Проволока для сварки дюралюминия

Обновлено: 10.01.2025

Сварку алюминия со сталью часто применяют в радиоэлектронике, авиации и производстве бытовой техники.

Особенности сварки алюминия со сталью

Соединение этих металлов позволяет изделиям из них совмещать их преимущества. Если нужно получить качественный сварной шов, обязательна подготовка металлов перед сварочным процессом и соблюдение технологии сварки.

Сварка алюминия и его сплавов со сталью имеет свои нюансы:

у этих двух металлов большая разница в температурах: пока сталь только прогревается, алюминий уже становится жидким;
коэффициент линейного расширения обоих металлов так же сильно различается, поскольку возникают значительные термонапряжения по линии перехода от стали к алюминию;
разные теплопроводность и теплоёмкость металлов приводят к термическим напряжениям;
в сварном шве может образоваться тугоплавкая окисная плёнка. Чтобы её устранить, рекомендуют использовать специальный флюс.

Качественное сварное соединение должно обладать пластичностью не ниже, чем у стали, и прочностью не ниже, чем у алюминия.

Для соединения алюминия и стали чаще всего используются аргонодуговая сварка с неплавящимся электродом или сварка через биметаллические вставки. В промышленности также используют сварку взрывом, диффузионную, лазерную, электронно-лучевую и точечную сварки.

Сварка алюминия со сталью аргонодуговым способом

Перед началом сварочного процесса кромки металлов рекомендуется очистить и нанести на них защитное покрытие. Самое доступное по цене из них — цинковое.

Присадочный материал в этом случае — проволока марки АД1 из алюминия с присадкой кремния (он хорошо влияет на формирование диффузионной прослойки стабильного качества) или проволока из сплава АК-5.

Важно! АМг-6 не рекомендуют применять, поскольку эта присадка дает низкую прочность сварного шва.

Чтобы подготовить стальную деталь к сварке, для стыкового соединения нужно скосить кромки под углом 70° для максимальной прочности соединения.

Кромки нужно тщательно очистить пескоструем или механически обработать, затем нанести поверхностный слой.

Аргонодуговую сварку алюминия и стали отличает расположение дуги: в начале сварки первого прохода оно удерживается на присадочном прутке, а в процессе сварки последующих проходов — на присадочном прутке и образующемся валике. Это обезопасит покрытие от преждевременного выгорания.

Во время сварочного процесса важно последовательно накладывать валики шва (зависит от вида соединения).

сварка МИГ — происходит на постоянном сварочном токе обратной полярности;
сварка ВИГ — бывает и на переменном сварочном токе, и на постоянном токе прямой полярности.

Величина сварочного тока должна зависеть от толщины свариваемого металла:

Техника выполнения сварных швов

Для соединения алюминия и стали нужно выбирать способ техники сварки углом вперёд, с углом наклона электрода от вертикали вдоль оси сварного шва 40-45 градусов.

Важно правильно выбрать скорость сварки, поскольку от неё зависит, сколько между собой будут взаимодействовать жидкий алюминий и сталь. Это напрямую влияет на толщину и стабильность соединительного слоя.

Скорость сварки необходимо выбирать максимально возможной: не менее 7 м/ч для сварки первых проходов многопроходных сварных швов и не менее 12 м/ч для однопроходных и последующих проходов многопроходных сварных швов. На это есть причины:

интенсивное образование интерметаллидов во время длительного контакта стали и алюминия на высоких температурах;
интенсивное образование корунда и рост зоны слабины;
интенсивное выгорание цинка.

Сварочные и наплавочные швы нужно выполнять без поперечных и возвратно-поступательных колебательных движений. Присадку в сварочную ванну нужно подавать со стороны оцинкованной стали для уменьшения выгорания цинка.

Горелку нужно смещать относительно стыка сварного шва в сторону алюминия или алюминиевого сплава на 1-3 мм. Это связано не только с уменьшением выгорания цинка, но и с тем, что, обладая высокой теплопроводностью, алюминий нагревается и расплавляется значительно медленнее, чем сталь и цинк, который её покрывает.

Послесварочная термическая обработка сварного соединения нежелательна, температура его эксплуатации не должна превышать 270 градусов. В противном случае, толщина прослойки может увеличиться, что приведёт к снижению динамической прочности или разрушению сварного шва.

Сварка через биметаллические вставки

Биметаллические переходные материалы (вставки) — это алюминиевые элементы, к которым уже прикреплен другой материал.

Для сварки вставок чаще применяют стандартные технологии — GMAW и GTAW.

Стальную сторону вставки нужно приварить к стали, алюминиевую — к алюминию. В процессе важно не перегреть вставки, иначе образуется хрупкое интерметаллическое соединение на стыке стали и алюминия внутри вставки.

Разрушение сварного шва, содержащего интерметаллиды происходит, как правило, ещё во время горения сварочной дуги. Но даже если шов не разрушится в процессе или в конце сварки, он напомнит о себе, когда изделие будут эксплуатировать.

