляет сваренный металл в конечном виде.

Сварка алюминия и его сплавов в вопросах и ответах

ВОПРОС №1

Имею большой опыт сварки. В своем гараже много варю черную и легированную сталь ручной дуговой штучным электродом.
Но вот, столкнулся с проблемой алюминия.
В связи с этим вопросы:

Возможно ли варить штучным электродом алюминий?
Каковы особенности сварки алюминия и стали?
Какой сварочник более всего подойдет для обоих металлов?
По какому принципу выбирается присадочный материал?
Какая подготовка должна предшествовать сварке?
Как подобрать сварочные режимы и какова технология сварки?

Извините за такое количество вопросов, в теме пока что вообще не разбираюсь.

Разница между сваркой стали и Аl

Алюминий — сложный материал. Но это при условии отсутствия опыта, как только набьете руку, и появятся представления о том, с чем же все-таки приходится иметь дело, вопрос сложности отпадет сам собой, останется только определенная специфика, о которой расскажем чуть позже.

Штучным электродом алюминий не варится. Существуют электроды для ручной сварки алюминия ММА, они пригодны для выполнения разовых работ, что-то сварить в быту. Например, электроды марки UNITOR ALUMIN-351N, к ним прилагается флюсовая присадка, которая заменяет аргон.

Для эффективной работы вам понадобится аппарат аргоно-дуговой. Его еще называют инвертором ТIG. Сварочный аппарат должен уметь работать в режиме АС/DC. То есть обязательно наличие переключаемых режимов переменного/постоянного тока.
Постоянным ведут сварку стали, переменным – алюминия.

Переменный ток разрушает стойкую оксидную пленку Al2O3, удаление которой является главным условием успешной сварки алюминия; он действует на поверхность «блестящего металла» подобно наждаку. Под действием этого «наждака» пленка, защищающая сплав от коррозии, разрушается и доступным становится «чистый» металл, который хорошо плавится и формируется.

Температура плавления оксида Al2O3 около 2700 градусов Цельсия, тогда как температура плавления большинства алюминиевых сплавов ограничивается 600-700 градусами. Вот почему сложно работать с этим металлом, особенно если он тонкостенный.

Читать еще: Технологическая карта на сварку стальных труб

В качестве подготовки алюминия рекомендуется предварительная механическая зачистка до металлического блеска, либо химическое травление. Хотя с наличием хорошего инвертора такая процедура хоть и не будет лишней, но и не будет строго необходимой, в противовес пайке – для пайки такая подготовительная процедура обязательна (читайте здесь)

Со сталью, как вы понимаете, дела обстоят гораздо проще. Окислы на ее поверхности не защищают ее от коррозии, если конечно сталь не легирована хромом и никелем, и не отличаются тугоплавкостью, потому и легко варятся простым постоянным током без особых условий.

Критерии выбора аппарата для сварки алюминия

Al обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, потому для листов толщиной 4 мм необходим сварочный ток более 200А.
Для полноценной работы понадобится инвертор, который работает если не на высоких, то хотя бы на средних токах. Оборудование с максимальным током 250 А на выходе подойдет для этих целей. Лучше, конечно, 300А.

Оборудование для сварки алюминия

Но даже если у вас маломощный «агрегат», а вам приходится заниматься наплавкой, крупногабаритных деталей, можно компенсировать недостаток мощности предварительным подогревом. Приобретите электропечь для прогрева деталей до температуры 300-350 градусов.

Если все еще сомневаетесь, какой аппарат выбрать великолепный вариант — TELWIN SUPERIOR TIG 242 AC/DC -HF/LIFT , либо AuroraPRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE, оба прекрасно подойдут для Al, так же, для стали, нержавеющей стали, титана, меди, никеля, магния.

Алюминий на воздухе не варят.
Сварочная ванна должна быть защищена инертным газом. Для «черной» стали это необязательно, достаточно флюса, которым покрыт плавящийся электрод, но для алюминия это обстоятельство играет важную роль.

