Home » Misc » Можно ли сварить алюминий обычной сваркой

Можно ли сварить алюминий обычной сваркой


Можно ли сваривать алюминий со сталью?

В. Можно ли сваривать алюминий со сталью с использованием дуговой сварки стальным плавящимся или вольфрамовым электродом в среде инертного газа (GMAW и GTAW)?

О. В то время как алюминий сравнительно легко скрепляется с большинством металлов адгезивным соединением или механическими способами, для дуговой сварки алюминия с другими металлами, такими как сталь, необходимы особые технологии. При непосредственном приваривании к алюминию методом дуговой сварки таких металлов, как сталь, медь, магний и титан, образуются очень хрупкие интерметаллические соединения. Чтобы избежать формирования таких хрупких составов, были разработаны специальные средства, позволяющие изолировать второй металл от расплавленного алюминия во время дуговой сварки. Два самых распространенных метода дугового сваривания алюминия со сталью — использование биметаллических переходных вставок и покрытие разнородным материалом перед сваркой.

Биметаллические переходные вставки. В продаже доступны биметаллические переходные материалы для сваривания алюминия с такими металлами, как сталь, нержавеющая сталь и медь. Такие вставки представляют собой элементы из алюминия, к которому уже прикреплен другой материал. Для скрепления этих разнородных материалов в биметаллическую переходную вставку обычно используются такие методы, как прокатка, сварка взрывом, трением, оплавлением или давлением с подогревом, но не дуговая сварка. Для дуговой сварки переходных вставок из стали и алюминия можно использовать обычные технологии, такие как GMAW и GTAW. Стальная сторона вставки приваривается к стали, а алюминиевая — к алюминию. При сварке следует избегать перегрева вставок, так как это может привести к образованию хрупкого интерметаллического соединения на стыке стали и алюминия внутри вставки. Рекомендуется начинать со сварки алюминия с алюминием. Это позволяет увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и тем самым избежать перегрева на участке соприкосновения стали с алюминием. Сварка с использованием биметаллических переходных вставок — распространенный метод скрепления алюминия и стали, который часто применяется для обеспечения сварных соединений высокого качества в строительной отрасли. Эта технология используется для приваривания алюминиевых палубных рубок к стальным палубам на судах, в трубных решетках теплообменников, состоящих из алюминиевых труб и решеток из обычной и нержавеющей стали, а также для формирования сварных швов между алюминиевыми и стальными трубами с использованием дуговой сварки.

Покрытие разнородными материалами перед сваркой. Чтобы упростить дуговую сварку стали с алюминием, на сталь можно нанести покрытие. Одним из вариантов является нанесение покрытия из алюминия. Для этого иногда применяется метод покрытия погружением (в расплав алюминия) или пайка алюминия на стальную поверхность. После нанесения покрытия стальной элемент можно приваривать к алюминиевому методом дуговой сварки (при этом необходимо избегать соприкосновения дуги со сталью). При такой технологии сварки используются особые приемы, которые помогают направить дугу на алюминиевый элемент и позволяют расплавленному алюминию из зоны сварки стечь на стальной элемент с алюминиевым покрытием. Еще один метод соединения алюминия со сталью предполагает покрытие стальной поверхности серебряным припоем. После этого выполняется сварка соединения с использованием алюминиевого присадочного сплава (при этом необходимо избегать прожигания слоя из серебряного припоя). Методы сварки на основе покрытия обычно не применяются в случаях, если необходимо обеспечить высокую механическую прочность соединения. Они используются только для герметизации.

Размещено в Сварка алюминия , Теги Дуговая сварка в среде гелия, GTAW, Сварка TIG

Как сваривать алюминий в домашних условиях

Освоив сварку черного металла, некоторые сварщики-любители задумываются, можно ли сваривать алюминий в домашних условиях. Это более трудная задача, требующая определенного вида оборудования и расходных материалов, а также правильной подготовки деталей перед сваркой. Рассмотрим все возможные способы сварки алюминия в быту и необходимые аппараты, что поможет определиться с выбором.
  • Какие алюминиевые детали можно варить в домашних условиях
  • Трудности при сварке алюминия
  • Полезные хитрости
  • Методы сварки алюминия в домашних условиях

Какие алюминиевые детали можно варить в домашних условиях

В гараже, на даче, во дворе частного дома или небольшой мастерской можно соединять сваркой алюминиевые заготовки толщиной 0.8-10 мм. В самых простых случаях это могут быть:

  1. дверная фурнитура
  2. посуда
  3. элементы декора интерьера
  4. емкости из алюминия
  5. крючки для одежды.

При ремонте или стройке может понадобиться сварить алюминиевый профиль, уголок, пластины. Трещина поддона картера, ГБЦ или блока двигателя тоже устраняется при помощи аппаратов для сварки алюминия. Некоторые части кузова авто выполнены из алюминиевого сплава для снижения массы и улучшения антикоррозионных свойств. Ремонт вмятин или разрывов на таких участках после ДТП потребует умения сваривать алюминий.

Если машина на скорости наехала на бордюр, камень, другое препятствие, легкосплавный диск может треснуть, и для устранения дефекта понадобится проведение сварочных работ. Все это можно заварить в домашних условиях, если иметь необходимое оборудование, расходные материалы, знать секреты подготовки деталей и ведения шва.

Трудности при сварке алюминия

Алюминий варится не так, как малоуглеродистая или легированная сталь, ввиду своих характеристик и физических свойств. Решая попробовать варить алюминий, вы столкнетесь со следующими трудностями:

  1. Разница плавления оксидной пленки и самого металла. Поверхность алюминия покрыта оксидом — тугоплавким слоем, разрушающимся химическими веществами или температурой свыше 2000 градусов. Сам металл течет при достижении 660 градусов. Получается дилемма — на малом токе оксид не прожечь, присадочный металл накладывается сверху, нет провара. На большом токе оксид пробивается, но возникают прожоги основного металла.
  2. Повышенная текучесть жидкого металла мешает формировать шов. Сварщику труднее контролировать, куда потечет расплавленное вещество. Кроме прожогов, возникают наплывы, неравномерная чешуя и ширина шва.
  3. Увеличенная теплопроводность алюминия влечет деформацию конструкции при нагреве от сварки. Изделие может сильно повести, и порой вернуть его в исходную форму невозможно.
  4. В составе алюминиевых сплавов присутствуют сера, железо, медь, марганец, цинк, титан.При переходе металла в жидкое состояние, они вступают в реакцию с окружающим воздухом. После застывания сварочной ванны на поверхности шва образуются поры. Такое соединение слабое и не герметичное.
  5. В жидком виде металл сильно увеличивается в объеме, а после остывания дает усадку.

Полезные хитрости

Учитывая эти трудности, проводились многочисленные тесты и эксперименты, чтобы подобрать оптимальные способы сварки алюминия, позволяющие получить качественный шов. Немаловажную роль играет подготовка поверхности. Поделимся несколькими хитростями и полезными советами для новичков, собирающихся варить алюминий.

Убираем оксидную пленку механическим или химическим путем.

СкрытьПодробнее

Убрать оксидную пленку можно механическим или химическим путем. В первом случае ее счищают наждачной бумагой, болгаркой с зачистным диском, дрелью с насадкой-щеткой. Наждак и ручная зачистка подойдут для небольших участков. При объемной работе лучше болгарка или дрель. Химическим способом оксид удаляется обработкой щелочным раствором. Но после промывки и сушки оксид образуется вновь от контакта с воздухом, поэтому обрабатывать поверхность нужно непосредственно перед сваркой.

Снижаем количество прожогов при сварке тонкого листового алюминия.

СкрытьПодробнее

Снизить количество прожогов при сварке тонкого листового алюминия можно, подложив под него медную пластину. Материалы не сварятся между собой (получится их легко разделить), а медь послужит поддержкой для жидкотекучего алюминия, чтобы сварочная ванна не провалилась под действием собственного веса. Дополнительно медь возьмет на себя часть температуры, снизив деформацию конструкции.

Создаем ровную поверхность.

СкрытьПодробнее

Убедитесь, что заготовка лежит ровно на столе в горизонтальной плоскости. Наклон затруднит сварку, поскольку металл будет стекать.

Проводим предварительную разделку кромок.

СкрытьПодробнее

Сварка толстого алюминия от 4 мм проводится с предварительной разделкой кромок. В единичном случае это выполняется напильником. Углы на стыке стачиваются под 45 градусов. Для больших объемов работ лучше использовать болгарку со шлифовальным кругом толщиной 6 мм. V-образная кромка подходит для соединения алюминиевых пластин сечением 4-7 мм. При увеличении толщины заготовок выполняется Х-образная разделка и накладываются швы с обеих сторон.

