Методы сварки алюминия, силумина в домашних условиях

Сварка при помощи газа — соединение металлических деталей методом расплавления. Исторически это один из первых появившихся видов сварки. Технология была разработана еще в конце XIX века.

Впоследствии, с развитием технологий электрической сварки (дуговой и контактной), практическая ценность газовой несколько уменьшилась, особенно для соединения высокопрочных сталей. Но она до сих пор с успехом применяется для соединения чугунных, латунных, бронзовых деталей, для техники наплавления и во многих других случаях.

Сущность процесса

Сущность метода состоит в том, что высокотемпературное пламя сварочного газа нагревает кромки свариваемых деталей и часть присадочного материала (электродную часть).

Металл переходит в жидкое состояние, образуя так называемую сварочную ванну — область, защищенную пламенем и газовой средой, вытесняющей воздух. Расплавленный металл медленно остывает и затвердевает. Так формируется сварочный шов.

Используется смесь какого-либо горючего газа с чистым кислородом, играющим роль окислителя. Наиболее высокую температуру — от 2019 до 2019 градусов — дает газ ацетилен, получаемый непосредственно при сварке от химической реакции карбида кальция с обычной водой. На втором месте находится пропан — его температура горения может достигать 2800 °C.

Реже применяются:

  • метан;
  • водород;
  • пары керосина;
  • блаугаз.

У всех альтернативных газов и паров температура пламени существенно ниже, чем у ацетилена, поэтому сварка альтернативными газами практикуется реже, и только для цветных металлов — меди, латуни, бронзы и других, с небольшой температурой плавления.

У газовой сварки есть особенности по сравнению с электрической, которые формируют как ее недостатки, так и достоинства.

Достоинства и недостатки

Как и у любой вещи или явления, преимущества газовой сварки являются прямым отражением ее недостатков, и наоборот.

Основная характеристика газосварки — более низкая скорость нагрева оплавляемой зоны и более широкие границы этой зоны. В некоторых случаях это плюс, а в других — минус.

Это плюс, если нужно сварить детали из инструментальной стали, цветных металлов или чугуна. Для них требуется плавный нагрев и плавное охлаждение. Также существует ряд сталей специализированного назначения, для которых оптимален именно такой режим обработки.

К другим плюсам относится:

  • невысокая сложность технологического процесса газовой сварки;
  • доступность, адекватная стоимость оборудования;
  • доступность газовой смеси либо карбида кальция;
  • отсутствие необходимости в мощном источнике энергии;
  • контроль мощности пламени;
  • контроль вида пламени;
  • возможность контроля режимов.

Основных минусов у газовой сварки четыре. Первый — именно низкая скорость нагрева и большое рассеивание тепла (сравнительно низкий КПД). Из-за этого практически невозможно сваривать металл толщиной свыше 5 мм.

Второй — слишком широкая зона термического влияния, то есть зона нагрева. Третий — себестоимость. Цена расходуемого ацетилена при газосварке выше, чем цена электроэнергии, затраченной на тот же объем работы.

Ее четвертый недостаток — слабый потенциал механизации. Из-за своего принципа действия фактически может быть реализована только ручная газовая сварка.

Полуавтоматический метод невозможен, автоматический — только с применением многопламенной горелки, и только при сварке тонкостенных труб либо иных резервуаров. Такой метод сложен и рентабелен лишь при производстве полых резервуаров из алюминия, чугуна либо некоторых их сплавов.

Нормативы

ГОСТ на газосварку — особый вопрос. В связи с тем, что качество шва при газовой сварке в большей степени зависит от мастерства сварщика, оно определяется субъективно.

Характер газосварочного процесса — исключительно ручной, конкретного ГОСТа на газовую сварку нет. Но существует ГОСТ 1460-2013 — на карбид кальция, из которого производится газ для сварки.

Кроме того, различными ГОСТами определяются такие параметры, как типы присадочной проволоки, давление в редукторе и баллоне, требования к генератору ацетилена. Существуют свои требования к типам применяемых шлангов и горелок, связанные с безопасностью работы.

