Какой чистоты аргон нужен для сварки алюминия

Обновлено: 10.01.2025

Сваривать изделия из алюминия – не самая простая задача. Если сварщик хотя бы немного отойдет от технологии или подберет не подходящий сварочный аппарат для алюминия и расходники, то гарантировано получит некачественный шов. Чтобы правильно выбрать сварочник для работы с таким металлом, необходимо знать особенности его плавления, разбираться в видах специальных приспособлений и других нюансах.

Особенности сварки алюминия

Данный металл очень капризен при сваривании из-за своих физических и химических свойств. Его поверхность даже при комнатной температуре покрывается оксидной пленкой. С одной стороны, это даже хорошо, ведь окисленный слой защищает материал от коррозии. Но если попробовать сваривать его просто так, как, например, сталь, то можно столкнуться с большой проблемой.

Температура плавления окисла на поверхности алюминиевой заготовки – около 2000 °C, когда как сам материал плавится примерно при 600 градусах по Цельсию. Сварка обычным способом приведет к тому, что присадочный материал будет просто-напросто укладываться на поверхности, не позволяя обеспечить надлежащее качество шва. Увеличение ампеража станет причиной появления прожогов. При этом сварочная ванна будет стремительно окисляться.

Алюминий при сварке:

Быстро кристаллизуется. Затвердевание происходит после остывания всего на 15-20 °C.
Невероятно текуч. В расплавленном виде он напоминает воду, из-за чего вести шов нелегко, если поверхность изделия наклонена. Также именно это свойство повышает риск образования сквозных прожогов при манипуляциях.
Сохраняет цвет после расплавления. По этой причине сложнее контролировать состояние сварочной ванны и рассчитывать необходимое количество присадочного материала.
Испаряет водород. Это происходит из-за контакта с атмосферой. Как следствие – образовавшиеся поры в шовной структуре, которые делают соединение более хрупким.
Отличается повышенной усадкой. Есть вероятность того, что, остыв, наплавленные валики просядут сильнее, чем нужно. Придется дополнительно заваривать кратеры в шве.

Чтобы достичь необходимого эффекта, достаточно перекрыть доступ окружающего воздуха к зоне плавления. Для этой цели используют среды инертных газов.

Для сварки алюминия можно воспользоваться специализированными ТИГ-сварочниками, а также полуавтоматами. Сварку алюминия на бытовом уровне можно осуществлять с помощью MMA-аппаратов. Каждый вид оборудования для сварки отличается результатом работы и имеет множество других особенностей, определяющих целесообразность использования. Рассмотрим каждый аппарат по порядку.

Устройства TIG

Аббревиатура TIG расшифровывается как Tungsten Inert Gas. При этом методе в среде инертного газа в основном применяются неплавящиеся вольфрамовые электроды. Соединение деталей с помощью TIG-сварочника осуществляется на переменном токе (AC). Поэтому в рамках технологии при TIG-сварке применяют как универсальные электроды для переменного и постоянного сварочного тока (AC/DC), так и те, которые предназначены исключительно для AC.

В качестве защиты в сварочных аппаратах ТИГ для сварки алюминия в основном используют аргон, поэтому сам процесс известен под названием «аргонодуговая сварка». Инертный газ тяжелее воздуха и никак не взаимодействует со свариваемым материалом химически, поэтому он способствует отличной изоляции сварочной ванны. Также в процессе таких работ нередко используется гелий или смесь гелия и аргона.

Ручные сварочные аппараты для сварки алюминия аргоном отличаются тем, что предоставляют возможность подключения газового баллона, оснащаются горелкой для одновременной подачи защитного газа. Также в них предусмотрен дополнительный режим ММА-сварки.

3) задаются настройки на панели управления сварочником (основные параметры настраиваются при помощи параметрической кривой);

4) зажигается дуга после поднесения горелки и формируется шов с помощью присадочного прутка;
5) горелка удерживается над местом металлообработки еще некоторое время (в конце шва).

