Особые свойства алюминия
Широкое применение алюминия обусловлено его малым удельным весом, достаточно стабильной прочностью и коррозионной стойкостью. Но поведение при термообработке создает трудности при соединении алюминиевых конструкций и деталей сваркой. Это связано с особенностями физико-химических свойств алюминия: 
- не меняет цвет при сильном нагревании, поэтому по цвету трудно понять степень нагрева металла;
- имеет широкий диапазон температур плавления, в отличие от стальных сплавов, и начинает плавиться при низком температурном пороге, теряя при этом прочность;
- не проявляет склонности к намагничиванию;
- обладает высокой теплопроводностью (в среднем в 5 раз больше, чем стальные сплавы), в связи с чем при нагреве зоны стыка тепло интенсивно распределяется по всей свариваемой детали. Чтобы не потерять его, перед сваркой особенно крупных алюминиевых изделий их предварительно нагревают;
За счет активного взаимодействия алюминия с кислородом воздуха на поверхности образуется оксидная пленка. При достижении определенной толщины он начинает защищать алюминий от дальнейшего окисления. В то же время оксидная пленка создает трудности при сварке, так как плавится при температуре 2050-2200°С, в отличие от самого металла, имеющего температуру плавления в районе 660°С.
Зачем нужен аргон для сварки алюминия
В ходе сварки аргон предотвращает окисление алюминия путем смещения кислорода. Провод наполнителя, изготовленный из алюминия, тает под влиянием дуги и образует сварной шерсти.
Преимущества использования аргонно-дуговой сварки очень сильны:
Для работы с таким металлом, как алюминий, подходит любой инертный газ. Примером может служить гелий, который использовался еще в 1940-х годах в Соединенных Штатах в качестве сварочного газа для алюминия и его сплавов. Но у аргона есть неоспоримое преимущество: стоимость намного ниже, а результат тот же. Однако в работе требуется другое понимание: почему качественные швы, соединяющие алюминиевые детали, выполняются под защитным слоем инертного газа.
Поцарапайте поверхность алюминиевого предмета, и вы увидите блестящий металл. Однако блеск металла постепенно станет мутным и тусклым. Это свидетельствует о продолжающемся процессе окисления алюминия. Что по-научному звучит как «образование оксида алюминия (Al2O3)», вещества, появляющегося на поверхности для защиты металла от дальнейшего окисления.
Чистый алюминий имеет температуру плавления +660 ° C, а пленка, покрывающая поверхность, имеет температуру плавления +2000 ° C. Это значительно усложняет обычную сварку. Нам нужно искать технологию, которая сначала удаляет окисленный слой с поверхности и удаляет ее из зоны сварки. И она есть. Основным источником энергии является электричество, которое создает дугу переменного тока. Направление последнего меняется так же, как и ток в обычной электрической сети с частотой 50 Гц.
MIG — это быстрый процесс, в котором используется обратная полярность и инертный газ. Может работать в среде аргона, что создает необходимый защитный слой для формирования качественного шва. Метод подходит для сварки толстых алюминиевых листов во всех положениях.
Работы часто проводятся в среде с углекислым газом. Профессионалы предпочитают работать с углекислым газом.
Для сварки применяют алюминий, аргон, гелий или смесь этих газов. Аргон дает более плавную и стабильную дугу, чем гелий. При определенном токе и длине дуги гелий дает более глубокое проплавление и более горячую дугу, чем аргон.
Напряжение гелиевой дуги выше, и это изменение приводит к большему изменению напряжения. Смесь примерно 75 % гелия и 25 % аргона обеспечивает преимущества обоих защитных газов без каких-либо нежелательных эффектов.
Преимущества полуавтоматической сварки алюминия в среде аргона
Алюминий труднее поддается термообработке, чем железо. Основной причиной этого является немедленное образование тонкой оксидной пленки на поверхности при контакте с кислородом. Эта пленка имеет температуру плавления в несколько раз выше, чем у чистого алюминия.
В ходе сварки аргон предотвращает окисление алюминия путем смещения кислорода. Провод наполнителя, изготовленный из алюминия, тает под влиянием дуги и образует сварной шерсти.
Преимущества использования аргонно-дуговой сварки очень сильны:
универсальность метода (подходит для сварки различных металлов и сплавов);
устойчивость арки;
возможность формирования тонкого и аккуратного шва;
более сильные сварные швы в критических областях.
Метод AC TIG дает действительно первоклассные результаты. Многое также зависит от инвестора. Таким образом, модели премиум -класса всегда используются в производстве, и хороший владелец готов инвестировать в покупку надежного устройства.
Будем пользоваться время от времени.
