Как варить алюминий: способы и технологии для начинающих, сварка электродами, инвертором, аргоном и без него в домашних условиях

Необходимость проведения сварочных работ часто возникает не только на производстве, но и в быту. Сваривание изделий и конструкций из алюминия в домашних условиях проводится достаточно часто, несмотря на возникновение некоторых трудностей. Сложности обусловлены, прежде всего, характеристиками, которыми обладает данный материал. Также при осуществлении бытовой сварки сложно создать необходимые для работы с алюминием условия.

Однако, возникают ситуации, когда необходимо провести ремонт изделий из алюминия. В таких случаях, работы выполняются дома, самостоятельными силами исполнителя. Поэтому в статье мы рассмотрим основные особенности и нюансы сваривания алюминия.

В чем трудность сварки алюминия

Поскольку алюминий не встречается в совершенно чистом виде и почти сразу вступает в реакцию с кислородом, к разряду особых трудностей относится разница в температуре, при которой начинает плавиться сам химический элемент и сопутствующий ему оксид.

Точнее сказать, температура перехода алюминия в жидкое состояние равна 660 С, когда у оксида – 2043 С. Точка кипения

• Образование окисной пленки, которую можно убрать механическим путем при помощи специальных шлифовальных приспособлений и наждачки;
• Неустойчивость алюминия под воздействием повышенных температур. То есть, избавиться от повышенной текучести может использование дополнительных средств. Например, используют специальные подложки, чтобы отвести тепло и направить его только в те участки, где требуется формирование дуги;
• Нарушения поверхности сплава. За счет наличия водорода в сплаве и его дальнейшего выделения в процессе нагрева, поверхность металла часто покрывают поры и трещины;
• Смена цвета как знак того, что металл перегрет. Как уже упоминалось раннее, температура плавления алюминия достаточно низкая. Следовательно, многие допускают ошибки, перегревая металл. Это происходит по причине того, что в процессе сварки на специалисте надета маска, которая не отображает в полной мере цветовые изменения в обстановке.

Что использовать?

Выбор флюса для алюминия зависит от целого ряда немаловажных факторов. В частности, наибольшей популярностью пользуется так называемый бинарный флюс, представляющий собор раствор концентрированной фосфорной кислоты.

У него есть большое количество положительных моментов:

1. Этот состав является безотмывочным, то есть он не будет нуждаться в дополнительной промывке после завершения паяльных работ.
2. Он очень быстро действует, поэтому приступать к пайке можно практически сразу же после его нанесения на поверхность провода.
3. Вещество универсальное, поэтому является подходящим для ряда других металлов, в частности, стали или меди.

Чтобы пайка алюминия получилась как можно лучше, нужно использовать припои, где содержится алюминий, серебро, кремний, цинк и медь. В продаже можно найти расходные материалы, где содержатся все эти материалы.

Выбирая припой, принимают во внимание, что соединение будет иметь наивысшую способность к сопротивлению коррозионным процессам, если в припое содержалось большое количество цинка.

Вполне допустимо использовать для пайки алюминия припои, сделанные на базе свинца и олова, однако здесь невозможно будет обойтись либо без механической зачистки материала, либо без использования надежных флюсов. Не рекомендуется использовать припой такого рода, так как алюминий не будет с ним достаточно надежно соединяться. Еще одним отрицательным моментом является подверженность соединения развитию коррозии.

Для пайки алюминия следует приобретать только высокотемпературные припои, без которых добиться качественного соединения проводов будет довольно проблематично.

Помимо припоя и флюса, понадобится паяльник. Ширина жала здесь будет напрямую зависеть от того, насколько большое сечение у провода – чем оно выше, тем шире жало следует подбирать. Стоит отметить, что паяльники с нерегулируемой температурой нагрева сейчас постепенно уходят в прошлое.

Им на смену приходят так называемые паяльные станции. Эти изделия хороши тем, что имеют регулятор температуры нагрева жала паяльника, а также целый набор этих сменных жал. В работе с таким материалом как алюминий, это очень полезный момент. На дисплее можно выставить необходимую температуру с точностью до градуса и приступить к работе.

