Алюминий — пластичный серебристо-белый металл, который часто используют для производства окон, автомобилей, самолетов, посуды, радиаторов, товаров народного потребления. Алюминий плавится при невысоких температурах, поэтому его сварка будет обладать рядом тонкостей и нюансов. Оптимальным способом соединения металлических изделий будет аргонная сварка алюминия, поскольку эта технология проста в эксплуатации и позволяет защитить металл от воздействия воздуха.

сварка алюминия полуавтоматом

Но как правильно применять аппарат для сварки алюминия, чтобы получить прочный надежный шов? Какими особенностями обладают сварочные технологии? И возможна ли качественная сварка алюминия в домашних условиях инвертором? В статье эти вопросы будут рассмотрены.

Возможна ли сварка алюминия?

Алюминий и его сплавы обладают низкой свариваемости, из-за физико-химических особенностей алюминиевого материала:

  • На поверхности металла в результате контакта с воздухом образуется тонкая оксидная пленка, которая защищает изделие от повреждений (механические удары, воздействие электричество, коррозия). Для расплавления пленки ее нужно нагреть до высокой температуры (2000-2100 градусов). Тогда как сам алюминий плавится при гораздо более низких температурах — 650-700 градусов (в зависимости от количества примесей).
  • Расплавленный алюминиевый металл обладает высокой текучестью, что затрудняет получение сварного шва. Чтобы избежать утечки металла, сварку рекомендуется проводить в специальных емкостях, на которые установлены теплопроводящие подкладки. Они обеспечивают более равномерное распределение тепла, что минимизирует растекание металла при его нагреве.
  • Во время выплавки в алюминии накапливаются небольшие порции водорода, азота, инертных газов. Во время нагрева происходит утечка этих газов + материал начинает реагировать с атмосферным воздухом. В случае неправильной сварки внешние и внутренние газы могут приводить к образованию трещин в сварном шве, что делает соединение ненадежным.
  • Во время остывания алюминиевый материал уменьшается в размере из-за физической усадки. Это приводит к тому, что сварочный шов также уменьшается в размере, что приводит к его деформации. Для уменьшения усадки применяются различные хитрости, что позволяет минимизировать вероятность деформации.
  • Алюминий обладает высокой теплопроводностью (в сравнении с другими металлическими сплавами). Поэтому для его сварки нужно применять более мощный электрический ток. Величина тока зависит от количества присадок в материале, а также от длины шва.

инвертор для сварки алюминия

Если сваривать алюминий, как обычную сталь или чугун, то шов получится хрупким, ненадежным. Также учтите что большинство алюминиевых изделий, представленных на рынке, изготавливаются не из чистого алюминия, а из его низкокачественных марок и сплавов (дюралюминий). Это накладывает определенный отпечаток на сварочные работы — нужно правильно настроить сварочное оборудование, требуется применять более мощный электрический ток, рекомендуется применение флюсов и так далее.

Технологические особенности сварки

Для сваривания алюминиевых изделий рекомендуется применять аргонную технологию, поскольку она является самой безопасной и надежной. Аргонная технология подразумевает использование неплавящихся электродов, которые расплавляют металлическую кромку. Процедура осуществляется в среде защитных инертных газов, которые минимизируют контакт поверхности с атмосферным воздухом. Сварка алюминия может выполняться и с помощью других технологий — полуавтоматом, с помощью газа, при помощи газовой технологии и так далее. Эти методики также показывают неплохие результаты при соблюдении правил техники безопасности. Ниже мы рассмотрим каждую из технологий более подробно.

Подготовка материалов

Перед сварочными работами следует выполнить зачистку свариваемых поверхностей. Ведь частички грязи, пыли, органических остатков могут привести к неравномерному расплавлению поверхности металла, что сделает сварной шов ненадежным. Зачистка также помогает избавиться от оксидной пленки, которая препятствует свариванию металлических элементов. Не рекомендуется выполнять зачистку заранее, поскольку за это время детали могут покрыться пылью, что также повлияет на качество шва. Зачистка выполняется так:

