Сварка алюминия электродами инвертором: как варить правильно

Как правило, для сварки конструкций и деталей из алюминия чаще всего используется специальное оборудование и особые технологии. Сваривать же при помощи ручной дуговой сварки довольно-таки непросто. Но иногда это бывает необходимо, и мы поможем вам разобраться, как сваривать алюминиевые конструкции электродами.

При выполнении работ с алюминием применимы в основном такие типы сварки:

ММА (ручная дуговая сварка алюминия (см. электроды по алюминию));
MIG (полуавтоматическая сварка алюминия);
TIG (сварка алюминия в аргоновой среде с употреблением проволоки присадочной).

Мы не будем затрагивать тему агронодуговой сварки или применении вольфрамовых электродов. Ниже пойдёт речь об проведении сварочных работ простыми ручными покрытыми электродами дуговой сварки.

Сварка алюминия электродами (MMA)

MMA (Manual Metal Arc) — ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Этот способ далеко не самый эффективный при работе с алюминиевыми изделиями. Недостатки ручной дуговой сварки:

сложно сделать ровный шов;
шов может быть пористым и не очень прочным;
при плавлении электрода наблюдается сильное разбрызгивание;
тяжело очищать шов от шлаков.

И всё же, несмотря на перечисленные недостатки, бывают ситуации, когда без ручной дуговой сварки не обойтись. Сварка способом MMA может осуществляться для соединения алюминиевых конструкций, которые не несут ответственной нагрузки. Минимальная толщина металла должна быть не меньше толщины электрода (4 мм).

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами пригодится в домашних условиях, когда нет возможности использовать громоздкое и дорогостоящее оборудование.

Сварка инвертором

Почему, если уж нет вариантов кроме MMA, то тогда рекомендуется сварка алюминия инвертором? Хоть и сварка алюминия электродами — довольно-таки сложный процесс, есть способ немного облегчить себе жизнь. Алюминий относится к плохо свариваемым металлам, поэтому для достижения ровного и качественного шва следует использовать инвертор.

Конечно, существует другая техника, которая может применяться при ручной дуговой сварке: выпрямители, трансформаторы или генераторы. Однако инвертор является наиболее выгодным вариантом, благодаря следующим преимуществам:

Высокий КПД — до 95% и выше. Высокочастотный импульсный полупроводниковый преобразователь позволяет полностью исключить индуктивные потери.
Эффективный расход электроэнергии. Преобразователь автоматически отключается, когда прекращается работа.
Защита от нестабильной электрической сети. Инвертор выдаёт нужное напряжение независимо от просадок в сети. Импульсный преобразователь автоматически подстраивается под входное напряжение и обеспечивает требуемые выходные параметры.
Точная регулировка сварочного тока. Сила тока, необходимая для конкретных сварочных работ, напрямую зависит от толщины используемых электродов. Ручка регулятора инвертора позволяет установить нужное значение перед началом работ.
Быстрый поджиг дуги. Достаточно легко ударить электродом по детали. Инвертор обеспечивает стабильное горение сварочной дуги.
Удобно использовать в домашних условиях. Инверторы, как правило, имеют компактные габариты. Для сравнения — сварочный трансформатор мощность 8 кВт весит более 40 кг, в то время как инвертор такой же мощности — менее 5 кг.

Обработка алюминия инвертором — специфика работ

В силу того, что аргоновая среда обеспечивает защиту от кислородного воздействия, сварку алюминия инвертором иногда называют газовой.

Инертные газы препятствуют появлению оксидной пленки, поэтому для газовой защиты применяют аргон или смесь аргона с гелием.

Использование такой смеси актуально для газовой защиты толстых слоев металла.

Аргонодуговая сварка возможна только при переменном токе и происходит так: электрическая дуга разжигается между неплавящимся электродом, расположенным в горелке и свариваемой поверхностью.

При этом подача инертного газа также обеспечивается горелкой, сопло которой находится в зоне сварки, так же, как основной расходный материал — присадочная проволока.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Советы по пайке медных труб своими руками

Видео:

За поджиг дуги отвечает осциллятор, так как свойства инертного газа препятствуют подключению дуги касанием.

После того как газ вышел из сопла и окружил электрод, происходит расплавление металла и образуется сварочная ванна с жидким алюминием.

Затем, в сварочную ванну попадает присадочная проволока. Важно, чтобы этот элемент сварки был такой же марки, как и основная свариваемая деталь.