Преимущества и недостатки

Как уже говорилось раннее, варение алюминия – дело нелегкое и требует определенной сноровки и знаний. Тем не менее, такой тип работы все равно востребован. Единственное объяснение этому – качество изготавливаемых деталей и конструкций, несмотря на принадлежность к группе легких металлов.

Более того, алюминий настолько высоко ценится в промышленности, что почти в состав любого инструмента обязательно входит это вещество.

К преимуществам варки можно отнести следующее:

• Данный процесс не требует много времени, и продукт вашей деятельности можно будет увидеть через несколько минут после окончания сварки;
• Данный вид работы считается бюджетным, поскольку не требует от мастера наличия каких-то особых приспособлений;
• Отсутствие шкалы, оценивающей качество полученного шва;
• В результате получается прочный цельный шов.

К недостаткам можно отнести такие моменты:

• Несмотря на отсутствие критериев и требований, шов все же получается некачественный;
• Трудно следовать всем правилам ТБ;
• Время от времени специалист сталкивается с проблемой в выборе вспомогательных материалов.

Используемые припои

Когда осуществляется сварка изделий, изготовленных из алюминия, рекомендуется использование припоев из оловянно-свинцовой группы. Наиболее качественное соединение можно получить, если использовать вид припоев, в составе которых содержатся такие элементы, как кремний, цинк, медь. Внесение добавок значительно улучшают качество припоя — понижают температуру его плавления, увеличивают смачиваемость, делают более прочными.

Такие виды припоев выпускаются отечественной промышленностью и зарубежными производителями. Наиболее низкой температурой плавления обладают оловянно — свинцовые припои. К одной из наиболее распространенных марок припоя для сварки алюминия относится HTS-2000. Опытные сварщики говорят, что использовать припой HTS-2000 для получения качественного соединения следует только с флюсом.

К неплохим веществам из этой области также можно отнести припой французской фирмы Castolin 192FBK, а также припой Castolin 1827, используемый при соединении деталей из алюминия и меди. Отечественным аналогом HTS-2000 служит изготавливаемый в Новосибирске припой SUPER A+, который применяется совместно с флюсом SUPER FA.

Способы сварки алюминия

Рекомендуется использование нескольких способов варения алюминия, которые проверены временем и пользуются популярностью в определенных кругах.

К ним относится:

• Сварка под флюсом. Такой материал применяется, чтобы уберечь места соединения от окисления.
• Сварка под воздействием газов. Поскольку в данном случае увидеть, как алюминий меняет цвет практически невозможно, то для проведения качественной сварки требуются предварительные тренировки.
• Сварка при помощи лазера. Чтобы соединить два элемента используется лазерное излучение. Оно в свою очередь способствует плавлению и образовывает хорошую ровную линию соединения.
• Сварка с использованием контактов. В данном методе уместны два способа соединения – линейный и точечный. Хорош контактный способ только для крепления листов;

Сварка путем усиленного трения двух элементов: данный процесс нельзя назвать легким, подручных средств здесь окажется недостаточно в зависимости от уровня сложности работы.

1. Необходимо особое оборудование с вращающейся насадкой.
2. За счет вращения алюминий начинает нагреваться и впоследствии плавиться, после чего происходит его соединение к нужному элементу.
3. В домашних условиях уместно использование болгарки.

Алюминиевые сплавы – какие виды сварок бывают

Еще одной особенностью сплавов алюминия является большой коэффициент расширения металла. При остывании сварной шов подвергается деформации, искажая форму полученного изделия. Поэтому для тонких заготовок нельзя применять слишком толстый шов.

Можно выделить такие основные методы сварки для соединения сплавов из алюминия:

• MMA-метод — применение специальных плавящихся электродов с покрытием под воздействием постоянного тока обратной полярности;
• Метод AC TIG с использованием электродов тугоплавких вольфрамовых, плавящихся от переменного высокочастотного тока в инертном газе;
• MIG-метод сварки полуавтоматическим аппаратом в среде аргона при использовании проволоки из алюминия.

Подготовка материала

Для выполнения правильной сварки, стоит заняться подготовкой краев той детали или конструкции, которую придется плавить. Сие мероприятие можно провести как в домашних условиях, так и на заводе.