В результате использования аргонодуговой технологии получается прочный и герметичный шов, не требующий механической обработки. Благодаря использованию неплавящегося электрода, в процессе работы выделяется минимум шлака и дыма. Есть возможность работать с очень тонкими деталями и делать швы шириной 2-3 мм. Заготовки практически не деформируются, поскольку сильно нагревается только зона обработки.

К недостаткам TIG-устройств относятся высокая цена (в том числе на расходники), низкая скорость процесса, возможность формирования только незначительных по длине швов. Если сваривается листовой прокат, то необходима подложка, так как разогретый материал может провалиться под собственным весом. Кроме того, защитный газ исправно выполняет свою функцию только в спокойной обстановке, когда нет ветра или сквозняка.

Аппараты MIG/MAG (полуавтоматы)

Аббревиатура расшифровывается как Metal Inert Gas / Metal Active Gas. Это сварочники, которые подают присадочную проволоку прямо в горелку. Они используются для сварки алюминия в больших объемах. Позволяют получить умеренное качество и работать на потоке. Рабочий процесс производится с постоянным током в режиме обратной полярности.

Еще один плюс полуавтоматов – импульсный принцип работы (чаще встречается в некоторых дорогих профессиональных моделях). После подачи энергии кончик проволоки плавится, превращаясь в каплю расплавленного металла. Под воздействием импульса присадочный материал вдавливается в поверхность заготовки. Благодаря импульсной технологии, получается очень качественный результат.

высокая скорость процесса;
возможность создания непрерывных длинных швов;
управление одной рукой;
лучший визуальный контроль сварочной ванны;
усиленные прочностные характеристики соединения благодаря добавкам и присадкам;
меньше дыма в процессе металлообработки, отсутствие шлака;
поддержка работы с крайне тонкими заготовками (от 0,5 мм).

Как вы можете видеть, полуавтоматические аппараты для алюминия при некоторых сценариях использования даже более эффективны, чем аргонодуговые. Но они также имеют значительные минусы. Полуавтоматы стоят недешево. Дополнительно придется тратиться на защитный газ, проволоку. Если вам нужно часто чередовать сварку стали и алюминия, то будет проблематично менять каждый раз канал для подачи проволоки, контактный наконечник, ролики подающего механизма (понадобятся ролики для алюминия с U-образной канавкой). Сам плавящийся электрод из-за своей небольшой толщины и значительной гибкости труднее управляется, чем неплавящиеся аналоги.

Аппараты ручной дуговой сварки

Обычные устройства MMA (Manual Metal Arc) тоже можно использовать для сваривания алюминиевого проката. Однако этот способ имеет наибольшее количество недостатков, поэтому не используется для соединения конструкций, которые должны выдерживать большие нагрузки. Он широко применяется в качестве недорогой альтернативы для домашнего использования.

Технологическая операция осуществляется в основном с постоянным током в режиме обратной полярности. Подобные сварочные инверторы для алюминия отличаются высоким КПД, эффективным расходом энергии, защитой от нестабильности в электросети, точной регулировкой ампеража, быстрым поджогом дуги. К ним подбираются специальные электроды – для работы со сплавами или с чистым металлом.

необходимость более тщательной подготовки деталей;
высокая сложность формирования ровного шва;
значительное разбрызгивание при плавлении электрода;
невысокое качество соединения по причине пористости;
очень крепкая шлаковая корка.

Плюсы метода: дешевизна оборудования в сравнении с другими возможными вариантами, быстрое переключение на операции с другими необходимыми материалами.

Какой вид сварочного аппарата для алюминия подойдет лучше всего?

С какими видами металлов предстоит работать, в частности, будете ли вы сваривать только алюминий или еще и другие металлы? От этого будет зависеть тип приобретаемого устройства – только с постоянным током или с AC/DC. «Постоянка» используется для работы со сталью, нержавейкой, медью. Аппараты AC/DC универсальны и могут работать как на постоянном, так и переменном токе.
Будете ли сваривать заготовки толщиной менее 1 мм, нержавейку? Если да, то ваша установка должна быть оснащена импульсным режимом.
Как интенсивно вы будете использовать устройство? Для работы в постоянном режиме полезно будет обзавестись сварочным аппаратом для алюминия и горелками с жидкостным охлаждением.
Где вы будете использовать устройство? Для профессиональных нужд используются TIG-установки и полуавтоматы. Если нужна установка для эпизодических работ дома, то сгодится и обычный ММА-аппарат.
Насколько длинные швы вы будете создавать? Для коротких швов можно купить TIG-устройство. Есть возможность обеспечивать длинные соединения с помощью полуавтоматов.