Поэтому, прежде чем приступить к аргоновой варке, нужно определить необходимую марку присадочной проволоки.

Этот параметр зависит от того, какой химический состав имеет свариваемый металл.

Например, если диаметр алюминия составляет от 2 до 5 мм, применяется проволока марки АД, АК или АО.

Накладку шва следует производить медленно и постепенно, глубоко проваривая деталь.

Недопустимо прекращение газовой подачи сразу после завершения шва — лучше задержать процесс на несколько секунд, чтобы предотвратить возможное растрескивание шва или его деформацию.

Для лучшей защиты шва горелку передвигают после присадочного прутка. Нельзя, чтобы электрод и пруток двигались поперек.

Видео:

Опытные сварщики рекомендуют прогрев свариваемой детали не только до, но и после обработки сваркой, после чего необходимо обеспечить термические и механические вспомогательные меры.

При тщательном регулировании рабочего процесса горелки и соблюдении указанной последовательности, результаты сварки покажут прочное соединение и аккуратный качественный шов.

Чтобы понять тонкости рабочего процесса, предлагаем посмотреть видео о сварочных работах с алюминием в нашей статье.

Особенности технологии

Рассмотрим особенности технологии сварки электродами по алюминию. Ручная дуговая сварка алюминия — не самый удобный процесс, поэтому важно знать и учитывать некоторые особенности проведения сварки.

Выбор электродов.

Прежде всего нужно подобрать подходящий тип электродов. Дело в том, что некоторые марки имеют покрытие, предназначенное только для работы со сплавами алюминия. Другие же используются исключительно для сварки чистого алюминия. Поэтому этот параметр следует учитывать. Производители электродов указывают назначение конкретной марки, так что вы сможете без проблем выбрать подходящую.
Чистота поверхности. При сварке электродами большое значение имеет подготовка поверхности конструкции. Её следует хорошо обработать, чтобы шов получился ровным и прочным.
Ток. Сварка алюминия ведётся с использованием постоянного тока обратной полярности. Это обусловлено тем, что на поверхности данного металла образуется оксидная плёнка. А при обратной полярности плёнка разрушается с помощью катодного распыления.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Химические свойства алюминия

Для алюминия характерна высокая растворимость водорода в жидкой форме при низкой растворимости в точке кристаллизации. Это напрямую влияет на качество сварочных работ. Если даже в металле шва растворится небольшое количество водорода, шов может стать пористым, так как водород будет стремиться выйти наружу.

Ещё одно важное химическое свойство алюминия — окисление. Соединение с кислородом создаёт оксид алюминия, который образует своеобразную плёнку на поверхности металла. С одной стороны, оксидная плёнка надёжно защищает металл от коррозии. С другой же, становится препятствием для проведения сварочных работ. При том, что алюминий плавится уже при 660.3оС, температура плавления оксидной плёнки — 2037оС.

Механические свойства алюминия

Прочность, упругость и удлинение сварного шва зависят от вида сплава, из которого изготовлены детали, а также от состава электрода. Прочность сварного соединения будет достаточно слабой в сплавах холодной закалки. Чтобы добиться хорошей прочности шва в термостойких сплавах, необходимо большее время термической обработки и медленное охлаждение.
ВАЖНО! Алюминий имеет хорошую теплопроводность, поэтому при проведении сварочных работ рекомендуется использовать теплоотводящие подкладки. Это поможет сохранить остальные части заготовок от усадок и деформаций.

Использование легирующих компонентов

Для улучшения качеств сварного шва в составе электродов по алюминию могут использоваться следующие легирующие добавки:

Марганец (Mn) — повышает коррозийную стойкость.
Кремний (Si) — уменьшает плавление алюминия, улучшает текучесть и свариваемость.
Магний (Mg) — придаёт металлу отличную свариваемость и хорошую прочность. В сочетании с кремнием формирует термостойкий сплав.

Электроды ОК AlMn1 (96.20) с марганцем в составе

Важные рекомендации для сварщиков

Как заявляют опытные специалисты, электрическая сварка такого гибкого металла без применения аргона, иногда осуществляется так же хорошо, как при аргонной сварке. Если кто-то отговаривает вас от такого решения, аргументируя это низким качеством конечного шва и плохой свариваемостью, не верьте. Скорее всего, он неправильно подошёл к методу или никогда не пробовал варить алюминий с помощью электрода.

Чтобы избежать непоправимых ошибок и непредсказуемых неприятностей, достаточно соблюдать ряд рекомендаций и правил:

Метод стыкового соединения считается самым перспективным. Остальные разновидности в виде таврового или нахлесточного сварного соединения нецелесообразны, т. к. они повышают вероятность затекания шлака в зазоры, что станет причиной коррозийной реакции.
После сварочных мероприятий шов промывают водой для очистки заготовки от шлака.
Непосредственно перед обработкой материал нужно правильно подготовить. Для этого следует провести удаление оксидной пленки, а также предотвратить её появление в будущем.
При сварке массивных деталей с толщиной от трёх миллиметров требуется разделить кромки под углом 60 градусов с V — образной формой.
Первичный прогрев алюминия осуществляется при 150−250 градусах Цельсия.

Не забывайте, что технически чистый алюминий поддаётся свариванию гораздо лучше, чем сплавы с содержанием магния или марганца. Речь идёт о дюралюминии или силумине. Однако, изделия из чистого материала практически не эксплуатируются, поэтому при сварке могут возникать некоторые сложности.

Какие электроды лучше

Несколько слов о том, какие электроды лучше для сварки алюминиевыми электродами. Для ручной дуговой сварки алюминиевых конструкций часто используются расходники от марки «Озана-2». Среди достоинств электродов этой марки:

обеспечивают стабильное горение дуги;
хорошо формируется шов в любом положении (в том числе и в вертикальном);
шлаковые образования на рабочей поверхности легко отделяются;
сварочный шов имеет хорошие механические свойства.

Также широкое распространение получили электроды шведского . Расходники с щелочно-солевым покрытием оптимально подходят для сваривания конструкций из технического алюминия, а также алюминиевых сплавов с марганцем или магнием.

Подробнее о выборе электродов для сварки алюминия вы можете почитать здесь. [ads-pc-3][ads-mob-3]

Трудности процесса

Рассмотрим сложности процесса сварки электродом по алюминию. Сложность ручной сварки алюминиевых конструкций во многом обусловлена свойствами данного металла. Ниже приведём примеры основных проблем, которые могут возникнуть в процессе сварки.

Высокая текучесть металла. Расплавленный алюминий тяжело контролировать. При значительном перегреве поведение металла становится в какой-то степени непредсказуемым. Расплав может разрушить слой твёрдого металла, находящийся под ним, и вытечь через трещину. Для решения этой проблемы рекомендуется использовать прокладки из керамики или тугоплавкой стали.
Окисляемость алюминия. Основная проблема алюминиевых изделий. Соединяясь с кислородом, молекулы металла формируют плотную оксидную плёнку. Она прочнее самого металла и плавится только при очень высокой температуре. Ещё один минус — плёнка является диэлектриком, поэтому тяжело поджечь дугу. Для решения этой проблемы нужно тщательно очищать рабочую поверхность металла перед сваркой.
Высокий коэффициент линейного расширения. Алюминий достаточно хрупкий и обладает малой упругостью. При сильном нагреве металла зона сварки давит на остальную часть конструкции, что может стать причиной появления трещин или деформации плоских поверхностей. Чтобы этого избежать, нужно контролировать температуру сварки. А лучше — предварительно прогревать деталь до 200-250оС.
При застывании металл шва может кристаллизоваться и появляются горячие трещины. Поэтому желательно добавлять специальный присадочный материал. Особенно это необходимо в случаях, когда несколько швов находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

Полезное видео

Посмотрите ролик, где умелец рассуждает о том, что сварка электродом алюминия – это не лучшее решение и демонстрирует процесс наглядно, с пояснениями.

Как варить правильно: техника, этапы и нюансы

Сейчас разберёмся, как сваривать алюминиевые конструкции при помощи обычных покрытых электродов, и что для этого потребуется.

Первый этап: подготовительный

Перед началом сварки необходимо провести подготовительные работы по очистке поверхности от загрязнений и оксидной плёнки. Это нужно для того, чтобы обеспечить хорошую свариваемость металла и формирование качественного шва. Последовательность действий:

Предварительная очистка. Любое моющее средство + жёсткая щётка. Затем металл промывается чистой холодной водой.
Затем поверхность нужно обезжирить. Для этого подойдут органические растворители: уайт-спирит, ацетон и др.
Если деталь небольшая, её можно на несколько минут положить в щелочную ванну. Температура раствора должна быть больше 60оС.
После этого поверхность нужно отшлифовать металлической щёткой. Нельзя использовать абразивные средства, так как частицы рабочего слоя могу остаться на поверхности.
Затем металл промывается растворителем. Его нельзя вытирать, должен высохнуть самостоятельно.

