Особенности инверторной сварки алюминия: каким должен быть инвертор? Выбор электродов, технология процесса

Существует ряд правил для получения качественного результата при сварке алюминия инвертором:

  1. Для оптимального процесса рекомендуется использовать электроды из вольфрама. При этом особое внимание стоит уделить размеру наконечника и составу электрода, так как эти факторы влияют на качество выполняемых соединений.
  2. Предварительный прогрев алюминиевых деталей позволит сократить последствия деформаций в районе сварного шва от воздействия высоких температур. При этом температура подогрева прямо пропорциональна размерам свариваемых деталей. Если конструкция большая, то может быть нагрет только локальный участок сварки.
  3. Сваривать алюминиевые элементы необходимо под защитой инертных газов (аргон, аргон+гелий);
  4. Сварочные манипуляции при работе с алюминием проводятся только с использованием тока обратной полярности. Такой выбор обусловлен возможностью разрушения образующейся оксидной пленки катодным распылением.

Какие электроды применять для сварки алюминия

Интересуетесь, какие существуют электроды по алюминию для электродуговой сварки и в среде защитных газов? Расскажем про промышленные и самодельные стержни!

Какими электродами сваривают алюминий

Плавящиеся покрытые стержни:

  • ОЗАНА-1 и ОЗАНА-2;
  • ОЗА-1 — ОЗА-2;
  • УАНА;
  • Capilla ALU 60/12 Si;
  • Aluminil Si 12;
  • EAL 4047;
  • ALUMIN-351N;
  • ZELLER 480;
  • ОЗР — ОЗР-2 использовать лучше для резки металла.

1) ОЗАНА-1, ОЗА-1, ESAB 96.10 применяются для наплавки и сварки чистых сплавов алюминия с предварительным нагревом металла. Процесс происходит на постоянном токе обратной полярности. Шов имеет коррозийную стойкость.

2) ОЗАНА-2, ОЗА-2, ESAB 96.50 сваривают сплавы кремнистые (силумин), АЛ4, АЛ9, АЛ11, пригодны для литья. Постоянный ток обратной полярности. Стержни нуждаются в прокалке, а металл в подогреве.

3) УАНА (солевое покрытие) для алюминиевых литейных сплавов АД00, АД0, АД1, АД, АМц.

4) Capilla ALU 60/12 Si спецпокрытие для соединения алюминиево-кремниевых сплавов (Al-Si, Al-Mg-Si, Al-Si-Mg-Cu). Цена 2 350 рублей за упаковку 2 кг, диаметр стержней 2,5 мм.

5) Электроды для алюминия Aluminil Si 12 со специальным белым покрытием для соединения деталей, где требуется совпадение цвета. Ремонтируют трубы, окна, мебель, детали автомобилей. Литые сплавы с содержанием Si-а до 12% — AlSi 12 (Cu), AlSi 10 Mg (Cu), AlSi 6 Cu 4. Металл толще 15 мм подогревают перед сваркой от 150 °C до 250 °C.

6) EAL 4047 для соединения алюминиевых сплавов:

  • Al Si 12 (алюминий-кремний);
  • Al Si 12 (Cu);
  • Al Si 10 Mg (алюминий-магний-кремний);
  • Al Si 10 Mg (Cu);
  • Al Si 6 Cu 4.

7) ALUMIN-351N для восстановления турбин, штреков, крышек, поршней, труб толщиной более 2 мм. Свариваемые материалы:

  • Al Si 5 Mg (3.2341);
  • Al Si 10 Mg (3.2381);
  • Al Si 10 Mg (Cu) (3.2381);
  • Al Si 12 (3.2581);
  • Al Si 12 (Cu) (3.2583);
  • Al Si 11;
  • Al Si 9 M g;
  • Al Si 9 Cu 3;
  • Al Si 7 M g;
  • Al Si 6 Cu 4.

8) ZELLER 480 с улучшенным покрытием для электродуговой сварки и наплавки алюминия, силумина, дюралюминия. Применяется для устранения дефектов литья и ремонта блоков двигателей, картеров и т.п.

