СВАРКА АЛЮМИНИЯ АРГОНОМ

Сварка алюминия аргоном представляет собой достаточно сложный в технологическом плане процесс. По своей сути сварка алюминия в аргоне является сочетанием газовой и электрической сварки. Благодаря такому объединению обеспечивается защита свариваемых поверхностей и качественное формирование электрической дуги, необходимой для передачи тепловой энергии.

ЧТО НУЖНО УЧИТЫВАТЬ ПРИ СВАРКЕ АЛЮМИНИЯ АРГОНОМ

• Алюминий относится к химически активным металлам и быстро вступает в реакцию с воздухом. Результатом такого взаимодействия становится оксидная пленка, плавящаяся только при 2000 градусах. Стоит обратить внимание, что процесс плавления алюминия происходит при 660 градусах. Такая температурная разница может привести к попаданию твердых частиц пленки в шов, что приведет утрате прочности соединения.
• Цвет металла не изменяется в процессе сварки. Такая особенность алюминия значительно затрудняет контроль всего процесса, что может привести к появлению прожогов.
• Наличие высокого коэффициента линейного расширения может привести к деформации места сваривания.
• В случае недостаточной подачи газа алюминий может вспениваться. Избыточное воздействие газа приводит к трудностям при формировании шва. В связи с данными нюансами, при аргонной сварке алюминия, необходимо строгое соблюдение дозирования газоподачи.
• Высокие показатели теплопроводности материала приводят к необходимости повышения силы тока в 1.5 раза по сравнению с процессом обработки других сталей, способных плавиться при больших температурных режимах.

МАРКИ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ СВАРКИ АРГОНОМ

К сплавам алюминия, которые чаще всего применяются для сварки, относятся: АМГ, АМг5В, АМг3, АМг6, АД, АД1, АМц, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, Д20, ВАД1, М40, В92Ц. Марка АД1 зачастую используется для производства полуфабрикатов методом горячей или холодной деформации. Сплав АД33, в свою очередь, нашел свое место в производстве деталей специального назначения, применяющихся в температурных режимах -73 до 52 градусов во влажной атмосфере. Марка Д20 зачастую применяют для производства сварных изделий, работающих в условиях комфортного для человека температурного режима (комнатные температуры). Сварка алюминия и его сплавов - достаточно популярная и распространенная тема, поэтому, информация о том, какие сплавы и марки алюминия можно использовать для сварки в аргоне, крайне важна.

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ В АРГОНОВОЙ СРЕДЕ: TIG И ПОЛУАВТОМАТ (MIG/MAG)

Сварка алюминия в аргоновой среде предполагает использование двух основных технологий: полуавтоматом и по методу ТИГ сварки при помощи неплавящегося электрода.

TIG технология

Суть функционирования аппаратов данного плана основана на использовании неплавящихся электродов из вольфрама и присадки, заполняющей стыковочное пространство. При использовании данного метода сварки алюминия необходимо учитывать, что рабочее устройство должно иметь возможности высокочастотного розжига дуги и действовать в режиме переменного тока. При ведении сварки по данной технологии, оксидная пленка разбивается по методу катодного распыления. Применение данной системы предусматривает оснащение оборудования режимом переменного тока и возможностью высокочастотного поджига дуги.

Работа полуавтоматом. MIG/MAG технология

При работе в условиях данной технологии, роль присадочного материала выполняют плавящиеся электроды. Подача электрода в рабочую зону осуществляется автоматически. MIG технология подразумевает работу постоянным током, обратной полярности.

В нашей статье мы подробнее остановимся на технологии сварки алюминия полуавтоматом в среде аргона и раскроем ее процесс, особенности, преимущества и недостатки, так как эта технология наиболее популярна в наши дни.

КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АРГОННОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ

• Горелка с вольфрамовым наконечником.
• Трансформаторный агрегат. Чаще всего используются два трансформатора: основной и дополнительный.
• Осциллятор. Необходим для розжига дуги с помощью импульсов высоких частот и ионизации участков дуги.
• Контакторный прибор. Обеспечивает подачу напряжения на горелку.
• Реле включения и отключения.
• Электрод с вольфрамовой составляющей.
• Баллон подачи аргона, оборудованный редуктором.
• Выпрямитель тока. Необходим для образования постоянного тока в 24В.
• Таймер. Необходим для контроля подачи газовой среды.
• Амперметр.
• Клапан подачи. Имеет газово-электрическую составляющую и отвечает за подачу постоянного, или переменного тока.
• Контроллер фильтрующий. Производит контроль импульсов, исходящих от осциллятора.
• Аккумуляторное устройство. Необходим для последовательного осуществления питания.

