Сварка алюминия аргоном полуавтоматом: технология, видео

Толщина оксидной пленки на твердом алюминии

Толщина естественной оксидной пленки довольно тонкая – от 1 до 3 нм в зависимости от сплава и температуре образования оксида (до 300 °С). На рисунке 1 показано постепенное увеличение толщины оксидной пленки на чистом алюминии при ее образовании при температуре от комнатной до 400-500 °С. Затем происходит разрыв в скорости окисления и резкое увеличение толщины оксидной пленки до 20 нм. Причиной этого считается переход от аморфной структуры оксида алюминия к его кристаллической структуре. Именно поэтому при сушке измельченного алюминиевого лома и обжиге с него органических покрытий его не нагревают выше 400 °, чтобы избежать чрезмерного окисления.

Рисунок 1

В твердом состоянии алюминия оксид алюминия играет положительную роль, так как оксидная пленка имеет форму γ-Al2O3 и толщину несколько нанометров. Она надежно изолирует поверхность алюминия и останавливает дальнейшее окисление. При постоянной температуре толщина оксидной пленки растет сначала очень быстро, но затем скорость роста замедляется и сводится практически к нулю.

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 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.

Видео:

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 устроена горелка аргонового аппарата для сваривания

Горелка — один из основных узлов аргонного сварочного аппарата. Она состоит из:

газового сопла;
вольфрамового электрода (неплавящегося);
система охлаждения;
корпуса с цангой.

Газовое сопло из керамики соединено с газовым баллоном через редуктор. Вольфрамовый электрод используется для создания электрической дуги, но сам не плавиться, для сварки используется присадочный пруток — специальная проволока, которая подается в зону дуги отдельно. Материал прутка подбирается для каждого металла отдельно.

Для продления срока жизни электрода он должен охлаждаться до определенной температуры, ниже критической. В большинстве аппаратов для ручной сварки, как любительских, так и профессиональных, он охлаждается воздухом. Но на мощных промышленных установках предусмотрено жидкостное охлаждение электрода с помощью непрерывно циркулирующей в зоне электрода воды.

Варить алюминий можно как с помощью обычного сварочного аппарата или инвертора, оборудованного продувной аргонной горелкой и имеющего в своем активе специальный набор настроек, так и специальным аргонным. Особенность сваривания алюминия является то, что оно производится переменным током.

Что необходимо учитывать при проведении работ?

Аргоновая сварка применяется для соединения многих однородных металлов, сплавов. Принцип действия этого оборудования заключается в образовании электрической дуги между вольфрамовым электродом и металлической поверхностью, которая позволяет создать сварочный шов. На обрабатываемую поверхность поступает поток инертного газа.

При проведении работ следует учитывать ряд особенностей:

Образование оксидной плёнки. Плёнку можно расплавить при температуре 2000 градусов Цельсия. Одновременно с этим алюминий плавится при 500 градусах. Чтобы сделать качественный шов, нужно предварительно зачистить заготовку от оксидной плёнки. Сделать это можно щёткой или растворителем.
Гигроскопичность. Алюминий активно впитывает влагу из окружающей среды. При разогреве заготовки с помощью сварочной дуги материал начинает выделять накопившую влагу. Чтобы шов получился более качественным, сварщики рекомендуют предварительно разогревать заготовку до 150 градусов.
Зачистка обрабатываемой поверхности от воздуха. Чтобы это сделать, нужно выставить правильный поток аргона. Если газа недостаточно, материал будет вспениваться. Вольфрамовый стержень повредится. Когда газа поступает слишком много, он будет мешает формироваться шву. Увеличенный расход сделает процесс соединение заготовок более затратным.

Как правильно настроить оборудование

Сложность сварки алюминия обусловлена не только химическими свойствами данного металла, но также необходимостью строго придерживаться оптимальных режимов выполнения данной технологической операции

Для того чтобы хорошо усвоить правила выполнения такого непростого процесса, недостаточно будет просто посмотреть обучающее видео, важно понимать нюансы осуществления данной операции

К особенностям рассматриваемого процесса, о которых не расскажет обучающее видео, относятся следующие.