Подготовка включает в себя:

• Качественное очищение рабочей поверхности металла от грязи, ее обезжиривание. Для проведения последнего потребуется небольшое количество ацетона или бензина;
• Во время сварки тонких листов алюминия, необходимо их как следует обработать;
• Занимаясь подготовкой, можно озаботиться разделыванием уже сваренных деталей;
• Перед началом работы, вся деталь должна быть очищена от оксидной пленки. Для этого потребуется жесткая щетка. Зачистить ее можно, прибегнув к специальным растворителям.

Основная работа

Сварка электродом разрешается только для деталей, чья толщина составляет более 0,4 см, так как более тонкий металл обязательно получит прожог. Два основных правила при такой работе заключаются в том, чтобы изменить полярность и водить электродом как можно быстрее, чтобы не получить прожог.

Если для обычной сварки заземление сопоставляется с минусом, а держак с плюсом, то при сварке алюминия необходимо изменить порядок. Как только работа будет закончена, а шов подсохнет, необходимо отбить шлак, промыть шов теплой водой и пройтись металлической щеткой по месту соединения, а после можно еще пройтись насадкой на болгарке.

Такой принцип позволит свести наличие шлака в соединении к минимуму. Посмотрите видео или подробные фото, как варить алюминий. Это поможет вам визуально разобраться с предстоящей работой, чтобы получить максимальное качество и надежность.

Необходимое оборудование

Логично, что для проведения работ подобного рода, обязательно использование оборудования. В первую очередь оно необходимо для обеспечения подходящих условий и предотвращения возникновения травма-опасных ситуаций.

Более того, необходимо, чтобы это оборудование помогало контролировать процесс трансформации энергии.

Для сварки с применением газа понадобится элемент с подачей газа, собственно баллон с необходимым газом, редуктор и шланги для газа.

Блиц-советы

1. Если возможность подготовить все необходимое отсутствует, можно в качестве флюса взять канифоль и убирать оксидную пленку с поверхности алюминия под расплавленной канифолью. В этом случае паяльник будет использоваться не только по своему непосредственному назначению, но и в качестве инструмента, способного снять слой оксида.
2. Без использования особых материалов спаять алюминий не слишком легко, тем более что качество подобных изделий будет не слишком высоким, в связи с чем лучше всего пользоваться специализированными средствами для пайки этого металла.

Техника безопасности

Данный вид деятельности относится к группе травма-опасных процессов. Поэтому следует неукоснительно следовать предписанным правилам во избежание нанесения вреда окружающим.

Следует запомнить, что:

• На специалисте должны быть надеты: специальный костюм, маска, плотные рукавицы, обувь с резиновой подошвой;
• Электрическая цепь должна быть изолирована и недоступна;
• Сварка может быть проведена только в очищенных помещениях. При наличии легковоспламеняющихся предметов проводить работу запрещено;
• В рабочем помещении обязательно должна присутствовать хорошая вентиляция во избежание газового отравления.

Технические особенности электродов

Толщина соединяемых деталей ограничена диаметром стержня, который, в основном, колеблется от 4 до 5 мм. Операции с более тонкими электродами сопряжены с трудностями в силу повышенной скорости плавления стержня.

Последний расплавляется в три раза быстрее стального. Исходя из этого, рекомендуется сваривать алюминиевые детали толщиной не менее 4 мм. Выпускаемая длина 3-х миллиметровых стержней — 22-30 см, 4-5 — 35-45 см.

Основными трудностями, которые возникают во время сварочного процесса алюминия, являются следующие факторы:

• оксидная пленка — формируется на поверхности стыкуемых элементов, причем температура плавления первой, более чем в три раза выше расплава самого алюминия — 2 000° C;
• быстрое окисление металла приводит к образованию тугоплавкой пленки, что усложняет получение цельного шва;
• чтобы предупредить растекание металла, следует применять теплопроводящие подкладки;
• присутствие в алюминиевых сплавах кремния способствует формированию кристаллизационных трещин;
• при случайной остановке операции на конце электрода и сварочной ванны возникает слой шлака, усложняющий повторное разжигание дуги;
• вследствие высокого показателя линейного расширения, происходит деформирование сварочного валика при его затвердевании.

Операции сварки с алюминием потребует повышения силы тока в 1,5 раза, по сравнению с другими металлами.