Сначала лучше варить алюминий с алюминием. Это позволит увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и не допустит перегрева на участке соединения стали с алюминием.

Этот способ часто применяют, когда хотят получить качественные сварные швы. Подобную технологию используют в судостроении.

Другие способы сварки алюминия со сталью

Лазерным способом пользуются не только для создания миниатюрных соединений, но и для того, чтобы получить длинные швы, например, в автомобильной промышленности. Этот способ позволяет тонко управлять тепломощностью импульсного лазерного излучения.

Чтобы получилось нахлёсточное соединение, нагрев лазером нужно вести со стороны стали. Она нагреется до температуры, когда алюминий уже расплавится, но останется твёрдой.

Прочность швов можно повысить с помощью присадки на основе алюминия.

Диффузионная

В этом сварочном процессе соединяемые детали не расплавляются. Но из-за их продолжительного контакта на высокой температуре образуются интерметаллидные фазы.

Электронно-лучевая

На сталь наносят буферные покрытия из титана, никеля и циркония: тогда сварочный процесс будет успешен.

Точечная контактная

Хорошее точечное соединение стали и алюминия получается не всегда, даже если варить на конденсаторных машинах с жестким режимом разряда.

Этого можно избежать, применив промежуточную биметаллическую ленту. Полученные точечные соединения по прочности можно сравнить с клепаными.

Сварка взрывом

Соединения алюминия и стали, которые получаются при взрывном сварочном процессе, применяют на верфях Японии, Польши, США, Великобритании, Франции и других стран в качестве промежуточного элемента, который потом приваривают к основным материалам изделия.

Технология сварки дюралюминия

Сварка алюминия

Что такое дюралюминий

Дюралюминий состоит из следующих элементов: алюминия – 93,5%, меди – 4,5 %, магния – 1,5%, марганца – 0,5 %. Такой состав обуславливает эксплуатационные характеристики сплава. Основной компонент влияет на химическую активность дюралюминия, поэтому он быстро окисляется на открытом воздухе, в результате чего на поверхности образуется прочная оксидная пленка.

Приведенный состав сплава не является постоянным, он может меняться. Значение имеет не только соотношение металлов, но и технология термообработки дюралюминия.

Свойства и свариваемость дюралюминия

Сложности процесса сварки дюралюминия во многом объясняются его тугоплавкостью. По сравнению с основным компонентом, такой состав получился более плотным, поэтому он менее мягкий и гибкий. Во время сварочных работ быстро расходуются электроды, а текучесть сплава повышается. К этому надо подготовиться до начала сварки. Устранить указанную проблему помогает предварительная закалка дюралюминиевых деталей, ее выполняют при температуре +500°C.

плотность – 2,5-2,8 тонн/м³;
температура плавления – +650°C;
мах текучесть – 250 МПа.

Такой материал обладает высокой прочностью и сравнительно небольшим весом, что позволяет изготавливать из него детали, механизмы и конструкции, применяемые в разных отраслях промышленности, народного хозяйства и в быту.

В связи с высокой склонностью к окислению, варят дюралюминий при температуре в пределах +300°С, при этом используют защитную атмосферу инертных газов или флюс.

Преимущества и недостатки

Среди преимуществ указанного сплава отмечают следующие:

небольшой вес, но при этом дюралевые детали способны выдерживать высокие нагрузки;
сварочные работы выполняют, используя разные технологии, их выбор зависит от условий проведения работ и других факторов;
подготовка изделий не требует больших трудозатрат и времени;
необходимые электроды всегда можно приобрести в специализированных магазинах.

Есть у данного процесса и ряд недостатков:

сварочный шов имеет низкую устойчивость против коррозии;
после создания такого соединения характеристики сплава ухудшаются;
для проведения работ надо иметь высокую квалификацию, быть внимательным и все выполнять с высокой точностью;
чтобы подобрать электроды, надо точно знать марку сплава;
высокая текучесть дюралюминия создает сложности при формировании сварочного валика;
для качественного выполнения работ приходится использовать флюс или защитный газ;
стоимость расходных материалов высокая;
при выполнении скоростной сварки сложно организовать контроль качества шва.

Требования, выдвигаемые к сварке

Сваривая детали из дюралюминия, надо придерживаться таких требований:

на место соединения предварительно наносят и равномерно распределяют флюс, это позволяет улучшить процесс сваривания;
нагрев соединяемых деталей проводят равномерно, иначе под действием температуры они могут деформироваться;
после завершения работ некоторое время выполняют подогрев созданного шва, делают это, пока металл не остынет;
после сварки и остывания шва его очищают от шлака и проверяют на наличие трещин, раковин, повреждений.

Подготовка перед сварочным процессом

Для получения качественного соединения перед началом работ поверхность деталей надо правильно подготовить. Это поможет убрать оксидную пленку, которая имеет высокую плотность и температуру плавления, что не позволяет стабильно образовываться дуге, в результате чего надежность соединения снижается.

