Сварка алюминия и сплавов

Высокая электро- и теплопроводность алюминия, очень малый вес в сочетании с отличными механическими свойствами его сплавов, сделали этот материал просто незаменимым во многих сферах человеческой деятельности. Как бы в компенсацию своим достоинствам "крылатый" металл очень трудно сваривается. Умение качественно варить алюминий - это то, что отличает сварщика высокой квалификации от сварщика-любителя.

Свариваемость

Как уже отмечалось, алюминий относится к трудносвариваемым металлам. Эта особенность обуславливается целым рядом его свойств:

 

  • На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al2O3, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
  • Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
  • Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
  • Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
  • Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
  • Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, - несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
  • К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике - особенно при сварке алюминия в домашних условиях - приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.

    Способы сварки алюминия

    Существует много способов сварки алюминия с использованием различного оборудования и разных сварочных материалов, с защитой зоны сварки инертными газами или флюсами. Наибольшее распространение получили три из них:

     

    • сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
    • сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
    • сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

    Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

    Подготовка металла к сварке

    Независимо от применяемого способа, сварке должна предшествовать тщательная подготовка свариваемых кромок, цель которой - очистка последних от загрязнений и окисной пленки. Подготовка состоит из ряда операций:

     

    • Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
    • Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки.Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

      Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

      Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия.

        Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

      Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев - до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С - для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

      Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.



^ Наверх