Согласно опыту сварщиков, чем короче канал подачи проволоки, тем выше качество сварки. Это обусловлено тем, что алюминиевая проволока, обладая мягкостью, затрудняет процесс подачи при увеличении длины канала. Наиболее оптимальный вариант — это использование горелок длиной 3 метра.
Как сваривать алюминий в домашних условиях
В этой статье мы подробно рассмотрим все доступные методы сварки алюминия, которые могут быть использованы в бытовых условиях, а также необходимые аппараты и расходные материалы, что позволит вам сделать правильный выбор.
После того как некоторые сварщики-любители освоили процесс сварки черного металла, они начинают задаваться вопросом, возможно ли сваривать алюминий в домашних условиях. Это является более сложной задачей, требующей использования специального оборудования, расходных материалов и правильной подготовки алюминиевых деталей перед сваркой. Здесь мы исследуем все существующие способы сварки алюминия, доступные в быту, и расскажем о необходимом оборудовании, чтобы помочь вам определиться с выбором.
Какие алюминиевые детали можно варить в домашних условиях
Сварка алюминиевых заготовок возможна на таких площадках, как гараж, дача, двор частного дома или в небольшой мастерской. Идеальная толщина заготовок для сварки составляет от 0.8 до 10 мм. В самых простых случаях это могут быть:
- дверная фурнитура;
- посуда из алюминия;
- элементы декора для интерьера;
- различные емкости из алюминия;
- крючки для одежды.
При проведении ремонтных или строительных работ часто возникает необходимость сварки таких элементов, как алюминиевый профиль, уголок, пластины. Также возможно устранение трещин на поддонах картера, головке блока цилиндров или блоке двигателя с помощью сварочного оборудования для алюминия. В некоторых автомобилях кузовные элементы изготавливаются из алюминиевых сплавов для уменьшения веса и улучшения антикоррозионных свойств. Ремонт вмятин или разрывов на таких участках после дорожно-транспортных происшествий требует навыков сварки алюминия.
Например, если автомобиль наехал на бордюр или камень на высокой скорости, это может привести к появлению трещин на легкосплавном диске, что повлечет необходимость в выполнении сварочных работ. Все перечисленное вполне осуществимо в домашних условиях, если у вас есть необходимое оборудование, подходящие расходные материалы и знания о том, как правильно подготовить детали и вести сварочный шов.
Сварка алюминия – особенности и сложности
Важно сразу отметить, что алюминий во время сварки ведет себя иначе, чем многие другие металлы. Он не меняет цвета при нагреве, в отличие от железа или меди, что затрудняет визуальный контроль процесса сварки. Из-за этого сварщику сложно оценить:
- Достаточен ли нагрев деталей в месте соединения.
- Состоялся ли качественный контакт стыка и образовался ли шов.
- Следует ли продолжать термообработку или же достаточно остановиться.
Кроме того, высокая теплопроводность алюминия увеличивает риск перегрева и деформации изделия. Все эти факторы затрудняют задачу и делают ее сложной, под силу исключительно опытным сварщикам.
При выборе подходящего метода сварки алюминия, будь то использование простого электрода, специализированного, стандартного сварочного аппарата или инвертора, обязательно учитывайте следующие особенности:
Алюминий и его сплавы формируют на поверхности тугоплавкую окисную пленку. Например, алюминий начинает плавиться при температуре 660°C, тогда как максимально температура расплавления окисной пленки превышает 2000°C.
Эта пленка является проблемой, так как она негативно влияет на качество шва. Эту проблему можно решить, предварительно тщательно очищая поверхность деталей перед началом сварочных работ, удаляя все загрязнения до блеска.
При плавлении дюраля также наблюдается высокая текучесть расплавленного металла, что представляет еще одну затруднительную задачу при формировании сварной ванны. Одним из решений может быть использование специальных подложек из материала, который быстро отводит тепло. Это позволяет металлу не растекаться, быстро застывать и формировать качественный шов.
Из-за процессов, происходящих при производстве алюминия, в нем могут содержаться растворённые примеси, негативно влияющие на сварку. Например, водород может вызвать появление пор в застывающем шве, а кремний может привести к образованию трещин, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения.