Что нужно знать, выбирая устройство?

Толщину соединяемого металла. От нее зависит диапазон тока в сварочнике. Если вы в основном работаете со стальными конструкциями толщиной до 6 мм, то подойдет аппарат до 200 А, но алюминий той же толщины потребует уже свыше 200 А. Если нужно работать с очень тонкими заготовками от 0,5 мм, то подойдут полуавтоматы.

Ваш опыт в сварке металлов. Если вы новичок, вам будет полезно устройство с функциями, облегчающими рабочий процесс. Также стоит заметить, что сваривать с помощью MMA-аппарата легче, чем с использованием аргонодугового сварочника.

Современные высокотехнологичные аппараты для сварки алюминия имеют большое количество возможностей, настроек и регулировок.

Полезные функции в TIG-сварочниках

Если вы все же решите, что вам важнее качество сварного шва и захотите приобрести аргонодуговой аппарат, то вам не помешает узнать о полезных функциях, которыми могут обладать TIG-аппараты.

Чистота аргона. ГОСТы и ТУ

В зависимости от области применения к чистоте аргона предъявляют различные требования. Нормативная документация разделяет газообразный аргон на следующие сорта и марки:

Устаревший ГОСТ 10157-62 разделял аргон на три марки: А, Б и В.

Состав аргона по ГОСТ 10157-62

Наименование показателя	Марка
Наименование показателя	А	Б	В
Объемная доля аргона, %, не менее	99,99	99,96	99,90
Объемная доля кислорода, %, не более	0,003	0,005	0, 005
Объемная доля азота, %, не более	0,01	0,04	0,10
Содержание паров воды про 760 мм. рт. ст. г/м 3	0,03	0,03	0,03

Сферы применения марок аргона при сварке и резке:

марка «А» — редкие и активные металлы (Ti, Zr, Nb) и их сплавы.
марка «Б» — сплавы на основе алюминия и магния; сплавы, чувствительные к примесям растворенных в них газов. Обработку проводят плавящимися или неплавящимися вольфрамовыми электродами.
марка «В» — чистый алюминий, жаропрочные, хромо-никелевые, коррозионностойкие сплавы, легированные стали.

Обновленный ГОСТ 10157-79 с изменениями 1,2,3 повышает требования к чистоте и разделяет аргон на два сорта — высший и первый.

Аргон газообразный и жидкий (ГОСТ 10157-79)

Высший сорт	Первый сорт
Объемная доля аргона, %, не менее	99,993	99,987
Объемная доля кислорода, %, не более	0,0007	0,002
Объемная доля азота, %, не более	0,005	0,01
Объемная доля водяных паров, %, не более	0,0009	0,001
Температуре насыщения аргона водяными парами при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), °С, не выше	- 61	- 58
Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО2, %, не более	0,0005	0,001

Повышение требований к чистоте аргона

В связи с повышением требований современных стандартов к качеству промышленной продукции и точности измерительных приборов, повысились и требования к чистоте применяемых газов. Для точного спектрального анализа особенно важно чтобы аргон, используемый в работе спектрометра, соответствовал требуемой чистоте. Например, подаваемый в эмиссионный спектрометр аргон должен быть марки ВЧ с содержанием аргона 99, 998 % или более. Ухудшение качества аргона ведет к изменению параметров плазмы искрового разряда и, как следствию, искажению результатов анализа. По этой причине многие производители рекомендуют подключать спектрометр к баллону через фильтры очищающие аргон до нужной степени.