НАСТРОЙКА ОБОРУДОВАНИЯ

Основным ориентиром при настройке оборудования для сварки алюминия аргоном является толщина детали. Так, для изделий с толщиной около 2мм, потребуется установка 15В. Регулировка тока осуществляется в соответствии с возможными легирующими добавками и варьирует от 100 до 150 А. Наконечник рабочего электрода на 0,2-0.3мм превышает диаметр проволоки. Скорость работы может отличаться и выбирает темп сам мастер.

Выбор присадочной проволоки

Присадка для работы с изделиями из алюминия изготавливается в соответствии с двумя основными ГОСТ:

• ГОСТ 14838-78. Используется для сплавов с высоким содержанием алюминия;
• ГОСТ 7871-75. Используется для алюминия и сплавов.

Настройка аппарата для сварки

• При настройке учитываются показания манометра, расположенного возле шланга. Расход газа составляет от 6 до 12 литров. Величины выбираются в зависимости от того, где проводятся работы. Так, для работы в помещении величина будет в 1.5 раза меньше, чем при сварке в условиях открытого помещения. Связана такая разница с тем, что газ смешивается с воздухом и снижает свои защитные свойства.
• Настройка показателей силы происходит в зависимости от толщины деталей. В качестве эталона используются данные таблиц.
• Время отключения дуги. Временные рамки могут варьировать от 2 до 4 секунд в зависимости от толщины обрабатываемого металла.
• Подача газа после выключения дуги, прекращается через 3-5 секунд.
• Полярность. При работе с алюминием обычно выбирают вариант значений соответствующий показателю 50 на 50. В случаях, когда свариванию подлежит чистый метал, регулятор тока смещается к отрицательным показателям. Это необходимо для снижения температурных показателей. При работе со сплавами выбирают положительные показатели.

Во избежание кратеризации шва желательно выбирать ступенчатую подачу тока. Соблюдение данного нюанса позволяет осуществлять плавный розжиг.

ПОДГОТОВКА АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ К СВАРКЕ

Очистка

Очистка поверхности от оксидного налета позволяет упростить процесс сварки и улучшить качество шва. Производить очистку можно при помощи железной щетки или напильника. Ширина зачищаемой поверхности обычно составляет 30мм.

Обезжиривание

Очищенную от оксидной пленки поверхность, подвергают обезжириванию при помощи любого растворителя. Желательно, чтобы в инструкции к обрабатывающему составу было указанно, что он подходит для обработки алюминия.

Снятие фасок

Если лист металла имеет толщину в 4 мм или более, с его краев необходимо снять фаски под углом 45-65 градусов. Такое скашивание позволяет опустить сварочную ванну ниже поверхности изделия и обеспечить качественное формирование шовного корня.

Отбортовка

Кромки изделия небольшой толщины загибаются под углом в 90 градусов по отношению к основной плоскости. Данный процесс позволяет добиться более плотного прилегания.

Высушивание

В связи с высокими показателями гигроскопичности алюминия перед началом сварки поверхность листа необходимо просушить. Просушку заготовки осуществляют нагревом до 150 градусов.

Подложка

Для снижения риска прожигания заготовки важно использовать подложку из стали или меди. Стальная пластинка обеспечивает теплоотвод и снижает показатели расхода газа и энергии.

ПОШАГОВЫЙ ПРОЦЕСС СВАРКИ АЛЮМИНИЯ АРГОНОМ

В процессе сварки алюминия аргоном необходимо строго следовать последовательной инструкции. От правильного выполнения всех шагов будет зависеть качество будущего изделия, а также затраты и расходы на материалы. Для сварки алюминия в аргоне важно иметь не только сам сварочный аппарат, но и вспомогательное оборудование, которое необходимо для хранения и подачи материалов. От функционального состояния оборудования и материалов зависит надежность создаваемого соединения.