Подготовительный процесс состоит из таких этапов:

Зачистка поверхности от коррозии, масла и других загрязнений.
Удаление тугоплавкого слоя, для этого используют щетку по металлу и мелкозернистую наждачную бумагу. На производстве оксидную пленку чаще всего удаляют методом катодного распыления, в таком случае она обрабатывается ионами, что позволяет быстро и качественно очистить поверхность.
Обезжиривание поверхности. При этом не только удаляются остатки масла, но и оставшиеся частички, которые в процессе сварки мешают качественно выполнить работу.
Обработка кромок. Если толщина свариваемых участков больше 4 мм, их углы скашивают под углом 35°.

Перед использованием электродов их прогревают при температуре +150°С, что помогает удалить лишнюю влагу. После проведения подготовительных работ рекомендуется начинать сварку, на протяжении 3 часов делать это можно не позже чем через сутки, т.к. снова образуется прочная оксидная пленка.

Необходимое сварочное оборудование

Для проведения сварочных работ с дюралюминиевыми деталями используют стандартный электродуговой сварочный аппарат и плавящиеся электроды, а также это делают с помощью газовой горелки. На производстве для таких целей используют:

полуавтоматы, в которых проволока подается в среде защитных газов, их обозначают DC MIG;
сварочное оборудование, работающее с неплавящимися электродами, помещенными в среду аргона, их обозначают AC TIG.

Для сварки дюралюминия применяют оборудование, поддерживающее работу с постоянным и переменным током. Оно должно быть инверторным, компактным, чтобы его можно было перевозить. Хорошо, когда аппарат оснащен осциллятором для сварки, а длина шланга для подключения горелки до 3 м.

Хотя в домашних условиях и на производстве для сварки дюралевых деталей используют разное оборудование, технология проведения работ одинаковая. Обязательно учитывают высокую текучесть этого материала, поэтому чаще всего работу выполняют в нижнем положении.

Чтобы избежать образования большой ванны расплава, шов делают с большой скоростью, а для этого понадобится высокая квалификация. В домашних условиях при использовании электродуговой сварки получить соединение высокого качества не получится. Он будет пористым, в нем остаются остаточные напряжения и появляются трещины.

Аргонодуговая

Данная технология подразумевает использование неплавящегося вольфрамового электрода, который работает в среде защитного газа. Сварку выполняют переменным током, в современных аппаратах есть все необходимые настройки, что помогает упростить процесс. Использование данного метода помогает получать прочный и качественный шов, при этом вероятность его коррозии будет минимальной.

Полуавтоматическая

Применение полуавтомата при сварке дюраля похоже на то, как этим способом соединяют стальные элементы. Различие заключается в том, что надо более тщательно контролировать мощность дуги и продвижение проволоки, а также увеличить ее подачу.

Сварка дюралюминия в домашних условиях

Часто возникает необходимость выполнять сварку дюралюминия в быту. При наличии достаточных навыков можно получить сравнительно прочный и надежный шов. Работают с помощью электродугового аппарата и специальных плавящихся электродов, которые продаются в специализированных магазинах.

Электроды

В зависимости от вида дюраля используют следующие типы стержней, легированные разными металлами:

ОЗА-1 – титаном, медью;
ОЗА-2 – алюминием с железом, титаном;
ОЗАНА-1, ОЗАНА-2 – кремнием, железом;
ОК96.10, ОК96.20 – марганцем, кремнием, железом.

Устройства

В бытовой электросети недостаточная частота тока, поэтому, чтобы соединить дюралюминиевые детали, надо использовать аппараты для повышения этого параметра.

Можно выполнить сварочные работы с применением ацетилено-кислородной горелки. При ее горении создается температура, превышающая температуру плавления дюрали. Применение такого варианта приводит к окислению алюминия и образованию оксидной пленки, для устранения этого недостатка работу выполняют в среде аргона.

Удобнее сварку проводить с применением водородно-кислородных горелок, которые еще называют плазменными. Они позволяют создать качественный и прочный шов, который меньше подвергается деформации и коррозии.

Даже имея необходимое оборудование, опыт и знания, дома сложно получить надежное сварочное соединение дюралюминиевых деталей. Если к качеству шва предъявляются высокие требования, то в таких случаях лучше обращаться в специализированные организации.

Техника безопасности

Как и при выполнении сварки других материалов, во время работы с дюралюминием надо придерживаться правил техники безопасности:

перед началом работ проверяют работоспособность оборудования, надежность и исправность контактов, соединений;
сварщик должен работать в средствах индивидуальной защиты: костюме, рукавицах и маске.

Возможные сложности

Если свариваемые детали поддаются статическим нагрузкам, то работу можно выполнять плавящимися электродами. Когда в месте шва создаются скручивающие нагрузки, сварку выполняют полуавтоматом или аргонодуговым методом, т.к. они обеспечивают более надежное соединение.

Дюралюминий быстро плавится, поэтому работу надо проводить с высокой скоростью. При выгорании легирующих компонентов на месте шва часто образуется коррозия.

Проблемы возникают при неправильной настройке оборудования. Повышенная продувка сварочной зоны не позволяет шву нормально образоваться, кроме этого, увеличиваются затраты на данный процесс. Если же подача газа недостаточная, то металла в зоне проведения работ вспенивается, а вольфрамовый электрод начинает гореть.

Помощь специалистов

Для получения качественного шва при работе с дюралюминием специалисты советуют придерживаться следующих правил:

перед выбором электродов определяют марку сплава, т.к. при его легировании используют разные элементы;
чтобы металл не деформировался, его прогревание выполняют постепенно и медленно;
нельзя резко прекращать работу, после наложения шва его еще некоторое время прогревают, чтобы он остывал постепенно.

Дополнительная информация

Для создания стыковых швов при работе с изделиями толщиной более 3 мм чаще используют вольфрамовый электрод. Во время сварки в рабочую зону подают инертный газ.

Применение угольного электрода и газосварки ацетиленом не позволяет создавать прочное соединение. Более качественный результат будет с использованием водородно-кислородных горелок.

Работая полуавтоматом, важно не только правильно выставить подачу проволоки, но и силу дуги, чтобы соединяемые детали не перегревались. Правильная настройка на переменный ток при выполнении аргонной сварки вольфрамовым электродом позволяет получать соединения высокого качества.

Чтобы методом сварки надежно соединить изделия из дюралюминия, надо четко придерживаться разработанных технологий, использовать исправное оборудование, иметь необходимые навыки и соблюдать правила техники безопасности.

Какие электроды по алюминию выбирать

Электроды для сварки

Специальные электроды по алюминию позволяют формировать прочный шов, не уступающий по характеристикам основному металлу. Технология создания неразрывных соединений ручным способом используется в быту или при ремонте техники и оборудования в полевых условиях. Электроды имеют специальное покрытие, разрушающее тугоплавкую пленку окислов на поверхности деталей, выполненных из алюминиевых сплавов.

Кратко о технологии сварки алюминия

Алюминий и сплавы на его основе отличаются небольшим удельным весом и высокой прочностью. Температура плавления не превышает +660°С. При нагревании оттенок металла остается неизменным, что затрудняет понимание состояния деталей.

Кроме того, при контакте с атмосферой на поверхности формируется прочная пленка окислов, разрушающаяся при нагреве до +2037°С. Частицы попадают в металл шва, снижая механическую прочность соединения. Перед сваркой пленку удаляют химическим или механическим способом либо используют специальные электроды.

Важные особенности металла

Алюминий был впервые получен в 1825 г., а спустя 30 лет была разработана первая технология промышленного производства и очистки металла. До начала XX столетия себестоимость материала была сопоставима с золотом, но впоследствии цена упала из-за внедрения методики электролиза.

Алюминий широко используется для изготовления различных конструкций, отличается небольшим удельным весом, легко поддается штамповке, не формирует ядовитых или канцерогенных соединений и является устойчивым к коррозионным процессам при нормальных условиях эксплуатации.

Химические свойства

В естественных условиях на поверхности металла находится оксидный слой, устойчивый к воздействию чистого кислорода, азотной и серной кислот. При повышении температуры азотная кислота разрушает пленку, аналогичное воздействие оказывает концентрированная соляная и разбавленная водой серная кислота.

Ингибиторами образования пленки являются олово или галлий, которые вводят в состав сплава.

Чистый алюминий вступает в реакцию с кислородом воздуха и галогенами (за исключением фтора, для соединения с которым требуется нагрев).

Физические свойства

Основные свойства материала:

Металл имеет серебристо-белый цвет, удельный вес составляет 2,712 г/см³ (в 3 раза ниже, чем у углеродистых сталей).
Температура перехода в жидкую фазу находится в диапазоне +658…660°С (зависит от степени очистки от примесей), расплав начинает кипеть при +2519°С.
Материал образует сплавы с другими металлами, которые отличаются повышенными механическими характеристиками. Например, введение кремния позволяет получить силумин, используемый для литья деталей, а соединение с магнием (дюралюминий) применяется в автомобильной и авиационной промышленностях.
Алюминий отличается повышенной электропроводностью (на уровне 65% по сравнению с очищенной медью), а также хорошо пропускает тепло, что позволяет применять металл при производстве радиаторов. Отполированные пластины обладают повышенной отражающей способностью.

Требования к электродам по алюминию

Стандартный электрод для сварки алюминия вручную имеет угольный или металлический стержень с покрытием, которое разрушает оксидную пленку и одновременно защищает расплав в зоне стыка от преждевременного контакта с атмосферным воздухом.

Для выполнения работ в бытовых условиях используется инвертор с выпрямительным блоком для получения постоянного напряжения. Аппарат пригоден как для соединения малогабаритных элементов, так и для заделки трещин в корпусах узлов, отлитых или отштампованных из алюминиевых сплавов.

Если применяется плазменная установка, то оборудование рассчитано на использование вольфрамового стержня диаметром 1,5 мм, который не плавится в процессе сварки. В зону дугового разряда подают присадочную проволоку из алюминиевого сплава. Технология отличается повышенной скоростью выполнения работ и предусматривает использование переменного тока.

При автоматической сварке в зону соединения подают флюс и присадочную проволоку.

Автоматизированные линии предназначены для ускоренной сварки деталей, имеющих толщину до 4 мм.

Необходимые легирующие компоненты в составе электродов

Алюминиевые электроды имеют центральный сердечник из проволоки, которая может содержать присадки:

марганец, повышающий устойчивость расплава к коррозии;
кремний, улучшающий свариваемость деталей;
магний, обеспечивающий повышение прочности стыка;
кремний с магнием, позволяющие улучшить термическую устойчивость шва.

Электроды для инвертора

Специализированных деталей из технически чистого алюминия или сплавов для инверторной сварки не существует. При присоединении инвертора необходимо выбрать постоянный ток и подключить провода по схеме обратной полярности (отрицательный полюс – к заготовкам). Подобная технология позволяет разрушать оксидную пленку дугой, при прямой коммутации варить алюминий инвертором затруднительно.

Характеристики для дуговой сварки

При проведении дуговой сварки плавящимся электродом формируется постоянный разряд, обеспечивающий быстрый переход материала стержня в жидкое (а также газообразное) агрегатное состояние.

Сварка алюминиевых деталей занимает в 2-3 раза меньше времени, чем соединение стальных листов с аналогичными габаритами. Поскольку при остановке электрода на наконечнике стержня и поверхности шва образуется слой шлака, то повторный розжиг дуги затруднителен. Опытные сварщики формируют шов до полного израсходования длины электрода.

Поверхность стержней для сварки алюминиевых сплавов покрыта плотным слоем, состоящим из соединений хлора и фтора с щелочными или щелочноземельными металлами. При горении дуги флюс вступает в химические реакции с оксидной пленкой, формируя нерастворимые в алюминии шлаки, которые затем удаляют с поверхности шва механическим способом.

Встречаются электроды с покрытием, содержащим легирующие металлы, но стандартно присадки вводят в состав плавящегося стержня.

Особенности для дюралюминия

Помимо стандартных электродов для алюминия (которые теоретически подходят и для работы с дюралем), существуют специальные изделия, которые отличаются химическим составом стержня и покрытия. Например, шведский производитель ESAB выпускает продукцию под маркой ОК-9620 или ОК-9650, рассчитанную на дюралюминий.

Как выбрать электроды

При определении марок электродов для работы с алюминием необходимо учитывать:

химический состав, который подбирается по содержанию элементов в материале свариваемых деталей;
сечение металлического стержня, зависящее от толщины заготовок.

Изготовление электродов для алюминия в домашних условиях

Начинающие сварщики и мастера с опытом иногда изготавливают электроды самостоятельно, используя проволоку с химическим составом, идентичным параметрам соединяемых деталей. Следует учесть, что самодельные изделия не отличаются стабильностью характеристик и непригодны для сварки ответственных соединений. Электроды используют для ремонта узлов, не подвергающихся высоким механическим или вибрационным нагрузкам, в бытовых или полевых условиях.

Что потребуется

Для изготовления потребуются:

измерительный инструмент (линейка или рулетка);
кусачки или ножовка по металлу;
деревянная или металлическая подставка для сушки изделий;
моток алюминиевой проволоки диаметром 3-4 мм;
порошкообразный мел;
силикатный клей (или жидкое стекло);
емкость для смешивания компонентов обмазки;
кисть для нанесения состава;
сухая салфетка для удаления капель жидкой обмазки со стола или наконечника будущего электрода.

Пошаговая инструкция

Последовательность действий при изготовлении самодельных электродов для дуговой сварки алюминиевых деталей:

Нарезать проволоку из алюминия кусачками или дисковой пилой на заготовки, имеющие длину 250 или 300 мм (в соответствии со стандартами).
В отдельной емкости смешать порошкообразный мел с силикатным клеем. Полученная масса должна иметь однородную консистенцию без комков или посторонних примесей.
Аккуратно нанести обмазку на металлические заготовки (например узкой кистью). Толщина защитного слоя должна находиться в пределах от 1,5 до 2 мм, при нарушении требования снижается качество сварки. Наконечник, предназначенный для установки электрода в рукоятку, обмазкой не покрывают.
Поместить изделия за наконечники на подставку и дождаться затвердевания массы (скорость испарения влаги зависит от толщины слоя и температуры окружающей среды). Допускается ускорение процесса путем прокалки заготовок в духовом шкафу.