Фото сварки алюминия

Выбор электрода

Выбирая токопроводящие стержни для сварки алюминия, необходимо обратить внимание на такие аспекты:

1. Состав электрода должен соответствовать сплаву соединяемых элементов. Информация о первом указывается производителем на упаковке, сертификате.
2. Толщина расходного материала не должна превышать толщину обрабатываемой детали больше чем на 1 мм. Нарушение правила приведет к прожогу элемента.
3. Просушенные более раза сварочные стержни снижают прочность полученного валика. Сварка выполняется угольными, графитовыми либо вольфрамовыми электродами, что определяется способом операции.

Для сварочных операций с алюминием используется несколько видов стержней. Основными из них являются следующие группы:

• щелочно-солевая — OK 96.10, 20, 50, предназначены для алюминия и его технической категории, из-за повышенной гигроскопичности нуждаются в защите от влажности;
• OЗAHA — обеспечивают хороший показатель свариваемости и полученного валика на разных сплавах металла, можно варить не только горизонтальные, но и вертикальные швы;
• OЗA — CвA1, 3, 5, 10, для чистого алюминия и сплава с кремнием;
• УAHA — сплавов алюминия;
• вольфрамовые — с использованием регулируемой защитной атмосферы.

Главным минусом последних считается тяжелый розжиг дуги.

Для несложных операций сварки электроды по алюминию можно изготовить собственными силами.

Это потребует следующих расходных материалов:

1. Алюминиевая проволока длиной ± 30 см, диаметром — 3-4 мм;
2. Обмазка, приготовленная из толченого мела и жидкого стекла.

Пастообразную смесь нанести равномерно на проволоку слоем 1-2 мм. После просыхания электрод готов к использованию.

Самодельные электроды по алюминию своими руками

Интересуетесь, какие существуют электроды по алюминию для электродуговой сварки и в среде защитных газов? Расскажем про промышленные и самодельные стержни!

Какими электродами сваривают алюминий

Плавящиеся покрытые стержни:

• ОЗАНА-1 и ОЗАНА-2;
• ОЗА-1 — ОЗА-2;
• УАНА;
• Capilla ALU 60/12 Si;
• Aluminil Si 12;
• EAL 4047;
• ALUMIN-351N;
• ZELLER 480;
• ОЗР — ОЗР-2 использовать лучше для резки металла.

1) ОЗАНА-1, ОЗА-1, ESAB 96.10 применяются для наплавки и сварки чистых сплавов алюминия с предварительным нагревом металла. Процесс происходит на постоянном токе обратной полярности. Шов имеет коррозийную стойкость.

2) ОЗАНА-2, ОЗА-2, ESAB 96.50 сваривают сплавы кремнистые (силумин), АЛ4, АЛ9, АЛ11, пригодны для литья. Постоянный ток обратной полярности. Стержни нуждаются в прокалке, а металл в подогреве.

3) УАНА (солевое покрытие) для алюминиевых литейных сплавов АД00, АД0, АД1, АД, АМц.

Режимы эксплуатации УАНА

4) Capilla ALU 60/12 Si спецпокрытие для соединения алюминиево-кремниевых сплавов (Al-Si, Al-Mg-Si, Al-Si-Mg-Cu). Цена 2 350 рублей за упаковку 2 кг, диаметр стержней 2,5 мм.

Capilla ALU 60/12 Si

5) Электроды для алюминия Aluminil Si 12 со специальным белым покрытием для соединения деталей, где требуется совпадение цвета.

Ремонтируют трубы, окна, мебель, детали автомобилей. Литые сплавы с содержанием Si-а до 12% — AlSi 12 (Cu), AlSi 10 Mg (Cu), AlSi 6 Cu 4.

Металл толще 15 мм подогревают перед сваркой от 150 °C до 250 °C.

Характеристики Aluminil Si 12

6) EAL 4047 для соединения алюминиевых сплавов:

• Al Si 12 (алюминий-кремний);
• Al Si 12 (Cu);
• Al Si 10 Mg (алюминий-магний-кремний);
• Al Si 10 Mg (Cu);
• Al Si 6 Cu 4.

