Сварка алюминия в домашних условиях

Инструкция выполнения работы

Сварка алюминия инвертором производится по строгому алгоритму. В первую очередь настраивается аппарат для инверторной сварки. Тумблер переводится в режим переменного тока, соответствующее значению АС. Следующим этапом производится установка баланса полярности на значение – при работе с изделиями из чистого алюминия его необходимо смещать из исходного положения (50/50) в отрицательную сторону, а при сварке сплавов – в положительную.

Значение величины сварочного тока устанавливается в зависимости от таких параметров, как толщина листа и диаметр электрода. Например, при толщине листа в 2 мм и диаметре присадочной проволоки в 3 мм она устанавливается на значение 60 Ампер.

От толщины изделия также зависит замедление процесса затухания электродуги для заварки кратера окончания сварочной ванны. Так, при работе с 2-милиммитровым листом это значение устанавливается на 3 секунды.

Заканчиваются настройки сварочного инвертора для сварки алюминия установкой времени и интенсивности продувки шва инертным газом (без аргона работать нельзя), которое требуется для того, чтобы охлаждать сварочный шов.

После настроек оборудования необходимо подготовить саму заготовку – очистить ее от пленки, повышающей термостойкость материала. Применяется как механическая очистка (железной щеткой, наждачной бумагой), так и химический способ. В последнем случае используется водный раствор хлорида цинка или иной растворитель. Затем изделие необходимо предварительно прогреть до 400 градусов. Только после этого можно переходить к чистовым сварочным работам. Действовать следует неторопливо, чтобы свариваемые элементы прогревались с одинаковой интенсивностью.

Чтобы в результате сварочный шов был равномерным с характерной ребристостью, присадочная проволока либо электроды по алюминию для сварки должны подаваться легкими прикосновениями под определенным углом – 15 градусов, начиная с начала сварочной ванны. При этом по шву выполняется несколько проходов.

Таким образом, при наличии необходимого оборудования, в домашних условиях можно сварить изделия из алюминия на совесть, используя инвертор

При этом важно учитывать, что новичкам не следует сразу выполнять чистовые работы. Сначала лучше потренироваться под надзором специалиста, чтобы приобрести необходимые навыки и опыт выполнения подобных операций

С процессом сварки алюминия можно ознакомиться на видео:

https://youtube.com/watch?v=pszo4Kstlww

Трудности процесса

Рассмотрим сложности процесса сварки электродом по алюминию. Сложность ручной сварки алюминиевых конструкций во многом обусловлена свойствами данного металла. Ниже приведём примеры основных проблем, которые могут возникнуть в процессе сварки.

1. Высокая текучесть металла. Расплавленный алюминий тяжело контролировать. При значительном перегреве поведение металла становится в какой-то степени непредсказуемым. Расплав может разрушить слой твёрдого металла, находящийся под ним, и вытечь через трещину. Для решения этой проблемы рекомендуется использовать прокладки из керамики или тугоплавкой стали.
2. Окисляемость алюминия. Основная проблема алюминиевых изделий. Соединяясь с кислородом, молекулы металла формируют плотную оксидную плёнку. Она прочнее самого металла и плавится только при очень высокой температуре. Ещё один минус — плёнка является диэлектриком, поэтому тяжело поджечь дугу. Для решения этой проблемы нужно тщательно очищать рабочую поверхность металла перед сваркой.
3. Высокий коэффициент линейного расширения. Алюминий достаточно хрупкий и обладает малой упругостью. При сильном нагреве металла зона сварки давит на остальную часть конструкции, что может стать причиной появления трещин или деформации плоских поверхностей. Чтобы этого избежать, нужно контролировать температуру сварки. А лучше — предварительно прогревать деталь до 200-250оС.
4. При застывании металл шва может кристаллизоваться и появляются горячие трещины. Поэтому желательно добавлять специальный присадочный материал. Особенно это необходимо в случаях, когда несколько швов находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

Полезное видео

Посмотрите ролик, где умелец рассуждает о том, что сварка электродом алюминия – это не лучшее решение и демонстрирует процесс наглядно, с пояснениями.