Видеоинструкция

В видеороликах представлен алгоритм действий, выполняемых при изготовлении самодельных электродов для сварки алюминиевых сплавов. Технология может использоваться без изменений, допускается внесение корректировок, связанных с перечнем имеющегося оборудования.

Что такое дюралюминий, каковы его особенности? Технология сварки дюралюминия аргоном

Дюралюминий является одним из наиболее популярных сплавов среди тех, которые применяются в промышленности. Он получил свое название от компании, внедрившей его в производство – Дюраль.

Что такое дюралюминий, и каковы его особенности

Сварка дюралюминия является технически сложным процессом из-за особенностей самого материала. В составе данного сплава на алюминий приходится 93,5%. Также он состоит из меди на 4,5%, магния – на 1,5% и марганца – на 0,5%.

Большинство своих эксплуатационных свойств данный сплав получает именно от алюминиевой составляющей: он химически активен, образует прочную оксидную пленку, быстро окисляется на воздухе.

Стоит отметить, что приведенные значения состава в действительности могут изменяться, так как существует несколько марок сплава в зависимости от его термообработки и соотношения металлов в составе.

Из-за температуры плавления в процессе сварки электроды могут быстро плавиться, и соединяемые детали могут течь. Расходные материалы выбираются под разновидность дюраля. Для материалов, которые легированы титаном и медью, используют стержни ОЗА-1, для легированных железом и титаном – ОЗА2.

Ключевыми параметрами дюралюминия являются следующие:

максимальная текучесть — 250 МПа;
плотность материала – 2,5-2,8 тонн/м³;
температура плавления составляет примерно 650°C (что идентично температуре плавления алюминия).

Основным достоинством данного промышленного сплава является его высокая прочность, которая сочетается с низким весом. Это позволяет делать из него различные надежные металлоконструкции и механизмы, что и обусловило его обширное применение.

При работе с электродами в процессе сварки сварщику необходимо уточнить марку дюраля, так как при его легировании могут использоваться разные добавки: железо, медь, марганец, кремний.

Сварка дюралюминия производится, согласно ГОСТ 14806-80.

Достоинства и недостатки

К числу преимуществ дюралюминия при сварке можно отнести:

При соблюдении технологии сварки можно получить ровный и качественный шов, а металл может выдерживать большие нагрузки при одновременном небольшом весе.
Для сварки дюралюминия можно использовать несколько технологий сварки: аргоновую сварку и сварку полуавтоматом, выбрать которую поможет понимание факторов и условий выполнения работы.
Для производства работ достаточно легко подобрать подходящие электроды. Для сварки подходят такие электроды, как ОЗА-1, ОЗА-2, ОК96.20, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2.
Отсутствие серьезных трудозатрат на подготовительные процедуры.
Для сварки не требуется серьезной классификации специалиста.

Но имеет данный процесс и определенные недостатки:

Сварка дюралюминия отличается низкой устойчивостью к коррозии, а после производства сварных работ его технические характеристики ухудшаются.
Процесс сварки является достаточно сложным: он требует большой внимательности и точности, так как даже небольшая ошибка отрицательно сказывается на качестве изделий.
Могут возникнуть сложности с подбором электродов из-за невозможности точного определения марки дюралюминия.
Сформировать валик достаточно непросто, поскольку металл является достаточно текучим.
Для упрощения процесса работы и снижения временных затрат на сварку необходимо использовать флюс или защитный газ. Флюс будет наноситься на поверхность свариваемой детали для защиты участка от агрессивного влияния внешней среды и повышения качества соединения. Целевое предназначение использования инертных газов при сварке будет аналогичным.
Качественная сварка дюралюминия – достаточно дорогая процедура, она позволяет получить прочное и надежное соединение при использовании дорогих расходных материалов, например, аргона.
Если используется скоростная сварка, то контролировать качество шва весьма сложно.

Технология сварки дюралюминия аргоном

Для сварки дюралюминия могут использоваться различные методы. В домашних условиях применяют сварку с помощью электродугового аппарата плавящимися электродами или сварку газовой горелкой. Тогда как в производственных условиях используют полуавтоматы и аргоновую сварку:

полуавтоматы, предполагающие подачу проволоки в среде защитных инертных газов (DC MIG);
оборудование, работающее с электродами из вольфрама в среде защитного инертного газа аргона (AC TIG).

Рассмотрим технологию сварки дюралюминия на основе метода электродуговой аргоновой сварки. Сварка алюминиевого сплава аргоном позволяет работать с материалами различной толщины, создавая максимально аккуратные швы с хорошей герметичностью. Это делает такую технологию весьма востребованной в процессе ремонта автомобилей, катеров и других емкостей.

