Сварка алюминия инвертором

Содержание:

Капельный полив из бутылок своими руками

Назначение и виды строительных угольников

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Обзор видов сварки

Аргонодуговая сварка может быть выполнена ручным способом. В таком варианте и движение рабочего элемента, и подачу проволоки берет на себя сварщик. В процессе работы применяют лишь неплавящийся тип электродов. Механизированный, он же полуавтоматический метод означает, что техническое приспособление будет подавать проволоку. Работать с горелкой по-прежнему будет сварщик.

Самый сложный тип — автоматизированная технология. Оператор координирует действие дистанционно. Все большее распространение получают даже полностью автоматизированные системы, которые изначально настраивают и регулируют. Подобное решение очень привлекательно на промышленных объектах.

Технические характеристики

Механические свойства сварочных электродов по алюминию являются одним из главных параметров, по которому подбирают материалы для той или иной процедуры. Крепость полученного шва, пластичность наплавленного металла и прочие важные параметры становятся определяющими. Во многом они зависят от состава, но в целом, в марках преобладает алюминий, так что основные свойства они получают из этого металла. На примере ОЗА 1 можно рассмотреть основные характеристики, которые присутствуют в таких наплавочных материалах.

Температура испытаний	Временное сопротивление разрыву, Н/мм2	Угол загиба
+ 20 °С	63	160°

Производительность наплавки (для д. 4 мм), г/мин	Расход электродов на 1 кг наплавленного металла, кг
11,70	2,00

Марки электродов для сварки алюминия

ОЗА-1 –  применяется при сваривании металла в чистом виде. В таких электродах наблюдается минимальный процент примеси. При сварке может потребоваться дополнительное использование алюминиевых флюсов.

Сварочные электроды ОЗА-1

ОЗА 2 – эти сварочные материалы больше подходят для сваривания сплавов алюминия и кремния. Ни применяются для наплавки металла, заваривания брака в литейном производстве и прочих отраслях, где встречается данный сплав. Здесь также требуется дополнительное использование флюса.

Сварочные электроды ОЗА-2

ОК96.10 – покрытие здесь представлено щелочно-солевым типом. Это лучше всего подходит для технического металла, в котором нет примесей. Они чувствительны к понижению силы тока, так как при низких параметрах будет слишком частое залипание материалов. Скорость плавления здесь, примерно, около трех раз выше, чем у других металлов.

Сварочные электроды ОК96.10

ОК96.20 – тут также присутствует щелочно-солевое покрытие, благодаря чему повышается качество соединения металлопроката. Эти электроды предназначены для сварки сплавов с магнием и марганцем. Сам стержень имеет добавки марганца в составе. Благодаря высокой гигроскопичности покрытия эти материалы нужно подогревать при температуре в 220 градусов Цельсия.

Сварочные электроды ОК96.20

Обозначение и маркировка

Электрода ОЗА 1 расшифруются как наплавочные материалы с основным покрытием, предназначены для сварки технического алюминия и содержащие 1% примесей.

Выбор

Электроды для сварки дюралюминия и других сплавов подбираются под основной металл. Желательно, чтобы содержание дополнительных элементов в обоих случаях было одинаковым. Допускается присутствие небольшого количества элементов, улучшающих свойства сваривания, примерно в сотых долях процента. Зачастую в марках указано, к каким именно сортам металла и сплава они предназначаются, так что выбор не будет сложным даже для новичков

Далее следует обратить внимание на толщину электрода, так как она не должна быть слишком большой. Из-за низкой температуры плавления всегда остается риск пропалить основной металл

Расхождение между толщиной должно составлять максимум 1 мм.

Основные режимы и нюансы применения

В данном деле технология проведения процесса и подготовка оказывается не менее важной, чем выбор нужной марки. Поэтому, нужно знать особенности, как варить алюминий электродом

Прежде всего требуется заняться подготовительным этапом. Здесь наблюдается очень большая чувствительность к чистоте поверхности. Причем это касается не только физических, но и химических параметров. Перед самой сваркой нужно зачистить поверхность щеткой, а также обработать ее растворителем, чтобы снять оксидную пленку. Иным способом ее убрать не получится, так как температура ее плавления в три с половиной раза выше, чем температура плавления алюминия.

Когда все подготовлено, то можно приступать к свариванию. Главной особенностью, которую стоит учесть, является скорость плавления электрода. Она в несколько раз выше, чем при сварке стали. Тут нужно только нарабатывать опыт. Если сварщик в первый раз встречается с данным процессом, то не стоит сразу браться за тонкие листы металла, а лучше попрактиковаться на более толстых разновидностях, где меньше риск пропалить основной металл.