Предварительно нагреваем заготовки.

СкрытьПодробнее

Толстые заготовки от 5 мм и более предварительно нагревают. Это можно сделать газовой горелкой, резаком, паяльной лампой. Нагрев обеспечивает равномерное распределение температуры, снижая вероятность трещин и местных деформаций.

Методы сварки алюминия в домашних условиях

ММА сварка алюминия

Сваривать алюминий дома или в гараже можно штучными покрытыми электродами с инвертором ММА, полуавтоматами MIG или неплавящимися электродами с инверторами TIG. Рассмотрим суть каждого способа и что понадобится для его реализации.

Суть метода — сварка ведется покрытым электродом, зафиксированном в держателе. Дуга горит между концом электрода и алюминиевым изделием. Стержень плавится и заполняет собой соединение. Одновременно плавятся кромки. Покрытие электрода сгорает, выделяя дым и защищая сварочную ванну от посторонних включений.

Для реализации метода понадобятся инвертор ММА, выдающий постоянный ток, электроды для алюминия. Но РДС сварка алюминия возможна только на изделии толщиной от 3 мм. На тонких деталях неизбежны прожоги. Подходит способ для неответственных конструкций. Дуга возбуждается сложно, в шве присутствуют поры, бугры, наплывы, идет сильное разбрызгивание металла. Прилипшие рядом окалины отделяются с трудом. Метод допустим, чтобы укрепить алюминиевую конструкцию, если к прочностным характеристикам шва нет серьезных требований.

Советуем держать дугу без отрыва, поскольку при затухании сварочная ванна закрывается плотным слоем шлака. Повторный поджиг дуги затруднителен. Шов важно хорошо очищать от шлака, иначе под ним развивается коррозия.

MIG-сварка алюминия

Сварщик манипулирует горелкой, из которой одновременно подается проволока и газ. Проволока выступает электродом для возбуждения дуги и присадочным материалом. Газ защищает сварочную ванну от контакта со внешней средой. Полуавтоматическая сварка алюминия в бытовых условиях потребует:

  1. полуавтомат MIG с горелкой и кабелем массы
  2. сварочную проволоку для алюминия
  3. баллон с защитным газом (аргон или смесь с гелием)
  4. редуктор
  5. шланг для подключения баллона к аппарату

При этом необходимы ролики с U-образными канавками в подающем механизме. Важно, чтобы они были без насечек, царапающих проволоку. Канал в горелке меняется на тефлоновый, а мундштук в сопле устанавливается с увеличенным диаметром выходного отверстия. Если не модернизировать полуавтомат, расходный элемент начнет застревать, шов вести не получится. После каждого прерывания дуги следует бокорезами откусывать кончик проволоки в горелке, иначе следующих поджиг затруднится из-за диэлектрического шарика.

МИГ способ сварки алюминия обеспечивает повышенную производительность. Можно накладывать непрерывные швы любой длины. Упрощается сварка кольцевых швов на трубах и плоскости. Метод подходит для создания герметичных соединений под воду, сборки профильных конструкций. Но швы получаются бугристые, для лицевой части изделия понадобится дополнительная обработка.

Важные нюансы выбора полуавтомата для сварки алюминия

Полуавтоматическую сварку алюминия можно вести инверторами MIG разного функционала, что определяет качество шва. Модели с постоянным током позволяют варить неответственные конструкции. Полуавтоматы AC/DC обеспечивают лучший провар, поскольку переменный ток многократно меняет направление движения электронов, разрушая оксидную пленку.

Сварочные аппараты с импульсом варят еще круче. У них отдельно настраиваемый базовый и импульсный токи. Базовый обеспечивает стабильное горение дуги и уменьшает тепловложение. Заготовка меньше коробится. Импульсный ток эпизодически подключается к процессу, пробивая оксидную пленку. Швы получаются аккуратными, ровными, с хорошим проплавлением. Имея импульсный полуавтомат, можно не зачищать оксидную пленку.

TIG сварка алюминия

Сварка ведется горелкой, подключенной к инвертору TIG. Дуга горит между вольфрамовым электродом и алюминиевым изделием. Вольфрам не плавится, поэтому электрод не укорачивается. Сварщику легче контролировать дугу. Защита сварочной ванны обеспечивается подачей газа из сопла горелки. Используется чистый аргон или смесь с гелием.

Важный момент! Для аргоновой сварки алюминия понадобится инвертор ТИГ, способный переключаться на переменный ток. "Постоянка" сильно проигрывает по качеству. Модели AC/DC обеспечивают эффективное разрушение оксида и хорошее проплавление.

Свободной рукой сварщик подает присадочный пруток. Он должен быть аналогичного состава, что и свариваемое изделие. Как и в случае с полуавтоматом, необходим баллон, редуктор и шланг.

Аргоновая сварка алюминия позволяет получить качественные ровные швы. Высокая герметичность разрешает использовать сосуды под давлением. TIG-метод обеспечивает глубокое проплавление, но подходит для сварки и тонкого листового алюминия. Аргонодуговой сваркой варят поддоны двигателей, головки ГБЦ, стенки блоков ДВС, посуду. Но способ сильно проигрывает по производительности полуавтомату.

Советуем настроить предпродувку газа на 4 секунды до возбуждения дуги и 6 секунд после затухания. Это ускорит охлаждение сварочной ванны и предотвратит образование пор в шве. Варите короткой дугой на расстоянии 3 мм.

Ответы на вопросы: как сваривать алюминий в домашних условиях

Какую проволоку выбрать для присадки методом ТИГ или для заправки в полуавтомат при сварке алюминия?

СкрытьПодробнее

Для аргоновой сварки удобнее использовать прутки БАРСВЕЛД AISi диаметром 3-4 мм, которые являются аналогом СВ-АК5. В полуавтомат заправляют проволоку БАРСВЕЛД AlSi5, ESAB OK Autrod 5356. Если нет возможности купить прутки для аргона, проволока подойдет в качестве присадки.

Чем лучше всего варить силумин?

СкрытьПодробнее

Силумин в быту встречается в дверной фурнитуре, из него делают вешалки и другие предметы для дома. Если изделие треснуло, развалилось на две части, более качественно силумин получится заварить аргонодуговой сваркой.

Какой метод сварки обеспечивает наилучшую герметичность шва?

СкрытьПодробнее

Герметичные швы при сварке алюминия получаются с помощью полуавтоматов и инверторов TIG. Если в приоритете скорость — выбирайте МИГ сварку. Когда важнее внешний вид — используйте ТИГ сварку.

Что лучше — газовая линза или обычное сопло при ТИГ сварке алюминия?

СкрытьПодробнее

В обычном узком керамическом сопле создается турбулентность и защитный газ распределяется вокруг сварочной ванны неравномерно. Газовая линза обеспечивает равномерную подачу аргона, улучшает внешний вид шва. Вольфрамовый электрод из линзы можно выдвигать до 25 мм, что удобно для сварки угловых соединений. Обзорность в таком случае выше. Но расход газа с линзой тоже выше — 12-13 л/мин, когда у сопла — 9-10 л/мин.

С какой полярностью варят алюминий аргоновой сваркой постоянным током?

СкрытьПодробнее

Если нет инвертора с переменным током, алюминий можно попытаться заварить "постоянкой". Тогда нужна обратная полярность с плюсом на горелке. Это предотвратит перегрев изделия.

Как заточить электрод для сварки алюминия?

СкрытьПодробнее

Вольфрамовый электрод затачивают для получения полукруглого конца. Тогда дуга будет гореть прямо, не "гуляя".

Какая длина горелки МИГ лучше для сварки алюминия?

