Защитные газы при сварке алюминия. Газ для сварки алюминия
Сварка алюминия без Защитного газа
Алюминий нашел широкое применение в разных отраслях промышленности и заработал свою популярность благодаря важным характеристикам, таким как прочность, устойчивость к коррозии и низкая плотность. Чистый алюминий применяется в электротехнической, химической и пищевой промышленности, потому как имеет невысокую прочность. В то время как сплавы имеют широкую область применения, некоторые из них в значительной степени превосходят чугун, сталь и другие металлы.
Сваривание алюминия производится с использованием обратной полярности тока. Главной особенностью сварочных работ с алюминием является наличие оксидной пленки, которая покрывает расплавленный металл. Пленку характеризует ее тугоплавкость, потому как температура ее плавления в несколько раз больше температуры плавления алюминия и составляет более 200 градусов по Цельсию.
Помимо этого оксидная пленка нередко появляется на поверхности ванны и в значительной мере препятствует сварочному процессу, сказываясь на стабильности работы и образовывает непровары в металле шва. По этой причине работа с алюминием связана с тщательным подбором рода тока и материалов. Профессионалы советуют использовать специальные электроды из вольфрама, с помощью которых можно производить сваривание алюминия и сплавов с ним. Одни специалисты рекомендуют использовать переменный ток, другие – постоянный, но с условием создания обратной полярности.
Одним из самых перспективных направлений сваривания алюминия является сварка полуавтоматом без газа. Чтобы проводить подобные работы требуется применять специальную проволоку, которая имеет сердечник из флюса, который прекрасно заменяет защитную сварочную ванну. Нередко такая проволока называется порошковой, потому как внутри нее расположена трубка с флюсом. Флюс – это порошок, который близок по составу и свойствам к обмазке обычных электродов для дугового сваривания. Данный порошок создает отличную защиту процесса работы сварки алюминия.
Ввиду того что флюсовая проволока имеет низкую жесткость, ее следует подавать на поверхность металла шва без прикладывания чрезмерных усилий. Также необходимо строго соблюдать полярность: минус подключается к держаку, а плюс – к свариваемому изделию. Стоимость сваривания полуавтоматом без использования газового баллона значительно выше, потому как 500 грамм проволоки стоит 8 и более долларов.
В наше время полуавтоматическое сваривание не уступает по распространенности дуговой сварке и широко применяется для проведения сварочных работ с металлами и сплавами. Приступая к работе с алюминием, требуется внимательно изучить его особенности, в частности появление оксидной пленки на поверхности расплавленного металла. Если не обращать внимания на такие особенности, добиться высокого качества сваривания, комфорта при проведении процесса, а также прочности, надежности и долговечности металла практически невозможно.
3g-svarka.ru
Защитные газы при сварке алюминия
Для газоэлектрической сварки алюминиевых сплавов применяют инертные газы аргон и гелий, требования к чистоте которых весьма высокие. Примеси, оказавшиеся в газе, снижают качество шва, нарушают его формирование, затрудняют сварку. Из поставляемых промышленностью различных составов аргона и гелия для сварки алюминиевых сплавов можно использовать лишь аргон марки А по ГОСТу 10157—62 и гелий ВЧ марки А и Б по МРТУ 51-04-23-64.
В последнее время в исследовательских работах и на практике большое внимание уделяется применению в качестве защитного газа аргоно-гелиевых смесей и смесей аргона с кислородом, хлором, азотом и другими газми. Наилучшие результаты дает применение аргоно-гелиевых смесей, так как присутствие гелия позволяет увеличить скорость сварки, повысить тепловую мощность дуги и увеличить глубину проплавления, получить благоприятную форму шва при изменении величины тока в широких пределах, повысить стабильность горения дуги и плотность наплавленного металла. Кроме того, при сварке неплавящимся электродом в смеси аргона с гелием отмечено уменьшение количества включений вольфрама в металле шва, а при сварке плавящимся электродом — образование веерообразной плазмы, которая покрывает значительную площадь металла, увеличивая размер сварочной ванны.