9) ОЗР-1 и ОЗР-2 для резки на повышенных режимах с наклоном стержня в противоположную сторону. Движения электрода возвратно-поступательные: сверху-вниз или вперед-обратно. Прокалка изделий 1 час, при температуре 170 градусов.

Электроды алюминиевые быстро поглощают влагу, хранить их лучше в сухих местах.

Вольфрамовые электроды для сварки алюминия (неплавящиеся):

  • WP с зеленным наконечником;
  • WZ-8 с белой маркировкой;
  • WL-15 (цвет золотистый);
  • WL-20 (маркировка синяя),

Для полуавтоматов применяют проволоку MAL 4047, ER 4043, ER 5183, ER 5356.

Цена на стержни описанные выше приличная и домашние «кулибины» делают самодельные электроды для сварки алюминия. В домашних условиях, сделать своими руками стержни — не сложно. Рецепт изготовления прост:

  • взять алюминиевую проволоку 3-4 мм, порезать на куски 300-350 мм, зачистить шкуркой;
  • измельчить мел, соединить с жидким стеклом (силикатный клей), перемешать до состояния пасты;
  • нанести смесь на приготовленные куски слоем 2 мм, просушить.

Проволока погружается в раствор обмазки вертикально, с оставленным чистым концом длиной 30 мм. Самодельные стержни подвешиваются для просушки.

Как варить алюминий электродом

Алюминиевые сплавы имеют различную свариваемость, из-за присутствия в них легирующих элементов разной концентрации. Таблица поможет определить легко и трудносвариваемые группы материалов.

При толщине металла более 5 мм, сварка алюминия электродом выполняется с разделкой кромок. V-образная канавка делается со скосом 45-60 градусов, а технологический зазор между заготовками 1-2.5 мм, исходя от толщины свариваемых элементов.

Изделия подвергаемые сварке нуждаются в просушке (подстраховка от пористости шва), а электроды в прокалке по инструкции завода-изготовителя.

Подготовленные кромки обезжириваются ацетоном или растворителем.

Электросварка алюминия электродом выполняется под прямым углом (без наклона стержня), короткой дугой.

У толстого металла, место соединения подогревается до температуры 150-200 градусов.

Технология выполняется инвертором на постоянном токе обратной полярности (положительный полюс на электроде, отрицательный на детали).

Необходимые сварочные принадлежности:

  • источник тока для ручной дуговой сварки;
  • металлическая щетка для очистки оксидной пленки;
  • молоток для удаления шлаковой корки;
  • сварочный щеток;
  • электроды;
  • краги.

Если у кого нет, чего-либо из описанного оборудования, то поспешите в магазин за покупками.

Описание процесса

Возьмем для примера, материал толщиной 10 мм. Нарезаем кромки под углом 45 градусов. Газовой горелкой делаем просушку и подогрев кромок деталей, предварительно обезжирив их.

С помощью зажимных приспособлений устанавливаем пластины с зазором 1 мм и щеткой удаляем оксидную пленку.

Абразивный инструмент нельзя применять, частицы абразива попадут в вязкий слой алюминиевого сплава и вызовут дефекты сварного шва.

После зачистки выполняем сварку сухим электрод, диаметром 3 мм. После каждого прохода, удаляем шлак молотком. Соединение по шлаку не допускается.

При соблюдении технологических рекомендаций, получается прочное соединение.

Видео:

Способы сварки алюминия

На практике есть большое количество приемов и разных способов сварки алюминия и его сплавов. Они отличаются не только методами работы, но и оборудованием, дополнительными материалами. Наиболее часто применяется три способа сварки:

  • с использованием вольфрамовых электродов и инертного газа;
  • в инертной среде полуавтоматической сваркой;
  • без газов с применением плавящихся электродов.

Третий способ представляет собой распространенную технологий сварки алюминиевых заготовок без аргона.

Важно! Сварочные работы со сплавами алюминия подразумевают необходимость разрушения оксидного слоя, образованного на поверхности в результате окисления металла. Для достижения результата используется переменный ток или постоянный с обратной полярностью.

Инструкция по изготовлению

Не важно, какую марку электродов вам нужно приобрести, в любом случае это стоит недешево. Особенно, для начинающих сварщиков. Мы нашли решение для этой проблемы и предлагаем вам сделать стержни самим. В интернете есть много видеороликов, в которых опытные мастера рассказывают технологию изготовления материалов для сварки.

Мы тоже решили поделиться своей инструкцией, как своими руками изготовить самодельные электроды. Соблюдайте следующие простые шаги:

  • Подготовьте проволоку из алюминия диаметром не более 4 миллиметров и нарежьте ее на прутки длиной 20-25 сантиметров. Этих параметров обычно достаточно, но вы можете изменять диаметр и длину по своему усмотрению. Наша основа готова.
  • Теперь приготовим покрытие. Измельчите мел (желательно обычный белый), и смешайте его с силикатным клеем (иногда в магазинах он называется «жидкое стекло»). Тщательно все перемешайте до однородной консистенции и обмакните в нее алюминиевые прутки.
  • Следите за тем, чтобы слой покрытия не превышал 2 миллиметров. Оставьте электроды сушиться. Когда покрытие затвердеет, то стержень можно будет использовать в работе.
Читайте также  Как украсить цветочный горшок гофрированной бумагой

Да, такие электроды для контактной сварки уступают по качеству заводским изделиям, но все же позволяют выполнить простую работу, не требующую повышенной ответственности и идеального шва. Эта инструкция может показаться слишком простой, но поверьте, электроды для точечной сварки своими силами тоже могут быть эффективны и абсолютно точно сэкономят ваши деньги.

Учтите, что это не заводской угольный электрод или цинковый электрод, это не европейское качество. Так что сначала протестируйте свои электроды перед работой на ненужном металле.

Электроды по алюминию

Наиболее распространенные марки электродов для сварки алюминиевых сплавов: ОЗА-1, ОЗА-2, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2, ОК96.20. Стержни электродов изготавливают из сварочной проволоки с нанесением на них покрытий из смеси хлористых и фтористых солей. Толщина покрытия не более 0,3…0,5 мм на сторону.

Рассмотрим более детальное назначение каждого электрода.

  • ОЗА-1 − для деталей и конструкций из технически чистого алюминия А0, А1, А2, А3. Сварка с предварительным подогревом по зачищенным кромкам.
  • ОЗА-2 – для заварки литьевого брака и наплавки алюминиево-кремнистых сплавов АЛ- 4, АЛ-9, АЛ-11.
  • ОЗАНА-1- сваривает технически чистый алюминий толщиной изделий более 10 мм. Предварительный подогрев температурой 250…400 С.
  • ОЗАНА-2 – для сплавов АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11, наплавки и заварки литьевого брака. Можно использовать в качестве соединительного материала изделий из дюралюминия и силумина.
  • ОК96.20 − алюминиево-марганцовистые сплавы АМц; алюминиево-магниевые сплавы АМг2; АМг3; АМг5; АМг6; алюминиево-кремнистые сплавы АЛ-4; АЛ-9; АЛ-11. Подойдет для дюралюминия

Алюминиевые электроды дороже обычных и очень гигроскопичны, т. е. набирают влагу из окружающего воздуха.

Выполнение сварки

Для качественного соединения деталей необходимо выполнить предварительную зачистку их поверхности от всевозможных загрязнений и оксидов, подготовить стыки. Дома этому будут способствовать различные растворители, на производстве — щелочные ванны.

Среди первых практикуются уайт-спирит, технический ацетон, растворители на основе ксилола и уайт-спирита — PC-1, PC-2. Щелочная ванна допускает нахождение детали в составе не больше 5 мин.

Щелочную ванну можно приготовить самостоятельно, для этого понадобится:

  • вода — 1 л;
  • кальцинированная сода — 50 г;
  • технический трехзамещенный фосфорнокислый натрий — 50 г;
  • силикатный клей — 30 г.

Для улучшения очистки, щелочную жидкость необходимо подогреть до температуры 65°. После извлечения алюминиевой заготовки из ванны, нужно очистить предназначенные для соединения торцы специально предназначенной для этого металлической щеткой, с тонкой щетиной либо напильником.