СкрытьПодробнее

Чем короче, тем лучше. Это связано с тем, что алюминиевая проволока очень мягкая и ее подача в полуавтомате затрудняется при увеличивающейся длине канала. Оптимально работать с горелками 3 м.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

Вернуться к списку

Товары

Быстрый просмотр

Сварочный полуавтомат ANDELI MIG-200PE (220 В)

44 045 руб

Купить

Сварочный аппарат ANDELI MIG-200PE предназначен для полуавтоматической сварки в среде защитных газов (MIG/MAG), сварки порошковой проволокой (FCAW), а также

Быстрый просмотр

Сварочный инвертор NEON ВД-183

19 900 руб

Купить

Инвертор NEON ВД-183 предназначен для ручной дуговой сварки металлов штучными электродами любых типов и марок (MMA-сварка). Представляет собой малогабаритную переносную установку

Быстрый просмотр

Сварочный полуавтомат РЕСАНТА САИПА-135

18 590 руб

Купить

Полуавтоматический сварочный инвертор Ресанта САИПА 135 используется для сварки проволокой толщиной 0.6 - 0.8 мм. Проволока подается автоматически с заданной

Быстрый просмотр

Прутки алюминиевые ALUMAT AL99,7 ⌀ 2,0 мм (упак. 5 кг)

1 411.56 руб / кг

Купить

ALUMAT AL99,7 - присадочные прутки для аргонодуговой сварки изделий из алюминия. Применяется при производстве сварных металлоконструкций для химической промышленности и

Быстрый просмотр

Сварочный инвертор FUBAG IQ 200 (220 В)

7 510 руб

Купить

Самый мощный, но при этом компактный и легкий инвертор. Работает в самом востребованном диапазоне тока до 200 А. Лучший выбор

Собственный импорт

Быстрый просмотр

Аргонодуговой аппарат БАРСВЕЛД Profi TIG-217 DP AC/DC (220 В)

70 850 руб

Купить

Re:Evolution БАРСВЕЛД – это переворот, крутой перелом в истории сварочного оборудования ТМ БАРСВЕЛД! Благодаря наработанному опыту производства и накопленным знаниям

Быстрый просмотр

Сварочный инвертор БАРСВЕЛД Profi ARC-207 D МОД. II Росс. (220 В)

21 150 руб

Купить

Новая версия БАРСВЕЛД Profi ARC-207 D российского производства поступила на рынок в 2016 году. Представляет собой сварочный инвертор для ручной

Быстрый просмотр

Сварочный инвертор РЕСАНТА САИ-190

7 790 руб

Купить

По сравнению со сварочными трансформаторами, сварочный инвертор Ресанта САИ-190 намного проще в настройке и в эксплуатации. У этого аппарата есть

Быстрый просмотр

Баллон аргоновый 5 -150У (новый, 5 л пустой)

3 450 руб

Купить

Баллон предназначен для хранения аргона. Баллон - сосуд, содержащий одну или две горловины для установки вентилей, штуцеров или фланцев, применяется для

Собственный импорт

Быстрый просмотр

Рукав газовый имп. ⌀ 6,3 мм, ЧЕРНЫЙ (III кл., бухта 40 м)

42 руб / м

Купить

Рукав газовый предназначен для подвода газа от баллонов к месту сварки. Шланги изготавливаются из вулканизированной резины с тканевыми прокладками и

Быстрый просмотр

Редуктор аргоновый БАРО-5МГ, БАМЗ

3 596 руб

Купить

Редуктор баллонный газовый одноступенчатый предназначен для понижения давления газа, поступающего из баллона, и автоматического поддержания заданного рабочего давления постоянным. Редуктор, комплектуются

Собственный импорт

Быстрый просмотр

Прутки алюминиевые БАРСВЕЛД AlMg5 ⌀ 1,6 мм (1000 мм, аналог СВ-АМг5)

890 руб / кг

Купить

Алюминиевые сварочные прутки БАРСВЕЛД AlMg5 предназначены для для аргонодуговой сварки на переменном токе АС профилей и металлоконструкций из Al

Собственный импорт

хит продаж

Быстрый просмотр

Сварочный полуавтомат БАРСВЕЛД Profi MIG-200 D (220 В)

29 690 руб

Купить

Сварочный полуавтомат БАРСВЕЛД Profi MIG 200 D – это профессиональный аппарат для сварки металлической проволокой в среде защитного газа на

Собственный импорт

Быстрый просмотр

Проволока алюминиевая БАРСВЕЛД AlMg5 ⌀ 1,6 мм (кассета 6 кг)

900 руб / кг

Купить

Сварочная алюминиевая проволока БАРСВЕЛД AlMg5 предназначена для полуавтоматической сварки на постоянном токе DC Pulse профилей и металлоконструкций из Al

Быстрый просмотр

Электроды алюминиевые ОЗАНА-1 ⌀ 3,0 мм

2 839 руб / кг

Купить

2. ВЕС:

пачка 2 кг

  • пачка 2 кг

ПРОИЗВОДИТЕЛЬ:

Риметалк

  • Риметалк
  • Спецэлектрод
  • ЗЗСМ (Зеленоград)

Электроды марки ОЗАНА-1 используются для сварки и наплавки деталей и конструкций из алюминия технической чистоты. Сварка в нижнем и ограниченно вертикальном

Руководство по сварке алюминия: советы и методы

Алюминий — это легкий, мягкий, малопрочный металл, который легко поддается литью, ковке, механической обработке, формовке и сварке.

Если он не легирован специальными элементами, он подходит только для низкотемпературных применений.

Алюминий легко соединяется сваркой, пайкой и пайкой.

Во многих случаях алюминий соединяется с помощью обычного оборудования и методов, используемых для других металлов. Однако иногда может потребоваться специальное оборудование или методы.

Сплав, конфигурация соединения, требуемая прочность, внешний вид и стоимость являются факторами, определяющими выбор процесса. Каждый процесс имеет определенные преимущества и ограничения.

Цвет

Алюминий имеет цвет от светло-серого до серебристого, очень яркий при полировке и матовый при окислении.

Характеристики

Излом алюминиевых профилей показывает гладкую блестящую структуру. Алюминий не дает искр при искровом испытании и не показывает красный цвет до плавления. На расплавленной поверхности мгновенно образуется тяжелая пленка белого оксида.

Алюминий имеет малый вес и сохраняет хорошую пластичность при отрицательных температурах. Он также обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошей электро- и теплопроводностью и высокой отражательной способностью как для тепла, так и для света.

Чистый алюминий плавится при 1220ºF (660ºC), тогда как алюминиевые сплавы имеют примерный диапазон плавления от 900 до 1220ºF (от 482 до 660ºC). В алюминии не происходит изменения цвета при нагреве до температуры сварки или пайки.

Сочетание легкости и высокой прочности делает алюминий вторым по популярности свариваемым металлом.

Однопроволочная сварка алюминия MIG

Сварка алюминия и стали

Одна из причин, по которой алюминий отличается от стали при сварке, заключается в том, что он не проявляет окраску по мере приближения к температуре плавления до тех пор, пока он не будет поднят выше точки плавления, после чего он начнет светиться. тусклый красный.

При пайке или пайке алюминия горелкой используется флюс. Флюс будет плавиться, когда температура основного металла приблизится к требуемой температуре. Флюс высыхает первым и плавится, когда основной металл достигает правильной рабочей температуры.

При сварке горелкой с ацетиленом или кислородом водородом поверхность основного металла плавится первой и приобретает характерный влажный и блестящий вид. (Это помогает узнать, когда достигается температура сварки.) При сварке с использованием газовой вольфрамовой дуги или газовой дуги цвет не так важен, потому что сварка завершается до того, как плавится прилегающая область.

Расплавленный алюминиевый присадочный материал

Алюминиевый присадочный материал, правильно добавленный в расплавленную сварочную ванну

Сварочные свойства и сплавы

Алюминий и алюминиевые сплавы могут быть удовлетворительно сварены дуговой сваркой металлическим электродом, угольной дугой и другими процессами дуговой сварки. Чистый алюминий может быть легирован многими другими металлами для получения широкого диапазона физических и механических свойств.

Средства, с помощью которых легирующие элементы упрочняют алюминий, используются в качестве основы для классификации сплавов на две категории: нетермообрабатываемые и термообрабатываемые. Деформируемые сплавы в виде листов и плит, труб, прессованных и прокатных профилей, поковок имеют одинаковые характеристики соединения независимо от формы.

Алюминиевые сплавы также производятся в виде отливок в виде песка, постоянной формы или литья под давлением. Практически одни и те же методы сварки, пайки или пайки используются как для литого, так и для кованого металла.

Литье под давлением не получило широкого распространения там, где требуется сварная конструкция. Однако они были склеены и в ограниченной степени спаяны. Недавние разработки в области вакуумного литья под давлением улучшили качество отливок до такой степени, что их можно удовлетворительно сваривать для некоторых применений.

Основное преимущество использования процессов дуговой сварки заключается в том, что с помощью дуги получается высококонцентрированная зона нагрева.

По этой причине предотвращается чрезмерное расширение и деформация металла.

Алюминий обладает рядом свойств, которые отличают его сварку от сварки сталей. Это: покрытие поверхности оксидом алюминия; высокая теплопроводность; высокий коэффициент теплового расширения; низкая температура плавления; и отсутствие изменения цвета при приближении температуры к точке плавления.