  1. Сперва нужно избавиться от пыли, грязи, а также от жировой консервационной смазки, которой часто покрываются металлические изделия. Для удаления смазки рекомендуется применять раствор каустической соды — это вещество хорошо смывает жир, не повреждает кромку, обладает небольшой ценой. Для снятия смазки также часто применяется бензин, поскольку он также прекрасно растворяет жировую смазку.
  2. После очистки бензином или каустической содой детали необходимо промыть в проточной воде. Промывку рекомендуется выполнять долго (не менее 10 минут), поскольку сода или бензин не должны попасть в расплавленным металл. После промывки следует дождаться высыхания материалов; потом нужно выполнить финальное обезжиривание с помощью ацетона или уайт-спирита, чтобы предотвратить коррозию.
  3. После удаления мусора и консервационной смазки можно приступать к снятию оксидной пленки. Оптимальным способом зачистки будет применение стальных нержавеющих щеток, обладающих высокой прочностью. Зачистку следует выполнять на ширину 2-4 сантиметра от места, где будет располагаться предполагаемый шов. Обратите внимание, что для удаления оксидной пленки не рекомендуется применять наждачную бумагу или абразивный круг, поскольку эти материалы часто содержат алюминиевые соединения.
  4. Снять оксидную пленку можно также химическим методом. Для этого следует растворить по 50 г едкого натра и фтористого натрия в 1 литре воды. После этого нужно поместить детали в полученный раствор на 40-75 секунд, чтобы химические реактивы растворили оксидную пленку. После снятия травления детали нужно промыть в сточной воде и высушить с помощью горячего воздуха. Обратите внимание, что нельзя держать заготовки в растворе более 2 минут, поскольку это приведет к их химическому загрязнению и деформации.

вольфрам для сварки алюминия

Аргонная технология

Аргонная сварка алюминия выполняется неплавящимся электродом в среде защитных газов. Для проведения сварочных работ применяется аппарат-инвертор, который способен генерировать постоянный электрический ток высокой мощности. Ведь ток в розетке является переменным, а инвертор для сварки алюминия выпрямляет его, делая постоянным. В качестве электрода рекомендуется применять вольфрамовые изделия, поскольку они хорошо выдерживают высокий нагрев и не деформируются при длительной эксплуатации. Вольфрам для сварки алюминия должен обладать толщиной не менее 1,5 мм, а оптимальные соотношения тока/толщины будут такими:

  • Алюминиевые детали, обладающие толщиной от 1 до 1,5 миллиметров, следует варить с помощью тока 30-40 ампер. Диаметр вольфрамового стержня должен быть 1,6-2 миллиметра.
  • Для более толстых запчастей, толщина которых составляет 1,5-2 миллиметра, следует применять более мощный ток (от 40 до 70 ампер). Толщина электрода — 2-2,5 миллиметра.
  • Если толщина детали составляет 2-3 миллиметра, то используется электрический ток силой 70-110 ампер. Толщина вольфрамового стержня — 2,5-3,2 миллиметра.

Для сваривания применяется специальная TIG-горелка, которая обеспечивает равномерную подачу инертного газа в активную зону. В качестве газа применяется чистый аргон либо аргон в смеси с гелием. Горелку следует вести ровно, а колебательные движения следует выполнять только при наличии очень широкого шва. Сварка алюминия аргоном осуществляется в один проход, а применение флюсов или плавящейся проволоки не требуется. Если шов получился неудачным, то процедуру можно повторить после остывания по стандартной схеме.

сварочный шов

Сварка полуавтоматом

Сварка алюминия полуавтоматом выполняется в среде защитных газов с подачей расплавляемой проволоки. Технология также позволяет получить качественный шов. Для сваривания рекомендуется применять MIG-горелку, которая обеспечивает подачу проволоки и защитного газа. В качестве защитного газа можно также применять аргон либо аргон в смеси с гелием. Сварка полуавтоматом является менее надежной в сравнении со швом, полученным по аргонной технологии.

Чтобы минимизировать влияние этого недостатка, для проведения работ рекомендуется применять инвертор, работающий в импульсном режиме. Импульсный ток позволяет более равномерно разогреть металлическую поверхность, поэтому получившийся шов будет более прочным. Перед сварочными работами следует очистить проволоку от загрязнения, коррозии:

  • Обезжирьте проволоку с помощью растворителя, а потом выполните ее травление в 15% растворе натра. Для травления раствор необходимо нагреть до температуры 75 градусов; длительность процедуры — 7-8 минут. После травления необходимо промыть проволоку водой и выполнить сушку в печи (температура — 250-300 градусов, длительность — 15-25 минут).
  • Очистку проволоки можно выполнять и по другому сценарию. Для этого применяется раствор ортофосфорной кислоты в смеси с оксидом хрома. Минимальное количество раствора — 70 мл. Очистка выполняется методом электрополировки при температуре 90-100 градусов. После очистки рекомендуется прогреть проволоку в среде аргона — это уменьшит поглощение влаги.

Ручная газовая технология

Для соединения алюминиевых изделий может применяться ручная газовая сварка. Для проведения работ применяется смесь газов, которая разогревается до высоких температур с помощью специальной горелки. В качестве газов обычно выступает кислород и ацетилен. Эта технология не позволяет получить очень прочный шов, поэтому ее обычно применяют для сваривания малонагруженных конструкций, а также для устранения дефектов литья. Для сварки газом нужно нанесение флюса на поверхность деталей. Оптимальные флюсы — это соединения на основе лития с хлором или фтором. Флюсы вводятся в активную зону одновременно с подачей расплавляемой проволоки — такой подход позволяет повысить прочность шва.

проволока для сварки

Сварка в домашних условиях

Сварка алюминия в домашних условиях обладает рядом особенностей. Рассмотрим их:

  • Все работы нужно проводить в хорошо проветриваемых помещениях с низкой влажностью воздуха. Сварку можно проводить на улице в теплое время года (температура воздуха должна быть не менее 10 градусов). Если на улице недавно был дождь, то сварочные работы противопоказаны (лишняя влага в воздухе негативно влияет на шов).
  • Сварочный стол должен быть пустым. Уберите с него посторонние металлические объекты, химически активные вещества, пластиковые изделия. Перед работами стол необходимо вымыть и вытереть насухо, чтобы избежать контакта расплавленного металла с водой.
  • При выборе газа предпочтительней чистому аргону (без гелия), поскольку он обладает более высокой температурой детонации. Проволоку и компоненты сварочного аппарата (инвертор, горелка) не рекомендуется держать на столе. Это же правило распространяется на запасные компоненты аппарата.
  • Если для очистки пленки Вы применяете химическое травление, то процедуру рекомендуется выполнять на открытом воздухе.
  • Сварочные работы следует проводить в защитной рабочей одежде. Не забудьте также купить защитные очки, чтобы не повредить глаза. Если сварку Вы проводили на открытом воздухе, то по ее завершении детали нужно занести в помещение. Запрещено касаться шва до его полного остывания.

Обратите внимание, что многие алюминиевые изделия, которые можно встретить в продаже, не из чистого алюминия, а из дюралюминия (сплав с добавлением магния, меди, марганца). Сварка дюралюминия в домашних условиях отличается. У этого сплава немного отличаются физико-химические свойства (температура плавления, теплоемкость, текучесть). Перед проведением работ рекомендуется выполнить пробную сварку. Оптимальным методом сварки дюралюминия является аргонная технология в среде аргоно-гелиевой смеси.

сварка алюминия аргоном

Заключение

Подведем итоги. Алюминий обладает низкой температурой плавления, хотя на его поверхности есть оксидная пленка, которая плавится при более высоких температурах. Из-за этого явления сварка алюминия проводится по особым методикам. Оптимальная технология соединения алюминиевых изделий — сварка аргоном алюминия с помощью вольфрамовых стержней. Эта методика позволяет создать качественный надежный шов, а использование защитного инертного газа минимизирует попадание в металл вредоносных элементов (азот, кислород, углекислый газ).

Алюминиевая сварка может осуществляться и с помощью других технологий — MIG-технология с подачей проволоки, ручная газовая методика и другие. MIG-сварка должна выполняться с помощью инвертора, работающего в импульсном режиме. Это позволит получить надежный качественный шов, который не растрескается со временем. Ручная газовая сварка не позволяет получить надежный шов, однако эта технология подойдет для устранения дефектов литья, а также для скрепления малонагруженных конструкций. Сварочные работы можно выполнять в домашних условиях при соблюдении ряда правил и рекомендаций.

Используемая литература и источники:

  • В. Я. Зусин, В. А. Серенко. Сварка и наплавка алюминия и его сплавов. 2004 изд. Рената. Мариуполь.
  • Байков Д.И. и др., Сваривающиеся алюминиевые сплавы: свойства и применение. Л., Судпромгиз, 1959
  • Статья на Википедии