- Расплавленный металл быстро покрывается оксидной пленкой.
Как только начинается сварка, образующиеся капли расплавленного металла немедленно покрываются оксидной пленкой, что оборачивается невозможностью получения качественного монолитного соединения.
Разрешить эту проблему можно, оградив рабочую зону от атмосферного кислорода с помощью инертного газа, такого как аргоном. Однако прежде чем заняться сваркой алюминия, необходимо продумать, каким образом это условие будет выполнено в домашних условиях.
Из-за высокой теплопроводности алюминия возникает необходимость в применении сварочного тока большей величины. Для сравнения, при сварке обычной стали ток требуется в 1,5 раза меньший, несмотря на то, что алюминий плавится при значительно более низкой температуре.
- Большой коэффициент теплового расширения.
Детали, соединенные в нагретом состоянии, могут при остывании перекрываться, так как алюминий сильно усаживается при остывании.
Плюсы и минусы
Ниже перечислены преимущества сварки дюраля в домашних условиях:
- Экономия средств, если уже имеется нужное оборудование.
- Быстрые результаты работы.
- Возможность использования недорогих заменителей для материалов, рекомендованных по стандартам.
- Отсутствие строгих требований к месту стыковки частей.
При этом стоит отметить, что сварка алюминия в быту может не давать высокого качества соединения и в значительной степени зависит от уровня профессионализма мастера. Сварку алюминия можно осуществлять даже обычной сваркой, то есть с использованием трансформаторного аппарата, хотя для этого потребуются специальные электроды, плавящиеся на алюминии. Так, например, я использовал такие марки, как УАНА, ОЗА и ОЗАНА.
Однако, если ваша цель — добиться прочного и качественного шва, данный способ не стоит рекомендовать, так как он более подходит для снижения затрат на технологический процесс.
Кроме того, существуют некоторые недостатки сварки алюминия в домашних условиях:
- Трудности в поиске подходящих присадок.
- Невозможность применения наиболее современных методов.
- Отсутствие стандартизированного контроля за конечным результатом сварки.
- Вероятность не соблюдения условий хранения электродов.
- Сложность соблюдения правил безопасности во время работы.
Важно также помнить, что чем толще свариваемая заготовка, тем больший диаметр должен быть у электрода. Так, для деталей толщиной в 2 мм рекомендую использовать электроды диаметром не менее 2,5 мм, для заготовок товщиной 3-4 мм — не менее 3,2 мм. Для бытовых условий применение расходных материалов мощностью свыше 4 мм нецелесообразно, учитывая ограничения оборудования.
Технология сварки алюминия электродами
Технология сварки алюминия с использованием электродов применяется довольно редко и больше используется в тех случаях, когда нет возможности использовать специализированное оборудование. Данный метод находит распространение в полевых условиях или в небольших мастерских, где владельцы не могут позволить себе приобретение более современного оборудования. В этом случае использование электродов может как сократить затраты, так и ускорить процесс.
Существуют различные марки электродов для сварки алюминия:
- ОК — электроды по алюминию, содержащие примеси марганца или магния. Необходимо хранить их вдали от влаги, поэтому не стоит извлекать все стержни из упаковки сразу.
- ОЗАНА — включает в себя две разновидности, которые несколько отличаются по применению в зависимости от типа и сплава металла. Эти электроды используются как для горизонтальной, так и для вертикальной сварки.
- ОЗА — изготавливаются полностью из алюминия и по своей технологии схожи с самодельными стержнями. Они отлично подходят для соединения алюминиевого сплава с кремнием.
- УАНА — предназначены для сварки алюминиевых сплавов и обладают хорошей деформируемостью.
- ЭВЧ — это электроды, применяемые в среде, где в качестве защиты используется аргон. Это электроды, полностью состоящие из вольфрама.
Цены на электроды могут варьироваться, поэтому при выборе оптимального варианта стоит обратить внимание на характеристики, которые для вас имеют наибольшее значение.
1. Ручная дуговая сварка алюминия покрытыми электродами (технология ММА).