EAL 4047

7) ALUMIN-351N для восстановления турбин, штреков, крышек, поршней, труб толщиной более 2 мм. Свариваемые материалы:

• Al Si 5 Mg (3.2341);
• Al Si 10 Mg (3.2381);
• Al Si 10 Mg (Cu) (3.2381);
• Al Si 12 (3.2581);
• Al Si 12 (Cu) (3.2583);
• Al Si 11;
• Al Si 9 M g;
• Al Si 9 Cu 3;
• Al Si 7 M g;
• Al Si 6 Cu 4.

ALUMIN-351N

ZELLER 480 с улучшенным покрытием для электродуговой сварки и наплавки алюминия, силумина, дюралюминия. Применяется для устранения дефектов литья и ремонта блоков двигателей, картеров и т.п.

9) ОЗР-1 и ОЗР-2 для резки на повышенных режимах с наклоном стержня в противоположную сторону. Движения электрода возвратно-поступательные: сверху-вниз или вперед-обратно. Прокалка изделий 1 час, при температуре 170 градусов.

Электроды алюминиевые быстро поглощают влагу, хранить их лучше в сухих местах.

Вольфрамовые электроды для сварки алюминия (неплавящиеся):

• WP с зеленным наконечником;
• WZ-8 с белой маркировкой;
• WL-15 (цвет золотистый);
• WL-20 (маркировка синяя),

марки и заточка вольфрамовых электродов и сварка алюминия аргоном.

Для полуавтоматов применяют проволоку MAL 4047, ER 4043, ER 5183, ER 5356.

Цена на стержни описанные выше приличная и домашние «кулибины» делают самодельные электроды для сварки алюминия. В домашних условиях, сделать своими руками стержни — не сложно. Рецепт изготовления прост:

• взять алюминиевую проволоку 3-4 мм, порезать на куски 300-350 мм, зачистить шкуркой;
• измельчить мел, соединить с жидким стеклом (силикатный клей), перемешать до состояния пасты;
• нанести смесь на приготовленные куски слоем 2 мм, просушить.

Проволока погружается в раствор обмазки вертикально, с оставленным чистым концом длиной 30 мм. Самодельные стержни подвешиваются для просушки.

Как варить алюминий электродом

Алюминиевые сплавы имеют различную свариваемость, из-за присутствия в них легирующих элементов разной концентрации. Таблица поможет определить легко и трудносвариваемые группы материалов.

При толщине металла более 5 мм, сварка алюминия электродом выполняется с разделкой кромок.

V-образная канавка делается со скосом 45-60 градусов, а технологический зазор между заготовками 1-2.

5 мм, исходя от толщины свариваемых элементов.

Изделия подвергаемые сварке нуждаются в просушке (подстраховка от пористости шва), а электроды в прокалке по инструкции завода-изготовителя.

Подготовленные кромки обезжириваются ацетоном или растворителем.

Электросварка алюминия электродом выполняется под прямым углом (без наклона стержня), короткой дугой.

У толстого металла, место соединения подогревается до температуры 150-200 градусов.

Технология выполняется инвертором на постоянном токе обратной полярности (положительный полюс на электроде, отрицательный на детали).

Необходимые сварочные принадлежности:

• источник тока для ручной дуговой сварки;
• металлическая щетка для очистки оксидной пленки;
• молоток для удаления шлаковой корки;
• сварочный щеток;
• электроды;
• краги.

Если у кого нет, чего-либо из описанного оборудования, то поспешите в магазин за покупками.

Описание процесса

Возьмем для примера, материал толщиной 10 мм. Нарезаем кромки под углом 45 градусов. Газовой горелкой делаем просушку и подогрев кромок деталей, предварительно обезжирив их.

Газом греем изделие до 200 градусов

С помощью зажимных приспособлений устанавливаем пластины с зазором 1 мм и щеткой удаляем оксидную пленку.

Абразивный инструмент нельзя применять, частицы абразива попадут в вязкий слой алюминиевого сплава и вызовут дефекты сварного шва.

После зачистки выполняем сварку сухим электрод, диаметром 3 мм. После каждого прохода, удаляем шлак молотком. Соединение по шлаку не допускается.

При соблюдении технологических рекомендаций, получается прочное соединение.

:

P.S. Мы познакомились с марками электродов для алюминия и технологией соединения.

(15,00

Источник: https://steelfactoryrus.com/samodelnye-elektrody-po-alyuminiyu-svoimi-rukami/