Сварочные работы необходимы не только на производстве, но и в небольших мастерских. Все чаще возникает потребность в соединении деталей из алюминия и его сплавов. Например, моторные лодки, головки блоков цилиндров для двигателей внутреннего сгорания.
Сварка алюминия в домашних условиях
Сам по себе алюминий – это металл, обладающий малым удельным весом, большой вязкостью, теплопроводностью и электропроводностью. Его сплавы выдерживают высокие механические нагрузки. Но при всех его достоинствах сварка алюминия в домашних условиях сопряжена с некоторыми трудностями.
Содержание
- Факторы, влияющие на свариваемость алюминия
- Методы проведения сварки алюминиевых деталей
- Материалы и инструмент
- Техника безопасности
- Подготовка поверхностей металлических деталей к сварке
- Описание процесса
- Вам также могут быть интересны статьи:
Факторы, влияющие на свариваемость алюминия
Алюминий активно окисляется на воздухе, и его поверхность достаточно быстро покрывается пленкой оксидов. Оксиды – тугоплавкие соединения. Их температура плавления достигает 2440 °С. У алюминия же данное значение равно 660 °С. Во время сварки оксиды препятствуют образованию в сварочной ванне однородной массы расплавленного металла.
Капли жидкого металла в сварочной зоне мгновенно покрываются окислами, которые не дают получить сплошной сварочный шов. Для предотвращения окисления зона плавления нуждается в изоляции при помощи флюсов или инертных газов. Обычно применяется аргон.
В отличие от стали, алюминий обладает таким качеством, как высокая жидкотекучесть в виде расплава. Сварочная ванна, в связи с этим, плохо формируется, а потолочные швы выполнить становится проблематично. Для устранения эффекта жидкотекучести используются подкладки с большой теплопроводностью для охлаждения зоны сварки.
Алюминий характеризуется высоким содержанием кремния и растворенного в нем водорода. Кремний провоцирует образование трещин во время охлаждения металла после сварки. Водород же выходя из расплава, образует множество пор в сварочных швах и трещин при кристаллизации.
Алюминиевые сплавы обладают значительной литейной усадкой, что при остывании приводит к деформированию свариваемых деталей.
Сварочный шов на алюминиевой трубе
Из-за высокой теплопроводности, процесс сварки алюминия предусматривает высокие сварочные токи. К примеру, для проведения работ по стали значения токов на 50% ниже.
Подобрать требуемые режимы сварки алюминия в домашних условиях затруднительно по причине того, что не всегда можно точно определить марку сплава свариваемых деталей.
Методы проведения сварки алюминиевых деталей
Сварку алюминия в домашних условиях можно производить различными методами, среди которых можно выделить:
- электродуговая сварка электродами с покрытием;
- газовая сварка;
- электродуговая сварка в среде нейтральных газов.
- Сварка алюминия без аргона с использованием плавких электродов со специальной обмазкой — самый простой, доступный и распространенный способ соединения деталей. Для работы с чистым алюминием используются электроды ОЗАНА1, а для сплавов с высоким содержанием кремния применяются электроды ОЗАНА2.
Сила тока, выставляемая на аппарате, равна 25А на каждый миллиметр электрода. Плавятся электроды достаточно быстро, поэтому наложение шва происходит на большой скорости. Качество и непрерывность сварки зависит от квалификации сварщика.
После замены электрода на новый удаляется шлак. После чего шов требуется промыть горячей водой и зачистить щеткой с металлическим волосом. Окислы препятствуют разжиганию дуги.
Сварка алюминиевых деталей
Недостатками электродуговой сварки электродами являются: большая пористость шва, невысокая прочность, обильное разбрызгивание, затрудненное отделение шлаков, которые вызывают в последствии интенсивную коррозию.
- Сварка газовой горелкой — более простой метод. Необходимость разогреть и расплавить металл в зоне сварки снижает скорость процесса в три раза. Для заполнения шва используется проволока. Ее не требуется просушивать перед применением. Горючий газ выполняет функцию защиты от окисления. Это более надежный способ в отличие от обмазки электродов.
- Высокое качество, надежность, прочность, эстетичность предоставляет сварка с использованием инертных газов аргона или гелия. Плавление металла происходит от дуги между электродом из вольфрама и деталью. Для присадки применяются алюминиевые прутки.
