Сварка алюминия полуавтоматом: особенности и технология новичкам

Если вы решили использовать полуавтомат Аврора Динамика 200 Эксперт, сами себя можете считать счастливчиками. Настройка этого аппарата оказывается одновременно и простой, и очень гибкой. Новички смогут с лёгкостью воспользоваться разнообразной библиотекой готовых программ, а опытные мастера оценят расширенные возможности для ручной регулировки параметров сварки, что значительно увеличивает гибкость и адаптацию аппаратных настроек под различные задачи.

Сварка алюминия полуавтоматом — особенности, технология

Полуавтоматическая сварка алюминия, также известная как MIG/MAG сварка в среде защитных газов, представляет собой один из основных методов обработки цветных металлов. В данной технологии применяется специальная присадочная сварочная проволока, предназначенная для соединения алюминиевых заготовок. Чтобы защитить сварочный шов алюминия от негативного воздействия кислорода, что может привести к окислению, используется инертный газ, чаще всего это смесь или чистый аргон. Сварщик вручную управляет горелкой, через которую автоматически подается присадочная проволока с защитным газом, причем скорость и давление могут быть заранее заданы.

Важно заметить, что сварка алюминия без подачи защитного газа является крайне нежелательной по нескольким причинам:

• увеличивается разбрызгивание металла, что может привести к потере материала и снижению качества соединения;
• застывающий шлак плохо отделяется, что усложняет процесс и может вызвать повреждения;
• прочность сварного шва заметно снижается, что делает соединение ненадежным;
• пористость шва увеличивается, что также ухудшает его характеристики.

Сварка из алюминия находится в коренном отличии от сварки обычной стали, так как алюминиевые заготовки обладают высокой теплопроводностью. В связи с этим, заранее прогревать заготовки и увеличивать скорость подачи присадочного материала крайне рекомендуется. Чаще всего полуавтоматическая сварка алюминия применяется как в мелких, так и крупном производстве и на промышленных предприятиях, а также в различных сферах, таких как судоремонт, строительство, авиация, пищевая и химическая отрасли, включая мастерские и сервисные станции.

Сварка алюминия методом MIG/MAG требует соблюдения следующих условий:

• наличия профессионального оборудования и качественных расходных материалов;
• использования сварочной проволоки высокого качества;
• высокой квалификации сварщика, от умения которого зависит качество шва;
• соблюдения стандартов использования специализированных защитных газов или их смесей.

Соблюдение этих параметров позволяет добиться минимальных дефектов и высокого качества соединения при сварке алюминиевых заготовок способом MIG/MAG.

Отличительные особенности сварки MIG/MAG от TIG

Алюминий, как цветной металл, обладает высокой температурой плавления, что связано с образованием на его поверхности тугоплавкой оксидной пленки. Нужно учитывать, что в отличие от других металлов, изделия из алюминия при нагреве не меняют своего цвета.

Процесс сварки алюминия с использованием методик MIG/MAG и TIG отличается по ряду ключевых характеристик:

• При сварке полуавтоматом используется присадочная плавящаяся проволока, тогда как в случае аргонодуговой сварки применяется вольфрамовый электрод с присадочными прутками.
• При MIG/MAG сварке дуга образуется между сварочной проволокой и свариваемым металлом, тогда как при TIG сварке — между вольфрамовым электродом и обрабатываемым металлическим материалом.
• Полуавтоматическая сварка MIG/MAG, как правило, имеет более высокую производительность по сравнению с ручной TIG-сваркой.
• Метод MIG/MAG легче освоить начинающим сварщикам, так как он требует меньше навыков, чем аргонодуговая сварка TIG.
• Полуавтоматическое устройство может быть оснащено функцией Double pulse (Двойной пульс), при которой во время сварочного процесса происходит наложение импульсов с разными значениями на основной ток, чтобы добиться точного контрола тепловложений. Это позволяет формировать качественный чешуйчатый шов с глубоким проваром, сопоставимым с тем, что можно достичь при более сложной работе с TIG-сваркой.
• Сварка алюминия методом TIG, как правило, происходит гораздо медленнее, чем полуавтоматическая сварка MIG/MAG.
• Важным аспектом является то, что аргонодуговая сварка обеспечивает более прочное соединение, поэтому ее чаще используют на ответственных участках и для высоконагруженных задач, таких как сварка трубопроводов высокого давления или соединительных элементов, например, муфт и переходников с высокой нагрузкой.

В современные полуавтоматы встроены различные режимы работы, которые могут включать классический сварочный режим, импульсный и двойной пульс. Наличие этих режимов позволяет обеспечить более качественный провар алюминия и эффективное пробитие оксидной пленки на поверхности заготовок. Например, при импульсном режиме каждая капля присадочного материала вдавливается в алюминий, что обеспечивает высокое качество сварного шва, его прочность и однородность, одновременно снижая разбрызгивание и усиливая структурную целостность соединения.

Чем отличается сварка алюминия полуавтоматом от аргонодугового (TIG) метода

Существует несколько основных отличий между MIG и TIG сваркой:

1. Первое и главное отличие связано с типами используемых электродов: аргонодуговая сварка использует вольфрамовые электроды, в то время как при MIG-сварке применяется алюминиевая проволока.
2. Обратите внимание, что аргонодуговой метод предназначен исключительно для ручной сварки, в то время как MIG/MAG может использоваться в полуавтоматическом и автоматическом режимах.
3. В связи с вышеупомянутым, аргонодуговой сваркой обычно заваривают более ответственные участки, так как она обеспечивает более высокую прочность сварного соединения.
4. Использование TIG-сварки требует больших затрат на расходные материалы, так как необходимо учитывать как вольфрамовые электроды, так и присадочную проволоку.

Метод аргонодуговой сварки является довольно распространенным как в производственных, так и в бытовых условиях. Поэтому целесообразно обратить на него внимание и для более глубокого понимания его особенностей можно ознакомиться с соответствующим материалом, по ссылке.

Полуавтомат для сварки алюминия может быть оснащён как стандартными, так и специализированными функциями, включая импульсный режим. Применение последнего является весьма эффективным, поскольку мощный импульс позволяет моментально пробивать оксидную пленку на поверхностях свариваемого материала, обеспечивая высокое качество сварного соединения, минимизируя разбрызгивание и создавая крепкий и однородный шов.

Особенности и преимущества сварки алюминия полуавтоматом

У сварки алюминия полуавтоматом имеются явные преимущества, которые позволяют значительно упростить процесс, а также некоторые специфические особенности:

1. Высокая производительность: по сравнению с аргонодуговой сваркой, скорость процесса возрастает в три раза, что оптимизирует время выполнения работ.
2. Простота освоения: данный метод значительно проще, чем аргонодуговая сварка, что позволяет даже начинающим агентам с этим справиться. В связи с этим сварка алюминия полуавтоматом может восприниматься как довольно обычная процедура.
3. Импульсный режим является незаменимой функцией в полуавтоматах, так как значительно улучшает качество выполняемых сварочных работ и качество шва на выходе.
4. Необходимость в качественной сварочной проволоке (присадке): низкое качество проволоки может негативно отразиться на стабильности и эффективности процесса сварки.
5. Для алюминиевых заготовок часто подача проволоки устанавливается на 15-20% выше, чем при работе с теми же толщинами черного металла (стали), а также на 30% увеличивается напряжение, что связано с особыми физико-химическими свойствами алюминия.

Как подготовить алюминий к сварке полуавтоматом в среде аргона?

Если ваш сварочный аппарат не поддерживает импульсный режим, необходимо предварительно подготовить заготовки. Это делается, чтобы удалить оксидную пленку, которая может помешать качественной сварке. В качестве инструмента чаще всего используют специальную металлическую щетку или болгарку с зачистным диском. Если толщина детали более 5 мм, для улучшения качества соединения потребуется выполнить V-образную разделку кромки под углом 45 градусов. Важно проводить сварку изделий сразу после обработки, так как новая пленка может образовываться на поверхности уже через один-два часа.

Если вы собираетесь сваривать детали толщиной до 3 мм, важно подготовить подложку. Чаще всего используют медные пластины, которые помогут предотвратить прожоги и уменьшить риск прилипания материала к основной детали. Если подложки не будет, вероятности выхода заготовок из строя значительно увеличатся.

Кроме того, перед тем, как начать сварку алюминия полуавтоматом, рекомендуется предварительно разогреть детали. Это необходимо для уменьшения вероятности их деформации в процессе сварки. Для подогрева могут использоваться специальные печи или горелки, которые обеспечивают равномерное и достаточное прогревание материала.

Какой полуавтомат выбрать для сварки алюминия?

С учётом всех специфических особенностей алюминия, выбор аппарата для его сварки требует особого подхода. При выборе инвертора для сварки алюминия обязательно учтите следующие моменты:

• Есть ли импульсный режим. Уже упоминалось о его значимости для качества сварки. Подходящей альтернативой может стать устройство, работающее на постоянном и переменном токе AC/DC. В таком случае смена полярности будет происходить автоматически, что позволит разрушить оксидную пленку и перенести капли быстро в момент максимального нагрева на электроде.
• Наличие 4 роликов в подающем механизме. Это условие не является обязательным, но наличие такого количества направляющих обеспечит максимально плавную подачу материала в место сварки. Следует убедиться, что канавка на роликах имеет форму U и не имеет насечек на поверхности.
• Входящее напряжение аппарата должно соответствовать рабочим условиям. Например, для гаража можно выбрать полуавтомат, работающий на 220 В, тогда как для производственных нужд потребуется устройство на 380 В.
• Определите максимальную силу тока. Это зависит от толщины свариваемых заготовок. Для материалов толщиной до 5 мм будет достаточно 200 А, в то время как для более толстых деталей потребуется 300 А и более.
• Тип охлаждения также имеет значение. На малых токах достаточно воздушного охлаждения. Однако, если планируются сварочные работы на 300–400 А, вам понадобится горелка с водяным охлаждением для повышения эффективности работы.

Какие расходники нужны для сварки алюминия полуавтоматом

Для успешной работы вам потребуется не только сварочный аппарат, но и специальная оснастка и материалы. В первую очередь нужна проволока для сварки. Мы рекомендуем использовать две марки присадочной проволоки: 4043 и 5356. О их особенностях можно узнать из дополнительного материала, который мы ранее разработали.

Для подачи алюминиевой проволоки необходимы специальные тефлоновые каналы. В отличие от стальных аналогов, их внутренняя поверхность более гладкая, что предотвращает застревание и цепляние проволоки.

Ранее работники выбирали для сварки алюминия наконечники с большим диаметром отверстия. Например, если проволока имела диаметр 1 мм, выбирали наконечник с отверстием 1,2 мм. Однако современные технологии позволяют избавиться от этой практики, так как появилось множество специальных расходных материалов, предназначенных для работы с алюминием.

Подготовка полуавтомата: требования к аппарату и расходникам

Стабильное горение дуги, формирование качественного шва, а также глубина провара и количество брызг зависят как от мастерства сварщика, так и от уровня оснащения, функциональности полуавтомата, расходников и подготовки свариваемых деталей.

Для заваривания алюминия следует учитывать следующие моменты:

• Для сварки используются аргон и гелий. Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне наиболее распространена благодаря доступности газа и предоставляемым высоким результатам. Однако при работе с толстыми заготовками и на ответственных узлах лучше использовать не аргоновую, а гелиевую среду или их смеси, так как гелий может повысить тепловложение и снижает пористость шва.

• Важно следить за качеством проволоки: её диаметр должен быть равномерным по всей длине, а перекручивание недопустимо. Изменения размеров и изгибы могут существенно влиять на подачу и стабильность горения дуги.
• Желательно выбирать полуавтомат с 4-роликовым подающим механизмом и U-образной канавкой, что способствует плавному, равномерному движению проволоки и обеспечит возможность получения однородного и качественного шва.
• Рекомендуется использовать горелку с коротким шлейфом, с тефлоновым направляющим каналом и наконечником, который должен быть немного больше диаметра проволоки. Такая конструкция уменьшит риск падения напряжения, трения и деформации мягкой проволоки в ходе движения, обеспечивая нужные характеристики дуги.
• Не забывайте о тщательной зачистке заготовок: независимо от толщины оксидной пленки, она оказывает влияние на сварку и результат. Поэтому поверхности следует очищать непосредственно перед началом сварочного процесса.

Существуют полуавтоматы с синергетической настройкой, которые позволяют использовать заранее запрограммированные параметры, что значительно упрощает процесс сварки, а аппараты с импульсным режимом помогут повысить качество шва.

Чем различаются МИГ и ТИГ сварка алюминия

Учитывая наличие оксидной пленки, аргонодуговую TIG сварку алюминиевых элементов осуществляют на переменном токе для оптимизации катодного распыления. Тем не менее, из-за формы электрода провар получается шире и менее глубоким, тогда как при MIG сварке обеспечивается более глубокое проплавление.

Производительность TIG сварки снижается из-за невысоких токов, напряжения на дуге и тепловложения, что становится особенно заметным при работе с толстым металлом. Таким образом, TIG сварка более предпочтительна для выполнения тонкостенных заготовок и стыков, где особенно важен контроль тепловложения.

Метод TIG не только менее производителен, но и более затратен. Поскольку он требует использования как неплавящихся электродов, так и присадочной проволоки, общая стоимость процесса вырастает.

Можно ли выполнять сварку алюминия полуавтоматом с опцией TIG DC? Да, такая возможность существует, но только в режиме MMA, поскольку функция TIG DC подразумевает использование аргонодуговой сварки на постоянном токе, что менее эффективно для алюминия, так как не разрушается оксидная пленка.

Подготовка полуавтомата и его оснастки

Тщательная подготовка оборудования также крайне важна и предполагает не только настройку режима работы, но и проверку всех составляющих сварочного аппарата. Для сварки алюминия необходимо использовать инертные газы, такие как аргон (Ar), гелий (He) или их смеси, так как выбор газа и пропорций в смеси существенно влияет на качество валика и глубину проплавления, что показано на рисунке 1.

Рисунок 1

Чтобы правильно подготовить полуавтомат, потребуется настроить устройство и произвести замену множества комплектующих:

— Механизм подачи проволоки желательно иметь четырехроликовый с U-образной канавкой, чтобы избежать смятия проволоки во время подачи. Это позволяет значительно улучшить качество сварки, как визуально, так и по прочности.

Рисунок 2

— Канал для подачи проволоки следует заменить на тефлоновый для уменьшения коэффициента трения, а также обеспечить плотное прилегание канала к роликам для стабильной подачи. Для большего срока службы и стабильного токоподвода рекомендуем использовать тефлоновый канал с концом из витой проволоки, вставляемой в горелку.

Рисунок 3	Рисунок 4

— Для сварки алюминия полуавтоматом рекомендуется использовать горелку с длиной кабеля не более 3 м. Если вам потребуется провести сварку с кабелем большей длины или использовать очень мягкую проволоку, нужно использовать горелки типа Push-Pull или SpoolGun.

Рисунок 5	Рисунок 6

— Из-за высокого коэффициента теплового расширения алюминия рекомендуется использовать наконечник для токоподвода с диаметром отверстия, большем на 1 размер по сравнению с диаметром проволоки.

Техника сварки алюминия

Не менее важной является правильная техника сварки алюминия полуавтоматом, которая требует как подготовки оборудования, так и навыков самого сварщика, так как имеются свои особенности этого процесса:

Процесс сварки алюминия полуавтоматом необходимо осуществлять под углом вперед в 10–15 градусов от нормали. Это помогает обеспечить должную защиту шва газом, что отражается на его качестве (описано на рис. 8).

При выполнении вертикальных швов предпочтительнее применять метод сварки на подъем, который обеспечивает лучшую газовую защиту.

Особое внимание следует уделять соблюдению температурного баланса при сварке алюминия. Так, из-за перегрева чистого алюминия может произойти вытекание сварочной ванны, тогда как при перегреве АМг может наступить закалка сварного шва. Во избежание вытекания шва рекомендуется проводить V-образную разделку на обратной стороне детали. В случае недостаточного тепловложения и недостаточной зачистки может возникнуть высокая пористость, что также негативно влияет на прочность шва.