Для удовлетворения современных требований к качеству, производителями аргона были усовершенствованы технологии получения и очистки, разработаны новые нормативы на газообразный и сжиженный аргон. На данный момент можно приобрести аргон ВЧ , соответствующий следующим стандартам:

* Объёмная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО₂

Обозначения вида «марка X.Y» используются также зарубежными производителями и потребителями аргона. Оно напрямую связано с чистотой газа: первая цифра «X» это количество «девяток» в объёмной доле аргона в газовой смеси, а вторая цифра «Y» — это последняя значащая цифра. Например, аргон ВЧ высшего сорта по ГОСТ 10157-79 можно назвать «аргон марки 4.3», это просто значит, что объёмная доля аргона аргона там не менее 99,993%.

Требования к чистоте инертных газов для сварки

Гелий и аргон для сварки должны соответствовать определенным требованиям в отношении их чистоты и содержания примесей. Эти требования значительно изменяются в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, а также состава присадочного металла. Они повышаются с усложнением состава свариваемого и присадочного металла и с увеличением толщины свариваемого материала.

Наиболее высокие требования к чистоте инертных газов предъявляются при сварке алюминиевых сплавов и алюминия. При использовании вольфрамового электрода для сварки на переменном токе алюминия и его сплавов минимальное содержание гелия или аргона должно составлять 99,7-99,8%. Примеси кислорода, азота, водяного пара, водорода, углекислого газа и углеводородов в заметных количествах недопустимы. Данные о влиянии перечисленных примесей на результаты сварки алюминия и его сплавов приведены в табл. 12.

Водяной пар под действием дуги диссоциирует на водород и кислород, увеличивая, таким образом, содержание этих примесей в окружающей дугу атмосфере. Водород абсорбируется расплавленным металлом и, медленно выделяясь при его охлаждении, дает пористый шов.

При сварке магниевых сплавов водяной пар (или водород) вызывает значительную пористость шва даже в том случае, когда их содержится в инертном газе всего 0,2-0,3%.

При сварке алюминиевых сплавов гелий или аргон должны, быть полностью осушены.

В табл. 13 приведены предельные содержания азота в аргоне для сварки сплавов АМц и Д16 по данным А. В. Петрова.

Отрицательное влияние азота и кислорода проявляется главным образом в технологических затруднениях процесса сварки (ухудшается формирование шва и сплавление кромок); с этой точки зрения предельное содержание примеси кислорода в аргоне для сварки большинства легких сплавов следует ограничить величиной 0,05%.

На механические свойства соединений сплавов АМц и Д16 примеси азота и кислорода в количестве соответственно до 1 и 0,5% не оказывают вредного влияния. Заметное снижение механических свойств указанных соединений, наступающее при превышении указанных пределов, обязано также плохому формированию шва, не-сплавлению кромок с обратной стороны шва и другим дефектам, вызывающим ослабление сечения шва.

Таблица 12. Влияние примесей в аргоне на результаты сварки алюминия и его сплава

Содержание влаги в газе увеличивается по мере снижения давления гелия в баллоне, и при давлении 3,5 ати могут образоваться дефекты в металле шва. Поэтому появление в швах пористости служит сигналом о необходимости смены баллона.

Кислород, реагируя с металлом, образует окисные пленки, затрудняющие сплавление кромок и вызывающие посторонние включения в сварном шве.

При сварке магниевых сплавов содержание кислорода не должно превышать 0,5%.

Увеличение содержания азота в аргоне при сварке указанных выше нержавеющих сплавов, а также меди ведет к увеличению скорости сварки ввиду увеличения тепловой мощности дуги. Наоборот, при сварке магния и его сплавов присутствие азота в гелии или аргоне снижает скорость сварки. Такое действие азота в этом случае объясняется, повидимому, химическими взаимодействиями между расплавленным магнием и азотом.

Имеются сведения о том, что примесь азота в аргоне также ухудшает свойства сварных соединений магниевых сплавов.

По данным В. А. Костюка, в сварных швах магниевых сплавов МА1 и МА8, выполненных с аргоном, содержащим азот (технический аргон), рентгеном обнаружены газовые поры и включения диаметром до 0,5 мм. В швах, выполненных с использованием чистого аргона (с содержанием азота, равным 0,4%), указанные дефекты не обнаружены.