Виды электродов для алюминия

ОЗА произведены из алюминиевой проволоки и используются для чистого алюминия и алюминиевых сплавов с кремнием.

Особенности сварки алюминия аргонодуговой сваркой.

• ОЗА – 1 подходят практически для любых алюминиевых сплавов и наплавок. Это плавящиеся электроды по алюминию из металлического стержня и соляным покрытием. Диаметр может быть самым разным. В работе нужно использовать постоянный ток обратной полярности. Применяются для заготовок с толщиной кромок в диапазоне от 3-х до 16-ти мм. Предварительный нагрев деталей до температуры 250 – 400°С обязателен. Расход ОЗА – 1 довольно высокий: на килограмм металлических заготовок уходит два килограмма электродов. Состав сварного шва получается сложным: больше половины никеля, медь, марганец, железо. После выполнения шов обязательно промыть подогретой водой, затем зачистить металлической щеткой. Недостатком этих расходников является сложность сварки в вертикальном положении, при котором может образоваться ненужная боковая дуга. В итоге работать можно только в нижнем положении.
• ОЗА – 2 – узкоспециализированные расходники для алюминиевых сплавов с кремнием. Покрытие солевое. Расход такой же: два килограмма на килограмм металла.

Щелочно-солевые ОК. К этому виду относятся марки 96.10, 96.20 и 96.50.

Самый подходящий вариант для сварки технического алюминия и алюминиевых сплавов с марганцем и магнием. Чрезвычайно гигроскопичны.

• Расходники 10 шведского производства ESAB используются в аргонодуговом методе и являются самым предпочтительным вариантом в этой технологии. Их особенность – покрытие нового состава из смеси солей хлора и фтора. В результате дуга получается ровной и стабильной без разбрызгивания металла. Шов выходит качественным и эстетичным на вид. В работе предварительный нагрев заготовок предпочтителен, но не обязателен. В отличие от ОЗА -1 нагрев не влияет на качество шва, он помогает лишь уменьшить расход дорогих электродов. Еще одним позитивным отличием от ОЗА – 1 является возможность производить сварочные работы на вертикальных поверхностях. Расход электродов значительно меньший из-за особенностей покрытия и тонкой проволоки в качестве стержня, что снижает общую стоимость данной технологии. Сварной шов отличается высокой твердостью.
• ОК 96.50 очень популярны в машиностроении для деталей автомобильных двигателей, монтаже разнообразнейших строительных конструкций и исправлении литейных дефектов в алюминиевых сплавах. По составу это алюминиевый электрод: стержень выполнен из алюминия, кремния и железа с четырьмя вариантами толщины. Ток применяется постоянный обратной полярности. Обмазка с щелочно-солевым составом позволяет сформировать защитный кратер для нейтрализации оксидной пленки. Предварительный нагрев заготовок очень желателен, оптимальная температура 250 – 300°С.

Марки электродов и области применения.

Две марки вида ОЗАНА: ОЗАНА – 1 для наплавки или сварки из четырех марок алюминия А0 – А3 и ОЗАНА – 2 для сварки алюминиевых сплавов АЛ4, АЛ9, АЛ11. Пожалуй, самые популярные расходники из всех: дают возможность формировать ровную дугу и шов высокого качества. Можно работать и в вертикальном положении в отличие от других видов алюминиевой сварки.

• ОЗАНА – 1 разработаны специально для работы с деталями и наплавки из чистого алюминия. Покрытие из солевого состава, стержень – из сплава алюминия, кремния и железа. Обмазка позволяет справиться с оксидной пленкой и стабилизировать процесс плавления. Ток используется постоянный обратной полярности. Расход немного меньший в сравнении с другими расходниками: 1,7 кг на один килограмм наплавки. Шов отличается очень высоким качеством с выраженной антикоррозийной устойчивостью. Предварительный нагрев заготовок зависит от толщины кромок. Если она больше 10 мм, рекомендуется нагрев до 200°С. Если кромка тоньше 2 мм, необходимо сделать предварительную отбортовку кромок вдоль намечаемого шва. Эти расходники нужно прокаливать перед работой в течение 30-ти минут при температуре 150°С.
• ОЗАНА – 2 является обновленным вариантом ОЗАНА – 1.

