Можно ли варить алюминий постоянным током

Сварка алюминия постоянным током

Содержание:

Алюминий и его сплавы широко применяются в разных отраслях промышленности. Свою популярность этот металл заслужил такими характеристиками, как низкая плотность, большая удельная прочность, устойчивость к коррозионным процессам.

Отметим, также чистый алюминий используется в основном в таких сферах, как электротехническая, пищевая и химическая промышленность, так как этот металл имеет довольно невысокую прочность. Тогда как сплавы имеют более широкую область применения: некоторые из них по показателям прочности превосходят чугун, определенные виды сталей и прочие металлы.

Сварка алюминия постоянным током осуществляется только с применением обратной полярности. Это связано с рядом особенностей самого металла. В этой статье речь пойдет о свойствах металла. Отдельное внимание уделим вопросу: почему сварка алюминия постоянным током не имеет широкого распространения.

Особенности сваривания алюминия и сплавов из него.

Главная особенность работы с алюминием и сплавами из него заключается в том, что во время сваривания изделий из этих материалов возникает проблема с расплавлением оксидной пленки, которая покрывает этот металл. Эта пленка характеризуется значительно тугоплавкостью. Кроме того пленка оксида может возникать и на поверхности ванны, что значительно препятствует образованию сварного соединения, сказывается на общей стабильности сварочного процесса, способствует образованию непроваров в швах.

Поэтому сварочный процесс алюминия связан с тщательным подбором материалов и рода тока. Специалисты советуют использовать специальные вольфрамовые электроды с алюминием и сплавами из него. Что же касается тока, то одни специалисты рекомендуют использовать исключительно ток переменный. Другие допускают применение источников постоянного тока, но только при создании обратной полярности.

Если при сваривании алюминия применять постоянный ток прямой полярности, то следует ожидать ряд проблем, таких как:

• Зажечь дугу будет довольно сложно.
• Поддерживать дугу также будет очень сложно.
• Металл будет сильно разбрызгиваться.
• Присадочный пруток, который в таком случае будет очень быстро плавиться, не будет сплавляться с металлом изделия.
• В итоге, шов получится с прожогами и черным налетом.

Обратная полярность позволяет справиться с оксидной пленкой алюминия, затрудняющей сваривание. Конечный результат также оказывается значительно лучше – кромки металлоизделия довольно хорошо сплавляются. Но при таком способе сварки алюминия невозможно увеличить плотность тока, так как для этого вида она довольно ограничена.

Методы сварки алюминия переменным током и постоянным с обратной полярностью.

Далее рассмотрим технологию сваривания алюминия и сплавов из него с использованием переменного и постоянного токов.

Сварка алюминия осуществляется в среде защитных газов. Обычно для этих целей применяется инертный аргон. Выполняя сварочные работы, следует использовать режим TIG на переменном токе.

Отметим, что сварщиками для соединения конструкций из алюминии и сплавов используется метод вытянутой руки. Главное тут, не допускать, чтобы электрод выходил за пределы защитной среды, образованной аргоном.

Некоторые особенности этой технологии:

• Вертикальный угол наклона горелки (которая располагается по направлению сварки) должен находиться в диапазоне 15-40 градусов.
• Исходя из диметра форсунки горелки, следует рассчитывать ориентировочное количество газа, составляющее порядка 5-12 л/мин.
• Когда сварочные работы будут закончены, необходимо произвести продувку газом. Это позволит охладить электрод и защитить шов.

Если же все-таки есть необходимость произвести сварку алюминия постоянным током обратной полярности, то для этого аппарат переключается в режим MIG. Оптимально использовать специальные импульсно-дуговые устройства, в которых предусмотрена программа сваривания алюминия.

Также как и на переменном, такой способ сварки осуществляется в среде аргона. На металлоизделие подключается отрицательный полюс, а на электрод, наоборот, положительный. Обратная полярность позволяет получить нужную термическую нагрузку, что, в свою очередь, способствует хорошей сплавляемости металла.

Особенности такого метода:

• Угол наклона горелки к вертикали должен быть в пределах 10-20 градусов.
• Между форсункой и металлоизделием должно быть расстояние не меньше 10-15 миллиметров.
• Важно следить за тем, чтобы воздух извне не поступал в защитную среду.