• Производится прихват обеих сторон заготовки. Данное действие необходимо для обеспечения ровного ведения шва.
• После образования сварочной ванны производится подача присадочного материала. Необходимо соблюдать своевременность действий для не допуска прожигания материала.
• При работе в аргоновой среде длину дуги выдерживают на показателе в 3 мм.
• Электрод устанавливается под углом 80 градусов. Проволока располагается перпендикулярно электроду и подается плавно, что позволяет избежать разбрызгивания материала.
• В случаях работы с тонкими деталями, движение электрода осуществляется вдоль стыковочной области без поперечных отхождений.
• При сваривании деталей большой толщины, превышающей 3мм, допустимы волнообразные движения.
• Технология работы аргоновой средой предусматривает расположение присадочной проволоки перед электродом.
• Включение таймера, контролирующего затухание дуги осуществляется в момент завершения шва.
• До завершения продувки газом расположение горелки не меняется.

ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ В АРГОНОВОЙ СРЕДЕ

• Сварочная дуга. Большую роль играет правильность заточки электрода. Весь процесс происходит по сути бесконтактно: без касания к проволоке и металлу. Присадочный материал удерживается левой рукой, горелка-правой. После включения аппарата, происходит подача газовой составляющей и тока. Дуга возникает между электродом и поверхностью изделия. В результате соединяются края детали и присадки, образовывая тем самым шовную поверхность.
• В области разогрева изделия создается сварочная ванна. Время создания ванны соответствует толщине материала. В процессе создания ванны необходимо не допустить перегрева металла.
• Создание шва. Сразу после образования ванны, начинается процесс введения присадки. Электрод выдерживается под углом 60-80 градусов. Присадка подается под углом 10-20 градусов. Движения горелки проводят плавно без резких движений. Подача присадки происходит медленно и плавно. Одним из критериев оценки сварочного шва являются наплавленные валики (их равномерность).
• Завершением сварочных работ является ликвидация кратера. Расход присадочного материала снижается. Движения горелкой становятся более динамичными. Данный режим выдерживается до полного исчезновения сварочной ванны.

Дополнительные рекомендации

• Сварочный процесс начинается с продувки газом в течение 2 секунд. При этом рабочая часть находится на расстоянии 2 мм от поверхности металла.
• Расстояние между электродом и деталью удерживается одинаковым на протяжении всего процесса и составляет 1.5-2.5 мм.
• В конечном отрезке шва дуга направляется в обратную сторону. Данный манёвр позволяет избежать растрескивания углубления, образовывающегося в конце шва.
• После завершения сварочных работ, горелка подлежит продувке газом на протяжении 2 – 3 секунд.
• Газ, которым производится сварка не должен иметь примесей. Максимально допустимое примесной составляющей не должно превышать 0.2-0.3%. Запрещается присутствие в качестве примеси: водорода, кислорода, водяных паров, углеводорода.

ОТЛИЧИЕ РАБОТЫ С АРГОНОМ ОТ ДРУГИХ ВИДОВ СВАРКИ

• Работа в инертных средах требует наличия специального оборудования. Так, для работы требуется горелка оснащенная электродом на вольфрамовой основе. Крепление электрода обеспечивает держатель.
• Подача газа производится через сопло, изготовленное из керамики.
• Присадочный материал и электрод на протяжении всего процесса должны находится в газовой среде.

ПРЕИМУЩЕСТВА СВАРКИ АЛЮМИНИЯ АРГОНОМ

• Использование аргоновой среды позволяет уменьшить нагрев изделия.
• Качество шва имеет высокие показатели прочности. Шов имеет однородную структуру без трещин, вкраплений шлака и воздушных пузырей.
• Равномерность проварки на протяжении всего шва.
• Эффективно устраняет внутриполостной воздух.
• Инертность газа, обеспечивающая отсутствие взаимодействия его с окружающей средой.
• Пожарная и химическая безопасность.

НЕДОСТАТКИ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ В АРГОНОВОЙ СРЕДЕ

• Необходимость использования специализированного оборудования.
• Необходимо наличие навыков работы с аргоновой средой.
• Оборудование требует хорошей настройки.
• Все этапы процесса требуют соблюдения определенных правил.

РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

• Обязательно использование защитной специализированной одежды и маски.
• Запрещается проведение работ на открытом воздухе в условиях ветра и осадков.
• Используемые газовые баллоны располагаются на расстоянии более 5 метров от источников открытого огня.
• Перед началом работ, все оборудование подвергается тщательной проверке целостности и работоспособности. Прежде всего осматриваются электрические провода и шланги подачи газа.

Строгое соблюдение всех пунктов техники безопасности позволит не только избежать несчастных случаев, но и оптимизирует рабочий процесс. Несмотря на наличие ряда сложных для выполнения аспектов, сварка алюминия аргоном зарекомендовала себя, как один из наиболее востребованных методов работы с таким специфическим материалом.