УАНА – специальные расходники для работы со сплавами, которые легко деформируются.

ЭВЧ – вольфрамовые наконечники для сварки в аргоне.

Особое свойство алюминиевых электродов – их чрезвычайно высокая гигроскопичность, они ухитряются выбрать из воздуха все влагу, какую только возможно. Отсюда нужно помнить об особых условиях их хранения – во влагонепроницаемой упаковке и в только в строго сухих помещениях.

Подготовка изделий к сварке

Предваряющим этапом сварки алюминия является тщательная подготовка кромок к сплавлению. Это важный момент для получения качественного соединения

Следует уделять внимание разделке кромок и их зачистке

Стыковые швы на металле до 4 мм не нуждаются в разделке. С возрастанием толщины металла до 5 мм и выше применяют V-образный скос с одной стороны детали. Для толстолистового алюминия характерен двусторонний скос в форме «Х». Требуемую конфигурацию кромок получают механически: шлифованием, фрезерованием, строганием.

Цель зачистки — разрушить оксидный слой, очистить поверхность от масел и прочих загрязнений.

Процесс осуществляют двумя способами:

Механическая обработка. Кромки свариваемых деталей зачищают с 2-х сторон на ширину не менее 20 мм щетками металлическими с нержавеющим ворсом или специальными абразивными кругами по алюминию. После чего участки обработки обезжиривают растворителем. Среднее время хранения деталей после мехобработки и обезжиривания до сварки не должно превышать более 3ч.

Химическая обработка. Заготовки подвергают травлению в ваннах с 5-10% раствором NaOH. Травильный шлам (темный осадок) с поверхностей деталей удаляют последующим осветлением в азотной кислоте в течение 5 мин.

Обезжириванию подвергается и присадочный материал.

Что нужно знать, чтобы сделать качественный шов?

Чтобы получать прочные и долговечные соединения, необходимо знать и учитывать следующие моменты:

• изделия из алюминиевых сплавов всегда покрыты слоем тугоплавких оксидов;
• перед началом сварки этот слой следует снять с помощью механической зачистки или протравливания;
• оксидный слой быстро восстанавливается на воздухе, поэтому обработку нужно проводить непосредственно перед сваркой;
• цвет алюминиевой заготовки при нагреве практически не меняется, следить за температурой визуально не удастся;
• при нагреве снижается прочность изделия, это может привести к появлению микродефектов в ходе кристаллизации.

Учет этих особенностей позволяет избегнуть типовых ошибок, когда нужно заварить алюминиевые заготовки на дому.

Алюминий — свойства и особенности

В силу своих химических и физических свойств, алюминий получил широкое распространение в различных сферах деятельности человека.

Для сварки различных конструкций или деталей могут применять не только алюминий, но и сплавы из него. Правда, сам процесс под силу только опытным сварщикам.

Потому что этот металл капризен, и чтобы сварить его качественно, нужна высокая квалификация.

Видео:

Трудности сварки алюминия обусловлены рядом характерных особенностей металла:

• Высокая текучесть. Под воздействием высоких температур металл теряет прочность и в процессе сварки, расплавленная часть металла может разрушить нижнюю, нерасплавленную часть. В этом случае, алюминий просто вытечет через шов. Сложность контроля ситуации усугубляется тем, что цвет металла при нагревании не меняется. Поэтому, чтобы сохранить форму сварочной ванны, сварщики используют специальные подкладки из керамики или металла;
• Образование оксидной пленки. При взаимодействии с кислородом, на поверхности алюминия появляется пленка, свойства которой отличаются от его свойств более высокой плотностью и тугоплавкостью. Во время сварки оксид алюминия препятствует сплавлению металла в монолитный шов. Поэтому его удаляют с помощью катодного распыления. А чтобы не допустить появления оксидной пленки, зону сварки защищают от контактов с воздухом. Для этого используют аргоновую сварку;
• При достаточно высоком коэффициенте линейного расширения алюминий отличается низким модулем упругости, что может спровоцировать деформацию свариваемой конструкции. Снизить вероятность деформации можно с помощью различных технологических приемов — электросварки в оптимальном режиме или подогрева;
• Сварочный процесс способствует появлению пористости в алюминиевых сплавах. Это происходит потому, что в соединениях металла содержится водород, выход которого наружу происходит через новообразованные поры. Также, при повышенном содержании кремния возможно появление мелких кристаллизационных трещин, что может заметно ослабить сварочный шов;
• Алюминий обладает высокой теплопроводностью. Поэтому для его сваривания необходимы мощные источники сварочного тока;
• В ходе сварки в алюминиевых швах могут образоваться горячие трещины. Это происходит вследствие процессов внутренних изменений в момент застывания расплавленного металла. Чтобы предотвратить их появление, применяют специальные модификаторы, которые добавляют в сварные швы. Также, нежелательно близкое расположение швов по отношению друг к другу.