На основании опыта можно сделать вывод, что для ручной сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом следует применять аргон, для автоматической сварки неплавящимся электродом — смесь 50—60%He + 50—40% Ar, а в случае сварки плавящимся электродом (автоматической и полуавтоматической) — смесь 65—70% He + 35—30% Ar. Режимы сварки в аргоно-гелиевых смесях отличны от режимов, применяемых при сварке в аргоне (табл. 1, 2).
Таблица 1Автоматическая сварка неплавящимся электродом.
Таблица 2Автоматическая и полуавтоматическая сварка плавящимся электродом.
svarder.ru
|
Популярность алюминия в последнее десятилетие увеличилась в несколько раз и продолжает расти с каждым днем. Это обусловлено его прекрасными свойствами, такими как экологическая чистота, устойчивость к коррозии и пластичность. Прекрасным средством для проведения сварочных работ с алюминием является аргонодуговое сваривание. Нередко таким способом пользуются многие сварщики, которым необходимо произвести ремонт алюминиевых деталей. Идеальным средством для проведения сварочных работ является газовый баллончик. Специальный газовый баллончик для сварки сгорает в кислороде и создает высокий температурный режим – более 2400 градусов по Цельсию. Благодаря тому, что он создает значительный температурный режим, с его помощью можно производить сваривание медных и алюминиевых элементов. Для работы применяются мягкие и твердые припои. Газовый баллончик дает возможность проведения сварочных работ с трубами отожженного и неотожженного качества, толщина стенок которых составляет 1,5 миллиметра. Помимо этого газ очень экономичен в сравнении с другими видами топлива и от его применения не загрязняются сопла горелок. Максимальную температуру горения можно достичь всего за 10 секунд. Баллоны, которые используются для сварочных работ, производятся по специальной технологии, что дает гарантию отсутствия утечек топлива, а также обеспечивает безопасность при дальнейшей эксплуатации. Положительными особенностями использования газовых баллончиков являются следующие особенности:
Множество особенностей преимуществ газа из баллончиков позволяют многим сварщикам постоянно пользоваться данным инструментом для создания качественных сварочных швов и обеспечения комфортного сваривания. Работая с использованием газовых баллончиков, можно достигать высокого качества сварки, а также быстро и эффективно устранять неисправности алюминиевых деталей. В специальных баллончиках для сварки имеется смесь для продуктивной пайки алюминия при температуре 2400 градусов, а также работать с газом, который на 35% продуктивнее пропана. МАПП алюминиевый баллончик – это специально разработанный газовый баллончик для безопасного использования в рабочем процессе. |
3g-svarka.ru
Частые вопросы о сварке алюминия
- Почему наплавленный металл имеет намного меньшую прочность по сравнению с основным?
- Какой защитный газ использовать для сварки алюминия?
- Какие электроды подходят для TIG-сварки алюминия?
- Как проводить предварительный подогрев перед сваркой алюминия?
- Как снимается остаточное напряжение после сварки алюминия?
- Как различать сплавы алюминия?
- Как вести сварку по алюминию переменной толщины?
- Как вести сварку сплава 7075?
1. Почему наплавленный металл имеет намного меньшую прочность по сравнению с основным?
При сварке стали наплавленный металл можно сделать таким же прочным, как и основной. Но для алюминия это не так. Почти во всех случаях сварки алюминия наплавленный металл имеет меньшую прочность.
Чтобы лучше понять, из-за чего это происходит, давайте рассмотрим два типа алюминиевых сплавов: с тепловой обработкой и без нее. Для упрочнения сплавов второй категории проводится только холодная обработка, которая вызывает определенные физические изменения металла. Чем интенсивнее холодная обработка, тем прочнее становится сплав.
Но во время сварки сплава, прошедшего холодную обработку, вы производите локальный отжиг материала, он теряет закаливание и становится "мягким". Поэтому при сварке сплавов, не проходивших тепловую обработку, создать такой же прочный наплавленный металл, как и основной, можно только при условии изначально незакаленного материала.
При тепловой обработке алюминиевых сплавов на последнем этапе они нагреваются примерно до 200°C. Однако во время сварки материал в зоне теплового воздействия нагревается значительно выше этой отметки, и из-за этого теряет свои механические свойства. Поэтому, если после сварки не провести подогрев материала, зона вокруг соединения станет значительно менее прочной по сравнению с остальным алюминием — примерно на 30-40%. Если подогрев проводится, то он позволит улучшить характеристики сплава.
Ниже указано, какие серии алюминиевых сплавов проходят тепловую обработку, а какие — нет:
Проходят тепловую обработку: 2000, 6000, 7000.
Не проходят тепловую обработку: 1000, 3000, 4000, 5000.
2. Какой защитный газ использовать для сварки алюминия?
Для TIG (аргонодуговой) и MIG (в защитных газах) сварки материалов толщиной до 12,7 мм рекомендуется чистый аргон. При толщине выше 12,7 мм в смесь можно добавить от 25 до 75 процентов гелия, чтобы увеличить температуру дуги и глубину проплавления. Аргон подходит для этого лучше всего, потому что он обеспечивает более качественное очищающее действие дуги по сравнению с гелием и меньше стоит.
Никогда не используйте газовые смеси с содержанием кислорода или двуокиси углерода, так как это приведет к окислению алюминия.
3. Какие электроды подходят для TIG-сварки алюминия?
Для большинства материалов, в том числе стали, рекомендуется использовать электроды с 2-процентным содержанием тория. Но так как сварка алюминия происходит на переменном токе, а не постоянном, на вольфрамовый электрод поступает больше энергии. По этой причине для сварки алюминия рекомендуются электроды из чистого вольфрама или с добавлением циркония.
Кроме того, для сварки на переменном токе требуются электроды значительно большего диаметра. Рекомендуем начать с диаметра 3,1 мм и при необходимости попробовать другие варианты. Вольфрам с добавлением циркония позволяет работать на более высоких токах, чем чистый вольфрам. Также учтите, что при сварке на переменном токе удобнее работать электродом с затупленным концом — из-за острого конца дуга может отклоняться в стороны.
4. Как проводить предварительный подогрев перед сваркой алюминия?
Хотя предварительный подогрев в определенных пределах довольно полезен, слишком сильный нагрев может отрицательно сказаться на механических свойствах алюминия.
Как уже было упомянуто ранее, на последнем этапе тепловой обработки алюминий нагревается до 200°C, поэтому, если перед сваркой оператор нагреет алюминий до 175°C и будет удерживать эту температуру на протяжении всей работы, механические свойства алюминия снизятся.
В случае сплавов без тепловой обработки, например, серии 5000, даже если ограничить температуру до 90°C, материал окажется уязвим к коррозии под напряжением. В большинстве случаев небольшой предварительный подогрев для удаления влаги считается приемлемым, но он должен быть строго ограничен.
Многие неопытные сварщики воспринимают предварительный подогрев как некий костыль. Так как оборудование для сварки алюминия часто работает на максимальной мощности, считается, что подогрев поможет преодолеть ограничения оборудования. Алюминий имеет достаточно низкую температуру плавления — 650°C по сравнению с 1420°C для стали. Из-за низкой температуры плавления кажется, что для сварки алюминия нужно оборудование минимальной мощности. Но при этом алюминий имеет в 5 раз более высокую теплопроводимость по сравнению со сталью, т. е. тепло в этом случае рассеивается намного быстрее. Поэтому ток и напряжение для сварки алюминия должны быть еще выше, чем для стали, что требует использования более мощного оборудования.
5. Как снимается остаточное напряжение после сварки алюминия?
Из-за того, что расплавленный металл по мере застывания сжимается, в зоне сварки образуется остаточное напряжение. Более того, если после сварки изделие подвергнется механической обработке, это еще больше усилит деформации и разброс размеров. Чтобы этого избежать, сварщики проводят снятие напряжения, то есть нагревают материал до такой степени, чтобы атомы алюминия смогли более свободно перемещаться.
Если для стали температура снятия напряжения составляет 565-590°C, то для алюминия она ограничена 343°C. Это означает, что для того, чтобы снятие напряжения было хоть сколько-нибудь эффективным, материал придется нагреть до температуры, при которой он потеряет механические свойства. Поэтому для алюминия снятие напряжение после сварки не рекомендуется.
6. Как различать сплавы алюминия?
Существует достаточно много различных сплавов алюминия и для надежной сварки нужно знать, с каким сплавом вы работаете. Если эта информация недоступна, вы можете ориентироваться на следующее:
штампованные изделия обычно выполняются из сплавов серии 6000; литые изделия часто представляют собой сочетание алюминия/кремния — некоторые из них поддаются сварке, некоторые — нет;листовой металл, пластины и болванки обычно изготавливаются из сплавов 5000 и 6000;
Если вам нужна более точная информация, приобретите комплект для анализа, который поможет вам определить точный состав сплава.
7. Как вести сварку по алюминию переменной толщины?
Если вам требуется вести сварку по материалу переменной толщины, оборудование следует настроить для сварки части с самым большим сечением. Во время сварки будьте осторожны и сделайте большее тепловложение в части с большим сечением.
8. Как вести сварку сплава 7075?
Большинство сплавов алюминия поддается сварке, но некоторые для этого подходят плохо — в частности, сплав 7075. Мы выделили в этом примере именно 7075, потому что этот сплав имеет одно из самых высоких значений предела прочности. Когда проектировщики и сварщики начинают подбирать сплав алюминия, многие в первую очередь обращаются к таблице со сплавами алюминия и их пределами прочности. Но они не знают, что лишь немногие из сплавов с высокой ударной вязкостью поддаются сварке, особенно если они относятся к сериям 7000 и 2000, и их использования следует избегать.
Единственное исключение — это отрасль литья под давлением. В этом случае для ремонта штампов проводится сварка алюминия 7075 — однако он никогда не используется для изготовления металлоконструкций.
При выборе подходящего сплава алюминия можно опираться на следующие рекомендации:
Серия сплава | Основные элементы сплава |
Серия 1000 | Чистый алюминий |
Серия 2000 | Алюминий и медь (высокопрочный алюминий для аэрокосмической отрасли) |
Серия 3000 | Алюминий и марганец (сплавы с низкой и средней прочностью, например, используются в алюминиевых банках и трубах систем охлаждения) |
Серия 4000 | Алюминий и кремний (большинство сплавов этой серии — это заполняющие материалы для сварки и припоя) |
Серия 5000 | Алюминий и магний (эти сплавы в основном используются для создания металлоконструкций из листового материала и пластин — все сплавы серии 5000 пригодны для сварки) |
Серия 6000 | Алюминий, магний и кремний (эти сплавы поддаются тепловой обработке и часто используются для производства штампованных изделий, листового металла и пластин — все поддаются сварке, но могут быть склонны к растрескиванию. Не пытайтесь проводить сварку этих сплавов без буферного слоя) |
Серия 7000 | Алюминий и цинк (высокопрочные сплавы для аэрокосмической отрасли, которые могут содержать другие элементы). |
Если вам необходимо использовать высокопрочный алюминий, компания Lincoln рекомендует использовать сплавы серии 5000 с высоким содержанием магния вместо серий 2000 и 7000. Сплавы серии 5000 хорошо поддаются сварке и обеспечивают самые лучшие результаты.
Заключение
Компания Lincoln Electric предлагает полный спектр решений для сварки алюминия, например, аппараты Power Wave® 455M, специально разработанные для эффективной сварки алюминия, пуш-пульные механизмы Cobramatic® для подачи мягкой алюминиевой проволоки и сварочную проволоку SuperGlaze® премиум-класса со строгим контролем химического состава для стабильного качества сварки. Кроме широкого выбора продуктов, компания Lincoln гордится своим опытом работы с алюминием. Если вам нужен совет, напишите нам.
www.lincolnelectric.com
Сварка алюминия аргоном, полуавтоматом, в домашних условиях
Алюминий – металл, обладающий низкой температурой плавления и высокой теплопроводностью. При любой температуре на его поверхности всегда присутствует моментально образующаяся пленка окислов. Эти особенности сильно осложняют или делают невозможной пайку и сварку этого металла. Сварку, можно выполнить только специальными способами.
Сварка алюминия инвертором
Соединять алюминиевые детали можно ручной сваркой электродами. Лучше всего для этого применять инвертор с постоянным сварочным током до 200 А с плавной регулировкой. Существуют специальные электроды для такой сварки, рассчитанные на подключение с обратной полярностью. Марка 03А-1 применяется для сварки, а если необходима наплавка – нужно взять электроды Св-АКЗ — Св-АК10. Импортные электроды более точно учитывают состав алюминия – этот металл чаще всего используется в виде сплавов – силумины, дуралюмины и другие.
Сварка алюминия инвертором выполняется на токе не ниже 120 А при диаметре электрода 4 мм, если используется электрод 6 мм, ток должен быть 220 – 240 А. Соответственно изменяется ток для электродов диаметром 5 мм.
Дуговой сваркой лучше всего варить детали толщиной не менее 4-5 мм, при этом нужно принимать меры по компенсации температурных усадок и прогревать детали до температур, зависящих от их толщины. Обычно, для минимальных толщин материала, необходим прогрев до 200 градусов, для толщины больше 10 мм до 300 градусов и более.
Особое внимание при сварке должно уделяться моменту розжига дуги и окончанию, поскольку кратеры в эти моменты могут быть значительными. Электроды очень быстро горят, поэтому сварка должна выполняться оперативно и точно по тщательно продуманной схеме. Охлаждение детали и шва должно быть замедленным, во многих случаях требуется дополнительный отжиг и проковка шва – для снятия напряжений.
Сварка толстых деталей выполняется в несколько заходов, точно так же выполняется и наплавка. Чем точнее будут подобраны электроды и режим для работ с алюминием, тем лучше будет результат.
Сварка алюминия аргоном
Как и при работе с другими металлами, наиболее качественные результаты обеспечивает сварка алюминия аргоном. Это объясняется тем, что инертный газ намного интенсивнее препятствует образованию окислов, чем другие средства – обмазка электрода или присадочные флюсы. Кроме этого, отсутствие окисления облегчает визуальный контроль сварочной ванны – это крайне важно при работе с легкоплавким металлом.
Для сварки в среде аргона нужен сварочный полуавтомат и баллон с аргоном. Полуавтомат применяется для сварки проволокой. Для работы не плавящимся электродом нужен аргонодуговой инвертор, специально рассчитанный на вольфрамовый не плавящийся электрод и использование присадочной проволоки. Такой способ обеспечивает более высокое качество за счет отсутствия разбрызгивания металла, характерного при сварке алюминия полуавтоматом проволокой.
В среде аргона можно уверенно варить тонкие листы, начиная от толщины 1,5 мм. В этом случае требуется отбортовка краев. Более толстые детали, как при сварке электродами или газом, требуют соблюдения зазоров и, по мере нарастания толщины деталей – обработки кромок.
Видео сварки алюминия аргоном
Для алюминия также существуют технологии плазменно-дуговой и автоматической сварки.
Газовая сварка алюминия
Алюминий и его сплавы можно варить с помощью газосварки. Обыкновенная ацетилен-кислородная газосварочная установка регулируется на восстановительное пламя (с избытком ацетилена). Нужны флюсы – серий АМ. АФ ВАМИ и другие, предназначенные для газовой сварки этого легкоплавкого металла. Флюс наносится порошком, а еще лучше – пастой на свариваемые кромки.
Газовая сварка алюминия выполняется с присадочной проволокой. Она должна быть такой же марки, что и основной металл. Лучше всего, если найдутся детали такого же металла для настройки режима сварки.
Кроме квалификации сварщика, сварка газом требует тщательной регулировки режима работы горелки. Перед и после сварочной операции, также необходим прогрев зоны шва и всей детали, замедленный режим охлаждения с последующими термическими и механическими вспомогательными мерами — отжигом, проковкой.
Сварка алюминия в домашних условиях
Сварка алюминия в домашних условиях мало чем отличается от работы на производстве. Необходимо такое же оборудование и такое же соблюдение правил техники безопасности. Особое внимание нужно обратить на сварку с применением стандартных электродов и флюсов – большинство из них выделяют токсичные газы, удаление которых должно быть организовано.
Главная проблема, с которой может столкнуться домашний мастер – отсутствие квалификации. Свойства алюминия таковы, что малейшая невнимательность и отсутствие опыта в особенностях работы с ним приводят к появлению крупных кратеров, сквозных отверстий и оплавлению. Непонимание механики температурного расширения и возникающих из-за него температурных и усадочных напряжений приводит к появлению трещин. При работе со сплавами нужно учитывать их особенности, включая значительную потерю всех свойств в зоне нагрева.
Самодеятельный сварщик алюминия должен уметь пользоваться массивными вспомогательными деталями из алюминия или меди для отвода излишнего тепла из зоны шва. Требуется опыт по нагреву и охлаждению деталей, по определению повышенных температур с помощью индикаторного карандаша или краски.
Для преодоления этих недостатков домашний мастер должен набраться опыта. К примеру, практиковаться в ручной дуговой сварке можно даже с применением электродов кустарного изготовления – из алюминиевой проволоки и обмазки на основе жидкого стекла с мелом. Сварка алюминия полуавтоматом – пожалуй, наиболее пригодная для домашней работы технология, также требует длительной тренировки. Отрабатывать нужно все приемы и все режимы, добиваясь наилучших результатов для решаемой задачи.
Кроме выполненной задачи, домашний мастер приобретет незаменимое – высокую квалификацию, которая всегда ему пригодится.
Советуем прочитать:
stroysvarka.ru
Газовая сварка алюминия
Этот способ осуществляется с использованием ацетилена. В отдельных случаях возможно применение пропанобутановой смеси и метана. Сварка производится нормальным пламенем при незначительном избытке ацетилена (р = 1,1 ÷ 1,2). При выборе горелки исходят из расхода примерно 100 л/ч ацетилена на 1 мм толщины основного металла. Номер наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла:
| b, мм | 1-1,5 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | 10-12 | 14-16 |
| Номер наконечника (приацетилено-кислородномпламени) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
При сварке пропанобутановым или метановым пламенем выбирают наконечник на один-два номера больше, чем при использовании ацетилена.
Для защиты металла от окисления газами пламени и удаления возможных оксидов с кромок деталей при сварке применяют специальные флюсы. Наибольшее распространение получил флюс АФ-4А, который обладает лучшими технологическими свойствами. Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла:
| b, мм | 1,5 | 1,5-3 | 3-5 | 5-7 | 7-10 |
| dпр.п,мм | 1,5-2 | 2-3 | 3-4 | 4-4,5 | 4,5-5,5 |
Сварка алюминия и его сплавов выполняется «левым» способом. Длинные швы сваривают с применением прихваток при шаге от 15 мм (b =1÷1,5 мм) до 35-40 мм (b=4-5мм). Металл (b=4 мм) сваривают без разделки кромок, в один проход. Для металла больших толщин выполняют разделку кромок. При сварке тонколистовых конструкций применяют отбортовку кромок, а также специальные меры для борьбы с короблением (дополнительные жесткости в виде выштампованных зиговок, располагаемых вдоль свариваемых кромок, и др.). При сварке листов толщиной более 8-10 мм производят общий или местный подогрев газовой горелкой до температуры 250-300 °С. После сварки остатки флюса удаляют, так как они могут привести к разъеданию шва и основного металла. Для этой цели швы промывают теплой или подкисленной водой (2%-ным раствором хромовой кислоты). При заварке дефектов литья также рекомендуются предварительный подогрев деталей до 300° С и их отжиг после сварки.
Механические свойства сварных соединений при газовой сварке, как правило, несколько ниже свойств основного металла предел прочности соединений из технического алюминия 63,8-86,8 МПа, из сплавов АМц - 86,8÷112,8 МПа, АМг5 - 176,6÷215,8 МПа.
ЛИТЕРАТУРА
-
Сварка и свариваемые материалы в трех томах под общей редакцией докт. техн. наук В. Н. Волченко том 1 Свариваемость материалов Под редакцией проф. докт. техн. наук Э. Л. Макарова
-
Справочник по сварке цветных металлов / Гуревич С. М.; Отв. ред. Замков В. Н.- 2-е изд., перераб. и доп.- Киев; Наук, думка, 1990.- 512 с.
-
Технология и оборудование сварки плавлением. Под редакцией Г. Д. Никифорова. Учебник для студентов вузов. М., «Машиностроение», 1978. 327 с. с ил.
-
Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. акад. Б. Е. Патона. М., «Машиностроение», 1974. 768 с.
oitsp.ru