Толщина основного металла, мм	Величина сварочного тока, А	Скорость проведения сварки, м/час
0,6	70	73
1,3	125	153
1,6	130	73
2,3	235	73
3	315	73

Производители

Данный тип наплавочных материалов производят многие компании, но все они придерживаются заданных стандартов, в особенности, когда речь идет об одной марке:

• Kobatek;
• UTP;
• ESAB;
• Castolin;
• Lincoln Electric.

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Трудности сварки алюминиевых сплавов и чистого металла связаны с его свойствами:

1. Температура плавления окисной пленки, покрывающей поверхность этого материала, 2044⁰C, а металла — 660⁰C.
2. Поверхность капель, образующихся при плавлении алюминия, мгновенно окисляется, что препятствует созданию монолитного шва. Поэтому сварочную ванну приходится ограждать от контакта с воздухом.
3. Из-за высокой текучести металла в расплавленном виде контроль над сварочной ванной затруднен. Проблема решается подкладкой под заготовки железных пластин для отвода тепла.
4. В алюминии содержится водород, который при остывании шва выходит наружу, образуя поры и трещины. В сплавы входит кремний, способствующий растрескиванию во время охлаждения соединения.
5. У алюминия высокий коэффициент температурного расширения, поэтому усадка при остывании приводит к деформации заготовок.
6. Из-за высокой теплопроводности сварку приходится вести током в 1,5 — 2 раза большим, чем при работе со сталью.
7. При сварке алюминия своими руками не всегда удается определить марку сплава, поэтому настройка оптимального режима сварки затруднена.

Требования к электродам по алюминию

Стандартный электрод для сварки алюминия вручную имеет угольный или металлический стержень с покрытием, которое разрушает оксидную пленку и одновременно защищает расплав в зоне стыка от преждевременного контакта с атмосферным воздухом.

Для выполнения работ в бытовых условиях используется инвертор с выпрямительным блоком для получения постоянного напряжения. Аппарат пригоден как для соединения малогабаритных элементов, так и для заделки трещин в корпусах узлов, отлитых или отштампованных из алюминиевых сплавов.

Электрод защищает расплав от преждевременного контакта с воздухом.

Если применяется плазменная установка, то оборудование рассчитано на использование вольфрамового стержня диаметром 1,5 мм, который не плавится в процессе сварки. В зону дугового разряда подают присадочную проволоку из алюминиевого сплава. Технология отличается повышенной скоростью выполнения работ и предусматривает использование переменного тока.

При автоматической сварке в зону соединения подают флюс и присадочную проволоку.

Необходимые легирующие компоненты в составе электродов

Алюминиевые электроды имеют центральный сердечник из проволоки, которая может содержать присадки:

• марганец, повышающий устойчивость расплава к коррозии;
• кремний, улучшающий свариваемость деталей;
• магний, обеспечивающий повышение прочности стыка;
• кремний с магнием, позволяющие улучшить термическую устойчивость шва.

Электроды для инвертора

Специализированных деталей из технически чистого алюминия или сплавов для инверторной сварки не существует. При присоединении инвертора необходимо выбрать постоянный ток и подключить провода по схеме обратной полярности (отрицательный полюс — к заготовкам). Подобная технология позволяет разрушать оксидную пленку дугой, при прямой коммутации варить алюминий инвертором затруднительно.

Качественные электроды для сварки инвертором дают хороший шов.

Характеристики для дуговой сварки

При проведении дуговой сварки плавящимся электродом формируется постоянный разряд, обеспечивающий быстрый переход материала стержня в жидкое (а также газообразное) агрегатное состояние.

Сварка алюминиевых деталей занимает в 2-3 раза меньше времени, чем соединение стальных листов с аналогичными габаритами. Поскольку при остановке электрода на наконечнике стержня и поверхности шва образуется слой шлака, то повторный розжиг дуги затруднителен. Опытные сварщики формируют шов до полного израсходования длины электрода.

Электроды для дуговой сварки.

Поверхность стержней для сварки алюминиевых сплавов покрыта плотным слоем, состоящим из соединений хлора и фтора с щелочными или щелочноземельными металлами. При горении дуги флюс вступает в химические реакции с оксидной пленкой, формируя нерастворимые в алюминии шлаки, которые затем удаляют с поверхности шва механическим способом.

Особенности для дюралюминия

Помимо стандартных электродов для алюминия (которые теоретически подходят и для работы с дюралем), существуют специальные изделия, которые отличаются химическим составом стержня и покрытия. Например, шведский производитель ESAB выпускает продукцию под маркой ОК-9620 или ОК-9650, рассчитанную на дюралюминий.

Шведский производитель электродов ESAB.

Технология сварки

Чтобы заварить дюраль, используют разные методы. В домашних условиях металл варят электродуговым аппаратом плавящимися электродами. На производстве чаще применяют полуавтоматы, аргоновую сварку.

Расходные материалы выбирают под вид дюраля:

• ОЗА-1, стержень легирован титаном, медью;
• ОЗА-2 – алюминий с железом, титаном;
• ОЗАНА-1, ОЗАНА-2 – с кремнием, железом, ОЗАНА-1 применяют для сплавов А0, А1, А2, А3; ОЗАНА-2 – для АЛ4, АЛ9 и АЛ11;
• ОК96.10, ОК96.20 – стержень с марганцем, кремнием, железом.

Стержни предварительно прогревают до 150°С, просушивают. Для выполнения швов применяют сварочный трансформатор или другой преобразователь тока

Важно учитывать высокую текучесть алюминия, работы лучше проводить в нижнем положении. Скорость образования шва должна быть высокой, чтобы не образовалась большая ванна расплава

Качественных швов электродуговым методом не получить. Они получаются пористыми, возможно растрескивание. В металле возникают остаточные напряжения.

Вольфрамовый электрод применяется для стыковых соединений заготовок от 3-х мм толщиной. Нужно изолировать рабочую зону облаком инертного газа.
Газосварка ацетиленом с использованием угольного электрода малоэффективна, образуются непрочные швы

С плазменными водородно-кислородными горелками получают прочные соединения.
При работе с полуавтоматом нужно учитывать несколько нюансов: скорость подачи проволоки должна быть высокая; важно отрегулировать мощность дуги так, чтобы металл не перегревался.
Аргоновая сварка с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода – метод, позволяющий получать качественные соединения. Аппарат настраивают на переменный ток.

При проведении сварочных работ необходимо придерживаться правил ТБ, предварительно проверять сварочное оборудование. Выбор метода зависит от режима работы детали. Если нагрузка на скручивание, шов должен быть надежным. Для статической достаточно заварить дюраль плавящимся электродом.

Выполняем сварку: этапы работы

Как сварить алюминий стало понятно после многочисленных попыток и экспериментов. Далее представлены пошаговые действия, позволяющие получить качественное соединение в домашних условиях:

Если свариваемые пластины имеют толщину более 5 мм, то необходима разделка кромок. Стандартом считается срез краев под 45 градусов, но допускаются и другие значения. Стоит отметить, что чем больше угол разделки, тем шире получится сварочный шов. При толщине пластин более 7 мм между ними требуется технологический зазор в 2 мм. Если рабочим объектом является трещина, то ее необходимо расширить отрезным диском и «болгаркой», иначе шов будет поверхностным.
Подготовленное изделие необходимо прогреть. Удаление влаги производится пропан-кислородным пламенем. Это может быть резак или обычный баллончик с бытовой горелкой. Нагреть необходимо поверхность до 150 градусов. Проверить это можно специальным аппаратом или визуально по сухому состоянию материала.
После нагрева быстро осуществляется зачистка оксидной пленки. Для этого подойдет обычная щетка по металлу

Снять тугоплавкий слой важно в начале зоны сварки. Последующее действие будет оказывать электрод, чей состав и температура разъедают оксид, позволяя производить сварку.
На подготовленном материале ставятся прихватки, фиксирующие свариваемые стороны

Корневой шов необходимо провести ровно, заполнив зазор. Угол относительно свариваемых частей необходим в 90 градусов. Это непривычно для начинающих сварщиков, или тех, кто работал только с углеродистой сталью. Но так расплавляемый металл будет точнее попадать в место соединения. После небольшого остывания поверхности отбивается шлак. Это происходит довольно трудно, поэтому требуется острый молоточек.
Последующие слои шва наносятся до того уровня, чтобы заполнить всю толщину материала и создать небольшой валик поверх места соединения.
Швы ведутся короткой дугой. Чрезмерное увеличение зазора может приводить к обрыву дуги. На конце электрода образуется нагар в виде белого слоя. Это выступающая щелочь. Чтобы продолжить сварку требуется удалить этот диэлектрик.

Электрод при сварке алюминия инвертором плавится быстрее, чем при работе с обычной сталью, поэтому тренировки на нерабочей поверхности помогут привыкнуть руке к сохранению дистанции.

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.

Химические свойства алюминия

растворимость водородашов может стать пористым

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 660.3 о С, температура плавления оксидной плёнки — 2037 о С.

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.

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

Виды вольфрамовых электродов

Модели вольфрамовых электродов различаются по цветам:

Зеленые (WP) – в данной модели самое высокое содержание чистого металла, так как доля примесей составляет всего 0,5%. При использовании переменного тока они дают отличную стабильность горения дуги. Баланс может быть улучшен при помощи высокочастотной стабилизации осциллятором. Лучше всего свойства проявляют себя при синусоидальном переменном токе. Используются вольфрамовые электроды для сварки алюминия, а также его сплавов, и магния. По причине ограниченной тепловой нагрузки, в данных разновидностях конец инструмента выполнен в виде шарика.

Вольфрамовые электроды типа WP

Белые (WZ8) – в данной модели дополнительно присутствует оксид циркония. Здесь ни в коем случае не должно присутствовать какое-либо загрязнение в сварочной ванне. Использование предпочтительно на переменном токе. Данная разновидность обеспечивает повышенную стабильность дуги. Токовая нагрузка является более высокой, которую могут выдержать ториевые, лантановые и цериевые электроды. Заточка вольфрамовых электродов здесь выполнена в виде сферы. Используется для сваривания никеля, магния, бронзы, алюминия, а также сплавов этих металлов.

Вольфрамовые электроды WZ8

Красные (WT20) – в данной модели присутствует оксид тория. Красные являются одними из самых распространенных, так как смогли лучше всех проявить себя при сварке на постоянном токе, существенно превосходя модели без добавок. Сам торий относится к радиоактивным металлам низкого уровня, поэтому они дают негативный осадок не только на окружающую среду, но и на здоровье мастера. Выделения при периодическом использовании не подвергают здоровье большому риску, но постоянное использование может дать осложнения. Вольфрамовый электрод для аргонной сварки с торием отлично проявляется себя как на постоянном, так и на переменном токе. У него можно изменять угол затачивания наконечника, так как даже при высокой силе тока они не плавятся в своих тонких местах. Стандартная заточка делается в виде площадки с выступами. Могут подходить для сваривания мели, никеля, титана, тантала, молибдена и кремниевой бронзы.

Вольфрамовые электроды WT20

Тёмно-синие (WY20) – это иттрированная модель, которая обладает повышенной стойкостью к воздействию высоких температур. Применяют их при постоянном токе с прямой полярностью. Служит инструмент для сварки особо ответственных конструкций. Оксидная добавка здесь составляет около 2%. Благодаря иттрированию повышается стабильность катодного пятна, поэтому, даже при изменении тока в широком диапазоне дуга остается стабильной. Используются вольфрамовые электроды для сварки нержавеющих сталей, низколегированных и углеродистых металлов.

Вольфрамовые электроды WY20

Серые (WC20) – в данной модели присутствует около 2% оксида церия. Церия является весьма распространенным редкоземельным нерадиоактивным металлом. Он положительно влияет на эмиссию электрода. Благодаря этому начальный запуск становится легче, а диапазон работы по току становится шире. Это универсальные инструменты, которые могут применяться при любом роде электричества. Здесь заметна высокая стабильность дуги даже при небольшом токе. Они используются для орбитальной сварке трубопроводов и тонких листов металла. При высоких температурах церий концентрируется в наконечнике, что становится недостатком. Их применяют для работы с необием, танталом, молибденом, бронзой, кремниевой бронзы.

Вольфрамовые электроды WC20

Золотистые и синие (WL15 и WL20) – обе марки содержат в себе оксид лантана. Это дает хорошие показатели для начального запуска дуги. С ними намного ниже вероятность сделать прожог металла. Дуга остается устойчивой на протяжении всего времени эксплуатации. Отличия в марках состоит в том, что в золотистых имеется 1,5% добавок, а в синих – 2%. Чем больше оксида лантана в составе, тем выше диапазон рабочего тока. Здесь он в 1,5 раза больше, чем в других марках. Это влияет на износ поверхности наконечника, который считается одним из самых тонких в этой отрасли. С его помощью сваривают стали высокого легирования, медь, алюминий и бронзу.

Вольфрамовые электроды WL-15