Обычные металлургические коэффициенты, применимые к другим металлам, применимы и к алюминию.

Алюминий — это активный металл, который вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием на поверхности твердой тонкой пленки оксида алюминия.

Температура плавления оксида алюминия составляет примерно 3600ºF (1982ºC), что почти в три раза превышает температуру плавления чистого алюминия (1220ºF (660ºC)). Кроме того, эта пленка оксида алюминия поглощает влагу из воздуха, особенно когда она становится толще.

Влага является источником водорода, вызывающего пористость алюминиевых сварных швов. Водород также может поступать из масла, краски и грязи в зоне сварки. Он также исходит от оксида и посторонних материалов на электроде или присадочной проволоке, а также от основного металла. Водород попадает в сварочную ванну и растворяется в расплавленном алюминии. Когда алюминий затвердевает, он будет удерживать гораздо меньше водорода.

Водород выбрасывается при затвердевании. При высокой скорости охлаждения свободный водород остается внутри сварного шва и вызывает пористость. Пористость снижает прочность и пластичность сварного шва, в зависимости от ее количества.

Сварочные стержни

Сварочные стержни для алюминия (алюминиевые сварочные стержни) имеют толщину примерно 1/8 дюйма стали. Это отличный выбор для ремонта резервуаров и труб в полевых условиях. Также хороший выбор при работе в ветреную погоду. Это не для точной работы.

Недостатком использования алюминиевых сварочных прутков является необходимость значительной практики. Также есть проблема с флюсом. флюс горит агрессивно и его трудно удалить. Он также прожигает краску.

Существуют превосходные альтернативы алюминиевым сварочным электродам, такие как сварка с подачей проволоки.

Читать : Можно ли приклеивать алюминий?

Нумерация алюминиевых сплавов

Было разработано множество сплавов алюминия. Важно знать, какой сплав предстоит сваривать. Алюминиевая ассоциация, Inc. разработала систему четырехзначных чисел для обозначения различных типов деформируемых алюминиевых сплавов.

Эта система групп сплавов следующая:

  1. Серия 1XXX . Это алюминий чистотой 99 процентов или выше, который используется в основном в электротехнической и химической промышленности.
  2. Серия 2XXX . Медь является основным сплавом в этой группе, который обеспечивает чрезвычайно высокую прочность при правильной термообработке. Эти сплавы не обладают такой хорошей коррозионной стойкостью и часто покрываются чистым алюминием или специальным алюминиевым сплавом. Эти сплавы используются в авиастроении.
  3. 3XXX серия . Марганец является основным легирующим элементом в этой группе, который не подвергается термической обработке. Содержание марганца ограничено примерно 1,5 процентами. Эти сплавы имеют умеренную прочность и легко поддаются обработке.
  4. Серия 4XXX . Кремний является основным легирующим элементом в этой группе. Его можно добавлять в количествах, достаточных для существенного снижения температуры плавления, и он используется для пайки припоев и сварочных электродов. Большинство сплавов этой группы не поддаются термической обработке.
  5. Серия 5XXX . Магний является основным легирующим элементом этой группы сплавов средней прочности. Они обладают хорошими сварочными характеристиками и хорошей коррозионной стойкостью, но количество холодных операций должно быть ограничено.
  6. Серия 6XXX . Сплавы этой группы содержат кремний и магний, что делает их термообрабатываемыми. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
  7. Серия 7XXX . Цинк является основным легирующим элементом в этой группе. Магний также входит в состав большинства этих сплавов. Вместе они образуют термообрабатываемый сплав очень высокой прочности, который используется для каркасов самолетов.

Очистка

Поскольку алюминий имеет большое сродство к кислороду, на его поверхности всегда присутствует пленка оксида. Эта пленка должна быть удалена перед любой попыткой сварки, пайки или пайки материала. Также необходимо предотвратить его образование во время процедуры соединения.

При подготовке алюминия к сварке или пайке соскоблите эту пленку острым инструментом, проволочной щеткой, наждачной бумагой или подобными средствами. Использование инертных газов или обильное нанесение флюса предотвращает образование оксидов в процессе соединения.

Алюминий и алюминиевые сплавы нельзя чистить едким натром или чистящими средствами с pH выше 10, так как они могут вступить в химическую реакцию.

Пленка оксида алюминия должна быть удалена перед сваркой. Если его не удалить полностью, мелкие частицы нерасплавленного оксида останутся в сварочной ванне и вызовут снижение пластичности, несплавление и, возможно, растрескивание сварного шва.

Оксид алюминия можно удалить механическими, химическими или электрическими средствами. Механическое удаление включает соскабливание острым инструментом, наждачной бумагой, проволочной щеткой (нержавеющая сталь), напильником или любым другим механическим методом.

Химическое удаление можно выполнить двумя способами. Один из них заключается в использовании чистящих растворов, травящих или не травящих. Непротравливающие типы следует использовать только при работе с относительно чистыми деталями и в сочетании с другими очистителями на основе растворителей. Для лучшей очистки рекомендуются травильные растворы, но их следует использовать с осторожностью.

При погружении настоятельно рекомендуется горячее и холодное ополаскивание. Растворы травильного типа представляют собой щелочные растворы. Время нахождения в растворе необходимо контролировать, чтобы не происходило слишком сильного травления.

Химическая очистка

Химическая очистка включает использование сварочных флюсов. Флюсы используются для газовой сварки, пайки твердым припоем и пайки. Покрытие на покрытых алюминиевых электродах также сохраняет флюсы для очистки основного металла. Всякий раз, когда используется очистка травлением или очистка флюсом, флюс и материалы для щелочного травления должны быть полностью удалены из зоны сварки, чтобы избежать коррозии в будущем.

Электрическая система удаления оксидов

В электрической системе удаления оксидов используется катодная бомбардировка. Катодная бомбардировка происходит во время полупериода дуговой сварки вольфрамовым электродом на переменном токе, когда электрод положительный (обратная полярность).

Это электрическое явление, которое на самом деле разрушает оксидное покрытие, образуя чистую поверхность. Это одна из причин, почему дуговая сварка вольфрамовым электродом на переменном токе так популярна для сварки алюминия.

Так как алюминий химически активен, оксидная пленка сразу же начнет восстанавливаться. Время наплавки не очень быстрое, но сварные швы должны выполняться после очистки алюминия в течение не менее 8 часов для качественной сварки. При более длительном периоде времени качество сварного шва снизится.

Теплопроводность

Алюминий обладает высокой теплопроводностью и низкой температурой плавления. Он проводит тепло в три-пять раз быстрее, чем сталь, в зависимости от конкретного сплава.

В алюминий нужно вложить больше тепла, хотя температура плавления алюминия в два раза меньше, чем у стали. Из-за высокой теплопроводности для сварки более толстых профилей часто используется предварительный нагрев. Если температура слишком высока или период времени слишком велик, прочность сварного соединения как в термообработанных, так и в нагартованных сплавах может снизиться.

Предварительный нагрев алюминия не должен превышать 400ºF (204ºC), и детали не должны выдерживаться при этой температуре дольше, чем это необходимо. Из-за высокой теплопроводности в процедурах следует использовать высокоскоростные процессы сварки с высоким подводом тепла. И газовая вольфрамовая дуга, и газометаллическая дуга удовлетворяют этому требованию.

Высокая теплопроводность алюминия может оказаться полезной, так как сварной шов очень быстро затвердевает, если тепло очень быстро отводится от сварного шва. Наряду с поверхностным натяжением это помогает удерживать металл шва в нужном положении и делает сварку во всех положениях газовой вольфрамовой дугой и дуговой сваркой металлическим электродом в среде защитного газа.

Тепловое расширение алюминия в два раза больше, чем у стали. Кроме того, алюминиевые сварные швы уменьшаются в объеме примерно на 6 процентов при затвердевании из расплавленного состояния. Это изменение размера может привести к деформации и растрескиванию.

Сварка алюминиевых листов

При сварке алюминиевых листов из-за сложности управления дугой стыковые и угловые сварные швы трудно выполнить на листах толщиной менее 1/8 дюйма (3,2 мм). При сварке листа тяжелее 1/8 дюйма (3,2 мм) соединение, подготовленное со скосом под углом 20 градусов, будет иметь прочность, равную сварке, выполненной кислородно-ацетиленовым процессом.

Этот сварной шов может быть пористым и не подходящим для соединений, непроницаемых для жидкости или газа. Однако дуговая сварка металлическим электродом особенно подходит для тяжелых материалов и используется для листов толщиной до 2-1/2 дюйма (63,5 мм).

Настройки тока и полярности

Настройки тока и полярности зависят от типа электродов каждого производителя. Используемая полярность должна быть определена путем испытания соединений.

Подготовка кромок листа

В целом конструкция сварных соединений для алюминия вполне соответствует конструкции для стальных соединений. Однако из-за более высокой текучести алюминия под сварочной дугой следует помнить о некоторых важных общих принципах. При более легком толщине алюминиевого листа меньшее расстояние между канавками является преимуществом, когда растворение сварного шва не является фактором.

Контролирующим фактором является совместная подготовка. Специально разработанная V-образная канавка отлично подходит для сварки только с одной стороны и там, где требуется гладкий проникающий валик. Эффективность этой конкретной конструкции зависит от поверхностного натяжения и должна наноситься на все материалы толщиной более 1/8 дюйма (3,2 мм).

Дно специальной V-образной канавки должно быть достаточно широким, чтобы полностью вместить корневой проход. Это требует добавления относительно большого количества присадочного сплава для заполнения канавки.

Обеспечивается превосходный контроль проплавления и качественного корневого шва. Эта подготовка кромок может использоваться для сварки во всех положениях. Это устраняет трудности, связанные с прожогами или перепроварами в положениях перегрева и горизонтальной сварки. Он применим ко всем свариваемым основным сплавам и всем присадочным сплавам.

Сварка MIG алюминия

Полностью автоматическая сварка MIG одиночной проволокой

Дуговая сварка металлическим электродом (MIG) (GMAW)

Этот быстрый, адаптируемый процесс используется с постоянным током обратной полярности и инертным газом для сварки алюминиевых сплавов большой толщины. , в любом положении, толщиной от 1/016 дюйма (1,6 мм) до нескольких дюймов. В ТМ 5-3431-211-15 описана работа типового сварочного аппарата МИГ.

Защитный газ

Необходимо принять меры предосторожности, чтобы обеспечить максимальную эффективность защитного газа. Для сварки алюминия используется сварочный аргон, гелий или смесь этих газов. Аргон дает более плавную и стабильную дугу, чем гелий. При определенном токе и длине дуги гелий обеспечивает более глубокое проплавление и более горячую дугу, чем аргон.

Напряжение дуги выше при использовании гелия, и заданное изменение длины дуги приводит к большему изменению напряжения дуги. Профиль валика и картина проплавления алюминиевых сварных швов MIG, выполненных с использованием аргона и гелия, различаются. У аргона профиль шарика более узкий и выпуклый, чем у гелия. Схема проникновения показывает глубокий центральный разрез.

Гелий позволяет получить более плоский и широкий валик, а также обеспечивает более широкое проникновение под валик. Смесь примерно 75 процентов гелия и 25 процентов аргона обеспечивает преимущества обоих защитных газов без каких-либо нежелательных характеристик ни того, ни другого.

Схема проникновения и контур валика показывают характеристики обоих газов. Стабильность дуги сравнима с аргоновой. Угол наклона пистолета или горелки более важен при сварке алюминия в среде инертного защитного газа. Рекомендуется угол опережения 30º.

Наконечник проволоки электрода должен быть большего размера для алюминия. В Таблице 7-21 приведены графики технологических процессов для газовой дуговой сварки алюминия.

Сварка алюминия GMAW

Сварка алюминия, выполненная с использованием процесса GMAW. Сварщик «накладывает валик» из расплавленного металла, который становится сварным швом без шлака.
Техника сварки алюминия

Электродная проволока должна быть чистой. Дуга зажигается электродной проволокой, выступающей из чашки примерно на 1/2 дюйма (12,7 мм).

Часто используемый метод заключается в поджигании дуги примерно на 1,0 дюйма (25,4 мм) перед началом сварки, а затем быстром подведении дуги к начальной точке сварки, изменении направления движения и продолжении обычной сварки. В качестве альтернативы дуга может быть зажжена за пределами канавки под сварку на начальном выступе.

При завершении или прекращении сварки аналогичная практика может применяться путем изменения направления сварки на противоположное и одновременного увеличения скорости сварки для уменьшения ширины расплавленной ванны перед разрывом дуги. Это помогает предотвратить образование кратеров и растрескивание кратеров. Обычно используются вкладки стока.

Установив дугу, сварщик перемещает электрод вдоль стыка, сохраняя передний угол от 70 до 85 градусов по отношению к заготовке.

Обычно предпочтительнее использовать технику нанизывания бисером. Следует следить за тем, чтобы передний угол не изменялся и не увеличивался по мере приближения к концу сварного шва. Скорость перемещения дуги определяет размер валика.

При сварке алюминия этим способом важно поддерживать высокие скорости перемещения. При сварке деталей одинаковой толщины угол электрода к рабочему месту должен быть одинаковым с обеих сторон сварного шва.

При сварке в горизонтальном положении наилучшие результаты достигаются, если горелку направить немного вверх. При сварке толстых листов с тонкими полезно направлять дугу на более тяжелую часть.

Небольшой задний угол иногда полезен при сварке тонких профилей с толстыми. Для корневого прохода сустава обычно требуется короткая дуга, чтобы обеспечить желаемое проникновение. При последующих проходах можно использовать немного более длинные дуги и более высокие дуговые напряжения.

Оборудование для подачи проволоки для сварки алюминия должно быть хорошо отрегулировано для эффективной подачи проволоки. Используйте вкладыши нейлонового типа в кабельных сборках. Для алюминиевой проволоки и размера электродной проволоки необходимо выбрать соответствующие приводные ролики.

Алюминиевые провода чрезвычайно малого диаметра труднее протолкнуть через длинные тросы пистолета, чем стальные провода. По этой причине для электродных проволок малого диаметра используются шпульные пистолеты или недавно разработанные пистолеты с линейным двигателем подачи.

Пистолеты с водяным охлаждением требуются, за исключением слаботочной сварки. Для сварки алюминия используются как источник питания постоянного тока (CC) с соответствующим механизмом подачи проволоки, чувствительным к напряжению, так и источник питания постоянного напряжения (CV) с механизмом подачи проволоки с постоянной скоростью. Кроме того, механизм подачи проволоки с постоянной скоростью иногда используется с источником постоянного тока.

Как правило, система CV предпочтительнее при сварке тонких материалов с использованием электродной проволоки любого диаметра. Это обеспечивает лучший запуск и регулирование дуги. Система CC предпочтительнее при сварке толстых материалов с использованием более крупных электродных проволок.

С этой системой качество сварки кажется лучше. Источник питания постоянного тока с умеренным падением напряжения от 15 до 20 вольт на 100 ампер и механизм подачи проволоки с постоянной скоростью обеспечивают наиболее стабильный ввод мощности в сварку и высочайшее качество сварки.

Алюминий Конструкция сварного соединения

Кромки могут быть подготовлены для сварки пилением, механической обработкой, ротационным строганием, фрезерованием или дуговой резкой.

Полностью автоматическая сварка алюминия MIG одной проволокой

Пример сварки алюминия: Присадочная проволока: AA 5183 (AlMg4,5Mn) 2,4 мм Основной материал: AA 5356 (AlMg5) Размеры: 500 x 150 x 15 мм (без предварительного нагрева) Защитный газ : Ar70/He30 Скорость сварки: 60/40 см/мин Положение сварки: 1 G Два слоя, второй слой > осциллирующий

Дуговая сварка вольфрамовым электродом (TIG) (GTAW)

Меры предосторожности

Процесс дуговой сварки вольфрамовым электродом (TIG) используется для сварки тонких профилей алюминия и алюминиевых сплавов. Есть несколько предосторожностей, которые следует упомянуть в отношении использования этого процесса.

  1. Переменный ток рекомендуется для общих работ, так как обеспечивает полупериод очищающего действия. В Таблице 7-22 приведены графики процедур сварки для использования процесса на разной толщине для получения различных сварных швов. Сварка переменным током, обычно с высокой частотой, широко используется в ручном и автоматическом режимах. Необходимо строго соблюдать процедуры и уделять особое внимание типу вольфрамового электрода, размеру сварочного сопла, типу газа и расходу газа. При ручной сварке длина дуги должна быть короткой и равной диаметру электрода. Вольфрамовый электрод не должен слишком сильно выступать за конец сопла. Вольфрамовый электрод следует содержать в чистоте. Если он случайно коснется расплавленного металла, его необходимо исправить.
  2. Сварка алюминия Следует использовать источники сварочного тока, предназначенные для процесса дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа. В новом оборудовании предусмотрено программирование, пред- и постподача защитного газа, пульсация.
  3. Сварка алюминия Для автоматической или машинной сварки можно использовать отрицательный электрод постоянного тока (прямой полярности). Очистка должна быть чрезвычайно эффективной, поскольку катодная бомбардировка не помогает. Когда используется отрицательный электрод постоянного тока, можно получить чрезвычайно глубокое проникновение и высокие скорости. В Табл. 7-23 приведены графики сварочных процедур для сварки электродом с отрицательным знаком на постоянном токе.
  4. Защитными газами для сварки алюминия являются аргон, гелий или их смесь. Аргон используется при более низкой скорости потока. Гелий увеличивает проникновение, но требуется более высокая скорость потока. Когда используется присадочная проволока, она должна быть чистой. Оксид, не удаленный с присадочной проволоки, может содержать влагу, которая приведет к полярности наплавленного металла.