Перед началом сварки важно правильно выбрать и выставить рабочие режимы полуавтомата (напряжение, силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, полярность).
Чтобы полученный сварной шов обладал требуемым качеством и надежностью, необходимо правильно подобрать расходные материалы.
Если посмотреть видео, демонстрирующее сварку алюминия полуавтоматом, можно обратить внимание на то, что данный процесс сопровождается образованием большого количества копоти. Это также следует учитывать при выполнении такой технологической операции.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Как и любой сложный технологический процесс, сварка деталей из алюминия при помощи полуавтомата требует тщательной подготовки, в рамках которой выполняются следующие мероприятия:

подбираются наконечники для сварочного оборудования, которые оптимально подойдут для присадочной проволоки определенного диаметра;
выполняется тщательная зачистка поверхностей деталей, которые необходимо варить;
выбираются режимы сварки полуавтоматом, которые зависят от нескольких параметров: толщины соединяемых деталей, типа соединения и др. (чтобы облегчить себе выбор режимов сварки, можно использовать специальные таблицы или параметры, которые оговорены требованиями соответствующих ГОСТов);
при выполнении сварки алюминия полуавтоматом наконечник устройства располагают под требуемым углом к поверхности соединяемых деталей.

Схема наложения шва при сварке алюминия

При сварке алюминия, который отличается высокой теплопроводностью, очень важно контролировать степень нагрева соединяемых заготовок, чтобы не допустить их перегрева и, как следствие, деформации

Технология

Технология сварки алюминия аргоном зарекомендовала себя как отличный метод скрепления алюминиевых деталей. При правильном выполнении всех этапов, швов не будет заметно. Огромный плюс в полном отсутствии шлака, из-за чего можно быть уверенным в идеальном качестве шва.

К процессу сварки необходимо заблаговременно тщательно подготовиться. Сюда относятся расходные материалы, подготовка оборудования, зачистка металла.

При сварке в расплавленный металл попадают из окружающей среды газы и вещества, ухудшающие качество материала и получившегося шва. Чтобы избежать этого, во время сварки используется защитный газ. Дешёвый и популярный инертный газ — аргон. Он поставляется в специальных баллонах под давлением, и при работе создаёт особую среду. Расход аргона при сварке алюминия зависит от толщины металла, сварочного аппарата и других факторов. В среднем, в минуту уходит от 15 до 20 литров газа.

Аргон — лишь защитный газ, сама сварка — электрическая. Нужно всегда учитывать источник питания, номинальную и максимальную мощность. Сварка может быть ручная и автоматическая. Основная разница в принципе подачи электрода: автоматикой или вручную. Электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся.

Вольфрамовая проволока — неплавящийся электрод, который обеспечивает прочное и надёжное соединение металлов. Он справится с любой поставленной задачей: сварка тонкого алюминия или объединение больших элементов конструкции. Он не плавится, а материал для сварки подаётся непосредственно мастером.

Большинство специалистов утверждают, что сварка алюминия аргоном на постоянном токе невозможна. Другие же уверены, что при подключении к обычному источнику постоянного тока работа возможна, но при условии изменения полярности.

Если не менять полярность и делать сварку алюминия аргоном постоянным током, то стоит ожидать возникновения ряда проблем:

сложности в поджоге и поддержании дуги;
разбрызгивание расплавленного металла;
присадочный пруток не справится с задачей, будет плавиться с большой скоростью;
на окончательном шве будут видны серьёзные недочёты: прожоги и чёрный налёт.

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

Факты – упрямая вещь

Покончив с мифами, перейдем к реальным фактам, действительно оказывающим влияние на работу с перспективным, но не слишком послушным материалом.

