Зварюванні піддається практично будь-який метал, головне – знати, які техніки і режими для цього використовувати, які присадки забезпечать рівний і надійний шов. Далі ми розглянемо високотехнологічні, а також доступні навіть в домашніх умовах способи зварювання.
Можливі проблеми при зварюванні алюмінію
Завдяки своїм характеристикам цей матеріал широко застосовується в різних областях людської діяльності. Зокрема, серед інших металів його вигідно виділяє невелика питома маса – всього 2,7 г/см3. Алюміній є відмінним провідником завдяки високим тепло – і електропровідності, однак саме ці властивості часто перешкоджають його зварюванні в звичайних режимах. З-за великої теплової провідності постійно присутня загроза пропалення. Однак потужність струму потрібно щонайменше у 3 рази більша, ніж для зварювання сталевих елементів, потрібно лише не допускати надмірного перегріву в точці розплаву.
Професійна зварювання алюмінію аргонодугового зварюванням
Другою перешкодою для зварювання є різна температура плавлення самого алюмінію та його оксиду на поверхні. Для того щоб розплавити метал, потрібно всього 660 градусів, а для зовнішньої плівки потрібно вже 2044 градусів. З-за такої високої тугоплавкости навіть при утворенні ванни рідкого алюмінію під впливом дуги електрода плівка буде перешкоджати зварювання, розплав стане розпадатися на окремі краплі. Щоб уникнути цього, використовуються спеціальні підготовчі процедури, що дозволяють полегшити плавлення алюмінію. А безпосередньо в процесі робіт, щоб захистити ванну від повітряного середовища можна використовувати аргон.
Також деяку складність створює підвищена текучість при розплавлюванні металу, причому плівка оксиду нікуди не зникає, що, як вже говорилося раніше, заважає при роботі. Виходить, що при утворенні ванни розплавленого алюмінію вона тут же заповнюється рідкою масою, але патьоки від різних фрагментів металу з-за оксиду не змішуються. Нижче в статті ми розглянемо способи, як боротися з подібним явищем. І, нарешті, з чим доведеться зіткнутися при зварюванні алюмінію – це поява тріщин при кристалізації в момент застигання, а також висока ступінь усадки. І це вже неминучі фактори, які можна лише зменшити правильним підбором режиму і виконанням певних правил.
Основні способи зварювання алюмінію – короткий огляд
Найбільш поширеним вважається варіант з використанням вольфрамових електродів, з захистом ванни розплаву за допомогою інертного газу. Таким чином, припиняється подальший процес окислення. Як правило, в таких випадках використовується аргон. Допускається і зварювання алюмінієвими електродами марок УАНА або ОЗАНА з покриттям, яке виділяє газова хмара навколо ванни розплаву при згорянні. Проте другий варіант зазвичай пов’язаний з утворенням великої кількості бризок і шлаку, що компенсується можливістю здійснення в домашніх умовах.
Якщо ви не можете дістати спеціальні електроди, візьміть алюмінієвий дріт від електрокабеля і повапните сумішшю перетертого крейди і рідкого скла, так, щоб шар становив близько 1,5–2 міліметрів, після чого ретельно просушіть.
Ще один спосіб – напівавтоматичний, з подачею зварювального дроту через спеціальний пістолет-держак. У цьому випадку струмінь газу виривається із спеціального кільцевого сопла навколо каналу, по якому надходить присадка, що забезпечує якісний захист розплаву алюмінію від контакту з повітрям. Однак дріт підійде не будь-яка, а тільки відповідна зварюваного металу, тобто в нашому випадку – алюмінієва. Найбільш популярні марки ER4043 і ER5356, бажано вибирати з діаметром 1,2 або 1,6 міліметра. Працювати на напівавтоматі краще в імпульсному режимі, оскільки саме так можна миттєво розплавити оксидну плівку.
Готуємо поверхню до роботи – чистка і нагрівання
Вище ми відзначили такі проблеми, як опір окисної плівки плавленню і розтріскування швів в процесі кристалізації металу із-за швидкого охолодження. З першою проблемою можна впоратися самим елементарним чином. Перш ніж заварити алюміній, потрібно повністю знежирити заготівлю, зануривши її на деякий час в лужну ванну. Для цього змішуємо в 1 літрі води 50 г карбонату натрію, стільки ж тринатрійфосфату (по можливості – технічного) і 30 грамів рідкого скла. Далі в металевій ємності нагріваємо суміш до 65 градусів і тільки потім опускаємо в неї підготовлюється для зварювання алюміній. Втім, можна обійтися і ацетоном або уайт-спиритом.
Максимум через 5 хвилин, а в ідеалі – через 3, витягаємо заготовки і приступаємо до обробки тих країв, де буде проходити зварювальний шов. Цей етап необхідний для позбавлення від окисної плівки. Використовуємо металеву щітку, яка може застосовуватися як для роботи вручну, так і у вигляді насадки на шліфувальну машинку і на дриль. Ретельно знімаємо тонкий шар металу, при цьому не натискаємо в процесі обробки, щоб частинки плівки не залишилися в подряпинах, які утворюються при чищенні. По закінченні підготовки знову обробляємо поверхню органічним розчинником або занурюємо на 2 хвилини в лужну ванну.
Зняття оксиду алюмінію в лужному розчині
Тепер залишилося захистити зварне з’єднання від тріщин поряд з усадкою. Для цього перед тим, як заварити алюміній, ретельно нагріваємо його. Можна використовувати газовий пальник або відкрите полум’я в горні, але не муфельну піч, де виріб просто розплавиться. Температура нагріву – від 110 до 150 градусів. Якщо з’єднують різні по товщині заготовки, починати треба з більш товстою, щоб прогрів був рівномірним. Якщо починати в зворотному порядку, тонка деталь охолоне раніше, ніж нагріється більш масивна. Нагрівання потрібен ще й тому, що між кристалами алюмінію міститься деяка кількість вологи, яку обов’язково треба випарити, щоб зменшити кількість бризок при зварці. При необхідності після нагріву можна ще раз злегка обробити поверхню металевою щіткою.
Як варити алюміній електродом – основні тонкощі роботи
Даний спосіб підходить тільки в тому випадку, якщо вам необхідно з’єднати зварюванням заготовки, товщина яких понад 4 міліметрів. Справа в тому, що більш тонкі деталі можна дуже легко пропалити. Однак і в тому випадку, коли шов виконаний за всіма правилами, електродугове зварювання інвертором з допомогою електрода дає досить ноздреватое з’єднання алюмінієвих заготовок. Тобто герметичність швів буде невисокою. Про бризках і великою мірою зашлакованості ми вже згадували вище.
Зварювання алюмінієвих деталей за допомогою електрода
Перше і основне правило, що дозволяє домогтися позитивного результату – встановити зворотну полярність при зварюванні. Тобто якщо зазвичай на заземлення дається мінус, а на держак – плюс, то у випадку з алюмінієм робимо навпаки. Далі на кожен міліметр діаметра електрода виставляємо близько 30 Ампер струму, інакше кажучи, для присадочного матеріалу 0,4 сантиметри повинно бути подано 120 Ампер зі зварювального трансформатора. Швидкість рухів – обов’язково висока, щоб уникнути пропалів, тим більше що електроди для зварювання алюмінію надзвичайно швидко плавляться. Поперечні коливання кінчиком присадки робити не треба, це призведе до надмірного нагрівання металу і підвищить ймовірність виникнення пропалення.
Обов’язково оббейте шлак відразу після закінчення зварювання, потім вимийте шов підігрітою водою і твердою щіткою. Після чого обробіть металевої щіткової насадкою для болгарки, щоб повністю виключити наявність залишків зашлакованості.
Кілька секретів для якісного з’єднання
Для досить товстих заготовок обов’язково виконують оброблення кромок, для чого треба сточити або зрізати за допомогою пилки або плазмореза край до кута в 45 градусів. Дана величина не критична і допускаються відхилення в більшу або меншу сторону. Але треба пам’ятати, що чим менший кут нахилу кромки, тим ширше буде лінія розплаву. Крім того, треба обов’язково залишати невеликий проміжок, близько 2 міліметрів, між заготівками, товщина яких перевищує 7 міліметрів. А при заварюванні лопнув металу або тріщини або випадкової прорізи, її треба дещо розширити і поглибити, щоб не отримати поверхневий шов. Коли все готове до роботи, прихоплює заготовки на початку і в кінці шва. Це дозволить зберігати незмінним зазор між деталями, так само як і ширину шва в цілому.
Починаючи розплав, тримаємо електрод під кутом 90 градусів, що необхідно для заповнення ванни швидко стікаючим з країв металом. Дуга максимально коротка, при цьому слід не обтикатиметься присадочний матеріал в шов, щоб не відбулося заливання, і факел не згас. В обох випадках поверхню розплаву, так само як і кінчик електрода, швидко покриються шлаком, що не дозволить знову запалити дугу. Якщо товщина металу більша і потрібна глибока оброблення, спочатку проводиться первинний шов, а потім в декілька прийомів наплавляється достатню кількість алюмінію, щоб заповнити увесь проміжок між кромками. Після кожного накладеного шва обов’язково тут же збивається шлак – спеціальним молоточком з дуже гострою кромкою, як у столярного тесла.