Отметим, что в последнее время на рынке появились специальные электроды для проведения сварки алюминия в режиме MMA (без использования аргона) на постоянном токе с обратной полярностью. Особенность этих электродов в том, что они имеют в своем составе фтористые и хлористые соли, которые способствуют устойчивости дуги и плавлению пленки алюминия.

Как видим, современные технологии позволяют производить в несколько способ сварку даже такого прихотливого металла как алюминий. Но стоит помнить, что главное при сварке этого материала и его сплавов – строгое следования технологии и инструкциям.

Cварка алюминия постоянным и переменным током

Алюминий и его сплавы характеризуются легкостью, прочностью, устойчивостью к коррозии. Такой комплекс свойств делает металл широко востребованным в различных сферах промышленности. Сварка изделий из алюминия ведется практически всеми известными промышленными способами. Возможна работа с постоянным током обратной полярности и с переменным током.

Особенности работы с металлом

Сварка алюминия постоянным током или переменным сопровождается образованием защитной оксидной пленки на поверхности металла. Оксид алюминия – тугоплавкое соединение. Оно отрицательно влияет на стабильность процесса сваривания и снижает прочность сварного шва (образуются непровары). Эта особенность требует тщательного подхода к выбору материалов и методов работы.

Так, работать лучше вольфрамовыми электродами с использованием переменного тока. Постоянный ток тоже позволяет сваривать алюминий, но при условии обратной полярности. Разрушение тугоплавкой пленки происходит в полупериод обратной полярности. Прямая полярность – это большое количество брызг, проблемы со стабилизацией дуги и черный налет на поверхности шва (прожоги).

Сварка алюминия переменным током

Сварка алюминия переменным током производится в среде аргона или гелия. Режим работы тока — TIG.

Специалисты советуют использовать метод вытянутой руки, но без выхода электрода из защитной среды.

TIG-сварка применяется для изготовления металлоконструкций из алюминия в химической, пищевой, авиационной промышленности, в некоторых ядерных технологиях. В качестве присадки используют алюминиевую проволоку. Тонкие листы можно сваривать без присадки.

1. Угол наклона горелки в вертикальной плоскости не менее 15 и не более 40 градусов.
2. Расход газа может достигать 12 л/мин в зависимости от диаметра форсунки.
3. По окончанию сварки проводят продувку газом, чтобы защитить шов и охладить вольфрамовый электрод.

При аргонодуговой сварке рекомендуется подключать осциллятор дополнительно к основному источнику питания, чтобы облегчить поджиг. Устройство подает на электрод высокочастотные импульсы с большим напряжением, которые помогают ионизировать защитный газ. После зажигания дуги осциллятор работает в режиме стабилизатора, подавая импульсы только во время перемены полярности. Это позволяет добиться более ровного горения.

Сваривание постоянным током

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности проводится в режиме MIG.

Лучше использовать импульсно-дуговые аппараты, в которых предусмотрена программа сварки алюминиевых сплавов.

Для создания инертной среды берут аргон. На электрод подключают положительный полюс, а на металлоконструкцию – отрицательный.

Обратная полярность нужна для создания термической нагрузки, при которой плавится оксидная пленка. Это обеспечивает надежное сваривание кромок изделия. Недостатком метода считается невозможность регулирования плотности тока.

Особенности сварки переменным током:

1. Вертикальный угол наклона горелки должен находиться в диапазоне 10-20 градусов.
2. Нельзя допускать попадания воздуха в среду защитного газа.
3. Форсунка должна находиться на расстоянии 10-15 мм от металла.

Существуют технологии безаргонной сварки электродами на основе хлоридов и фторидов металлов. Эти соединения стабилизируют дугу и позволяют расплавить оксидную пленку.

При выборе метода сварки алюминия и его сплавов ориентируются на предназначение изделий и условия их эксплуатации. Качество сварного шва должно быть оптимальным для конкретных условий.

Сварка алюминия постоянным током

Существует несколько способов сварки, которые зависят не только от применяемой техники, но и от режимов, которые выставляет пользователь. Если рассматривать использование электросварки, то здесь может возникнуть несколько вариантов, которые зависят от рода тока. Сварка алюминия постоянным током является как раз одной из таких разновидностей. Она используется не так часто, как переменным током, но все же имеет ряд особенностей, которые определяются полярностью. Мастера отдают предпочтение переменному электричеству, так как оно сочетает в себе преимущества обоих полярностей.