Ручная MIG-сварка алюминия

Ручная сварочная горелка с «квазиподобной» геометрией соединения Диаметр проволоки: AA 5183 (1,6 мм) Основной материал: AA 6061 (AlMgSi) Толщина: 15 мм

Сварка переменным током

Характеристики процесса

Сварка алюминия вольфрамовым электродом с использованием переменного тока приводит к очистке от оксидов.

Используется защитный газ аргон. Лучшие результаты получаются при сварке алюминия переменным током с использованием оборудования, предназначенного для получения уравновешенной волны или равного тока в обоих направлениях.

Дисбаланс приведет к потере мощности и уменьшению очищающего действия дуги. Характеристики стабильной дуги: отсутствие разрывов или трещин, плавное зажигание дуги и притяжение добавленного присадочного металла к сварочной ванне, а не тенденция к отталкиванию. Стабильная дуга приводит к меньшему количеству включений вольфрама.

Ручная сварка алюминия MIG

Техника сварки алюминия

При ручной сварке алюминия на переменном токе держатель электрода держится в одной руке, а присадочный стержень, если он используется, — в другой. Первоначальная дуга зажигается на пусковом блоке для нагрева электрода.

Затем дуга прерывается и снова зажигается в стыке. Этот метод снижает склонность к вольфрамовым включениям в начале сварного шва. Дуга удерживается в начальной точке до тех пор, пока металл не расплавится и не образуется сварочная ванна.

Создание и поддержание подходящей сварочной ванны имеет важное значение, и сварка не должна начинаться перед сварочной ванной.

Если требуется присадочный металл, его можно добавить к передней или передней кромке бассейна, но с одной стороны от центральной линии. Обе руки двигаются в унисон с легким движением вперед и назад вдоль сустава. Вольфрамовый электрод не должен касаться присадочного стержня.

Горячий конец присадочного стержня нельзя вынимать из аргонового экрана. Необходимо поддерживать короткую длину дуги, чтобы получить достаточное проплавление и избежать подреза, чрезмерной ширины валика сварного шва и, как следствие, потери контроля провара и контура сварного шва.

Одним из правил является использование длины дуги, приблизительно равной диаметру вольфрамового электрода. При обрыве дуги в кратере сварного шва могут возникать усадочные трещины, что приводит к дефектному сварному шву.

Этот дефект можно предотвратить путем постепенного удлинения дуги при добавлении присадочного металла в кратер. Затем быстро выключите и снова зажгите дугу несколько раз, добавляя дополнительный присадочный металл в кратер, или используйте педаль, чтобы уменьшить ток в конце сварки. Прихватка перед сваркой помогает контролировать деформацию.

Прихваточные швы должны быть достаточного размера и прочности, а их концы должны быть зачищены или скошены перед сваркой.

Конструкция сварного шва

Конструкции швов применимы к процессу дуговой сварки вольфрамовым электродом с небольшими исключениями. Неопытным сварщикам, которые не могут поддерживать очень короткую дугу, может потребоваться более широкая подготовка кромок, прилежащий угол или расстояние между стыками.

Соединения могут быть сплавлены с помощью этого процесса без добавления присадочного металла, если сплав основного металла также является удовлетворительным присадочным сплавом. Краевые и угловые сварные швы быстро выполняются без добавления присадочного металла и имеют хороший внешний вид, но очень важна очень плотная посадка.

Постоянный ток, прямая полярность

Характеристики процесса

Этот процесс с использованием гелиевых и торированных вольфрамовых электродов выгоден для многих автоматических сварочных операций, особенно при сварке тяжелых профилей. Поскольку существует меньшая склонность к нагреву электрода, для данного сварочного тока можно использовать электроды меньшего размера. Это поможет сохранить узкий валик сварного шва.

Использование постоянного тока прямой полярности (dcsp) обеспечивает большее тепловложение, чем можно получить с переменным током. Больше тепла выделяется в сварочной ванне, которая, следовательно, глубже и уже.

Методы

Для зажигания дуги следует использовать ток высокой частоты. Пуск от касания загрязнит вольфрамовый электрод. Нет необходимости образовывать ванну, как при сварке переменным током, так как плавление происходит в момент зажигания дуги. Следует соблюдать осторожность при поджигании дуги в зоне сварки, чтобы предотвратить нежелательную маркировку материала.

Используются стандартные методы, такие как выпускные язычки и ножные регуляторы температуры. Они полезны для предотвращения или заполнения кратеров, для регулировки тока по мере нагревания изделия и для регулировки изменения толщины сечения. При сварке постоянным током горелка постоянно перемещается вперед. Присадочная проволока равномерно подается к передней кромке сварочной ванны или укладывается на стык и расплавляется по мере продвижения дуги вперед.

Во всех случаях кратер должен быть заполнен до точки над валиком сварного шва, чтобы устранить трещины в кратере. Размер филе можно контролировать, изменяя размер присадочной проволоки. DCSP адаптируется к ремонтным работам. Предварительный нагрев не требуется даже для тяжелых профилей, а зона термического влияния будет меньше с меньшей деформацией.

Алюминиевые конструкции сварных соединений

При ручном dcsp концентрированное тепло дуги обеспечивает превосходное сплавление корня. Корневая поверхность может быть толще, канавки уже, а наросты можно легко контролировать, изменяя размер присадочной проволоки и скорость перемещения.

Сварка прямоугольным переменным током (TIG)

Методы

Для зажигания дуги следует использовать ток высокой частоты. Пуск от касания загрязнит вольфрамовый электрод. Нет необходимости образовывать ванну, как при сварке переменным током, так как плавление происходит в момент зажигания дуги. Следует соблюдать осторожность при поджигании дуги в зоне сварки, чтобы предотвратить нежелательную маркировку материала.

Используются стандартные методы, такие как выпускные язычки и ножные регуляторы температуры. Они полезны для предотвращения или заполнения кратеров, для регулировки тока по мере нагревания изделия и для регулировки изменения толщины сечения. При сварке постоянным током горелка постоянно перемещается вперед.

Присадочная проволока равномерно подается к передней кромке сварочной ванны или укладывается на стык и расплавляется по мере продвижения дуги вперед. Во всех случаях кратер должен быть заполнен до точки над валиком сварного шва, чтобы устранить трещины в кратере.

Размер филе можно контролировать, меняя размер присадочной проволоки. DCSP адаптируется к ремонтным работам. Предварительный нагрев не требуется даже для тяжелых профилей, а зона термического влияния будет меньше с меньшей деформацией.

Алюминиевые сварные соединения

При ручной dcsp концентрированное тепло дуги обеспечивает превосходное срастание корня. Корневая поверхность может быть толще, канавки уже, а наросты можно легко контролировать, изменяя размер присадочной проволоки и скорость перемещения.

Дуговая сварка в среде защитного газа

В процессе дуговой сварки в среде защитного газа используется электрод с толстым погружением или экструдированный флюсовый электрод с dcrp. Покрытие электродов аналогично обычным стальным электродам. Флюсовое покрытие обеспечивает газообразную защиту вокруг дуги и ванны расплавленного алюминия, а также химически связывает и удаляет оксид алюминия, образуя шлак.

При сварке алюминия процесс довольно ограничен из-за разбрызгивания дуги, неустойчивого контроля дуги, ограничений для тонкого материала и коррозионного действия флюса, если он не удален должным образом.

Дуговая сварка в среде защитного газа

Процесс дуговой сварки в среде защитного газа может использоваться для соединения алюминия. Для этого требуется флюс, и он дает сварные швы такого же внешнего вида, прочности и структуры, как и сварка в кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной сварке. Дуговая сварка в среде защитного газа выполняется как вручную, так и автоматически.

В качестве источника тепла используется угольная дуга, а присадочный металл подается из отдельного присадочного стержня. Флюс необходимо удалить после сварки; в противном случае может возникнуть сильная коррозия.