Для эффективного разрушения окислов сварка производится током с переменным напряжением. Выбор режимов зависит от диаметра присадки, электрода, толщины металла и расхода газа. Дорогое оборудование и необходимые расходные материалы не позволяют активно использовать аргонодуговой метод в домашних условиях.
| Метод стыковки деталей | Размер деталей, мм | Наибольшая окружность электрода, мм | Размер присадочного прутка, мм | Токи для сварки, А | Расходование газа, л/мин |
| Отбортованные | 1 | 1 | — | 45-50 | 4-5 |
| 1,5 | 2 | 70-75 | 5-6 | ||
| 2 | 2 | 80-85 | 7-8 | ||
| Без разделки со швом с одной стороны | 2 | 2 | до 2 | 55-75 | 5-6 |
| 3 | 4 | до 3 | 100-120 | 7-8 | |
| 4 | 4 | до 3 | 120-150 | 8-10 | |
| Без разделки со швами с двух сторон | 4 | 4 | до 4 | 120-180 | 7-8 |
| 5 | 5 | до 4 | 200-250 | 8-10 | |
| 6 | 5 | до 4 | 240-270 | 8-10 |
Материалы и инструмент
Если техническая подготовка работника стоит на первом месте при проведении сварочных работ алюминия, то технологическое оснащение для поведения работ занимает второе место. Вне зависимости от метода проведения сварки, для получения результата с наилучшими показателями необходимо приготовить следующее:
- источник питания – сварочный аппарат, позволяющий выдавать постоянный и переменный ток, а также токи достигающие 300 А;
- электроды марок ОЗАНА и УАНА, предназначенные для всех типов алюминиевых сплавов;
- присадочная проволока или прутки;
- газовое оборудование – баллоны, горелка, шланги;
- надежное заземление;
- рабочая одежда из негорючего материала;
- сварочная маска или очки.
Техника безопасности
Технология сварочного процесса – это интенсивное разбрызгивание, что заставляет, в первую очередь, заботиться о безопасности сварщика.
- На нем должен быть надет костюм из негорючей или огнеупорной ткани, а так же рукавицы, краги из подобного материала.
- Для защиты органов дыхания используются индивидуальные средства защиты.
- Органы зрения защищает сварочная маска.
- Наличие надежного заземления предупредит поражение от электрического тока.
Работа с газовым оборудованием сопряжена с повышенной опасностью. Соблюсти все требования промышленной безопасности в домашних условиях проблематично, но следовать им необходимо.
Подготовка поверхностей металлических деталей к сварке
Свариваемые детали нуждаются в тщательной подготовке. Кромки деталей подвергаются следующей обработке:
- С поверхности заготовки авиационным бензином, уайт-спиритом или ацетоном, растворителем удаляются остатки жиров, масел и других загрязнений, то есть обезжириваются.
- Разделка кромок. При сварке листового материала толщиной не свыше полутора миллиметров их края отбортовываются. Фаска снимается на деталях толщиной более 4мм при сварке покрытыми электродами. Если толщина изделий 20 мм и более, то разделка необходима в любом случае.
- Удаление окислов с поверхности производится напильником или металлической щеткой. Ширина очистки с каждой стороны должна составлять до 15 мм. В некоторых случаях оксиды растворяют раствором каустической соды. Но после такой процедуры требуется промывка проточной водой.
Описание процесса
После проведения подготовительных мероприятий производится процесс стыковки. Сварка алюминия в домашних условиях методом электродуговой сварки в среде нейтральных газов производится с соблюдением следующих рекомендаций:
- угол наклона вольфрамового электрода к свариваемой поверхности должен быть не менее 70°, но не более 80°;
- пруток присадочного металла подается в зону перпендикулярно вольфрамовому электроду;
- размер дуги не должен превышать 2 1/2 мм;
- чтобы обеспечить защиту от кислорода расплавленный металл первым перемещаться начинает пруток, а за ним электрод с горелкой;
- присадочный пруток периодически вводится в сварочную ванну;
- поперечные движения не рекомендованы, только продольные;
- для отведения излишнего тепла сварку производят на медных пластинах или стальном верстаке;
- инертный газ подается за 3 секунды до образования дуги и в течение 5 секунд после окончания подачи напряжения.
Процесс сварки своими руками Сварка алюминия
В последнее время в домашних мастерских популярность набирает полуавтоматические аппараты, особенно импульсные. Проблема с оксидной пленкой решается за счет импульса высокого напряжения. Он буквально разбивает ее, а за счет обратного действия вдавливает капли расплавленного алюминия в ванну с расплавом.
Процесс сварки алюминия импульсными полуавтоматами производится с постоянным током, но с обратной полярностью. Равномерная подача алюминиевой проволоки осуществляется роликовым механизмом. Из-за высокого коэффициента температурного расширения проволока может застревать в наконечнике. В связи с этим, используются наконечники для сварки алюминия и имеющие маркировку «AL».
Источник: