Якими електродами краще варити алюміній

Алюміній – не найпростіший метал для зварювання, тому електроди для зварювання алюмінію вибираються з метою забезпечення найкращої якості і довговічності з’єднання. Вихідним пунктом є вірний вибір технології зварювання – плавиться (метод MIG / MAG) або не плавиться (TIG / WIG) електродом, а також наявність відповідного обладнання.

Характеристика режимів за технологією MIG / MAG

Як відомо, даний метод являє собою використання плавиться електрода, який працює в середовищі захисного газу (аргону). В цьому випадку зварювальний дріт подається в зону з’єднання по коаксиально розташованої в соплі трубці, яка з усіх боків омивається потоком аргону. Робоча температура в зварювальної зоні досягає 15000С, тому при використанні методу MIG / MAG для з’єднання тонкостінних алюмінієвих конструкцій слід пам’ятати про можливість їх теплової деформації.

Основними режимами, використовуваними на практиці, є:

  1. Використання короткої дуги. Режим відрізняється порівняно низькими струмами (не більше 180-200А) і малими діаметрами електродів (до 1,2 мм). Процес полягає в послідовному чергуванні короткого замикання і подальшого гасіння дуги, коли відбувається застигання металу в розплаві. Метод хороший для невеликих товщин алюмінієвих виробів. Перегріву металу не відбувається, але якість готової поверхні може бути дещо гірше через бризок металу.
  2. Використання струменевого дуги. Струм обробки при цьому збільшується не менш, ніж до 200-220 А, в результаті краплі зі зварювального дроту капають безпосередньо в розплав, глибоко проникаючи в товщу виробів, що зварюються. Струменевий дуга використовується для зварювання товстолистових деталей і характеризується більш високими температурами робочої зони. Використовується зварювальний дріт діаметром від 1,2-1,5 мм. Якість шва поліпшується внаслідок того, що застиглих крапель металу на поверхні немає.
  3. Використання пульсуючого розряду, коли зварювальним апаратом реалізується чіткий частотний режим підведення / відведення електрода від поверхонь, що з’єднуються. На відміну від короткої дуги, скидання струму відбувається практично миттєво, що дозволяє використовувати ті ж малі струми. З огляду на швидкого охолодження поверхні бризки металу відсутні. Пульсуючою дугою можна зварювати тільки алюмінієві вироби невеликої товщини.
  4. Використання комбінованого режиму з подовженим імпульсом, при якому струм генерується по двох незалежних схемами. У першій імпульс кілька розтягується по фазах нагрівання та охолодження, а в другій – навпаки, частішає в 4 рази. Це дає можливість поєднувати фази нагрівання та охолодження зварювальної ванни, підвищуючи тим самим якість шва. Однак витрата електрода при цьому збільшується.

В сучасних зварювальних апаратах всі перераховані вище режими можуть програмуватися заздалегідь.

Таким чином, при виборі плавляться, до технології MIG / MAG необхідно попередньо вивчити технічні можливості обладнання для зварки алюмінію і встановити вимоги, що стосуються якості кінцевого шва.

Вибираємо плавляться електроди

Електроди з алюмінію для зварки вибирають з урахуванням:

  1. Фактора полярності струму (алюміній за методом MIG / MAG вариться тільки на зворотній полярності).
  2. Розрахунку перерізу залежно від використовуваної сили струму: на кожен квадратний міліметр поперечного перерізу електрода має припадати не більше 25 А зварювального струму.
  3. Попереднього підігріву до 300-4000с (більш високі значення – для зварювання виробів з більшою товщиною) знижує витрату матеріалу і збільшує стабільність процесу.
  4. Наявності або відсутності зварювального флюсу. Для з’єднання алюмінієвих конструкцій невеликої товщини такий флюс у вигляді обмазки можна підготувати і самостійно. Для цього карбоксілметілцеллюлозу (аморфне речовина, відома як харчова добавка Е-466) замішують в воді до в’язкої консистенції, після чого наносять на електрод і прогрівають його при температурі 250-3000С.

Залежно від виду зварки можуть бути використані і інші види зварювальних електродів. Наприклад, для заварки дефектів в алюмінієвих виливок, при ліквідації пошкоджень в алюмінієвих дисках, а також при роботах з алюмінієвими заготовками малої товщини електрод для алюмінію може бути з вугільного стрижня. Використовується тільки ручне зварювання, яка повинна проводитися на прямій полярності.

Застосування знаходять такі виконання плавких електродів:

  • Лужно-сольові типу ОК (для алюмінію підходять види 96.20, 96.10 і 96.50). Такі електроди особливо ефективні при нероз’ємних з’єднаннях алюмінієво-магнієвих сплавів типу Амг і АМц, а також силуминов. Для зварювання дюралюминов ці виконання непридатні. Відрізняються підвищеною гігроскопічністю, тому їх слід зберігати тільки в сухих приміщеннях і тільки в заводській упаковці;
  • ОЗАНА, вельми популярні в середовищі користувачів. Мають дві модифікації. Озан-1 використовують для зварювання алюмінію технічної чистоти (марок АТ, А0, АД33 і т.п.). .ОЗАНА-2 – клас, який призначається для робіт з кремнисто-алюмінієвими сплавами. Ними також можна вести зварювання як вертикальних, так і горизонтально розташованих швів;
  • Дротові ОЗА на основі зварювальної алюмінієвого дроту СВА. Вважаються найбільш універсальними видами, призначених для зварювання алюмінію.