Ручная углеродно-дуговая сварка в среде защитного газа обычно ограничивается толщиной менее 3/8 дюйма (9,5 мм) и выполняется тем же методом, что и ручная углеродно-дуговая сварка других материалов. Подготовка соединения аналогична той, которая используется для газовой сварки. Используется стержень, покрытый флюсом.

Атомно-водородная сварка

Этот процесс сварки заключается в поддержании дуги между двумя вольфрамовыми электродами в атмосфере газообразного водорода.

Процесс может быть как ручным, так и автоматическим, с процедурами и методами, близкими к тем, которые используются при кислородно-ацетиленовой сварке.

Поскольку водородный экран, окружающий основной металл, не пропускает кислород, для объединения или удаления оксида алюминия требуется меньшее количество флюса. Повышается видимость, меньше флюсовых включений, наплавляется очень прочный металл.

Приварка стержней

Приварка алюминиевых стержней может выполняться с помощью обычного оборудования для дуговой сварки стержней с использованием либо конденсаторного разряда, либо методов конденсаторного разряда с вытяжной дугой.

Обычный процесс дуговой сварки шпилек можно использовать для сварки алюминиевых шпилек диаметром от 3/16 до 3/4 дюйма (от 4,7 до 19,0 мм).

Пистолет для приварки алюминиевых шпилек немного модифицирован за счет добавления специального адаптера для контроля защитного газа высокой чистоты, используемого во время цикла сварки. Дополнительный вспомогательный элемент управления для контроля погружения шпильки в конце цикла сварки существенно повышает качество сварки и снижает потери от разбрызгивания.

Используется обратная полярность, электрод-пистолет положительный, а заготовка отрицательная. Небольшой цилиндрический или конический выступ на конце алюминиевой шпильки инициирует дугу и помогает увеличить длину дуги, необходимую для сварки алюминия.

Процессы

Процессы приварки шпилек неэкранированным конденсаторным разрядом или вытянутой дугой с конденсаторным разрядом используются с алюминиевыми шпильками диаметром от 1/16 до 1/4 дюйма (от 1,6 до 6,4 мм).

Сварка конденсаторным разрядом использует систему электростатического накопления низкого напряжения, в которой энергия сварки накапливается при низком напряжении в конденсаторах с высокой емкостью в качестве источника питания. В процессе приварки шпильки разрядом конденсатора для зажигания дуги используется небольшой наконечник или выступ на конце шпильки.

В процессе приварки шпилек с конденсаторным разрядом вытянутой дугой используется шпилька с заостренным или слегка закругленным концом. Он не требует зубчатого наконечника или выступа на конце шпильки для зажигания дуги. В обоих случаях цикл сварки подобен обычному процессу приварки шпилек. Однако использование выступа на основании шпильки обеспечивает наиболее равномерную сварку.

Короткое время горения дуги в процессе разрядки конденсатора ограничивает плавление, что приводит к неглубокому проникновению в заготовку. Минимальная рабочая толщина алюминия, которая считается практичной, составляет 0,032 дюйма (0,800 мм).

Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка — это процесс соединения плавлением, при котором заготовка бомбардируется плотным потоком высокоскоростных электронов, при этом практически вся кинетическая энергия электронов преобразуется в тепло при ударе.

Электронно-лучевая сварка обычно происходит в вакуумной камере. Размер камеры является ограничивающим фактором для размера сварного шва. Обычный дуговой и газовый нагрев плавят чуть больше, чем поверхность. Дальнейшее проникновение происходит исключительно за счет теплопроводности во всех направлениях от этого пятна расплавленной поверхности. Зона слияния расширяется по мере необходимости.

Электронный пучок способен к такому интенсивному локальному нагреву, что практически мгновенно испаряет дырку по всей толщине шва. Стенки этого отверстия расплавлены, и по мере того, как отверстие перемещается вдоль стыка, расплавляется больше металла на продвигающейся стороне отверстия. Эти дефекты образуются вокруг отверстия отверстия и затвердевают вдоль задней стороны отверстия, образуя сварной шов.

Интенсивность луча можно уменьшить, чтобы обеспечить частичное проникновение с той же узкой конфигурацией. Электронно-лучевая сварка обычно применяется для кромочных, стыковых, угловых, плавящихся внахлестку и точечных сварных швов. Присадочный металл используется редко, за исключением наплавки.

Сварка контактной сваркой

Сварка алюминия контактной сваркой (точечной, шовной и оплавлением) важна при производстве алюминиевых сплавов. Эти процессы особенно полезны при соединении высокопрочных термообрабатываемых сплавов, которые трудно соединить сваркой плавлением, но которые можно соединить контактной сваркой практически без потери прочности.

Натуральное оксидное покрытие на алюминии имеет довольно высокое и непостоянное электрическое сопротивление. Для получения точечных или шовных сварных швов с наивысшей прочностью и консистенцией обычно необходимо уменьшить это оксидное покрытие перед сваркой.

Точечная сварка

Сварные швы одинаково высокой прочности и хорошего внешнего вида зависят от постоянно низкого поверхностного сопротивления между рабочими местами. В большинстве случаев перед точечной или шовной сваркой алюминия необходимы некоторые операции по очистке.

Подготовка поверхности к сварке обычно заключается в удалении смазки, масла, грязи или опознавательных знаков, а также в уменьшении и улучшении консистенции оксидной пленки на поверхности алюминия. Удовлетворительные характеристики точечной сварки в эксплуатации в значительной степени зависят от конструкции соединения.

Точечные сварные швы всегда должны выдерживать сдвигающие нагрузки. Однако, когда можно ожидать растягивающих или комбинированных нагрузок, следует провести специальные испытания для определения фактической прочности соединения при рабочей нагрузке.

Прочность точечных сварных швов при прямом растяжении может составлять от 20 до 90 процентов прочности на сдвиг.

Шовная сварка

Шовная сварка алюминия и его сплавов очень похожа на точечную сварку, за исключением того, что электроды заменены колесами.

Места, сделанные машиной для шовной сварки, можно накладывать друг на друга для образования газонепроницаемого или жидкостнонепроницаемого соединения. Регулируя синхронизацию, машина для шовной сварки может производить точечные сварные швы с равномерным интервалом, по качеству равные тем, которые производятся на обычной машине для точечной сварки, и с более высокой скоростью. Эта процедура называется точечной или прерывистой шовной сваркой.

Сварка оплавлением алюминия

Все алюминиевые сплавы могут быть соединены с помощью процесса сварки оплавлением. Этот процесс особенно подходит для изготовления стыковых или косых соединений между двумя деталями одинакового поперечного сечения. Он был адаптирован для соединения алюминия с медью в виде стержней и трубок. Соединения, полученные таким образом, разрушаются за пределами зоны сварки при приложении растягивающих нагрузок.

Газовая сварка алюминия

Газовая сварка алюминия выполняется с использованием как кислородно-ацетиленового, так и кислородно-водородного пламени. В любом случае требуется абсолютно нейтральное пламя. Флюс используется так же, как и присадочная проволока. Этот процесс также не слишком популярен из-за низкой тепловложения и необходимости удаления флюса.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка используется для соединения чистого алюминия, но не подходит для сварки алюминиевых сплавов. Дуговая сварка под флюсом используется в некоторых странах, где нет доступа к инертному газу.

Другие процессы

Большинство процессов сварки в твердом состоянии, включая сварку трением, ультразвуковую сварку и холодную сварку, используются для алюминия. Алюминий также можно соединять с помощью пайки и пайки. Пайка может быть выполнена большинством методов пайки. Используется наполнитель из сплава с высоким содержанием кремния.

Для дополнительного чтения

Газовая сварка алюминия

Пайка алюминия

Подробнее о сварке алюминия TIG

Можно ли сваривать алюминий со сталью? Все факты!

Последнее обновление

Сталь и алюминий сами по себе являются металлами с высокой свариваемостью. Легко сваривать сталь со сталью или алюминий с алюминием. Всегда возникает вопрос, можно ли сваривать алюминий со сталью. Ответ положительный, но сварка этих двух металлов может быть проблематичной и требует мастерства сварщика.

Сварка алюминия со сталью затруднена, поскольку эти два металла имеют разные металлургические и физические свойства. Они имеют разную температуру плавления и теплопроводность, что затрудняет их соединение. Кроме того, они практически нерастворимы друг в друге. В расплавленном состоянии они реагируют и образуют хрупкие интерметаллические фазы, затрудняющие их соединение при сварке. Полученный сварной шов может быть слишком хрупким и непригодным для большинства применений.

