Работы по свариванию алюминия зачастую сопровождаются множеством трудностей, связанными с его химико-физическими характеристиками. В промышленности такие задачи всегда решались проще, чем в быту. Однако благодаря постоянному улучшению технологий и оборудования сварка алюминия в домашних условиях тоже перестала быть трудноразрешимой задачей.
Особенности алюминия
Как технически чистый алюминий, так и его сплавы (силумин, дюралюминий, авиаль и прочие) обладают уникальными характеристиками: малый удельный вес, отличная тепло- и электропроводность, высокая механическая стойкость. К сожалению, плохая свариваемость тоже его неотъемлемое свойство. Тому есть несколько причин:
- Когда алюминий расплавлен, он отличается повышенной текучестью, а это, в свою очередь, затрудняет формирование сварочной ванны. С этим борются при помощи теплоотводящих подкладок.
- Этот металл характеризуется высоким коэффициентом теплового расширения. Когда он застывает, происходит его усадка, что может послужить причиной деформирования соединяемых деталей.
- Металл покрыт пленкой оксида алюминия. Температура ее плавления примерно в три раза больше, чем у чистого алюминия. Во время сварки расплавленный алюминий почти мгновенно покрывается оксидом, что служит серьезным препятствием для создания сплошного однородного шва. Чтобы решить эту проблему, во время сварки алюминий изолируют от взаимодействия с воздухом.
- Если использовать сварочный инвертор для сварки алюминия, понадобится ток силой примерно в полтора раза больше, чем для сварки стали.
- Алюминий и его сплавы содержат в себе растворенный водород. Когда металл застывает, водород стремится вырваться наружу, а это, в свою очередь, способствует образованию микротрещин и пор. Образованию трещин особенно подвержены сплавы с увеличенным содержанием кремния.
- Сварка алюминия инвертором в домашних условиях еще осложнена определением точного состава и марки сплава, чтобы правильно настроить оптимальный режим сваривания.
Способы сваривания
Сварка в домашних условиях вполне — разрешимое задание. Для достижения результата существует несколько методов:
- Полуавтоматическая сварка с использованием проволоки специального состава. Процесс сваривания должен проходить в окружении защитного газа.
- Электросварка с использованием инверторного аппарата. При использовании этого метода необходимо применять электроды с покрытием специальным составом.
- Сваривание в окружении инертного газа с применением электрода из вольфрама.
Подготовка деталей
Применение любого из способов сварки алюминия предусматривает тщательную подготовку и обработку детали, даже если нужно заварить небольшую трещину. В первую очередь необходима механическая зачистка от грязевых отложений, технических жиров, масел и прочего. После этого деталь необходимо обезжирить. Можно использовать авиакеросин, уайт-спирит, ацетон или иные растворители со сходными свойствами.
После этого детали необходимо осветлить в течение нескольких минут в растворе азотной кислоты при комнатной температуре. Ее концентрация должна составлять не менее 350 г/л. Когда предстоит сваривать толстые детали, их кромки нужно разделать. При использовании электродов со специальным покрытием — если толщина превышает 20 мм, при иных методах — более 4 мм.
При сваривании тонких алюминиевых листов или профиля (толщиной не более 1,5 мм) торцы необходимо отбортовать.
Один из самых важных подготовительных этапов — снятие пленки оксида алюминия. Для этой цели лучше всего использовать шабер или щетку с волосками из нержавеющей проволоки. Нельзя использовать абразивные круги, шлифовальную ленту, пескоструйные или дробеструйные аппараты из-за высокой вероятности появления шлаковых отложений. От момента окончания подготовительных работ до сваривания деталей не должно пройти больше 3−4 часов.
Сваривание специально покрытыми электродами
Этот метод сваривания подойдет для алюминиевых конструкций, к которым не выдвигаются повышенные требования по прочности, однородности и надежности соединительного шва. Он получил наибольшее распространение для работ, выполняемых своими руками в бытовых условиях, так как сварить алюминий инвертором несложно. Работы необходимо проводить на постоянном токе, который подключен в обратной полярности.
Ток подбирается с использованием правила — на каждый миллиметр толщины электрода требуется около 30 А. Для свариваемых деталей средней и большой толщины требуется дополнительный подогрев. Для толстых деталей нужен предварительный локальный прогрев свариваемого стыка.
Это позволяет использовать для сварки небольшие токи и снижает вероятность появления трещин из-за резкого охлаждения конструкции.
В процессе сварки не следует совершать поперечные колебательные движения электродом. Сваривать необходимо быстро, без обрыва дуги, повторное разжигание возможно только после удаления шлаковой корки. После сваривания сразу нужно удалить шлак. Место соединения промывается горячей водой, а затем обрабатывается щеткой по металлу. Главные недостатки такого метода (особенно справедливо для деталей толще 5 мм):
- высокая пористость шва;
- разбрызгивание расплавленного металла в момент сваривания;
- сложности с отделением шлака от плоскости шва.
Работы в окружении инертного газа
Это одна из самых распространённых технологий соединения сваркой для алюминия и его сплавов. Соединения обладают высокой прочностью и однородностью. В роли защитного газа обычно используется высокоочищенные гелий или аргон. Непосредственно для сварки применяют прутки или вольфрамовые электроды. Режимы сваривания и требуемые расходные материалы выбираются по справочным таблицам.
В момент сваривания первым двигают присадочный пруток, а уже за ним горелку. Дугу необходимо удержать длиной около 2 мм. Крайне не рекомендуется совершать поперечные колебательные движения. При сварке тонких деталей используют стальные или медные пластинки в роли радиаторов. Важно начинать подачу газа за несколько секунд до начала сваривания, а прекращать — через несколько секунд после окончания.
После окончания сварочных работ производят удаление шлаковых отложений.
Сварка полуавтоматическим оборудованием
Для сваривания алюминия и его сплавов также используются импульсные полуавтоматы. Получаемые с их помощью соединения обладают высокой прочностью и надежностью. Главной особенностью работы с таким оборудованием является то, что за счет высокого импульсного напряжения разбивается оксидная пленка. К сожалению, в домашних условиях это оборудование не получило достаточного распространения из-за высокой стоимости. Кроме того, хотя качество соединения выше, чем при сварке с использованием специально покрытых электродов, оно уступает по качеству соединениям, полученных при сварке в окружении защитных газов.
