Сварка алюминия: технология, виды и особенности процесса

Причины трудностей

Сложности при выполнении сварных работ обусловлены такими свойствами материала, как:

• Высокая текучесть при нагревании, затрудняющая контроль сварочной ванны.
• Значительная усадка, повышающая риск деформации сварного шва при остывании сваренных деталей.
• Наличие пленки, образующейся на поверхности под воздействием окружающей среды.

Кроме того, когда используется сварка алюминия, проблемы могут возникать из-за выделения водорода при нагреве. Впоследствии, когда металл остывает, газ, ища выход, оставляет в нем поры и трещины. Это приводит к ухудшению качества сварного шва, снижению его герметичности.

Особенности процесса

Уникальные характеристики металла определяют и условия сварки алюминия и его сплавов.

1. Так как температура плавления окисной пленки равна 2044°С, а сам металл переходит в жидкое состояние при t в 660°С, возникает необходимость создания изоляционного слоя. В качестве изолятора используется аргон.
2. Высокая теплопроводность металла требует, чтобы ток сварки алюминия и его сплавов был большей силы, чем при работе со стальными объектами.

Одновременно с этим, повышенная текучесть металла при нагреве требует использования специальных теплоотводящих подкладок под швы.

Марки и сплавы алюминия для сварки

Значительную роль в сварочном процессе играет используемая марка алюминия - для сварки подходит не каждый сплав.
Согласно классификации, алюминий может быть:

• Нелегированным (первичным), содержащим не менее 99% основного вещества.
• Рафинированным – искусственно очищенным от примесей. Содержание собственно алюминиевой составляющей в таком металле – 99,95%.
• Легированным, с различными добавками, повышающими качественные характеристики металла.

Несмотря на то, что нелегированный металл применяется в различных видах промышленности, такой алюминий под сварку применяют очень редко.

Гораздо чаще используют алюминиевые сплавы, которые, в свою очередь, подразделяются на литейные и деформируемые. Именно полуфабрикаты из последних и применяются для формирования сварных изделий.

К наиболее востребованным относятся сплавы АД, АД1, АМц, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, М40, Д20, ВАД1, В92Ц.

Методы сваривания

Сегодня сварка алюминия производится разными методами.

1. AC TIG. Процесс, проходящий в среде инертных газов с использованием вольфрамовых электродов.
2. DC MIG. Полуавтоматический процесс. Также протекает в защитной газовой среде. Предполагает применение специальной проволоки, подаваемой в автоматическом режиме.
3. MMA. Данная технология сварки алюминия выполняется с использованием электродов со специальным покрытием. Качество шва при таком методе бывает невысоким, поэтому его используют для так называемых, неответственных соединений с толщиной металла более 4-х мм.

Последовательность сварочного процесса

Независимо от того, какие виды сварки алюминия используются в работе, процесс состоит из нескольких этапов.

Подготовка металла

До того, как приступать к сварке, кромки алюминиевых изделий тщательно обезжиривают при помощи ацетона, уайт-спирита, авиационного топлива и других растворителей.

Также требуется очистка от оксидной пленки. Ее удаляют щеткой со стальным ворсом или напильником. Дополнительно используют бензин или каустическую соду. Устранять пленочное покрытие требуется на расстоянии не менее 30 мм от кромки.

Сваривание

Перед началом процесса необходимо изучить режимы сварки алюминия, которые зависят от целого ряда нюансов. В том числе на выбор режима влияет выбор способа сварных работ и требуемый результат.

Для получения наиболее качественного результата при сварных работах используют только постоянный ток с обратной полярностью. Сила тока при этом рассчитывается по стандарту 25-30 А на 1 мм толщины заготовок.

Максимальная температура сварки алюминия зависит как от толщины металла, так и от используемых материалов (в случаях, когда свариваются детали из различных металлов). При этом, до начала формирования шва алюминиевые кромки необходимо прогреть: до 300°С для кромок из тонкого металла и до 400°С – для толстых заготовок.

Количество слоев сварного шва зависит от толщины заготовок: до 14 мм – 1-2 слоя, свыше 14 мм – до 3-х слоев.

Подводя итоги, можно сделать вывод, что, несмотря на трудности при сварке алюминия, работать с этим металлом вполне возможно. Особенно при наличии хорошей теоретической подготовки и практических навыков.