Кроме того, в домашних условиях нередки случаи, когда сварка применяется к алюминиевым сплавам неизвестной марки, что без особых материалов и специальных режимов сварки не всегда выполнимо.

Инвертор для работы с алюминием

Инверторные модели отличаются стабильностью подачи напряжения, что является определённой гарантией улучшения самого шва сварки. Как и в сварочных полуавтоматах, у инверторного имеется специальная приставка, которая служит защитой при работе в среде газов. Такая приставка имеет маркировку TIG , и чаще всего на аппаратах уже установлен быстрый переход в режим эксплуатации среды защитных газов.

При работе с алюминием нужно помнить несколько важных деталей:

• Оксид алюминия, он образуется на поверхности металла, обволакивая его пленкой. Даная пленка мешает работе с алюминием, поэтому перед эксплуатацией деталь из этого сплава обрабатывают абразивом, дабы избавится от этой пленки;
• Алюминий, как и его сплавы не меняют цвет во время нагревания, из-за этого достаточно сложно следить за состоянием сварочной ванны;
• Необходимо помнить, работа со сварочным инвертором дома, должна выполняться без спешки, дабы обеспечить нужное нагревание материала;
• Если перегреть металл слишком сильно, это может привести к деформации детали, что в нашем случае не есть хорошо. Делая сварку дома, рекомендуем использовать приставку к инверторному аппарату, это позволит обеспечить контроль над проведением работы и дать нам возможность сделать качественный, прямой, прочный шов;
• Способы сварки цветных металлов мало чем отличаются от сварки черных. Чтобы справиться с обработкой алюминия дома, достаточно минимальных навыков. Также можно обратиться к специальной литературе или к видео.

Перечисленные нами способы, конечно, не дадут такого качественного шва. Сварка в домашних условиях, процесс весьма затратный и трудоемкий. Наилучшим вариантом все-таки является приобретение осциллятора, выдающего необходимые нам параметры тока. В этом случае, работа с алюминием производится вольфрамовым электродом – как плавящимся, так и неплавящимся. Это зависит от того, какой шов вам нужен и с каким материалов вам предстоит работать.

Достаточно прочные сварные соединения алюминиевых деталей можно получить методом термического сваривания. Только такой способ в домашних условиях невозможен. Для этого готовится специальная смесь из свинцовой стружки, марганцовки, алюминиевой пудры, и канифоли, естественно, надо также знать пропорции. Данная смесь засыпается в трещину и поджигается, это приводит к небольшому взрыву, который и сплавляет шов.

Принципы инверторной сварки алюминия

Перед тем как начать работу с алюминиевой деталью, необходимо обработать торцы и поверхность, дабы шов был прочным. Электроды перед эксплуатацией подогреваются в специальной печи.

Шов накладывается медленно, чтоб обеспечить нужную глубину провара детали. После того как наш шов готов, необходимо, чтобы подача газа не прекращалась хотя бы еще 5-7 секунд. Это предотвратит деформацию шва и возможного расклеивания. Такую тонкую работу следует проводить, подготовившись, поэтому желательно, чтобы вы уже наблюдали данную работу, хотя бы со стороны или по видео.