Наиболее простым способом обеспечить защиту свариваемого участка деталей от воздействия внешней среды является подача под давлением аргона. Этот благородный газ вполне доступен, хотя и стоит несколько дороже, чем используемый при работе со сталью углекислый газ. Хорошие результаты дает применение смеси аргона и гелия. Поскольку мы уже выяснили, что сварка алюминия полуавтоматом без аргона невозможна, то при отсутствии газа придется раздобыть где-то флюс.
В состав флюсов для сварки алюминия, как правило, входят соли щелочных и щелочноземельных элементов и, в небольшом количестве, активизирующие химический процесс фтористые компоненты. Существует множество рецептов различного состава, подбираемых в зависимости от характеристик металла, с которым предстоит иметь дело. Так, для сварки получивших распространение алюминиево-марганцевых сплавов хорошо подходят флюсы АН-А1 и АН-А4. При их использовании соединительный шов получается ровным, однородным и не содержит посторонних включений.
Даже при использовании защитного газа наилучшие результаты удается получить, обработав поверхность соединяемых деталей флюсом. Однако такая обработка занимает некоторое время и замедляет ход работ.
В промышленных условиях для проведения работ лучше всего использовать оснащение, использующее принципы импульсной сварки. Именно с его помощью достигается оптимальный результат. Ввиду относительной сложности и дороговизны подобного оборудование, все более широкое распространение получают инверторные сварочные полуавтоматы

Не слишком уступая в качестве соединительного шва, они проще, и вполне могут быть использованы даже в домашних условиях.
Особое внимание следует уделять качеству сварочной проволоки. Ее химический состав бывает различен, и должен подбираться с учетом химического состава, используемого для изготовления деталей алюминиевого сплава

Проволока низкого качества, не имеющая равномерного сечения и обладающая низкими механическими свойствами, затрудняет работу и часто приводит к повреждению оборудования.

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.

Марка по международной классификации	Отечественный аналог
ОК Autrod 1070 (18.01)	Св. — А85, Св.- А97, Св. — Амц
ОК Autrod 1450 (18.11)	Св. — 1201
ОК Autrod 4043 (18.04)	Св. – АК5, Св. – АК6
ОК Autrod 5183 (18.16)	Св. – АМг5
ОК Autrod 5356 (18.15)	Св. – АМг3

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.

Технология сварки

Технология сварки алюминия полуавтоматом— последнее, что вам нужно узнать для качественного результата. Вы разобрались в нюансах, выбрали сварочное оборудование и настроили его? Значит, пора приступать к работе.

Как мы писали ранее, для начала нужно металл подготовить. Тщательно зачистите поверхность, комбинируя способы зачистки. Не должно быть очагов коррозии, следов грязи, пыли или масла. Обезжирьте поверхность металла с помощью растворителя.

Убедитесь, что наконечник шланга подачи проволоки большего диаметра, чем сам присадочный материал. Загрузите проволоку в механизм подачи, подготовьте газ и включите сварочный аппарат. Ели пользуетесь методом TIG сварки, то подготовьте электроды.

Зажгите дугу. Следите, чтобы на протяжении всей сварки она горела стабильно. Расстояние между сварочной ванной и дугой должно быть не более 15 миллиметров. Также старайтесь следить за скоростью подачи проволоки. Если чувствуете в себе уверенность, то увеличьте скорость. Но не нужно ставить максимальное значение, поскольку металл не сможет как следует провариться.

Ведите дугу ровно, старайтесь формировать шов равномерно. После того, как работа будет окончена, плавно отведите дугу в сторону. Не нужно сразу прекращать подачу газа, подождите 10 секунд и только затем закройте вентиль на баллоне. Это защитит еще горячий шов от воздействия кислорода.

Элементы для сборки самодельного аппарата

Чтобы собрать оборудование для аргоновой сварки, потребуются следующие элементы:

сварочный аппарат постоянного тока или инверторного типа;
осциллятор;
блок защиты инвертора;
горелка;
баллон с аргоном;
газовый редуктор;
газовый шланг;
сварочные кабели.

Источник тока

В качестве источника тока для TIG сварки можно взять обычный сварочный трансформатор и на его выходе приспособить диодный мост для выпрямления тока. Также можно использовать сварочный выпрямитель. Но для обоих типов аппаратов потребуется добавить еще и осциллятор, который будет способствовать бесконтактному розжигу дуги.

На просторах интернета можно прочитать, что проще всего сделать аргонную сварку из инвертора. Но здесь имеется несколько нюансов. Существуют инверторы, в которых уже встроена возможность для TIG сварки. В таком случае достаточно подсоединить к аппарату рукав с горелкой для аргоновой сварки, подсоединить шланг к баллону с аргоном, и агрегат готов к работе. Но сначала нужно переключить его в режим TIG и выставить необходимую силу тока.

Следует заметить, что в таких инверторах уже встроен осциллятор и необходимая защита.