Обычно применяют аргон, реже гелий, который великолепно действует на весь процесс, особенности плавления, но и стоит гораздо дороже. Аргон применяют чаще, но, обратите внимание, что он должен быть технически чистым, содержание сторонних примесей минимальное. Плохой аргон даст грязный шов с включениями.

Проволока для сварки алюминия

Получить гарантированный провар на требуемую глубину можно, если сделать разделку шва или может понадобиться усилить шов стыкового соединения. В обоих случаях понадобится сварочная проволока.

Для алюминия и его сплавов используйте присадку идентичную или близкую по химическому составу к основному металлу. То же относится и к электродной проволоке для полуавтомата.

Для литейных сплавов, таких, например, как АЛ5 или АЛ9 (АК7ч) рекомендуется применять присадочную проволоку АК5 ГОСТ7871-75 (ER4043 AlSi5)
Для деформируемых сплавов на основе магния и марганца (АМг, АМц) — АМг6 ГОСТ7871-75.

А теперь перейдем к конкретике…

Пошаговая инструкция по сварке алюминия для новичков

на примере сварочного инвертора Aurora PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

• Чтобы качественно сварить алюминий поверхность металла нужно зачистить. Некоторые люди этого не знают и даже от краски не очищают. А алюминий имеет оксидную пленку, которая тяжело разрушается. Можно это делать металлической щеткой, но если есть болгарка, лучше ей. На болгарку ставим щетку, либо лепестковый диск, либо, на худой конец, зачистной и зачищаем поверхность до чистого металла, металлического блеска.

• Еще один важный момент – это заточка электрода и длина его выхода из сопла горелки. Затачивают так, чтобы он был как иголка, острый и перед сваркой зажигают на любой металлической пластине (назовем ее настроечной), которая завалялась в хозяйстве. После такого поджига кончик электрода из игольчатой, должен приобрести сферическую форму. Лучше всего, если он будет блестящим – это значит, что с ним все хорошо. Если он матовый и имеет неправильную геометрию, значит что-то пошло не так:

Либо ток большой,
либо газовая защита недостаточная,
окончательная продувка газом неправильно выставлена.

Выход электрода определяется в зависимости от положения горелки, конфигурации детали и вида соединения: если угловое, нужно чтобы он выходил побольше, если сварка встык – миллиметра два. Если сварщик пользуется линзой, электрод можно вывести и на 5 мм. Линза помогает забраться в труднодоступные места и проводить боле качественную сварку.

• Затем с помощью главной панели аппарата переводим его в режим АС-переменный ток (клавиша АС/DC на картинке №13). Выставляем силу тока интуитивно. Чтобы подобрать правильный параметр надо несколько раз попробовать, либо заранее знать, какую назначить силу тока для определенной толщины металла.

• Настройка двухтактного или четырехтактного режима. Эту настройку обычно выбирают исходя из личных предпочтений. Кому-то удобен первый, кому-то второй.
В двухтактном мы нажимаем кнопку горелки, у нас срабатывает поджиг и сварщик работает все-время, держа эту кнопку «пуска». В конце сварщик убирает палец с кнопки – сварочный процесс закончился.
В четырехтактном режиме циклограмма следующая. Мы нажимаем кнопку: пока держим ее – срабатывает стартовый ток, это регулировка на аппарате под обозначением «старт А» (на картинке №1), затем отпускаем кнопку – у нас основной ток, который мы выставили с помощью ручки свободной регулировки «Welding A» (см. под №2). Ориентировочно, для электрода 1,6 ставьте 120А, если ток больше, понадобится электрод диаметром 2,4 – выдерживает уже до 200 -210А, если еще больше – берите диаметр 3,2.

• По окончанию сварки включается функция заварки кратера, регулируется с помощью ручки Down Slope (№4) и работает только в четырехтактном режиме. Фактически это регулировка времени – сколько будет секунд происходить заварка кратера.

• Одна из важнейших настроек -это AC Balance (№8), так называемая зачистка. Если мы переводим ручку в плюс – очистка алюминия происходит лучше. Если вы варите грязный алюминий, эту настройку можно изменять в зависимости от полученных результатов. Обычно ручку Баланса ставят 50/50 на середине.
Все эти настройки важны для работы в обычном режиме без использования специальных навыков.