Плавиться можна виготовити і своїми руками. Для цього відповідну по діаметру алюмінієвий дріт розрізають на мірні прутки довжиною 250-300 мм. Далі готують поверхневу обмазку з дрібно товченого крейди і силікату натрію (рідкого скла). Коли склад досягне рівномірної слабовязкой консистенції, його наносять на поверхню відрізаних прутків. Товщина обмазки не повинна бути менше 1,5 мм. Після ретельного просушування саморобний електрод для алюмінію готовий до використання.

Вибір електрода проводиться в залежності від марки зварюваного алюмінієвого сплаву. Вироби потребують попередньої підготовки. Найпростіше виконання можна виготовити і самостійно.

Особливості зварювання алюмінію за методом TIG / WIG

Для алюмінію процес реалізується в основному при зворотній полярності струму. Електродом служить вольфрамова дріт, яка надходить в зону обробки по порожньому затискного пристрою в пальнику. Навколо цього затиску подається потік аргону, що забезпечує захист матеріалів, що з’єднуються від окислення. Шов виходить виключно однорідним. Цьому сприяють:

  1. Значно більш висока температура плавлення вольфраму, внаслідок чого електрод виконує функцію додаткового теплового впливу на сполучається метал, а сам в процесі плавлення не бере.
  2. Надійне укриття зварювальної ванни від зовнішніх впливів, що виключає утворення бризок алюмінію.
  3. Рівномірність теплового поля всередині зони обробки, в результаті чого метал шва не відрізняється за своїми структурою та властивостями від металу заготовки. При зварюванні різнорідних алюмінієвих сплавів складу зварного шва визначається інтенсивністю протікання дифузійних процесів. Зокрема, там завжди присутні інтерметаллідним з’єднання, що підвищують міцність шва.

Застосування процесу TIG / WIG на зворотній полярності принципово можливо, але використовується набагато рідше. Навпаки, з огляду на постійно зростаючу кількість побутових зварювальних інверторів, доцільніше застосовувати метод в умовах змінного струму.

Метод хороший при з’єднанні алюмінієвих конструкцій з невеликою товщиною (до 2-2,5 мм) і не відрізняється високою продуктивністю. Причина полягає в способі функціонування самого инверторного апарату. Оскільки в його робочому контурі постійно здійснюється двухстадийное перетворення струму – з змінного в постійний, а потім назад, то цей контур інтенсивно нагрівається. Обдув зварювального інвертора проблеми повністю не вирішує, тому для кожної моделі інвертора є своє значення тривалості включення (ПВ). Реальне ПВ інверторів не перевищує 0,85-0,9 (твердження про конструкціях апаратів з більш високим ПВ слід розглядати тільки як піар-акцію їх виробників). Нарешті, для отримання якісного зварного шва після зварювання алюмінію інвертором необхідний великий досвід.

З’єднання алюмінієвих деталей за допомогою інвертора можливо при відповідній кваліфікації зварника і з урахуванням технічних можливостей наявного зварювального апарату.

Вибір вольфрамових електродів

Промислові типорозміри вольфрамових неплавких електродів відрізняються високою вартістю. Вони виготовляються відповідно до технічних вимог ГОСТ 23949, і підрозділяються на наступні групи:

  1. Найбільш бюджетні типу ЕВЧ, які складаються з 98,5% хімічно чистого вольфраму з добавкою заліза, кальцію, молібдену, нікелю і кремнію. Професіонали недолюблюють ці марки електродів, оскільки вважають, що запалювання дуги в цьому випадку відбувається нестабільно (для інверторних апаратів ця обставина важливо). Такі електроди можуть бути шліфованими і не шліфованими.
  2. Типу ЕВЛ – відрізняються тим, що в їх складі додатково присутній оксид лантану (у кількості до 1,4%). Наявність цієї речовини покращує умови підпалу дуги і зменшує схильність дугового розряду до прожогам поверхні деталей, що з’єднуються. В електродах марки ЕВЛ-2 кількість оксиду лантану доведено до 2%.
  3. Типу ЗВТ, в складі яких є в наявності тантал і двоокис торію (їх сумарна процентний вміст у складі матеріалу електрода досягає 3,5-5%). Наявність зазначених компонентів дозволяє успішно варити алюміній у поєднанні з іншими алюмінієвими сплавами. Електроди цього типу виділяються своєю найвищою ціною.

Вольфрамові плавляться електроди випускаються і за кордоном. Вони маркуються буквою W, до якої додається ще одна, в залежності від того, на якому струмі буде виконуватися зварювання алюмінію. Матеріали мають також різний колір упаковки:

  • Марка WP (зелений колір) вважається найбільш універсальною. Такими електродами можна працювати як з чистого алюмінію, так і по його сплавів. Придатні для зварювання змінним струмом, причому зі зростанням частоти осциляцій якість з’єднання збільшується. Оскільки теплостійкість матеріалу обмежена, то для забезпечення більш рівномірного теплового поля торець виконують полусферическим;
  • Марка WZ-8 (білий колір) використовується при наявності спеціальних вимог до хімічної чистоті шва. Роль такого очисника виконує окис цирконію, яка входить до складу. Крім того, оксид цирконію підвищує стабільність горіння дугового розряду і збільшує термостійкість;

Марка WТ-20 (червоний колір) за своїми споживчими характеристиками приблизно відповідає вітчизняним маркам ЕОТ. Однак для з’єднання алюмінію і його сплавів вони використовуються рідше, оскільки погіршують стабільність горіння дуги. Єдина їх перевага – висока стійкість, що має значення при тривалих зварювальних операціях.