Когда идет сварка алюминия постоянным током, то приходится выбирать, что более важно для сварочного процесса. Ведь свойства сваривания алюминия являются далеко не самыми лучшими, поэтому, следует подбирать подходящие условия, которые бы смогли удовлетворить технологические требования и обеспечили ровный и плотный сварочный шов алюминия. Основной проблемой этого формирования становится оксидная пленка, с которой не может справиться высокая температура сварки, так как она плавится при 2200 градусах Цельсия, а алюминий при 680. Обратная полярность постоянного тока помогает разрушить ее благодаря катодному распылению, которое отлично воздействует в сочетании с флюсами и предварительной обработкой.

Преимущества

• При использовании постоянного тока прямой полярности получается стабильная дуга, которая помогает формировать качественный и ровный шов;
• Если используется постоянный ток для сварки алюминия обратной полярности, то обеспечивается катодной распыление, уничтожающее оксидную пленку.

Недостатки

• Приходится выбирать между стабильной дугой или разрушением оксидов;
• Без разрушения оксидной пленки невозможно достичь высокого качества сварки, так как она обволакивает расплавленный металл, не давая ему нормально соединиться;
• Сложно подобрать параметры оборудования для сваривания конкретной толщины металла при таком режиме работы.

Нюансы при сварке постоянным током

Перед тем как варить алюминий электросваркой требуется в первую очередь разобраться с параметрами оборудования. Специалисты не рекомендуют использовать постоянный ток прямой полярности, так как его недостатки перевешивают преимущества и сварка алюминия электродом с ним получается очень проблематичной. При обратной полярности удается побороть одну из главных проблем свариваемости алюминия, но это не единственная проблема, с которой приходится сталкиваться.

К прочим нюансам данного процесса можно отнести высокую текучесть металла в расплавленном состоянии, с которой не поможет справиться ни какой род тока, а лишь мастерство сварщика. Также стоит учитывать повышенную предрасположенность к напряжению, что предполагает подогрев металла и тщательную просушку электродов перед использованием. Здесь нужно учитывать низкую глубину проварки металла, так что при работе с толстыми заготовками может потребоваться дополнительная обработка кромок. В плане предварительной подготовки здесь также есть несколько нюансов, которые касаются очистки поверхности растворителями и простыми механическими способами, что должно увеличить качество соединения.

Материалы и инструмент

• Сварочный аппарат, без которого невозможна была бы электросварка алюминия электродом. Он подбирается в зависимости от способа, так как возможно еще применение газа;
• Присадочный материал, в качестве которого могут выступать алюминиевые электроды или сварочная проволока;
• Баллон с инертным газом, если используется сварка алюминия аргоном постоянным током.
• Надежные шланги для соединения баллона с горелкой;
• Горелка, которая рассчитана специально для аргонодуговой сварки;
• Редуктор, чтобы изменять давление газа, подаваемое с баллона;
• Манометр, чтобы следить за уровнем давления, с которым ведется работа.

Выбор материалов и оборудования

Электросварка алюминия на постоянном токе обратной полярности может проводиться стандартным методом, при использовании обычной электросварки и электродов, а также аргонодугового аппарата. Первый вариант более простой и дешевый, тогда как второй оказывается одним из самых надежных, но себестоимость процесса и его сложность становится выше. Поэтому, для обыкновенного соединения используются электросварку, тогда как при работе с ответственными сооружениями и деталями нужно применять только ТИГ вариант. В любом случае, при выборе аппарата нужно обращать внимание на широту его диапазона, а также плавность регулировки параметров.

С подбором расходного материала все проще, так как для электросварки нужны специальные электроды, которые предназначены для чистого металла или его определенного сплава, а для аргонодугового способа требуется сварочная проволока, состав которой бы максимально совпадал с составом свариваемого металла или его сплава.

Пошаговая инструкция

Сварка алюминия постоянным током в среде аргона предполагает следующий ряд действий:

1. Подготовка металла, куда входит обработка кромок, механическая очистка и обработка растворителем, которым может стать ацетон или другая похожая жидкость;
2. Далее следует расположить на поверхности сваривания флюс, который улучшит соединение;
3. После этого можно приступать к настройке техники, в соответствии с заданным режимом;
4. Далее уже идет сама сварка, во время которой следует провести шов по всей поверхности кромок;
5. Дать остыть шву и проверить его качество каким-либо из доступных методов.

Процесс проходит преимущественно в нижнем положении, так как металл сильно растекается в горизонтальном или потолочном.»

Как сварить алюминий инвертором — пошаговая инструкция

Алюминий не самый прочный материал, поэтому не удивительно, что предметы из него нередко ломаются. Необязательно относить их в мастерскую, отремонтировать можно и дома сваркой алюминия инвертором. Однако для создания надежных соединений нужно учитывать неординарные свойства этого капризного материала.

Можно ли варить алюминий инвертором

Сложность сваривания алюминия инвертором обусловлена его характеристиками:

1. У оксидной пленки, которой покрыта поверхность этого металла, температура плавления 2000⁰C, а у металла — 660⁰C.
2. Перед работой пленка удаляется. Сварку начинают сразу после снятия оксида, чтобы очищенная поверхность не успела окислиться.
3. При значительном перепаде температуры прочность алюминия уменьшается.
4. Из-за высокой текучести металл стремится убежать из сварочной ванны, что затрудняет наложение вертикальных швов.
5. Из-за высокого коэффициента температурного расширения заготовки при усадке могут деформироваться, а шов растрескаться.
6. Цвет алюминия при нагреве не изменяется, что затрудняет контроль над процессом при выполнении инверторной сварки.

Какой инвертор подойдет для сварки алюминия

Выбор инвертора для сварки алюминия зависит от объема и сложности работы. Если ремонтом заниматься приходится нечасто, а к качеству соединения не предъявляется высоких требований, достаточно дешевого аппарата. В противном случае предпочтение отдается модели с функциями MMA и TIG. Таким аппаратом выполняются соединения электродами с покрытием и аргонодуговой сваркой. Для домашнего ремонта достаточно силы тока 200 А.

Для упрощения и ускорения работы при больших объемах следует обратить внимание на инверторы с осциллятором, позволяющим зажигать дугу бесконтактным способом. Полезной будет опция постепенного затухания дуги, управления балансом полярности и импульсный режим. Если предполагается частое перемещение инвертора, предпочтение следует отдавать компактным моделям. Они дороже аппаратов с аналогичными функциями, но удобней при перевозке.

Выбор расходных материалов для сварки

Чтобы варить алюминий инвертором без аргона применяются электроды, сделанные из близкого по составу материала. Их покрытие при нагреве создает газовую среду, которая препятствует проникновению воздуха в зону сварки. Лучшими отечественными признаны марки ОЗА, ОЗР, ОЗАНА. Аналоги зарубежного производства OK 96.20, OK 96.40, Kobatek-213 лучше по качеству, но стоят дороже.

Аргонодуговая сварка выполняется неплавящимися электродами из вольфрама. Для создания шва используют присадочную проволоку диаметром от 2 до 5 мм. В составе популярных марок АО, АД, АК содержится много магния.

Чтобы сваривать алюминий инверторным полуавтоматом используется присадочная проволока диаметром от 0,8 до 1 мм в катушках по 0,5 кг. Большей популярностью пользуются марки ER 4043 и ER 5356, сделанные из сплава кремния с алюминием. Св-АК 5 и Св-АМг из алюминия с магнием применяются реже.

Технология сварки алюминия инвертором

Перед началом сварки алюминия в домашних условиях нужно обработать место соединения:

1. Если толщина деталей больше 5 мм, с кромок снимаются фаски под углом 45 — 60⁰. Чем толще металл, тем больше скос.
2. Заготовки на расстоянии 2 — 3 см от стыка очищаются металлической щеткой от оксидной пленки и обезжириваются растворителем.
3. Рекомендуется предварительный нагрев деталей до 400⁰C.
4. Для предотвращения деформации, при усадке алюминиевые заготовки в зависимости от толщины размещают с зазором 1 — 2,5 мм между ними.
5. Если детали тоньше 5 мм, под них подкладывают графитовые или керамические пластины, чтобы расплавленный металл не протекал на обратную сторону.

Сварка плавящимися электродами с покрытием выполняется постоянным током с плюсом на держателе, а вольфрамовыми — переменным. Чтобы шов по всей длине был одинаковой ширины, заготовки сначала прихватываются с обеих сторон. Диаметр электрода и ток в зависимости от толщины алюминия определяются по таблице: