Сварка алюминия

Немногим более чем за 100 лет алюминий из редчайшего и дорогого материала превратился в необходимую составляющую нашей жизни. Области его применения все более расширяются, соответственно растут промышленные объемы потребления этого металла.

Именно механические и антикоррозийные свойства, малый удельный вес алюминия являются определяющими факторами, которые позволяют создавать легкие и в то же время прочные конструкции.

Способы сварки

Сварка алюминия Для сварки деталей из алюминия и его сплавов применяется как MIG- так и TIG (AC) -сварка. Скорость TIG-сварки в три раза ниже, чем скорость MIG-сварки, но внешний вид шва получается более качественным.

Основные рекомендации по сварке

Прежде, чем впервые приступить к работе с алюминием, сварщик должен ознакомиться особенности материала и технологией его сварки.

Чистый алюминий проводит электрический ток в четыре раза лучше, чем сталь, поэтому процесс его сварки имеет свои технологические особенности. Способность проводить тепло у алюминия (около 2,2 Вт/см K) также значительно выше, чем у стали (около 0,6 Вт/см K). Например, у таких часто применяемых алюминиевых сплавов как AlMg4,5Mn или AlMg5 теплопроводность составляет от 1,2 до 1,3 Вт/см K, что также выше значения теплопроводности стали.

Из-за высокой теплопроводности выполнять высокопроизводительную сварку весьма затруднительно по причине недостаточной глубины проплавления Кристаллизация сварочной ванны происходить очень быстро и, поэтому возможно неполное газовыделение, приводящее к образованию пор в сварном шве. Чтобы избежать этого, необходимо увеличивать силу сварочного тока, производить предварительный подогрев детали, и использовать в качестве защитного газа, гелий или его смесь с аргоном. На начальный участок сварного соединения также возможна некоторая непрочность шва из-за недостаточного провара по причине «непрогретости» деталей. Технически эта проблема решается путем использования функционального 4-тактного режима, реализованного на сварочных аппаратах MERKLE. В первом такте сварки можно задать импульс сварочного тока большей силы, чем основной, который ускорит нагрев свариваемых деталей.

Материалы и сварочная проволока

Спектр алюминиевых сплавов сегодня весьма широк. Что касается алюминиевой сварочной проволоки, общим требованием является ее своевременное использование. Время хранение при вскрытой упаковке должно быть сведено к минимуму, так как быстрое окисление поверхности ведет к ухудшению качества проволоки. Особенно вредно влияние высокой влажности воздуха.

Кромки и околошовная зона свариваемых деталей должны быть тщательно очищено от загрязнений. Это должно быть сделано непосредственно перед сваркой. За очень короткое время алюминий покрывается слоем оксида алюминия (Al2O3).

Защитные газы для сварки

Алюминий и алюминиевые сплавы должны свариваться в среде защитных инертных газов. В основном для этого применяется аргон. Но предпочтительнее использовать газовую смесь аргона и гелия. Более высокий показатель теплопроводности гелия определяет соответственно и более высокую температуру сварочной ванны, что оказывается преимуществом при сварке металлических листов большой толщины. Применение смеси защитных газов способствует более полному газовыделению и потенциальному отсутсвию пор.

Специальные рекомендации по MIG-сварке

Стандартные MIG/MAG-аппараты подходят для сварки алюминия весьма условно. Оптимального результата можно добиться, используя синергетические импульсно-дуговые аппараты, которые снабжены специальной программой для сварки алюминия. В качестве рекомендации: для сварки алюминия толщиной 6 мм необходимо использовать сварочный аппарат с возможностью регулировки тока сварки до 300A.

Сварочный инвертор для сварки алюминия HighPULSE 280 K

Сварочный инвертор для сварки алюминия HighPULSE 280 K

Импульсно-дуговая сварка

Синергетические импульсно-дуговые сварочные аппараты располагают готовыми программами для выполнения сварки различных материалов. Эти программы имеют оптимальную настройку для различных сплавов. Ручной переключатель на панели управления дает возможность выбрать любую программу. С помощью кнопочного управления на регуляторе энергии нужно выбрать только силу тока. Настройка всех остальных параметров производится микропроцессором автоматически.

Табло импульсно-дугового сварочного аппарата

Табло импульсно-дугового сварочного аппарата

Подача проволоки

Алюминиевая проволока значительно пластичнее стальной. В связи с этим рекомендуется четырехроликовое подающее устройство для того, чтобы прижимное усилие распределялось на каждую пару роликов. Ролики для подачи алюминиевой проволоки должны иметь U-образную канавку, чтобы защитить поверхность проволоки от повреждения. Необходимо соблюдение правильного выбора диаметра канавки и диаметра проволоки, чтобы уменьшить деформацию проволоки.

Подача алюминиевой проволоки

Подача алюминиевой проволоки

Сварочная горелка

Для сварочной горелки в применяется тефлоновая направляющая для уменьшения трения проволоки. Общая длина горелки не должна превышать 3 м, а рукав во время сварки должен оставаться по возможности прямым. При использовании проволоки диаметром 0,8 мм рекомендуется применение Push-Pull-горелки. В этой горелке встроен миниатюрный механизм подачи проволоки, что позволяет увеличить длину горелки до 10 м.

Горелка для ручной сварки Push-Pull со встроенным механизмом подачи проволоки

Горелка для ручной сварки Push-Pull со встроенным механизмом подачи проволоки

При сварке горелка располагается под углом 10-20° к вертикали. Расстояние между соплом горелки и свариваемыми деталями должно быть 10-15 мм. При большем расстоянии необходимо значительно увеличивать подачу защитного газа.

Рекомендуется следующий расход защитного газа:

  • диаметр проволоки 1,0 мм — 12-14 л/мин
  • диаметр проволоки 1,2 мм — 14-16 л/мин
  • диаметр проволоки 1,6 мм — 18-22 л/мин

Для установки необходимого расхода газа рекомендуется использовать регулятор давления с поплавком.

4-тактный режим работы

Современные импульсно-дуговые сварочные аппараты снабжены особой 4-тактной функцией. В первом такте сварки активируется более высокий ток сварки, который позволяет быстро нагревать свариваемые детали. При этом можно избежать сварочных дефектов в начале сварки. В результате усадки сварочной ванны при охлаждении возникают трещины концевого кратера. С помощью понижающей функции в третьем такте (наполнение концевого кратера) можно избежать появления этих трещин.

4-тактный режим работы при сварке алюминия

Интерпульс-метод

Одним из специфических методов импульсно-дуговой сварки является интерпульс-метод, который имеет преимущества перед другими методами при сварке алюминия. В этом случае на основной пульсирующий ток, добавляется второй программируемый импульс тока. На рис. ниже изображена диаграмма тока. Внешний вид сварного шва выглядит так же, как и при TIG-сварке:

Диаграмма тока и сварочный шов Диаграмма тока и сварочный шов

Диаграмма тока и сварочный шов

Преимуществами интерпульс-метода являются:

  • внешний вид и качество шва как при MIG-сварке;
  • уменьшение нагрева шва;
  • уменьшение термических деформаций свариваемого изделия.

Специальные рекомендации по TIG (AC) -сварке

1) TIG-аппараты. Для сварки алюминия TIG-аппаратами производится переключение на переменный ток (AC). Имеется большой выбор сварочных аппаратов от 170A до 600A

2) Положение горелки при TIG-сварке. Горелка располагается по направлению сварки под углом 15-40° к вертикали. Присадочный материал вводится в сварочную ванну под углом 10-30° по отношению к поверхности заготовке (рис.9).

Сварка алюминия, аппараты для сварки алюминия, процесс сварки

Положение горелки

3) Количество защитного газа

Количество защитного газа составляет примерно 5-12 л/мин в зависимости от диаметра керамической форсунки TIG-горелки. После окончания сварки газ необходима продувка защитным газом для защиты сварного шва и охлаждения неплавящегося электрода.

Доктор-инженер Ульрих Пранк
MERKLE Schweissanlagen-Technik GmbH

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *