Зварювання алюмінію – технології, особливості, вибір обладнання

Алюміній – дивовижний метал, що володіє високою електричною і тепловою провідністю, що володіє малою вагою, легко піддається литтю і механічній обробці, при цьому досить міцний, стійкий до корозії. Завдяки такому списку достоїнств цей метал використовується в багатьох сферах, наприклад в металургії, для виготовлення прикрас, в харчовій промисловості, у військовій сфері та багатьох інших областях. На жаль, не все так гладко, один з найбільш неприємних недоліків металу – важка свариваемость виробів.

Багато судять про здібності зварника саме за здатність якісно зварити алюміній. Так що давайте розглянемо, як виглядає технологія зварювання алюмінію, який для цього потрібен зварювальний апарат для зварювання якісних швів і інші нюанси?

Особливості зварювання алюмінію

Все ж чому алюміній так важко варити? Існує цілий ряд особливостей цього металу, які в тій чи іншій мірі перешкоджають його повторної обробці звичними техніками:

  1.  Окісна плівка. Подібний шар присутній на безлічі металів, однак оксиди алюмінію володіють дуже високою температурою плавлення. Якщо в нормальних умовах подібний сплав починає плавитися при 560 + С (деякі сплави по ГОСТу при 660), то оксиди витримують до 2000С і тільки при такій високій температурі піддаються плавлення;
  2.  Легка окислюваність. Метал настільки активно вступає в реакцію з повітрям, що навіть краплі розплавленого металу здатні окислятся і перешкоджати повноцінному змішуванню сплаву;
  3. Висока теплопровідність. Відмінна властивість, яке при зварюванні має на увазі використання робочих струмів вище на 1.5 рази в порівнянні зі сталями;
  4.  Висока текучість. Властивість, яке ускладнює повноцінний контроль зварювальної ванни і має на увазі застосування спеціальних тепловідвідних засобів;
  5.  Високий ступінь усадки. Призводить до того, що при охолодженні оброблювану ділянку може в значній мірі деформуватися;
  6. Освіта тріщин і пор. Метал і його сплави, має ряд технологічних особливостей призводять до дефектів, яких можна уникнути в умовах виробництва і дуже важко уникнути при зварюванні. Наприклад, що міститься водень провокує утворення пір, що послаблює шов.

Газові пори в звареному шві

Разом маємо метал, шву якого при зварюванні надзвичайно складно надати хоча б вихідних характеристик металу, не кажучи про їх поліпшення. На практиці отримуємо, що зварений шов на алюмінії завжди гірше, ніж сам сплав.

Плюс до описаних недоліків додаються ще й особливості тих чи інших сплавів, які в ряді випадків неможливо обробити без належної технічної підготовки. Однак для справедливості варто сказати, що якщо вам попався сплав відрізняється від ГОСТу з високим електричним опором, то його обробка буде трохи легше.

Підготовка деталей під зварювання

Як і будь-який інший метал алюміній перед роботою слід підготувати. Цей процес може бути виконаний одним з двох способів:

  1. Перший – хімічна обробка. Перш за все це знежирення розчинником. Слідом йде травлення, із застосуванням лугу в концентрованому вигляді. Норма речовини – 50 г / л NaOH, час впливу до 2-х хвилин. Після метал промивається холодною водою. Останнім йде пасивування HNO3, для цього на виріб впливають 30% розчином також протягом 2-х хвилин. Слідом знову йде промивка холодною водою і нарешті сушка. Сварка дюралюмінію нерідко включає попередню хімічну обробку.
  2. Другий – механічне чищення. Для цього способу підходить шліфувальна машина з щіткою зі сталевого дроту. Після такої чистки поверхню обезжиривается розчинником або ацетоном.

Підготовка – перший крок на шляху до якісної зварного з’єднання сплаву.

Зачистка алюмінію металевою щіткою

Вибір того чи іншого методу залежить перш за все від ваших можливостей і від того які способи зварювання алюмінію будуть застосовані. Наприклад, вироби з високим ступенем забруднення в ряді випадку більш доречно готувати за допомогою механічної техніки чистки (зварювання алюмінієвих труб), адже для хімічної обробки знадобиться занадто багато дорогих реактивів. З іншого боку для підготовки вироби зі складною геометрією, робота з щіткою може відняти занадто багато часу і бути не обгрунтованою.

Способи зварювання алюмінієвих сплавів

Варити алюміній і його сплави можна різними методами, серед яких найпоширенішими є наступні:

Різноманітність методів і технологій дозволяє зробити оптимальний вибір техніки і режимів зварювання, які визначаються розмірами заготовок, маркою сплаву, товщиною виробів, просторовим положенням деталей, типів швів та інших факторів.

Сварка в середовищі аргону є найбільш затребуваним методів в поєднанні цього металу. Процес зварювання за допомогою електродів по алюмінію має багато нюансів, і його використання виправдане в рідкісних випадках.

Процеси зварювання алюмінію в цих способах відбуваються за рахунок енергії зварювальної дуги, тому називаються дуговими. Однак і вони не позбавлені недоліків і певних нюансів.