Ручной труд вполне заменит шлифовальная машина. После очистки, элементы следует еще раз очистить растворителем.

Подготовки перед сваркой потребуют и токопроводящие стержни для сварочной операции. Для получения качественного валика, электроды необходимо два часа выдержать в печи при температуре не менее 200° C.

Операция сварки предполагает использование постоянного тока обратной полярности, с величиной до 30 A на каждый миллиметр диаметра сварочного стержня. Повысит качество соединения, предварительный разогрев деталей до 300-400°.

Величина нагрева прямо пропорциональна толщине соединяемых конструкций. Однако если обработке подлежат крупногабаритные детали, нагреваются только предполагаемые для сварки торцы.

Обеспечить получение качественного валика помогут следующие операции:

  • шов освобождается от сформировавшейся корки шлака;
  • валик поливается горячей водой;
  • очищается металлической щеткой.

Предупредить проявление коробления и кристаллизационных дефектов при сварке поможет медленное остывание сварного валика.

Сварочный процесс-трудности работы с материалом

Электрической дугой можно соединять многие виды железа. У нее достаточно высокая температура горения, что позволяет хорошо проплавлять разную толщину пластин и создавать надежные и герметичные соединения. Но сваривать алюминий инвертором сложнее ввиду нескольких специфичных особенностей этого материала.

Первой трудностью являются гигроскопичные свойства алюминия. Материал способен впитывать окружающую влагу и накапливать в себе. Это не проявляется видимым образом на охлажденном изделии, но сразу станет заметно при ведении сварки. Когда зажигается дуга и металл оказывается в зоне повышенной температуры, то влага начинает испаряться с его поверхности, неизбежно попадая в зону сварки. Это приводит к чрезмерным брызгам и помехам при выполнении шва. Чтобы предупредить такое явление, требуется предварительный подогрев изделия горелкой при температуре 150-190 градусов. Во время выполнения процедуры можно увидеть выделение влаги на поверхности.

Еще одной сложностью является оксидная пленка, покрывающая все изделие тонким слоем. Она защищает металл от разрушения в кислотной среде, но существенно мешает свариванию инвертором в домашних условиях. Трудность заключается в огромной разнице температур плавления. Алюминиевый материал плавится при 500 градусах, а его оксид при 2000 градусах. Чтобы устранить этот перепад необходимо зачистить место сварки железной щеткой, дающей доступ к основному металлу.

Взаимодействие с окружающим воздухом способствует образованию пор в структуре шва, что значительно понижает его герметичные свойства. Защита сварочной ванны выполняется подачей аргона в случае TIG, или созданием газового облака от покрытых электродом при сварке инвертором в домашних условиях.

Поскольку чистый алюминий не используется в изделиях, то трудностью для сварки могут быть другие элементы входящие в сплав. Так, марки Ал2 и Ал9 с содержанием силумина от 4 до 13% считаются ограниченно свариваемыми. Такие же показатели имеют марки AMr1 и AMr6, где марганец может добавляться от 2 до 6%. Дюралюминий Д16 относится к трудносвариваемым.

Особенности сварочных работ с деталями из алюминия

Всем специалистам-сварщикам известно: варить алюминий непросто. Это объясняется наличием на поверхности деталей из этого металла тугоплавкой оксидной пленки. Важнейшими задачами, которые необходимо решить для того, чтобы сварка была выполнена качественно, являются тщательная очистка поверхностей соединяемых заготовок от загрязнений и удаление с них оксидной пленки.

Чтобы эффективно очистить и обезжирить поверхности алюминиевых деталей перед тем, как вы начнете выполнять сварочные работы, можно использовать органический растворитель (ацетон, РС-1, РС-2, уайт-спирит) либо щелочную ванну (в ней заготовки оставляют на несколько минут – не более 5). Выдержка в щелочной ванне является более эффективным способом очистки деталей из алюминия. Приготовить раствор для нее несложно даже в домашних условиях своими руками. Для этого потребуются:

  • 1 л воды;
  • 50 г карбоната натрия;
  • 50 г технического тринатрийфосфата;
  • 30 г жидкого стекла.

Пример очистки алюминиевой детали в щелочном растворе

Раствор, приготовленный в результате тщательного смешивания данных компонентов, надо нагреть до 65 градусов Цельсия. Только после этого можно помещать в него заготовки из алюминия.

После очистки деталей из алюминия и их обезжиривания надо решить еще одну важную задачу – удалить тугоплавкую оксидную пленку. Если этого не сделать, варить такие заготовки будет очень затруднительно, а полученное соединение будет обладать низким качеством и невысокой надежностью. Для удаления оксидной пленки в производственных и домашних условиях используют металлические щетки, напильники или шлифовальные машинки. После выполнения механической обработки поверхности соединяемых деталей второй раз обрабатывают растворителем.

Поверхность детали из алюминия, качественно подготовленная к сварке путем механической чистки

По окончании вышеперечисленных подготовительных работ можно приступать к сварке деталей из алюминия. Лучше всего делать это с помощью инвертора, используя специальные электроды для сварки алюминия. Их, чтобы получить стабильно горящую дугу и качественный сварочный шов, необходимо прогреть в печи, выдерживая температуру 200 градусов Цельсия. Продолжительность такого прогрева должна составлять порядка 2 часов.

Чтобы варить алюминий, необходимо использовать источник постоянного тока и подключать его в обратной полярности. Используя определенные электроды для сварки алюминия, важно правильно выбирать силу сварочного тока: его величина должна составлять 25–30 А на один миллиметр их диаметра.

Прогрев алюминиевых заготовок газовой горелкой

Читайте также  Как повесить гамак

Необходимо учитывать еще одну тонкость, которая позволяет получать надежные и качественные сварные соединения. Заключается эта тонкость в том, что место будущего соединения прогревают при помощи газовой горелки. Температура, до которой необходимо нагреть соединяемые детали из алюминия, зависит от их толщины. Чем этот показатель выше, тем интенсивнее следует прогревать заготовки из алюминия.

На качество сварного соединения деталей из алюминия влияет в том числе и скорость их охлаждения: она должна быть очень медленной. Такие технологические приемы позволяют хорошо проплавить металл даже при сварке на невысоких токах, избежать коробления соединяемых деталей и появления в месте их соединения кристаллизационных трещин.

Есть ряд обязательных действий, которые выполняют при сварке алюминия (их можно также изучить по видео).

  • Перед сваркой, если предстоит варить детали значительной толщины, место соединения необходимо прогреть при помощи газовой горелки.
  • Полученный сварной шов следует тщательно очистить от шлака.
  • Очищенный сварной шов обдается горячей водой (это обеспечит его медленное остывание).
  • После остывания шов тщательно очищается от остатков шлака металлической щеткой. Если не выполнить это требование, остатки шлака на сформированном соединении могут привести к образованию и развитию коррозии.

Технология сварки алюминия электродом

В домашних условиях заготовки предварительно зачищают. У деталей, свыше 3 мм, разделывают кромки под углом 45–60°. Чем больше угол, тем качественнее получится шов. Если пластины толще 7 мм, их укладывают с зазором 2 мм. Трещины предварительно выравнивают, углубляют болгаркой, края высверливают, чтобы снять внутренние напряжения.

Как варят алюминий электродами:

  • сначала заготовки прихватывают в нескольких местах;
  • корневой шов ведут, держа электрод перпендикулярно;
  • толстые детали варят в несколько проходов, каждый слой простукивают для снятия окалины;
  • наплавочный валик должен выступать на 2-5 мм в зависимости от толщины деталей.

Сваривать алюминий нужно с соблюдением рабочего режима (толщина заготовки, мм/ток, А):

Толщина заготовки, мм

Начинающим сварщикам до выполнения шва нужно потренироваться на нерабочих поверхностях, чтобы привыкнуть держать короткую дугу.

Электросваркой ремонтируют детали, работающие под статической нагрузкой на сжатие. Это не самый эффективный метод ремонта. Швы не выносят скручивания, изгибов, сразу трескаются.