Преимуществом метода является возможность более эффективного управления процессом дугового разряда, что предотвращает перегрев металла и одновременно максимально быстро оплавляет поверхность алюминия в месте соединения. Благодаря использованию инертного газа удается добиться более качественного сварного шва без пористости и посторонних включений.
Недостатком этого метода является высокая стоимость оборудования и расходных материалов.
Если вам необходимо выполнить небольшой объем работ, дешевле, быстрее и проще воспользоваться услугами профессиональных сварщиков.
Способ соединения алюминиевых деталей требует правильной подготовки материалов и настройки оборудования, что новичку непросто сделать самостоятельно. Если вы решили освоить аргонно-алюминиевую сварку самостоятельно, советы и видео, представленные в статье, позволят правильно выполнить базовую настройку оборудования и подобрать расходные материалы.
Читайте также: Механизированная сварка: виды, технология, оборудование, преимущества и недостатки
Подготовка деталей к сварке
Предварительная очистка и подготовка алюминиевых деталей обеспечивает эффективность обработки и высокое качество соединения. Остаточные загрязнения или частицы могут снизить надежность и прочность шва. Для начала поверхность изделия следует обезжирить уайт-спиритом, бензином или ацетоном. Тогда для лучшего эффекта рекомендуется использовать два метода очистки алюминия:
- Механический. На данном этапе очистка производится вручную путем физического воздействия. Аксессуары в виде наждачной бумаги, скребка, металлической щетки удалят видимые загрязнения, остатки краски и окисления.
- Химический. Дополнительная очистка требуется для промышленных и профессиональных работ. Оксидная пленка и комплексные загрязнения эффективно устраняются обработкой специальным раствором – 1 л воды, 45 г фторида натрия и 50 г натрия технического. Заготовку помещают в раствор на 1 минуту, затем промывают проточной водой. Химическая обработка удалит оксиды и защитит от дальнейшего загрязнения на 3-4 дня.
При толщине заготовки более 4 мм рекомендуется проводить резку и обработку кромок. Сварочная ванна опускается относительно поверхности детали для закрепления корня шва. Это притупление предотвратит ожоги. В случае слишком тонкой детали края загибаются под углом 90° по отношению к листу для плотного прилегания в стыке. Надлежащая подготовка кромок предотвратит чрезмерное напряжение и дальнейшую деформацию алюминия во время сварки.
Помимо обработки свариваемого металла, необходимо также подготовить катанку. Очистку проводят растворителем и травление в 15% растворе технического натрия при температуре 60-70°С. Перед сваркой проволоку сушат и нагревают.
Задачи сварщика при работе с алюминием
Учитывая особенности поведения алюминиевых сплавов при сварке, необходимо решить основные задачи при проведении работ: избавиться от оксидной пленки, обеспечить стабильную дугу при сварке и своевременную подачу сварочной проволоки, чтобы процесс сварки алюминия был непрерывным, иначе придется начинать заново.
Сварщик должен:
- избавиться от оксидной пленки в шве: проколоть ее электрическим импульсом или очистить поверхность механически металлической щеткой или химическим травлением. Для остановки пленки используется специальный пульсирующий режим работы оборудования;
- при выборе режима сварки не допускать пригорания металла из-за повышенной теплопроводности и низкого порога плавления алюминия, что приводит к быстрой потере прочности при нагреве. Для этого он должен обеспечить требуемую температуру процесса и длину дуги от 12 до 15 мм, правильно подобрать электроды и сечение присадочной проволоки, подходящие к толщине соединяемых алюминиевых деталей и сопла горелки;
- учитывать склонность алюминия к значительной линейной усадке (почти вдвое большей, чем стали) при быстром охлаждении после нагрева, так как это приводит к возникновению внутренних напряжений с образованием деформационных трещин или кратеров в зоне сварного шва. Чтобы этого не произошло, начинайте процесс сварки с большого сварочного тока для прорыва оксидной пленки, а заканчивайте его постепенным понижением к концу процесса, это смягчит резкое изменение температуры и предотвратит образование кратера.
Подведем итог
Полуавтоматическая сварка алюминия достаточно сложный технологический процесс, для которого требуется не только аппарат аргонодуговой сварки с функцией импульсной сварки, но и некоторый опыт, при отсутствии второго критерия лучше доверить работу опытному мастеру . Как правило, цена на сварку алюминия носит договорной характер и варьируется в пределах 100-300 рублей за 1 см.
Если вы все-таки решите выполнить работу самостоятельно, то стоимость шва будет пропорциональна рыночной цене катушки с нитками (при наличии полуавтомата и специального газа, без применения аргона, качество шва шов намного хуже).