Испытаниями сварных соединений на растяжение установлено снижение механических свойств при использовании технического аргона с содержанием азота до 14,7% (фиг. 57).

Помимо указанного, при сварке магниевых сплавов МА1 и МА8 на весу (без подкладки) с использованием технического аргона (содержащего азот) не удается получить удовлетворительный шов, при использовании же чистого аргона сварка на весу при соответствующей тренировке сварщика удается довольно легко.

Алюминий можно сваривать на постоянном токе прямой полярности при условии использования гелия очень высокой чистоты (99,99%).

Требования к чистоте аргона для сварки некоторых металлов и сплавов сведены в табл. 14.

Таблица 14. Требования к чистоте аргона:

Очистка инертных газов

Получаемые промышленным путем инертные газы (аргон и гелий) обычно содержат примеси, которые могут быть удалены из газа различными физическими или физико-химическими способами.

Для осушки газа применяют охлаждение, компримирование и сочетание компримирования газа с его охлаждением. К физико-химическим методам осушки относятся процессы абсорбции и адсорбции влаги, нашедшие широкое развитие.

Осушка с применением адсорбентов заключается в поглощении влаги высокопористыми веществами: силикагелем, алюмогелем.

В условиях эксплуатации выявились несомненные преимущества алюмогеля (активированной окиси алюминия) перед силикагелем, хотя по своей поглотительной способности оба они высокоактивны. Эти преимущества состоят в большей механической устойчивости окиси алюминия при многократной регенерации, которая для oкиси алюминия проводится при температуре 245-260° С, для силикагеля - при 180-220° С.

Очистку от кислорода можно производить пропусканием газа через сосуд с нагретой медной стружкой или обрезками медной проволоки. Кальций, нагретый до 700° С, также хорошо поглощает кислород. Водород можно удалить, пропуская газ через сосуд с нагретой окисью меди. При этом, если в газе содержится примесь окиси углерода, последняя восстанавливает окись меди и превращается в углекислый газ, который поглощается едким кали или едким натром (каустиков).

Методы очистки газа от азота весьма сложны. Один из способов заключается в пропускании газа через сoсуд с горящей в нем дугой между кальциевыми или бариевыми электродами. При зажигании дуги кальций или барий частично испаряются, а ионизированные газы, кроме инертных, поглощаются металлом электродов, осаждающимся на стенках сосуда. Другой метод заключается в пропускании содержащего азот газа над раскаленным или расплавленным магнием или кальцием при повышенном давлении.

Из-за трудностей осуществления и дороговизны описанных методов очистка инертного газа от азота на месте его использования для сварки нецелесообразна.

Для очистки газа от других примесей (кроме азота) на заводах-потребителях газа строят специальную очистительную установку, схема устройства которой (фиг. 58) следующая: аргон из баллона 1, пройдя редуктор 2, поступает в печь 3, заполненную медной стружкой, а отсюда в сосуды 4, заполненные кусками едкого кали. В этих сосудах поглощаются углекислый газ и влага. Окончательная, более полная осушка аргона, происходит в сосуде 5, наполненном порошкообразным фосфорным ангидридом вперемежку с фарфоровым или стеклянным боем (для предупреждения спекания фосфорного ангидрида).

В печи 3 при 650-700° С происходит поглощение кислорода медью. Температура печи контролируется посредством термопары 6, соединенной с гальванометром 7.

Температура для печи выбрана на основе следующих экспериментов. Аргон с примесью 0,6% кислорода пропускали с постоянной скоростью (12 л/мин) через установку при различной температуре печи. Газовым анализом проверяли остаток кислорода в аргоне на выходе из установки. Результаты экспериментов приведены в табл. 15.

Таблица 15. Влияние температуры нагрева печи на эффективность очистки аргона от кислорода (скорость истечения аргона 12 л/мин):

Медную стружку необходимо периодически восстанавливать по мере ее окисления. Для этого печь подвергают регенерации продуванием водородом.

Конструктивно очистительная установка (фиг. 59, а и б) выполнена так. На легкой тележке 1 укреплены печь 2, сосуды 3 и 4 и гальванометр 5.

Печь (фиг. 60) установки включает сосуд 1 из тонкой нержавеющей стали, заполняемой медной стружкой; сосуд на концах закрывается фланцами 6 и 7. Во фланце 6 имеется трубка 2 для установки термопары. Герметизация осуществляется при помощи свинцовых прокладок 9. Фланцы прижимаются к торцам сосуда 1 при помощи хомутов. 8. На сосуд 1 устанавливается каркас 3 с нихромовой обмоткой 4, служащей для нагрева сосуда 1 с медной стружкой. Теплоизоляционный кожух 5 служит для уменьшения наружного теплоотвода. Чтобы не допустить расплавления свинцовых прокладок 9, фланцы 6 и 7 охлаждают водой.

Сосуд (фиг. 61) для заполнения едким кали или едким натром и фосфорным ангидридом 2 состоит из корпуса 1, в который устанавливаются корзинки 2 и 5. Корзинка 2 в трех сосудах заполняется доверху кусками едкого кали грануляции 20 X 20, а в

четвертом - порошкообразным фосфорным ангидридом, засыпанным вперемежку с фарфоровым, мраморным или стеклянным боем. Корзинка опирается бортом на кольцо 3. Между кольцом 3 и бортом корзинки укладывается резиновое уплотнительное кольцо 4. Корзинка 5 заполняется доверху стеклянной ватой. Между корзинками 2 и 5 также укладывается резиновое уплотнительное кольцо. На корзинку устанавливается пружина 8. Крышка 6 прижимается к торцу сосуда шестью шарнирными болтами 7 с высокими гайками.

Для герметизации служит резиновое уплотнительное кольцо 9. Крышка при прижатии ее болтами 7 передает усилие через пружину 8 на корзинки 5 и 2. При этом обеспечивается герметичность в местах, соприкасания бортов корзинок и кольца 3.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Аргонно-дуговая (TIG) сварка алюминия

До последнего времени в большинстве случаев для выполнения неразъемных соединений из алюминиевых сплавов применяют газовую, главным образом кислородно-ацетиленовую сварку.

Этот способ сварки обеспечивает плотные, беспористые швы в большом числе случаев сварки алюминиевых сплавов. Однако при кислородно-ацетиленовой сварке ряда алюминиевых сплавов, например алюминиево-магниевых, образуются трещины.

К технологическим недостаткам применения кислородно-ацетиленовой сварки по сравнению с аргоно-дуговой относятся:

а) необходимость в применении коррозиеопасных флюсов и последующей за сваркой обработки для удаления остатков флюса;

б) невысокая производительность процесса, меньшая в 3 с лишним раза по сравнению с аргоно-дуговой сваркой;

в) необходимость при подварке дефектного места предварительного механического удаления сварного шва в месте обнаруженного дефекта;

г) в ряде случаев, например при сварке высоко напряженных соединений или литых сплавов, приходится применять присадочную проволоку АК, которая дает швы с низкими механическими свойствами и низкой коррозионной устойчивостью;

д) при сварке изделий с толщиной стенки выше 1,5 мм, чтобы получить полное проплавление, приходится выполнять сборку под сварку с зазорами.

ТЕХНИКА СВАРКИ

При аргоно-дуговой сварке алюминиевых сплавов дуга наиболее устойчива при почти вертикальном положении вольфрамового электрода и перемещении его вдоль соединения (при сварке стыковых соединений). Присадочный пруток можно вводить либо спереди, либо позади дуги. Однако на практике чаще встречается первый способ. Положение горелки и присадочного прутка при сварке прямолинейных соединений показано на фиг. 208.

При сварке соединения с отбортовкой дуга должна иметь возможно меньшую длину, однако не настолько, чтобы происходило короткое замыкание. При сварке электрод располагается ниже верхней линии отбортовки.