Подготовка материала

Перед тем как приступить к работе, необходимо подготовить материал к сварке, так как наличие оксидной пленки на поверхности снижает надежность сварного соединения: пленка обладает высокой температурой плавления и плотностью, что затрудняет образование стабильной электродуги. Для этого необходимо пройти следующие этапы:

Зачистить поверхность заготовки от металла, масел, жира и различных загрязнений. Для снятия верхнего тугоплавкого слоя используются наждачка и металлическая щетка.
После того как зачистка закончена, для закрепления эффекта поверхность очищается ацетоном или растворителем, что позволяет избавиться от остатков элементов, которые могут помешать сварке. Иначе дефрагментированные частички могут остаться внутри шва, что снижает его жесткость.
Обработать кромки для создания шва. Если толщина краев заготовки превысит 4 мм, то углы нужно скосить под 35 градусов.

Стержни необходимо предварительно прогреть до 150 градусов для удаления влаги и просушить.

Начинать сварку нужно не позднее, чем через сутки после очистки, а лучше приступить к ней в течение 3 часов.

Эффективным способом удаления оксидной пленки также является ее катодное распыление, при котором металлы бомбардируются ионами, очищая поверхность. Метод в основном применяется в промышленной сфере.

Необходимое оборудование

Аппарат при процессе настраивается на переменный ток (только так получается добиться нужных результатов). Поэтому при выполнении швов нужно применять сварочный трансформатор либо иной преобразователь тока.

Таким образом, сварка алюминиевых сплавов допускается только на аппаратах, которые поддерживают работу с постоянным и переменным токами.

Помимо того, что сварочное оборудование должно быть инвенторным, в процессе его подбора стоит учесть следующие его характеристики:

Оборудование должно быть удобным для перевозки в автомобиле.
Желательно наличие осциллятора для сварки.
Горелка должна иметь прямой шланг с длиной до 3 метров.

Успешность сварочного процесса во многом зависит от правильной настройки оборудования. Так, недостаточная подача газа в сварочной зоне приводит к вспениванию металла и горению вольфрамовой проволоки, а чрезмерная продувка, напротив, мешает формированию шва и увеличивает затраты на процесс.

Также сварщикам необходимо избегать образования воронки в конце шва. Она может возникнуть при резком обрыве дуги. Длительное удержание горелки в одной позиции может привести к перегреву и увеличению площади сварочной ванны. Именно поэтому аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов нуждается в грамотных дополнительных настройках режима для затухания дуги и постепенного уменьшения силы тока. С учетом указанных особенностей нужно правильно выставить параметры напряжения.

Полярность может быть прямой и обратной. При этом параметры напряжения устанавливаются исходя из толщины материала:

Толщина пластин, мм	Сила тока, А	Диаметр электрода, мм
1	от 30 до 40	1,6
1,5	от 45 до 60	2,3
2	от 70 до 80	2,3
3	от 90 до 120	3,2

Подачу тока в сварочном этапе можно установить:

Ступенчатого типа.
Восходящим значением по мере ведения шва.
С плавным розжигом.
С постепенным затуханием при завершении горения.

Затем на манометре выставляется расход аргона. В российских моделях устанавливаются значения в диапазоне от 6 до 11 литров, а оптимальный расход нужно подбирать опытным путем. Манометры импортного производства позволяют точно выставить расход.

В настройках сварочного аппарата устанавливается время продувки аргоном как 5 секунд. Это достаточный временной промежуток для застывания ванны и охлаждения электрода.

При сварке алюминия аргоном необходимо правильно выбрать диаметр вольфрамового электрода, который нужно максимально приблизить к толщине сварных частей. Вылет из сопла устанавливается на 3-5 мм для избегания перегревания вольфрама.

Процесс сварки

Процесс аргоновой сварки предполагает прохождение таких шагов:

Пластины выставляются в удобное положение.
Горелку нужно поднести к изделию так, чтобы между поверхностью свариваемых деталей и электродом оставалось 3 мм.
Включается аппарат и зажигается электродуга.
При образовании лужицы расплавленного металла нужно подать в зону сварки присадку.
Горелку нужно вести ровно: справа налево.
Когда шов завершен, нажимается соответствующая кнопка, и дуга затухает.
Горелка продолжает удерживаться над сварной зоной до прекращения продувки зоны аргоном.

К самой сварке, помимо предварительной подготовки металла, предъявляются следующие требования:

Металл прогревается медленно и постепенно, чтобы он не деформировался под влиянием высоких температур.
Первый шов стоит попробовать на тренировочной поверхности.
После завершения процесса шов нужно постепенно прогревать до тех пор, пока сам свариваемый металл не остынет.
Не забывать об очистке соединения и проверке шва.
При выполнении работ необходимо учесть высокую текучесть алюминия: работы предпочтительно проводить в нижнем положении. Скорость выполнения шва должна быть предельно высокой, чтобы не образовывалась ванна расплава.
С учетом того, что алюминий плавится быстро, при неверном диаметре присадочной проволоки можно не успеть с подачей ее в зону сварки и формированием шва. Толщина припоя должна соответствовать толщине пластин. Также сварщику необходимо учесть химический состав припоя (так, для дюралюминия не подойдут материалы для пищевого алюминия).