Сам процесс сварщик ведет визуально его контролируя: горелка в правой руке, пруток в левой. Для начало нужно выполнить самый простой шов – прямолинейный. Горелка движется справа –налево, вы поджигаете дугу и видите как плавится основной материал, как только образовался жидкое пятнышко металла, добавляете немного металла с прутка и двигаетесь дальше. Процедура повторяется снова и снова пока вы не закончите шов.

ВОПРОС №2

Здравствуйте! Нужно сварить трубку штатива. Все бы ничего, но есть одна сложность. Деталь ø29 (скорее всего из АМг) нужно приварить к винту с резьбой ¼ дюйма (сделана из Д16). Материалы-то разные, сварятся ли? Может не мучиться и пойти другим путем? Приварить к дет. ø29 шайбу из АМг, а потом винт посадить на эпоксидную смолу?

Вариант с эпоксидным клеем имеет право на существование. Двухкомпонентные составы на основе эпоксидных смол применяются даже в авиации: шпильки устанавливаются в алюминиевые корпуса агрегатов на клей типа ВК-31 и выдерживают высокие вибрационные нагрузки, температурные воздействия и т.д. В домашних условиях можно подобрать менее специализированный состав.

Однако давайте попробуем разобраться по поводу сварки предложенных вами алюминиевых сплавов разных марок. Практики сварки именно этих двух материалов мы, к сожалению, не имеем. Тем не менее, опыт работы с алюминием и теоретические знания позволяют нам сформулировать ответ следующим образом: по справочным данным Д16 не применяется для сварных конструкций; АМг сваривается без ограничений (первый сплав упрочняется термически до твердости свыше 105НВ, второй – термически не упрочняемый, хотя это и не играет большой роли в данном конкретном случае). Несмотря на данные справочника де-факто Д16 варится (вы получите сварной шов на этом материале), другое дело, что подобные соединения нельзя применять в конструкциях, которые несут какую-либо силовую нагрузку — проявится терщина, лопнет шов и т.д. В декоративных же целях (откололся кусочек от детали) сварка вполне допустима.

Если ваш штатив не будет испытывать каких-либо существенных нагрузок, его можно сварить, ведь у АМг и Д16 одна основа: приблизительно 93-96% алюминия. Варить можно с присадкой АМг (если есть вопросы по выбору присадки, читайте статьи «Выбор присадочного прутка» и «Выбор электродной проволоки для полуавтомата»

После сварки обязательно нужно провести отжиг для снятия сварочных напряжений в электропечи типа СНОЛ. Согласно ПИ1.2.255-83 полный отжиг для АМГ1 производится по режиму: Т= 300-400 оС t=2-10 мин. при толщине менее 6мм и t=10-30 мин при толщине более 6 мм. Для Д16 полный отжиг заключается в нагреве до 380-420 оС , время выдержки t=10-60 мин. для всех толщин.

Читать еще: Чернышов технология электрической сварки плавлением

Вывод: для вашего узла, сваренного из материалов разной марки, нужно провести полный отжиг около 350 оС в течение приблизительно 30 мин или неполный отжиг 250 оС в течение 1-3 часа (второй режим более «щадящий»)

Решение, какой вариант выбрать, с клеем или сваркой, вам нужно будет принять самостоятельно.

Р.S. Перед сваркой детали (если будете варить аргоном) нужно зачистить механически, но, если есть такая возможность, лучше произвести химическое травление (в том числе присадочного материала) в следующем порядке:

— обезжирить в 4-5%-ном водном растворе едкого натра NaOH (40-50г на 1л воды) при Т=40…60 оС в течение 2 …3 мин;

— промыть в воде при температуре Тводы=30-50 оС в течение 2 мин;

— осветлить 20-25%-ым раствором азотной кислоты (200-250г на 1л воды) при Т=15-20 оС в течение 2-3 мин;

— осуществить промывку в холодной воде при Тводы=5-15 оС 2-3 мин, затем в горячей воде при Тводы=60-80 оС 2-3 мин;

— Сушить в воздушной атмосфере при Т=60-70 оС до полного испарения влаги.