Данная технология ручной сварки покрытыми электродами подходит для неответственных конструкций, изготовленных из чистого алюминия и его сплавов, таких как AlSi, AlMg и AlMn. Этот метод будет эффективен только для изделий толщиной менее 4 мм.
Недостатки данного способа соединения материалов включают:
- Пористость и низкая прочность шва, что говорит о невысоком качестве соединения;
- Образование большого количества брызг расплавленного металла;
- Проблема с отделением шлаковой корки, что может вызвать коррозию.
Для выполнения работ необходим ток обратной полярности без поперечных колебаний. Важно правильно рассчитать силу тока, используя следующую формулу: 25–30 А на 1 мм диаметра электрода.
Для достижения высокого качества соединения желательно перед началом сварочных работ предварительно разогреть детали до определенной температуры. Для тонких и средних по толщине деталей достаточно температуры +250…+300 °С. Более крупным изделиям потребуется температурный режим до +400 °С.
Оптимальная температура также может быть указана производителем электродов, и если такие данные доступны, лучше следовать им.
2. Ручная дуговая сварка угольными электродами.
Метод сварки алюминия с использованием угольных электродов чаще всего применяется для неответственных конструкций. Для таких работ необходим постоянный ток прямой полярности.
Для габаритных изделий толщиной более 2,5 мм требуется выполнение разделки кромок. Диаметр добавляющей присадки должен находиться в пределах 2–8 мм. Пастообразный флюс вполне можно наносить как на стержень, так и на рабочую поверхность.
Технология ручной электродуговой сварки алюминия
- Для сварки алюминия требуется постоянный ток с обратной полярностью (для этого необходимо поменять разъемы на инверторе местами). Важно соблюдать пропорции между мощностью и диаметром электрода и настраивать силу тока по следующей формуле: 30 А на 1 мм диаметра электрода.
- Свариваемые детали необходимо предварительно нагреть. При средней толщине заготовки рекомендуется нагрев до температур +200…+300 °С. Для крупных частей потребуется более высокая температура (до +400 °С).
- При стандартном формировании дуги стоит также учесть, что алюминиевые электроды имеют более высокую скорость горения. Это означает, что необходимо обеспечить увеличение скорости при формировании шва.
- Обязательно планируйте длину шва, основываясь на плавлении одного электрода. Сварочный процесс не нужно прерывать, так как шлаковая корка, образующаяся в конце стыка, не позволит снова зажечь дугу в этом месте.
- В отличие от сварки стальных металлов, во время соединения алюминиевых деталей недопустимо делать поперечные движения.
- После завершения работы шлак в месте соединения необходимо немедленно удалить, зачищая все металлической щеткой и обмывая горячей водой.
Что касается технологии сварки в аргоновой среде, то предъявляются высокие требования к сварочному аппарату и дополнительному оборудованию, которое отвечает за правильное хранение и подачу расходных материалов. Все эти параметры существенно влияют на качество сварного шва.
Аргоновая сварка алюминия и его сплавов может быть выполнена при наличии следующего оборудования:
- источник электрического тока, к которому подключается сварочный аппарат и остальные компоненты;
- баллон с защитным газом аргоном;
- механизм, контролирующий подачу присадочной проволоки в область сварки.
Технология выполнения сварочных работ в аргоновой среде на крупных промышленных предприятиях отработана до автоматизма. В таких случаях защитный газ подается через централизованную сеть. Сварочная проволока обычно формируется в большие бобины, которые устанавливаются на полуавтоматический сварочный аппарат. Все процессы происходят на специальных верстаках, поверхность которых изготавливается из нержавеющей стали.
Чтобы получить качественный сварной шов, обязательно необходимо заранее тщательно очистить детали, которые собираетесь соединять от всех видов загрязнений (масла, грязи, жира). Очистка в этом случае происходит с использованием растворителя. В ситуации, когда толщина листовых заготовок превышает 4 мм, разделка кромок обязательна, и в таком случае сварка производится встык. Для ликвидации тугоплавкой окисной пленки следует обработать места соединения с помощью напильника или металлической щетки. При сложных формах соединений допускается также использовать шлифовальные машинки.
Технология полуавтоматической аргоновой сварки алюминия имеет свои отличительные признаки. При использовании полуавтомата или ручной подачи присадки вам понадобятся вольфрамовые электроды диаметром от 1,5 до 5,5 мм. При формировании сварочной дуги электрод желательно располагать под углом 80° к поверхности деталей.
Технология аргоновой сварки
Этот метод широко применяется в случаях, когда важны внешний вид и качество сварного соединения. Для него требуется источник тока, баллон с аргоном, устройство для подачи, которое будет проталкивать присадочную проволоку в рабочую зону, а также сварочный аппарат. Если используется двухрежимный аппарат, нам потребуется выбрать режим переменного тока (АС). Сначала работают с высокой силой тока, чтобы быстрее прогреть металл, а затем ее снижают, чтобы избежать пережогов.
Для уменьшения расхода аргона стоит укомплектовать горелку газовой линзой, дополненной специальной сеткой.
Настройка аппарата
При сварке алюминия и его сплавов необходимо работать на прямой полярности, где электрод имеет отрицательный заряд. Сварка должна проходить при переменном токе.
Настройка сварочного аппарата выполняется следующим образом:
- Перед началом работы выставляют нужное давление газа (от 6 до 12 л). Это значение зависит от условий: открытое пространство или помещение, а также от диаметра сопла. Важно учитывать такое понятие, как турбулентность: слишком сильный напор газа может вызвать смешивание с воздухом, что снизит защиту области сварки.
- После нужно определить режим работы аппарата.
- Устанавливают продолжительность продувки шва (в секундах) и силу тока (в амперах) на старте.
- Увеличьте ток в течение первых двух секунд.
- Затем измеряется основной ток, который зависит от типа и толщины используемого материала.
Далее проводятся настройки переменного тока, как правило, частота должна составлять около 200 Гц, а баланс переменного ток должен составлять около 40% при небольшой ширине шва.
При этом нужно также установить режим заварки кратера (то есть усадочная раковина, которая образуется после резкого обрыва дуги), учесть время спада тока, ток завершения, а также обдув шва. Кратера не должно быть, поскольку это негативно сказывается на качестве шва — он должен быть равномерным и не отличаться от основных швов, что, конечно, зависит от уровня мастерства сварщика.
| Режимы аргонодуговой сварки алюминия вольфрамовым электродом | ||||
| Толщина металла, мм | Диаметр, мм | Сила тока, а | ||
| Диаметр вольфрамового электрода | Диаметр присадочной проволоки | Сила тока в аргоне | Сила тока в гелии | |
| 1-2 | 2 | 1-2 | 50-70 | 30-40 |
| 4-6 | 3 | 2-3 | 100-130 | 60-90 |
| 4-6 | 4 | 3 | 160-180 | 110-130 |
| 6-10 | 5 | 3-4 | 220-300 | 160-240 |
| 11-15 | 6 | 4 | 280-360 | 220-300 |
Выполняем работы инвертором
При сваривании алюминиевых заготовок часто используют инвертор. Крайне важно правильно настроить силу тока и выбрать нужный электрод. Продукты марок ОЗАНА, ОЗА или ОЗР являются наиболее подходящими для этих целей. Выбор силы тока определяется с учетом высоких плавительных свойств материала. По сути, процесс схож с технологией сварки черных металлов.
Важно! Перед началом работы электроды рекомендуется прокалить в печи, специально предназначенной для термической обработки.
Технология сварки алюминия при помощи флюсов
На рынке представлено множество флюсов, что дает возможность выбрать наиболее подходящий вариант для конкретного алюминиевого сплава. Применение флюсов не ново — они предназначены для разрушения защитной оксидной оболочки. Под воздействием высокой температуры флюс плавится и вступает в реакцию с оксидом алюминия, разрушая его. В то же время, заготовки успешно соединяются друг с другом.
Существуют флюсы, которые предназначены как для дуговой, так и для газовой сварки. Для работы с дуговой сваркой можно использовать графитовые или угольные электроды для достижения лучших результатов.