При сварке круговых швов ось вольфрамового электрода располагается под углом 70-80° к касательной с поверхностью изделия в месте сварки (фиг. 209), а изделие вращают по возможности с равномерной скоростью. Оканчивают круговой шов, перекрывая начало шва на участке длиной 15-20 мм и выводя затем кратер быстрым движением горелки по касательной к круговому шву (фиг. 210) до разрыва дуги. Вращение изделия при этом также резко ускоряют. При правильном выполнении этого приема на круговом шве конечный кратер не заметен.

Скорость сварки должна быть максимальной, какую может обеспечить сварщик данной квалификации. Движение горелки при этом прямолинейно-поступательное, без поперечных колебаний. При соблюдении этих условий получается ровный и однородный по всей длине шов с совершенно гладкой, зеркально блестящей поверхностью сверху и плотным равномерным проваром с обратной стороны.

ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА

Чистота инертного газа при сварке алюминиевых сплавов является основным условием качественной сварки. Примеси, допустимые в известных пределах при сварке других сплавов, совершенно недопустимы при сварке алюминиевых сплавов. Влияние чистоты газа при сварке алюминиевых сплавов характеризуется следующими данными. При использовании гелия чистотой около 98% не удалось достигнуть качественной сварки без применения флюсов, т. е. основное достоинство дуговой сварки с применением инертной атмосферы не было реализовано. На основании этого в первые годы применения гелия указанной чистоты был сделан ошибочный вывод о том, что при сварке с использованием гелия не удается избежать применения флюса и что лишь аргон дает возможность работать без флюса. Однако причина лежала не в том, что гелию присущи особые свойства, отличающие его в отношении защитных свойств при сварке алюминиевых сплавов от аргона, а в том, что гелий, применяемый для целей сварки, имел чистоту 98,2%, а аргон - 99,8%. При сварке с гелием повышенной чистоты (до 99,8%) выяснилось, что качественные сварные швы могут быть получены при использовании такого гелия также без флюса.

В качестве примесей в аргоне при сварке алюминиевых сплавов допускается иметь не более 0,05%: O₂ и не более 0,3% Н₂. Не допускается влага.

Следы влаги делают сварку невозможной, дуга неспокойна, происходит разбрызгивание, и расплавленная ванна покрывается черным налетом.

Влияние некоторых из указанных примесей в защитном газе выражается в следующем. При сварке в среде аргона, имеющего незначительное содержание кислорода, дуга устойчива и горит спокойно, а кромки сплавляются хорошо. При повышении содержания кислорода сначала сварка протекает спокойно, затем сварочная ванна загрязняется, слышится характерное потрескивание и, наконец, происходит выплеск; некоторое время дуга снова горит спокойно, а затем описанное выше явление повторяется. Швы, выполненные с использованием такого аргона в местах, где происходили выплески, имеют негладкую, загрязненную поверхность. Иногда с самого начала сварки дуга горит с потрескиванием, кромки плохо сплавляются и сварка протекает медленно. Швы, полученные при этом, имеют неровную, шероховатую поверхность, частые подрезы, неровности по краям покрыты черным налетом в виде копоти При рассмотрении шва с обратной стороны создается впечатление, что металл при сварке получается густым, тугоплавким и тянется вслед перемещающейся ванне. В других случаях образуется непровар и обнаруживается несплавление кромок. При сварке в среде аргона с повышенным содержанием азота, например в количестве более 0,5%, процесс протекает неспокойно, поверхность шва становится шероховатой и загрязненной.

При сварке сплавов типа дуралюмин к чистоте аргона необходимо предъявлять более повышенные требования, чем при сварке сплавов АМг, АМг5 и АМц.

ВЫБОР РОДА ТОКА

Попытка использовать для целей ручной аргоно-дуговой сварки алюминиевых сплавов постоянный ток прямой полярности приводит к следующему: дуга с трудом зажигается, ее трудно поддерживать, происходит усиленное разбрызгивание расплавленного металла, присадочный пруток быстро оплавляется, не сплавляясь с основным металлом. Основной металл при этом окисляется, в шве образуются прожоги, а вблизи шва появляется черный налет. Причины указанного явления следует искать в подавлении процессов катодного распыления, обусловливающих удаление с поверхности алюминия окисной пленки.