Как правильно варить алюминий в домашних условиях

У этого металла внушительный список достоинств, но из-за его особенностей сварка алюминия связана с трудностями. Основной проблемой при самостоятельном ремонте деталей из алюминия является сложность создания условий аналогичных заводским. Однако и упрощенные технологии обеспечивают приемлемые результаты.

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Трудности сварки алюминиевых сплавов и чистого металла связаны с его свойствами:

Температура плавления окисной пленки, покрывающей поверхность этого материала, 2044⁰C, а металла — 660⁰C.
Поверхность капель, образующихся при плавлении алюминия, мгновенно окисляется, что препятствует созданию монолитного шва. Поэтому сварочную ванну приходится ограждать от контакта с воздухом.
Из-за высокой текучести металла в расплавленном виде контроль над сварочной ванной затруднен. Проблема решается подкладкой под заготовки железных пластин для отвода тепла.
В алюминии содержится водород, который при остывании шва выходит наружу, образуя поры и трещины. В сплавы входит кремний, способствующий растрескиванию во время охлаждения соединения.
У алюминия высокий коэффициент температурного расширения, поэтому усадка при остывании приводит к деформации заготовок.
Из-за высокой теплопроводности сварку приходится вести током в 1,5 — 2 раза большим, чем при работе со сталью.
При сварке алюминия своими руками не всегда удается определить марку сплава, поэтому настройка оптимального режима сварки затруднена.

Способы сварки алюминия

Выбор метода, которым можно сварить алюминий дома, определяется имеющимся оборудованием. Разработано несколько способов, но популярными стали только три.

Вольфрамовым электродом

Этим способом сваривают алюминий, когда к прочности шва предъявляются жесткие требования. Он создается за счет плавления присадочной проволоки диаметром 1,6 — 4 мм дугой, создаваемой неплавящимся электродом из вольфрама. Для защиты от окисления к месту сварки подается аргон или гелий.

Работа выполняется на переменном токе. Если работа проводится в помещении, расход газа настраивают в пределах 5 — 8 л/мин, на улице больше. Диаметр электрода и сила тока в зависимости от толщины деталей определяются по таблице:

При выполнении сварки следует учитывать нюансы метода:

длину дуги поддерживают на уровне 2,5 мм;
электрод устанавливается под углом 80⁰ к стыку;
проволока подается под углом 90⁰ к электроду;
горелку с электродом перемещают следом за проволокой без поперечных движений;
для равномерного заполнения стыка проволоку подают короткими отрезками;
на конце электрода должен образоваться шарик правильной формы, если нет — нужно увеличить ток;
газ подают за 4 — 5 секунд до сварки изделий, после завершения перекрывают спустя 6 — 7 сек.

Плавящимся электродом

Сваркой электродами с покрытием соединяются заготовки толщиной от 4 мм, если нет высоких требований к качеству и прочности. Процесс сопровождается бурным разбрызгиванием плавящегося металла. Шов получается рыхлым, поскольку в нем остаются поры. Шлак, способствующий развитию коррозии, удаляется с трудом. Несмотря на недостатки эта технология очень популярна, поскольку выполняется без дорогостоящего оборудования и расходных материалов.

Электродами, обмазка которых при испарении создает защитную среду, проводится сварка алюминия и его сплавов большинства марок. Лучшими признаны марки УАНА и ОЗАНА. Перед применением их рекомендуется прокаливать. Если специальных электродов нет, вместо них можно использовать алюминиевые жилы кабелей. Их обмазывают смесью порошкового мела с жидким стеклом, чтобы получился слой 1,5 — 2 мм с последующей просушкой.

Сварка проводится постоянным током с обратной полярностью. Лучше пользоваться инвертором, но подойдет и самодельный аппарат. Сила тока выбирается исходя из того, что на 1 мм толщины деталей должно приходиться 25 — 30 А. Для улучшения проплавки края заготовок в зависимости от толщины нагреваются до температуры 300 — 400⁰C. После завершения работы месту соединения дают медленно остыть, чтобы уменьшить риск растрескивания и деформации.

Из-за низкой температуры плавления алюминиевые электроды сгорают быстрей, чем стальные аналоги, поэтому сварка выполняется быстрей. Их ведут вдоль стыка без поперечных колебаний, стараясь заварить шов без остановок. Прерывание дуги приводит к образованию на кончике электрода и в ванне пленки из шлака, которая затруднит повторный розжиг.

Сразу после завершения со шва оббивают шлак. Для удаления мелких крошек соединение промывают водой и чистят жесткой щеткой. Для полной уверенности в отсутствии частичек шлака дополнительно проходятся щеткой со стальной щетиной.

Полуавтоматом

Качественная сварка алюминия и его сплавов с созданием монолитных красивых швов выполняется полуавтоматами, работающими в импульсном режиме. Оксидная пленка разбивается кратковременным разрядом высокого напряжения, которое затем снижается до исходного значения. По такому же принципу происходит «вбивание» капель в зоне сварки. Однако, из-за высокой цены оборудования, оно редко используется домашними мастерами. Чаще приспосабливают обычные полуавтоматы, так как варить алюминий ими дома можно с хорошим качеством. Однако на аппарате без дополнительных опций оптимальные настройки придется подбирать экспериментальным путем.

Работая по этой технологии, следует учитывать ее особенности:

Работа проводится на постоянном токе с обратной полярностью. Величину тока можно выставлять по таблице для вольфрамового электрода с последующей корректировкой.
У мягкой алюминиевой проволоки есть склонность к образованию петель. Для устранения этого недостатка ее подают механизмом с четырьмя роликами через укороченный рукав с тефлоновым вкладышем.
Из-за высокого температурного расширения алюминия проволока может застревать в отверстии наконечника. Проблема решается заменой на другой с большим диаметром или с маркировкой «Al».
Из-за быстрого сгорания скорость подачи алюминиевой проволоки устанавливается больше чем при работе со стальной. Иначе она начнет плавиться внутри наконечника, выводя его из строя.

Подготовка поверхностей к сварке

Под правильным свариванием алюминия подразумевается не только настройка параметров процесса, но и предварительная обработка заготовок:

Место соединения на расстоянии 2 — 3 см от стыка очищают от грязи и обезжиривают любым растворителем.
При сварке деталей толщиной больше 4 мм неплавящимися электродами с кромок снимают фаски под углом 45 — 65⁰. У листов толщиной до 1,5 мм делают отбортовку торцов. У заготовок, соединяемых плавящимися электродами с покрытием, кромки разделывают, если толщина больше 20 мм.
Прежде чем сваривать алюминий, с поверхностей возле стыка напильником или металлической щеткой удаляется оксидная пленка. Обработка проводится без надавливания, чтобы в царапинах не остались ее частички.

Технология сварки алюминия

Этапы сварки алюминия в домашних условиях одинаковы для всех способов:

заготовки предварительно нагревают до 150⁰C;
на аппарате выставляются настройки выбранного режима;
зажигают дугу контактным или бесконтактным методом;
наплавляют сварочную ванну до появления на поверхности зеркального пятна;
затем подают присадочную проволоку, если это предусмотрено технологией, и начинают перемещать электрод вдоль стыка.

Полезные советы

Повысить качественные показатели сварки алюминия в домашних условиях помогут рекомендации специалистов:

разделывая кромки, следует учитывать, что при уменьшении угла фасок увеличивается ширина шва;
при соединении деталей толщиной больше 7 мм между ними нужно оставить зазор 2 мм;
чтобы шов получился ровным по ширине, детали сначала прихватывают с обеих сторон;
перед завариванием трещину расширяют и углубляют, так как варить алюминий без ее заполнения бесполезно;
толстостенные детали сваривают в несколько проходов до заполнения стыка, удаляя шлак с каждого шва.

Узнав как сваривать алюминий в домашних условиях можно переходить к практике. Однако, чтобы не стать жертвой несчастного случая, прежде нужно запастись одеждой и перчатками из огнеупорного материала. Для работы дома лучше приобрести аппарат с возможностью проведения ручной и аргонодуговой сварки.

0 0 голоса

Рейтинг статьи