Инверторы без встроенной функции TIG сварки использовать для этой цели не получится. Даже если к нему подключить внешний осциллятор, то инвертор просто сгорит. Чтобы этого не произошло, понадобится небольшая переделка инвертора, которая заключается в добавлении в его схему блока защиты. Данный блок можно собрать вместе с осциллятором на одной плате и поместить ее в отдельный корпус. Получится небольшая приставка к инвертору.

Осциллятор и блок защиты

Как уже говорилось выше, для сварочного инвертора потребуется специальная приставка для TIG сварки. Ее можно собрать своими руками по схеме, предоставленной ниже.

Данная схема включает блок защиты (расположен слева) и осциллятор. Последний можно приобрести в Китае или собрать самостоятельно. Как собирается приведенная выше схема, можно узнать, посмотрев это видео.

Горелка

Для аргоновой сварки используется специальная горелка, состоящая из керамического сопла и держателя вольфрамового электрода.

Также на горелке расположены кнопка пуска и вентиль для подачи газа. Горелку можно собрать из комплектующих, которых достаточно на китайских сайтах, или там же купить уже готовую (собранную).

Баллон с аргоном

В целях безопасности все баллоны с газом принято окрашивать в разные цвета и наносить на них надписи тоже различных цветов. Ниже приведен рисунок, на котором показаны все разновидности газовых баллонов с соответствующей их содержимому маркировкой и цветом.

Как видно из рисунка, для аргона используют баллоны черного цвета (с белой полосой) либо серого цвета (с зеленой полосой и надписью). Для TIG сварки применяют очищенный аргон. Поэтому понадобится приобрести баллон серого цвета с зеленой надписью “Аргон чистый”.

Совет! Для профессионального использования используются баллоны емкостью около 50 литров, имеющие большой вес. Но для бытового использования будет достаточно баллона на 10 литров, который можно перемещать самостоятельно.

Редуктор

Поскольку газ в баллоне находится под большим давлением, то чтобы подать его на горелку, потребуется редуктор. Данный прибор показывает давление в баллоне и позволяет регулировать скорость потока газа по шлангу, ведущему к горелке.

Редуктор должен подбираться строго под определенный газ, то есть в данном случае – под аргон. Обычно прибор имеет такой же цвет, как и баллон с газом.

Шланг и сварочные кабели

Если собирать рукав для аргоновой сварки самостоятельно, то он получится толстым и плохо гнущимся, поскольку в него нужно поместить электрический кабель и газовый шланг. К тому же, потребуется отдельно приобретать разъемы для подключения к горелке и к инвертору (если использовать инвертор с возможностью TIG сварки). Готовый рукав для аргоновой сварки можно купить там же, где и горелку.

Сварка аргонная неплавящимся электродом. Технология процесса

Чтобы освоить в должной степени технологию проведения такой работы, как аргонная сварка, обучение следует перевести в описание схемы данного процесса, что мы и сделаем. Основными элементами схемы являются сварочный аппарат, горелка и расположенный в ней электрод. Дуга сварки возникает в пространстве меж электродом и свариваемой плоскостью под воздействием электричества и защитного газа, вдуваемого через сопло горелки.

Аргон же, будучи почти на 40% тяжелее воздуха, выдавливает его из области сварки, надежно изолируя от воздействия атмосферы сварочную воронку и практически не вступая в химический контакт с металлом. Присадочный материал подается в дуговую область со стороны, не включаясь в цепь.

Аргонная сварка, производимая неплавящимся электродом, происходит без касания изделия (в отличие от сварки плавящимся), для зажигания дуги специально параллельным способом к источнику питания подключается устройство под названием «осциллятор».

Осциллятором с целью поджига дуги, на электрод подаются высоковольтные импульсы высоких частот. Эти импульсы, в свою очередь, производят ионизацию дугового отдела и при включении сварочного тока обеспечивают зажигание дуги. Когда аргонодуговая сварка (видео смотрите здесь) выполняется под переменным током, вслед за зажиганием дуги осциллятор выполняет переход в режим стабилизатора.

В этом случае, для предотвращения деионизации дугового отдела и предотвращения затухания дуги, он уже подает в момент перемены полярности импульсы на дугу.

Сварка алюминия аргоном