В этой статье рассматривается, почему необходимо сваривать алюминий со сталью, почему нельзя использовать традиционные методы сварки, и как лучше сваривать алюминий со сталью и получать прочные сварные швы.

Почему необходимо сваривать алюминий со сталью?

Алюминий и его сплавы легче стали. Сталь имеет плотность примерно от 7,75 до 8,05 г/см3, а алюминий и его сплавы имеют плотность примерно 2,70 г/см3. Поэтому сталь почти в три раза тяжелее алюминия.

В большинстве отраслей промышленности сталь используется для нескольких конструкционных применений из-за ее высокой прочности. Однако из-за его высокой плотности при использовании металла в конструкционных целях возникают проблемы с весом.

В некоторых отраслях необходимо использовать более легкие материалы, что делает сталь непригодной для некоторых применений. Некоторые автомобили со стальными конструкциями тяжелые и выделяют много парниковых газов, что делает их непригодными для использования.

Поскольку заменить всю конструкцию алюминием невозможно, лучше всего смешать вещи и сварить алюминий со сталью. Однако трудно использовать традиционные методы сварки, такие как дуговая сварка, сварка MIG или сварка TIG.

Изображение предоставлено: Tawansak, Shutterstock

Почему нельзя использовать традиционные методы сварки для соединения алюминия со сталью?

Основные различия между алюминием и сталью затрудняют использование дуговой сварки, сварки MIG или сварки TIG для их соединения.

Вот некоторые из этих различий:

  • Температура плавления: Сталь имеет температуру плавления 2500°F , , а алюминий плавится при 1221°F. Кроме того, алюминий имеет оксидный слой с температурой плавления 3700°F.
  • Теплопроводность: Алюминий имеет более высокую теплопроводность, чем сталь. Это означает, что больше тепла отводится от сварочной ванны к более холодным частям алюминиевого основания. Большее количество тепла, выделяемого во время дуговой сварки, сварки MIG или TIG, приведет к деформации стали.
  • Тип тока: При сварке методом TIG у вас должен быть переменный ток. Электроды должны чередоваться между положительным и отрицательным зарядом. Положительные электроды удаляют оксидный слой, а отрицательные плавят основной алюминий. Для сварки TIG необходим постоянный ток и отрицательно заряженные электроды. Если вы свариваете TIG на постоянном токе, вы не можете пробить оксидный слой. Это смешивает присадочный металл с частично расплавленным оксидным слоем, что приводит к загрязнению сварного шва.
  • Хрупкие интерметаллические соединения: Отсутствие сплавления между алюминием и сталью приводит к образованию хрупких интерметаллических соединений. Соединения слабы, что приводит к слабым местам и поломкам.

Как приваривать алюминий к стали

Биметаллические переходные вставки и покрытие погружением — два наиболее эффективных метода сварки алюминия со сталью. Давайте посмотрим, как сварить алюминий со сталью, используя каждый метод.

Биметаллические переходные вставки

Это популярный метод, который можно использовать для сварки алюминия со сталью. Биметаллические переходные вставки обычно дают качественные сварные соединения. Эти секции состоят из одних и тех же деталей из стали и алюминия, уже соединенных вместе.

Этот метод помогает создавать высококачественные сварные швы с такой же прочностью, как соединения стали со сталью или алюминия с алюминием. Размер и форма биметаллической переходной вставки различаются. Вставка обычно состоит из одной алюминиевой части с равной частью стали, соединенной непосредственно с алюминием.

Вставка помещается между свариваемым алюминием и сталью. Для завершения сварки можно использовать сварку TIG. Стальная часть приварена к стальному компоненту, а алюминиевая часть приварена к алюминиевому компоненту.

Сначала приваривается алюминий к алюминию, чтобы не допустить перегрева вставок. После того, как вы завершили первоначальную сварку, алюминиевые компоненты поглощают тепло и гарантируют, что вставки не перегреваются, когда вы привариваете сталь к стальной детали. Этот метод применяется при сварке алюминиевых стальных труб, трубок теплообменников и т.п.

Пошаговое руководство

Ниже приведены шаги, которые необходимо выполнить при сварке алюминия со сталью с использованием биметаллических переходных вставок.

  1. Начните с сварки TIG алюминия со вставкой, чтобы предотвратить перегрев из-за разницы температур плавления. Приварите другую часть вставки к стали. Вот шаги по сварке TIG.
    • Проверьте правильный поток газа в зависимости от выбранного размера стали и алюминия и сопла.
    • Настройте свой сварочный аппарат на правильный тип тока и силу тока.
    • Включите сварочный аппарат и проверьте педаль. Разместите элемент управления в удобном месте.
    • Нажмите педаль и зажгите сварочную дугу
    • Добавьте наполнитель к передней кромке
    • Очистите алюминий и сталь, которые вы хотите соединить со вставками, путем шлифовки или чистки щеткой из нержавеющей стали.
    • Теперь сварите две детали вместе.
  1. Дайте металлам остыть. Теперь ваши металлы алюминия и стали соединены вместе.

Покрытие погружением

Покрытие погружением — еще один эффективный метод сварки алюминия со сталью. Этот процесс, также называемый горячим алитированием, включает погружение стального компонента в алюминий для полного его покрытия. Это гарантирует, что интерметаллические соединения не образуются во время сварки.

Расплавленный алюминий будет контактировать со стальной деталью с алюминиевым покрытием в процессе сварки. Поскольку он не соприкасается напрямую со сталью, сварной шов получается относительно прочным. В этом случае для соединения двух металлов следует использовать дуговую сварку.

Однако во время сварки убедитесь, что дуга не касается стали, поскольку она может прожечь алюминиевое покрытие. Дуга должна быть направлена ​​только на алюминиевую часть. Затем часть расплавленного алюминия в сварочной ванне следует направить на алюминий со стальным покрытием.

Покрытие погружением используется для сварки алюминия со сталью, используемой для герметизации швов, но не для структурных устройств. Они имеют меньшее применение, чем приваренные с биметаллическими переходными вставками.

Ниже приведены шаги, которые необходимо выполнить в процессе нанесения покрытия погружением.

  1. Начните с погружения стали в расплавленный алюминий для нанесения покрытия
  2. Дуговая сварка алюминия со сталью, пропитанной погружением, в соответствии со следующими шагами:
    • Подготовьте рабочее место и обеспечьте достаточную вентиляцию
    • Носите защитные приспособления
    • Подготовьте алюминиевую деталь к сварке, соскоблив оксидированную пленку или покрытие для лучшей сварки.
    • Предварительно нагрейте алюминий до 400°F перед зажиганием дуги, так как он быстро рассеивает тепло. Когда нагар исчезнет, ​​приступайте к сварке.
    • Начните сварку алюминия, настроив машину на 85 ампер, а затем используйте обратную полярность постоянного тока.
    • Зажгите дугу и быстро переместитесь, чтобы завершить сварку. Направьте расплавленный алюминий на алюминий со стальным покрытием во время сварки, чтобы соединить два металла.
  1. Дайте металлам остыть, чтобы образовалась прочная связь.

Изображение предоставлено: Prapat Aowsakorn, Shutterstock

Советы по безопасности при сварке алюминия со сталью

Сварка алюминия отличается от других металлов своими уникальными свойствами. Вам необходимо принять дополнительные меры предосторожности, чтобы обеспечить безопасную рабочую среду.

Вот несколько моментов, о которых следует помнить при сварке алюминия со сталью:

  • Внешний вид алюминия не меняется при нагревании: При предварительном нагреве или сварке алюминия трудно отличить, когда он горячий или холодный, поскольку он не меняется по внешнему виду. Кроме того, алюминий имеет более высокую теплопроводность по сравнению со сталью. Итак, когда вы свариваете алюминий со сталью, надевайте кожаные перчатки, чтобы снизить риск получения травм.
  • Сварка алюминия со сталью может привести к поражению электрическим током: Сварка алюминия и стали может привести к поражению электрическим током. Итак, вам нужна хорошо изолированная сварочная система, а также надлежащее заземление, чтобы защитить вас от риска поражения электрическим током.
  • Алюминий обладает высокой отражательной способностью: При сварке стали излучение света является распространенной проблемой, но также проблемой при сварке алюминия. Благодаря такой высокой отражательной способности существует высокий риск получения травм от света при сварке алюминия со сталью. Одежда с длинными рукавами или светонепроницаемые шторы могут помочь уменьшить это воздействие.

Заключительные мысли

Сварить алюминий со сталью можно, хотя этот процесс сложен и требует высокого профессионализма.

Learn more