При питании дуги постоянным током обратной полярности происходит разрушение пленки и хорошее сплавление расплавленных кромок металла. Но, как уже указывалось выше, при сварке на постоянном токе обратной полярности сила тока и мощность дуги органичены небольшой допустимой плотностью тока на вольфрамовом электроде.

Наиболее целесообразно для аргоно-дуговой сварки алюминиевых сплавов применять переменный ток. Однако ввиду вентильного действия дуги, горящей между вольфрамом и алюминием, стандартные источники питания дуги переменным током не всегда обеспечивают качественную сварку. Поэтому необходимы специальные меры, направленные на устранение вентильного действия дуги.

Сварка алюминия аргоном: Что нужно знать

В чем сложность работы с металлом? Алюминий — не самый простой материал для сварки. Работу приходится вести, учитывая особенности металла:

На воздухе чистый алюминий окисляется. Оксид Al 2 O 3 — это тугоплавкое соединение, переходящее в жидкое состояние при 2050 o С. Само собой это существенно усложняет процесс сварки. Для того чтобы работать с алюминиевыми деталями потребуется специальная подготовка материала, которая доведет его до «чистого» состояния.
Температура плавления чистого алюминия составляет всего 660 o С. Высокий риск прожига требует тщательного контроля параметров сварочного аппарата и выверенных движений во время сварочного процесса.

Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне или аппаратом TIG позволяет избавиться от возникающих проблем, обеспечивая аккуратный и прочный шов на стыке соединения двух деталей.

Технология TIG: преимущества метода

В отличие от стальных сплавов алюминий сложнее в плане термической обработки. Главная проблема — образование оксида при контакте с кислородом воздуха. Подача аргона в зону сварки перекрывает поступление кислорода к алюминию, создавая благоприятные условия для сваривания. В процессе работы происходит расплавление алюминиевого прутка с образованием сварного соединения.

Сварка алюминия аргоном: плюсы метода

Стабильное горение дуги.
Равномерный провар.
Производство тонкого и аккуратного шва.

Метод относится к универсальным: технология TIG годится не только для алюминия, но и для других металлов и сплавов.

Оборудование

Вольфрамовые электроды. Материал содержит небольшое включение редкоземельных элементов. Чем ниже их содержание, тем выше качество электрода и стабильнее дуга.

Присадочный алюминиевый пруток. Расходник длиной до метра предлагается в разных диаметрах в интервале 1,6–4,0 мм. Желательно использовать материал после вскрытия упаковки.

Продолжительное хранение приводит к образованию оксидной плёнки, что усложняет процесс сварки алюминия. Состав прутка должен соответствовать характеристикам свариваемых поверхностей.

Горелка TIG и сопла для равномерной подачи инертного газа к зоне расплава. Если сварку алюминия аргоном планируется вести на открытом воздухе, необходимо брать сопла с большим диаметром, поскольку инертный газ вне помещения скорее уходит из зоны сварки под действием ветра.
Баллон с аргоном, оснащённый редуктором для регулировки давления.

Сварка постоянным и переменным током

Аппарат для сварки алюминия аргоном может работать на постоянном токе (DC) и переменном (AC) (есть и инверторы с двумя режимами AC/DC). Если подключить DC в обратной полярности, произойдёт резкий рост температуры сварки. Условия приводят к перегреву вольфрамового электрода, в результате металл разрушается. Чтобы этого не происходило, сварщику приходится уменьшать сварочный ток. В таком режиме можно сваривать только небольшие по толщине детали.

Переменный ток сварки алюминия аргоном запускает процесс удаления оксидной плёнки электрическим методом. Когда на электроде минус, деталь разогревается и плавится. После смены направления заряженных частиц на электроде возникает плюс, и начинается разрушение Al 2 O 3 . В таких условиях электрод практически не перегревается, поэтому можно поднять сварочный ток.

Читайте также: