Алюминий, известный своим сочетанием прочности и легкости, находит применение в авиации, автомобилестроении и множестве промышленных отраслей. Однако сварка этого металла требует специального подхода из-за его уникальных физико-химических свойств. Основные проблемы при сварке связаны с быстрым окислением алюминия на воздухе, невысокой температурой плавления и высокой теплопроводностью. Для эффективной сварки алюминия обычно используется метод TIG, который включает вольфрамовый электрод и защитный газ – аргон.
Подготовка к сварке. Удаление оксидной пленки
Подготовка перед сваркой крайне важна для алюминия, поскольку оксидная пленка плавится при температуре примерно 2050 °C, что значительно превышает температуру плавления самого алюминия (660 °C). Чтобы обеспечить прочный и аккуратный шов, выполните следующие этапы подготовки:
- Механическая очистка. Сначала удалите оксидную пленку с помощью щетки из нержавеющей стали, предназначенной исключительно для алюминия или наждачной бумаги. Это минимизирует риски образования трещин и пор в области сварки.
- Обезжиривание. После механической очистки протрите поверхность металла обезжиривающим средством, таким как ацетон, спирт или специализированный растворитель. Это поможет избавиться от остатков жира и масел, способных вызвать дефекты в сварочном шве.
- Создание фаски. При сварке алюминия толщиной 3 мм и более рекомендуется выполнить фаску на кромках для улучшения качества соединения. Углы фаски обычно создают в диапазоне 30-45 градусов, что способствует лучшему проникновению сварочного материала и повышает качество шва.
Тщательная механическая очистка, удаление загрязнений и правильная фаска – это ключевые элементы успешной сварки. Уделяя внимание подготовительному этапу, вы создаете надежный фундамент для долговечного и прочного соединения, необходимого для ответственных конструкций.
Выбор электрода. Тип и диаметр
Для сварки алюминия используются чистые вольфрамовые электроды (зеленые, тип WP) или электроды с добавками оксидов (серые и золотые, такие как EWLa-1,5 и EWTh-2).
Выбор диаметра электрода зависит от толщины обрабатываемого металл:
- Для листов толщиной до 1,5 мм подойдет электрод диаметром 1,6 мм.
- Для более толстых (от 2,4 до 3,2 мм) желательно использовать соответствующий диаметр.
При этом электрод следует заточить под конус с округленной вершиной для обеспечения лучшей устойчивости дуги и равномерного распределения тепла. Важно помнить, что при использовании переменного тока электрод не должен быть слишком острым, чтобы избежать нестабильной электродуги.
Необходимость в присадочном материале – прутке – также важна. Выбор прутка зависит от состава алюминиевого сплава. Например, прутки 4043 хорошо подходят для большинства сплавов, в то время как 5356 используется для более магниевых сплавов. Диаметр присадочного прутка обычно составляет от 1,6 до 3,2 мм, чтобы соответствовать диаметру электрода и обеспечить качественное формирование шва.
Настройки сварочного аппарата
Правильная настройка TIG-аппарата имеет центральное значение для успешной сварки алюминия. Давайте рассмотрим на примере аргонодугового аппарата Cebora WIN TIG AC-DC 180M.
- Режим тока. Рекомендуется использовать переменный ток (AC), который чередует полярность и разрушает оксидную пленку.
- Баланс тока. Современные аппараты позволяют настраивать баланс тока. Для алюминия оптимально это 30-40% на очистку и 60-70% на плавление, что улучшает проникновение металла в сварочную ванну.
- Сила тока. Этот параметр зависит от толщины материала: обычно используется 20-30 ампер на каждый миллиметр. Например, для листа толщиной 2 мм потребуется ток в диапазоне 70-85 ампер.
- Расход аргона. Рекомендуется поддерживать расход аргона на уровне 10-15 литров в минуту для предотвращения окисления шва, а при сварке толстого металла можно увеличить до 20 л/мин.
При работе с толстыми алюминиевыми листами, иногда имеет смысл предварительно нагреть металл до 150-200 °C, что улучшает проникновение и снижает риск образования трещин в процессе охлаждения.
Старт сварки и формирование шва
Начало сварки алюминия требует стабильного бесконтактного розжига дуги (HF), что минимизирует риск загрязнения электрода. Держите дугу короткой – примерно 2-3 мм от поверхности металла, чтобы достичь стабильности во время сварки и контроля над проплавлением.
На протяжении всего процесса держите горелку под углом 15–20° к поверхности. Такой угол предотвращает разбрызгивание и способствует равномерному прогреву.
Подача присадочного материала должна происходить на расстоянии 5-10 мм от электрода, чтобы избежать попадания кислорода и образования пор. Стремитесь к стабильной подаче прутка, чтобы обеспечить равномерный шов.
Из-за высокой теплопроводности алюминия сварка выполняется быстро, чтобы не допустить перегрева и прожога материи. Скорость движения горелки обычно составляет 2-5 см в минуту. При использовании толстых листов рекомендуется применять технику «колебаний» для равномерного распределения тепла.
Завершение процесса сварки
Для предотвращения резкого охлаждения и образования дефектов по окончании сварки необходимо постепенно снижать силу тока, удерживая горелку над соединением. Позвольте шву медленно остыть под защитой аргона, чтобы избежать окисления и достичь высокого качества.
По завершении работы важно визуально проверить шов на наличие дефектов: пор, трещин или неровностей, указывающих на возможные ошибки в настройнках или подготовке. Качественный шов должен быть ровным и гладким. При необходимости проведите зачистку, чтобы удалить остатки оксидов и улучшить внешний вид шва.
Полезные советы при сварке алюминия:
- Поддерживайте короткую дугу, так как слишком длинная может привести к перегреву и разбрызгиванию металла.
- Регулярно затачивайте электрод, чтобы обеспечить стабильность электродуги.
- Обеспечьте тщательную очистку поверхности перед сваркой, чтобы свести к минимуму появление дефектов и повысить прочность соединения.
- Если требуется сварка больших площадей, используйте прихватки для фиксации заготовок перед формированием основного шва.
- Тренируйте точные и плавные движения – для алюминия это критически важно, поскольку неточности приводят к трудностям с контролем глубины и ширины сварочной ванны.
Сварка алюминия в среде аргона требует точности и внимания к мелочам. Легкое отклонение в настройках или технике может вызвать серьезные дефекты. Однако следуя рекомендациям по подготовке поверхности, выбору электрода и настройкам, вы сможете добиться прочных и эстетически привлекательных швов, обладающих высокой стойкостью к коррозии и механическим нагрузкам.
Звоните, мы ждем вас и готовы к сотрудничеству!