Также сварщику не следует забывать о технике безопасности. Все работы следует производить в специальном защитном костюме, маске и перчатках. Перед тем как использовать тот или иной аппарат, необходимо проверить все контакты и соединения на надежность.

Соблюдение всех вышеуказанных требований позволяет получить прочное и надежное соединение.

Таким образом, широкое промышленное распространение дюралевые сплавы получили, благодаря низкому весу, прочности, устойчивости к коррозии. При сварке дюралюминия нужно учитывать свойства металла. Из-за склонности его к окислению в процессе сварки обязательно используют защитный газ или флюс. При проведении аргоновой сварки с тугоплавким вольфрамовым электродом можно получить наиболее качественные соединения.

Как варить алюминий полуавтоматом? Технология сварки с использованием защитного газа и присадочного материала

На поверхности алюминия всегда образуется оксидная плёнка, её нужно удалять, иначе варить металл будет крайне сложно, а полученная деталь будет низкого качества.

Чаще всего полуавтомат используют, когда нужно что-то наплавить или закрыть зазор.

У алюминия высокая теплопроводность, а работать с ним нужно при низких температурах.

Подготовка материала к сварке

Перед процессом нужно сделать следующее:

отшлифовать поверхность;
убрать налёт и оксидную плёнку: щётками, специальными машинками или флюсами;
обезжирить поверхность ацетоном;
расшить кромки (если толщина заготовки более 5 мм);
края деталей обрезать под углом 30-45 градусов и обработать флюсом;
чтобы детали не деформировались, их нужно заранее подогреть.

Технология сварки алюминия полуавтоматом

Соблюдаются следующие условия:

Проволоку нужно подавать плавно, всегда впереди горелки.
Горелку двигать всегда вдоль шва.
Скорость работы — максимальная.
Если при работе используются тонкие пластинки металла, нужно подложить под него нержавейку, чтобы не прожечь.
Важно учитывать усадку металла: коэффициент его расширения выше, чем у других.
Необходимо как можно точнее выставить параметры аппарата и скорость подачи присадочного материала.
Использовать защитный газ — аргон или смесь аргона и гелия.
После работы подождать, пока металл остынет и проверить качество соединения с помощью керосина.
Обработать шов и придать ему эстетический вид.

Какой защитный газ используют

При работе на полуавтомате с алюминием рекомендуют использовать аргон или смесь аргона с гелием. Последнюю смесь применяют для заготовок с большим сечением.

В отдельных случаях полуавтоматическая сварка данного металла может выполняться и без газа, но тогда необходимо использовать специальную порошковую проволоку, испарения которой формируют защитную среду, либо осуществлять процесс под слоем флюса.

Аргон создаёт защитный слой, который ослабляет воздействие атмосферного воздуха, следовательно, на шве будет меньше различных окисей.

Использование газа замедляет рабочий процесс, зато результат — высокое качество полученного шва.

Можно ли варить алюминий полуавтоматом без защитного газа

Иногда алюминий варят без газа, но чтобы вокруг металла была защитная среда, используют порошковую проволоку. Её испарения защищают металл от образования окисей.

Оборудование и его настройка

С алюминием можно работать на любом оборудовании, но чаще всего сварка этого металла проходит на импульсных или инверторных сварочных аппаратах.

Инвертор (ТИГ) работает на переменном токе высокой частоты, процесс сварки значительно дольше импульсного.

Полуавтомат для сварки алюминия должен соответствовать следующим требованиям:

наконечник под алюминий должен быть на 0,2-0,3 мм больше, чем диаметр проволоки;
проволока должна быть тоже алюминиевая;
шланг не должен быть длиннее 3 метров, без скрученных участков;
канал подачи лучше заменить на тефлоновый;
механизм подачи сварочного полуавтомата оснастить 4 роликами с U-образными канавками.

Перед началом работы нужно правильно выставить рабочие режимы полуавтомата: напряжение, силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, полярность и внимательно подобрать расходные материалы.

Приблизительные параметры для металла толщиной 2 мм: напряжение 15 В, сила тока 140-150 А.

Присадочный материал для работы

Присадочную проволоку, с помощью которой варят алюминий, производят по двум стандартам:

Важно использовать проволоку сразу после распаковки коробки. В открытой среде она хранится недолго. Воздух ухудшает её качественные характеристики и окисляет.

Техника безопасности при работе

Обязательно нужно соблюдать меры безопасности во время сварочного процесса:

проверить технику и целостность электрических проводов перед работой;
работать в специальной защитной одежде и маске;
не варить на открытом воздухе под дождём;
если процесс сварки идёт с защитным газом, отодвинуть баллоны минимум на 5 метров от места сварки.

Читайте также: