Зварювання алюмінію

Зварювання алюмінію: практичні поради та рекомендації

Трохи більше ніж за 100 років алюміній з рідкісного і дорогого матеріалу перетворився на необхідну складову нашого життя. Області його застосування дедалі зростають, відповідно зростають обсяги споживання. Саме малий питома вага алюмінію є тим визначальним фактором, який дозволяє створювати легкі і в той же час міцні конструкції.

Способи зварювання
Для зварювання деталей з алюмінію і його сплавів застосовується як MIG-так і TIG (AC)-зварювання. Швидкість TIG-зварювання в три рази нижча, ніж швидкість MIG-зварювання, але зварний шов виходить більш якісним, гарантується відсутність пор.

Основні рекомендації по зварці і властивості алюмінію

Перш, ніж приступити до зварювання алюмінію, зварювальник повинен знати особливості матеріалу і технологію зварювання, а також перевірити свій зварювальний апарат
Чистий алюміній проводить електричний струм в чотири рази краще, ніж сталь, тому процес його зварювання має свої технологічні особливості. Здатність проводити тепло в алюмінію (близько 2,2 Вт/см K) ,значно вище, ніж у сталі (близько 0,6 Вт/см K). Наприклад, у таких часто вживаних алюмінієвих сплавів як AlMg4, 5Mn або AlMg5 теплопровідність становить від 1,2 до 1,3 Вт/см K, що також вище значення теплопровідності сталі. Те, що алюміній краще проводить тепло, робить небажаним збільшення швидкості зварювання - зменшується глибина провару. Для кристалізації зварювальної ванни потрібно менше часу, тому відбувається неповне газовиділення, що може призвести до утворення пор в зварному шві. Щоб уникнути цього, необхідно встановлювати більше значення сили зварювального струму, ніж при зварюванні сталі; попередньо нагріти  деталі, і використовувати інертний захисний газ, бажано гелій. На початку зварювання можливе зменшення міцності зварного шва через відсутність повного провару унаслідок недостатнього прогрівання кромок зварюваних деталей. Виходом з цього положення може бути використання функції 4-тактного зварювального циклу. У першому такті зварювання подається імпульс струму, за значенням і концентрації енергії більше ніж зварювальний, який дозволяє прискорити нагрів кромок зварюваних деталей (див. також Спеціальні рекомендації по MIG-зварці).

 Матеріали і зварювальний дріт

Спектр алюмінієвих сплавів сьогодні досить широкий. Що стосується алюмінієвого дроту, загальною вимогою є її своєчасне використання. Зберігання при розкритій упаковці має бути зведено до мінімуму, оскільки швидке окислення поверхні веде до погіршення якості дроту. Місце майбутнього зварного шва, повинно бути ретельно очищене від жирових, масляних та інших забруднень. Це має бути зроблено безпосередньо перед зварюванням. За дуже короткий час алюміній покривається шаром оксиду алюмінію (Al2O3). Цей оксидний шар руйнується за допомогою катодного розпилення при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності або зварюванні на змінному струмі.

Захисні гази для зварювання

Деталі і конструкції з алюмінію та алюмінієвих сплавів повинні зварюватися в середовищі захисних інертних газів. В основному для цього застосовується аргон. Але краще використовувати газову суміш аргону і гелію або один гелій. Більш високий показник теплопровідності гелію визначає відповідно і більш високу температуру зварювальної ванни, що виявляється перевагою при Київ зварювання товстостінних деталей. Застосування суміші захисних газів сприяє більш повному газовиділення - ймовірність утворення пор в зварному шві зменшується.

Спеціальні рекомендації по MIG-зварюванні

 Зварювальне обладнання

Стандартні MIG/MAG-апарати підходять для зварювання алюмінію вельми умовно. Оптимального результату можна домогтися, використовуючи імпульсно-дугові апарати, які оснащені спеціальною програмою для зварювання алюмінію.

Імпульсно-дугове зварювання

Імпульсно-дугові зварювальні апарати мають у своєму розпорядженні готові програмами для зварювання різних матеріалів і сплавів. Ручний перемикач на панелі управління дає можливість вибрати будь-яку програму. За допомогою кнопкового управління на регуляторі енергії потрібно вибрати тільки силу струму. Налаштування усіх інших параметрів проводиться автоматично мікропроцесором.

Подача дроту

Алюмінієвий дріт значно м'якший сталевого. У зв'язку з цим рекомендується чотирьохроликовий подаючий пристрій для того, щоб притискне зусилля розподілялося на кожну пару роликів. Ролики для подачі алюмінієвого дроту повинні мати U-образну канавку, щоб захистити поверхню дроту від пошкодження.

Зварювальний пальник

У якості направляючої для подачі дроту в зварювальної пальнику застосовується тефлонова трубка для зменшення тертя дроту. Загальна довжина пальника не повинна перевищувати 3 м, а шланг повинен бути по можливості прямим. При товщині дроту більше 0,8 мм рекомендується застосування Push-Pull-пальника. У цій пальнику встановлений додатковий механізм подачі дроту, що дозволяє збільшити довжину шланга до 10 м.

Положення пальника

При зварюванні деталей з алюмінію пальник встановлюють під кутом 10-20 ° до вертикалі. Відстань між соплом пальника і зварюються деталями повинно бути 10-15 мм. При більшій відстані необхідно збільшувати тиск захисного газу для забезпечення захисту зварювальної ванни.

Витрата захисного газу

Рекомендується наступна витрата:

Для установки необхідного витрати газу рекомендується використовувати поплавковий регулятор тиску.

Функція 4-тактного зварювального циклу

Сучасні імпульсно-дугові зварювальні апарати забезпечені особливою 4-контактної функцією. У першому такті зварювання активується імпульс струму за значенням і концентрації енергії більше ніж зварювальний, який дозволяє прискорити нагрів кромок деталей, що зварюються. Застосування цієї операції допомагає уникнути зварювальних дефектів на початку зварювання.

На кінцевій стадії зварювання після обриву дуги в результаті усадки зварювальної ванни, як правило, утворюється незаварених кратер. Також можливе утворення усадочних (кристалізаційних) тріщин. Застосування запрограмованого плавного зниження зварювального струму в четвертому такті дозволяє заварити кратер і запобігти появі тріщин. Другий і третій такт є робочими тактами в імпульсно-дуговому процесі

Інтерпульс-метод

Одним із специфічних методів імпульсно-дугового зварювання є інтерпульс-метод, який має переваги перед іншими методами при зварюванні алюмінію. У цьому разі додається другий імпульс-процес. Зварювальний шов виглядає так само, як і при TIG-зварювання. Перевагами інтерпульс-методу є:

Спеціальні рекомендації по TIG (AC)-зварюванні

1) TIG-апарати

Зварювання алюмінію TIG-апаратами виконують на змінному струмі (AC). Є великий вибір зварювальних апаратів з максимальною силою струму від 170A до 600A.

2) Положення пальника

Пальник розташовується по напрямку зварювання під кутом 15-40 ° до вертикалі. Присадний матеріал подається в зварювальну ванну під кутом 10-30 ° по відношенню до заготовки.

3) Кількість захисного газу

Кількість захисного газу становить приблизно 5-12 л/хв залежно від діаметра керамічної форсунки пальника. Після закінчення зварювання газ повинен ще деякий час вступати в зону зварювання для захисту зварювального шва і охолодження .

Джерело: тематичний архів спеціалізованих статей