Особенности сварки инвертором

Инверторная сварка является самой подходящей и лучшей для изделий из алюминиевой основы. Процесс сварки металла выполняется в специальной оболочке из защитного газа, которая зачастую состоит из аргона. Обязательно используются вольфрамовые электроды с неплавящейся структурой.

Однако во время проведения сварочных работ поверхность данного электрода всегда требуется чистить. Дело в том, что на них скапливаются наросты, которые состоят из окисей вольфрама. В результате этого сильно ухудшается качество сварного шва.

Для удаления наростов применяется абразивный диск. При помощи него производится заточка электродов. Это позволяет сделать их поверхность чистой и гладкой, на ней не возникают заусенцы и канавки. Для заточки рекомендуется использовать отдельный диск, которые не применяется для других элементов.

Кроме этого можно самостоятельно снизить появления больших наростов на поверхности вольфрамовых электродов. Для этого данные элементы рекомендуется подвергнуть сильному охлаждению при помощи газа.

Инвертор для работы с алюминием

Изучая вопрос, чем сваривают алюминий стоит обратить внимание на функциональные устройства – инверторы. Данные приборы для сварки этого металла могут быть разными – они могут отличаться по конструкции и по модификациям

Чаще всего применяются полуавтоматические модели, но иногда могут использоваться электродуговые установки.

Основное преимущество инверторных устройств состоит в том, что они всегда подают стабильное напряжение. Именно это обеспечивает высокое качество сварного шва. Также как и у полуавтоматических устройств, у инверторного оборудования предусмотрена специальная приставка, которая обеспечивает высокую защиту во время работы в газовой среде.

Обычно данная приставка имеет маркировку TIG. Зачастую на многих аппаратах предусмотрена функция, которая позволяет производить быстрый переход в режим эксплуатации в среде защитных газов.

При проведении сварки алюминиевых труб и других элементов из данного цветного металла при помощи инверторного оборудования важно помнить несколько важных рекомендаций:

на поверхности изделий из алюминия всегда образуется оксидная пленка, которая может затруднить сварочный процесс

Именно по этой причине важно предварительно поверхность обработать при помощи абразивного диска, он поможет полностью устранить пленку;
при нагревании алюминий и его сплавы не изменяют цвет. Именно это намного усложняет процесс контролирования состояния сварочной ванны;
важно помнить, что сварочные работы с использованием инвертора, которые проводятся дома, должны выполняться правильно

В этом деле не стоит спешить, необходимо выждать время, чтобы было нужное прогревание;
если металл прогреть слишком сильно, то это может привести к деформированию детали. При проведении сварки алюминия с медью и другими цветными металлами в домашних условиях требуется дополнительно вместе с инвертором использовать специальную приставку, она позволит обеспечить контроль над проведением работы и предоставить возможность создать качественный, прямой и прочный шов;
способы и особенности сварки алюминия и его сплавов практически ничем не отличаются от сварки черных металлов. Для того чтобы справиться самостоятельно с процессом обработки алюминия достаточно иметь минимальные навыки. Дополнительно можно изучить специальную литературу и видеоматериалы.

Конечно, если соблюдать вышеперечисленные рекомендации при сварке алюминия в домашних условиях, все равно не получится получить шов высокого качества. Стоит учитывать, что процесс сваривания достаточно тяжелый и затратный.  Самым лучшим вариантом будет приобретение осциллятора. Данный прибор позволит выдавать необходимые параметры тока.

Если при сварке будет применяться осциллятор, то обязательно дополнительно потребуются вольфрамовые электроды. Могут использоваться плавящиеся и неплавящиеся расходники. Все зависит от вида шва, который требуется получить в результате, а также от материала, применяемого в процессе работы.

Обычно самые прочные сварные алюминиевые конструкции получаются при проведении термического сваривания. Однако данный способ невозможно выполнить в домашних условиях. Для него потребуется подготовить специальную смесь, которая должна состоять из свинцовой стружки, марганцовки, алюминиевой пудры, канифоли.

Для этого обязательно требуется знать точные пропорции всех компонентов. Полученная смесь высыпается в область трещины и поджигается, это все приводит к возникновению небольшого взрыва, который и вызывает сплавление шва.