Проблеми використання дугових технологій

Пов’язані вони з деякими обмеженнями використання електричної дуги і особливостями алюмінія.Среді них можна відзначити:

  • низька продуктивність при зварюванні товстого металу;
  • високі вимоги до підготовки основного і присадочного матеріалу
  •  підвищена дефектність зварних швів. Освіта гарячих тріщин, включень оксидної плівки.
  • характеристики зварювального шва поступаються за міцністю основного металу.
  • трудомісткість виготовлення об’ємних конструкцій, де передбачається зварювання в різних просторових положеннях

Якщо будь-які з цих пунктів викликають певні незручності або недостатню якість зварювального шва, можливе застосування інших технологій, про які ми поговоримо нижче.

Плазмова зварювання алюмінію

Перший спосіб зварювання, який допомагає обходити або ігнорувати більшу частину недоліків алюмінієвих сплавів – плазмова зварювання алюмінію. Існує два види даної технології – автоматична і ручна.

Автоматичне зварювання з подачею присадного дроту проводиться для виробів завтовшки до 8 мм, в деяких випадках використання високотехнологічних сучасних пристроїв дозволяє збільшити товщину до 16 мм. Плазма дозволяє зварювати виріб при температурі 30 тисяч градусів Цельсія, дозволяючи уникнути окислів, тріщин та інших дефектів. З іншого боку метал може піддаватися перегріву, саме тому використовуються спеціальні тепловідвідні пластини.

Плазмова зварювання на підкладці

Застосовується для зварювання стикових швів і таврових з’єднань. При цьому вдається досягти з’єднання без внутрішніх дефектів з задовільним зовнішнім виглядом.

З недоліків варто відзначити наявність канавки в місці шва, яка в ряді випадків забирається шляхом наплавлення. Необхідність позбутися канавки може бути викликана естетичними міркуваннями, тоді накладається простий валик. З іншого боку даний дефект видаляється для відповідальних конструкцій, де подібна особливість є вадою в міцності конструкції.

Ручна плазмова зварювання ефективно використовується для виготовлення конструкцій з алюмінієвих сплавів, а також для ремонту ряду виробів побутового призначення і механізмів і пристроїв невеликих промислових об’єктів. Якість робіт і область застосування отриманої технологи безпосередньо залежить від обраного апарату.

Апарат для зварювання алюмінію або плазмотрон з преміум категорії здатний обробити вироби товщиною до 16 мм. Не менш важливим є і інші технологічні особливості, начебто попередньої підготовки металу, відповідності електромережі зварювального апарата і так далі. Але при належному підході на виході отримуємо виріб з бездефектними швами, якість яких не поступається основному металу.
Точкове зварювання алюмінію

Контактна зварювання дозволяє працювати з виробами, товщиною до 7 мм.Із недоліків варто відзначити можливість зварювання деталі і електрода. Щоб цього уникнути застосовуються спеціальні прокладки, які відводять тепло від електрода. Їх товщина може варіюватися в межах 0.2 – 0.5 мм. В сучасних зварювальних апаратах для зварювання алюмінію, для підвищення якості робіт застосовують технології прискорення імпульсної дії струму. Тривалість зварювання знижується, при цьому зварювальні струми збільшуються.

Газове зварювання алюмінію

Ще один спосіб зварити алюміній – використовувати газове зварювання.

Проблема полягає в тому, що при плавленні даний метал не змінює свого кольору, тому зловити момент початку плавлення для недосвідченого зварника може бути важко.

Якісний результат можна отримати виходячи не з того, яке є обладнання для зварювання, а з досвіду зварника. Так само слід врахувати, що метал після газового зварювання в місці шва зберігає залишкову напругу, яке призводить до деформації, тому слід дуже точно підбирати потужність полум’я.

Для захисту зварювальної ванни від дії кисню повітря застосовуються захисні флюси. Перед зварюванням присадний дріт просто обмазують шаром цим захисним складом.

Присадний пруток обробляють флюсом

Кожен режим зварювання алюмінію має на увазі свій довгий перелік вимог до технологічного процесу. Він регулюється встановленими нормами і прописаний в ГОСТах, в ньому відображені наступні моменти:

  • характеристика дроту. Важливо врахувати ряд характеристик присадного дроту, наприклад відношення товщини припою і товщини металу, дані відповідності можна знайти в ГОСТах. Крім діаметра зварювальний підбирається виходячи з марки, яких на даний момент представлено 11. ГОСТ регулює і товщину дроту від 0.8 до 12 мм з кроком 0.2 – 1 мм. Нарешті дріт повинна бути ідеально рівною, не мати зовнішніх дефектів і поставлятися в спеціальних бухтах вагою до 40 кг;
  • тип з’єднань – стикові зі скосом, без скоса і відповідна обробка кромок;
  • просторові положення при зварюванні;
  • зазори з’єднань;
  • попередня підготовка алюмінію до зварювання – механічна і хімічна обробка деталей, що зварюються, основний технологічний процес;
  • флюсова обробка алюмінієвих конструкцій;
  • витрата ацетилену – відношення товщини зварюваного металу і відповідні норми витрати ацетиленового газу.

висновок

Алюміній дуже вибагливий до зварювання метал, недосвідченість і незнання технології може геть-чисто відбити бажання працювати з цим матеріалом. Розглянувши різні способи і методи зварювання, ви зможете визначитися який підійде саме вам і дозволить домогтися бажаного результату.

Ссылка на основную публикацию