Этапы сварочных мероприятий

Разобраться с ключевыми тонкостями сварки алюминия не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Посредством многочисленных попыток и экспериментов можно достичь успешных результатов и выучить подобное мастерство наизусть. Итак, пошаговые действия качественного соединения металлических изделий состоят из таких этапов и особенностей:

Если толщина свариваемой пластины превышает 5 миллиметров, необходимо провести разделку кромок. Для этого рекомендуется сделать срез краев под углом 45 градусов, хотя другие значения тоже допускаются. Не секрет, что от величины угла разделки зависит ширина сварочного шва. Если толщина пластин превышает 7 миллиметров, то придётся сделать технический зазор между каждой деталью в два миллиметра. Если рабочий объект представлен трещиной, то её расширяют с помощью отрезного диска и «болгарки». В противном случае шов будет поверхностным.
Подготовленную заготовку тщательно прогревают. Для удаления лишней жидкости используют пропан-кислородное пламя. Роль рабочего инструмента выполняет резак или обычный баллончик с бытовой горелкой. Необходимо прогреть поверхность до 150 градусов и убедиться, что материал достаточно сухой.
После тщательно прогрева необходимо выполнить зачистку оксидной пленки. В этом случае вы можете воспользоваться обычной щеткой для очистки металла. Важно снять тугоплавкий слой в начале зоны сварки. Следующие действия проводятся посредством электрода, состав и температура которого способны разъедать оксид и проводить повторную сварку.
На подготовленном изделии устанавливают прихватки, которые фиксируют все свариваемые части. Корневой шов должен быть ровным и полностью заполнять зазор. Угол относительно свариваемых частей должен составлять не меньше 90 градусов. Это может показаться непривычным для неопытных сварщиков, или тех, кто вынужден был работать с углеродистыми сталями. Однако подобным образом расплавляемый металл будет более точно попадать в место соединения. После остывания поверхности происходит осыпание шлака. К сожалению, такое действие осуществляется с большим трудом, поэтому без острого молоточка не обойтись.
Следующие слои шва наносятся до того уровня, пока не заполнится вся толщина.

Подготовительные действия

Независимо от условий сварки — производственных или домашних, нужно правильно отнестись к подготовке кромок заготовки. Подобное действие заключается в таких процессах:

Поверхность детали, которая будет поддаваться сварке (а также поверхность присадочного материала), тщательно очищают от грязи, масла и жира. Для обезжиривания поверхности используют уайт-спирит, ацетон, авиационный бензин и множество других растворителей.
К подготовительному этапу относятся и такие действия, как разделка кромок свариваемых деталей, которую выполняют только при острой необходимости. Если при сварке вы не используете покрытые электроды, то разделку кромок осуществляют при толщине соединяемых деталей, превышающей 4 миллиметра. Если толщина алюминиевого сплава превышает 20 мм, то без применения электродов не обойтись. Если сварке поддаются алюминиевые листы толщиной до 1,5 миллиметров, то их торцы предварительно отбортовывают перед соединением.
Как уже говорилось выше, непосредственно перед сваркой поверхность детали нужно полностью очистить от оксидной пленки. В таком случае принято использовать качественный напильник или щетку с ворсинками для зачистки металла. В некоторых случаях тонкий слой оксидной пленки удаляется и посредством специальных химических средств, таких как, каустическая сода, бензин и другие. При обработке каустической содой заготовку нужно тщательно промыть проточной водой.

Оборудование и электроды

Обратите внимание на список самых необходимых инструментов и приспособлений. В большинстве случаев действие проводят с помощью обычного инвертора. Такой прибор обладает удобной конструкцией, поэтому его легко перемещать или передвигать по мастерской. Полярность выставляется таким образом, чтобы в руках рабочего размещался «плюс», а на заготовку воздействовал «минус». В этом случае нужно обзавестись розеткой с 220 V.

При выборе электродов нужно отдавать предпочтение специализированным моделям типа UTP 48 или подобным аналогам. Они могут обладать разным диаметром и подбираться с учётом толщины металла. Состав расходного сырья тоже обладает некоторыми гигроскопичными свойствами, поэтому его приходится предварительно просушивать, чтобы обеспечить более качественное соединение.