Стандартный комплект оборудования

Для газовой сварки или резки (технологически более простой процесс) требуется оборудование. Прежде всего, это генератор ацетилена либо источник иного горючего газа (пропана, водорода, метана).Потребуется также Баллон с окислителем — кислородом, горелка, редуктор для сжатого газа (регулятор потока) и соединительные шланги.

Могут применяться различные вспомогательные устройства, например пьезозажигательный элемент, предохранительный водяной затвор для защиты от обратного пламени (в последнее время — практически обязательный элемент), и другие.

Отличительная особенность этого вида сварки — для него не требуется электропитание, поэтому работы можно производить практически в «полевых» условиях. Во многом из-за этого преимущества газовую сварку до сих пор активно используют.

Виды пламени

Одним из достоинств газосварки является возможность использования огня с разными химическими свойствами: окислительным, восстановительным, с повышенным содержанием ацетилена.

«Нормальным» считается восстановительное пламя, при котором металл окисляется с той же скоростью, что восстанавливается. Оно применяется в большинстве случаев. Для соединения деталей из бронзы и других сплавов с содержанием олова применяется только восстановительный огонь.

Окислительное пламя образуется при увеличении количества кислорода в газовой смеси. В некоторых случаях оно предпочтительно и даже необходимо, например, при соединении латуни и пайке твердым припоем.

Особое свойство окислительного пламени состоит в возможности увеличить скорость газовой сварки. Но при этом необходимо применять специальную присадку, содержащую раскислители — марганец и кремний.

Если использовать с окислительным пламенем в качестве присадочной проволоки тот же материал, что и в свариваемых деталях (за исключением латуни) — шов выйдет хрупким, с большим количеством пор и каверн.

Пламя с увеличенным содержанием горючего газа применяется для наплавки на какую-либо деталь другой детали из более твердого сплава, а также при варке деталей из чугуна и алюминия.

Технология и способы

Техника газовой сварки сильно зависит от специфики свариваемых металлов и сплавов, формы деталей, направления шва и других факторов.

Основное предназначение газосварки — обработка чугуна и цветных металлов, которые поддаются ей лучше, чем дуговой. Хуже всего «берет» она легированную сталь — из-за низкого коэффициента теплопередачи детали из нее сильно коробятся при варке газом.

Существует «правая» и «левая» методика газовой сварки. Есть также технология сварки валиком, ванночками и многослойная сварка.

«Правый» способ — это когда сварочное сопло ведут слева направо, а присадку подают вслед за движением огненной струи. Пламя при этом направлено на конец проволоки, так, что расплавленный состав — температура плавления присадки обычно ниже, чем у основного материала — ровно ложится в шов.

При «левом» способе газовой сварки — он считается основным — поступают наоборот. Горелка движется справа налево, присадка подается ей навстречу. Этот способ проще, но подходит только для тонких листов металла. Кроме того, при нем больше, чем при «правом», идет расход присадочной проволоки и горючего газа.

Сварка валиком — более трудоемкий способ, подходящий только для листового материала. Шов образуется в форме валика, но при этом качество шва очень высокое, без образования шлака, пор и воздушных лакун.

Сварка ванночками — способ, требующий от сварщика большого мастерства. При этом присадочная проволока укладывается в шов спиральным способом, проходя через разные участки пламени. Каждый новый виток спирали слегка перекрывает предыдущий. Способ хорошо подходит для соединения листов из низкоуглеродистых сталей.

Многослойная сварка — самый технологически сложный способ. Его основы — как бы наплавка одного слоя поверх следующего. При этом достигается идеальный прогрев всех нижележащих слоев. Главное — контролировать, чтобы стыки швов разных слоев не находились один под другим.

В каждом из этих видов газовой сварки могут использоваться, в зависимости от обрабатываемого металла, различные флюсы. Их задача состоит в том, чтобы защитить поверхность шва от образования окислов, нарушающих его качество.

Легкий серебристый алюминий давно стал незаменимым материалом во многих сферах деятельности человека. Из этого практичного металла или его сплавов создают летательные аппараты и посуду, огромные корабли и детали автомобилей. А для того, чтобы изготовить или починить нужные детали, используется аргонная сварка алюминия. Этот метод, по мнению большинства специалистов, является наиболее удобным. Прочтите нашу статью, и вы узнаете, почему так происходит.

Содержание

Основы сварки алюминия аргоном (аргонодуговым способом)

Аргонодуговая сварка алюминия (AC TIG) производится с помощью специального оборудования и материалов. В стандартный комплект для проведения сварочных работ входят:

  • инвертор TIG AC/DC (источник переменного тока);
  • заземление (без него работать – небезопасно);
  • вольфрамовые электроды;
  • присадочный пруток (проволока);
  • специальная сварочная горелка TIG;
  • блок охлаждения горелки (при больших объемах работы);
  • цанги с держателями и сопла к горелке;
  • баллон с газом (аргоном или смесью аргона с гелием);
  • надежный газовый шланг;
  • редуктор для понижения давления используемого газа.

Кроме этого, стоит обзавестись хорошим сварочным щитком или маской «Хамелеон» с автоматически затемняемым светофильтром, а также использовать качественные краги. Многие любители сварки предпочитают использовать в работе педаль управления сварочным током, но чаще её можно встретить в арсенале сварщика-профессионала, новичку важнее освоить технику сварки и правильно выставить объем подачи газа, подготовить материалы, настроить аппарат и отрегулировать сварочный ток под нужную толщину металла.

Чем хороша сварка алюминия аргоном

Алюминий представляет собой более сложный для термической обработки металл, чем железо. Основная причина этого – мгновенное образование на его поверхности тонкой пленки оксида при контакте с кислородом. Эта пленка имеет в несколько раз большую температуру плавления, чем чистый алюминий.

В процессе сварки аргон препятствует окислению алюминия, вытесняя кислород. Присадочная проволока, которая производится из алюминия, под воздействием дуги расплавляется и формирует сварной шов.

Преимущества использования аргонодуговой сварки весьма солидны:

  • универсальность метода (он подходит для сваривания различных металлов и сплавов);
  • стабильность дуги;
  • возможность, образования аккуратного тонкого шва;
  • более прочные сварные соединения на ответственных участках.

Метод аргонодуговой сварки переменным током действительно обеспечивает первоклассный результат. К тому же, очень многое зависит от инвертора. Поэтому на производстве всегда используются модели премиум-класса, а хороший хозяин готов вложить деньги в покупку надежного аппарата. Пусть и придется его использовать лишь время от времени.

Переменный или постоянный ток – выбор очевиден

При сварке алюминия именно переменный ток завоевал любовь и уважение специалистов. Для того чтобы понять, почему так происходит, нужно немного углубиться в технические детали.

При подключении постоянного тока обратной полярности происходит катодная очистка оксидной пленки, но значительно возрастает температура сварки. В результате даже такой тугоплавкий металл, как вольфрам, из которого сделан электрод, начинает постепенно разрушаться. Если же подключить постоянный ток прямой полярности, то он не может пробить оксидную пленку, но обеспечивает более стабильную дугу.

Именно переключение полярности тока обеспечивает качественный итог вашей работы. Значит, выбор очевиден – нужно использовать переменный ток.

Сварка алюминия постоянным током используется значительно реже. Этим способом работать намного сложнее, к тому же нужно использовать чистый гелий вместо аргона, а он стоит в разы дороже.

Подготовка деталей к сварке – зачем она нужна

Качество сварного шва напрямую зависит от тщательности подготовки поверхности изделий из алюминия. Пренебрегая этим правилом, вы рискуете получить негативный результат, даже, если используете высококачественный инвертор и первоклассный аргон.

Поэтому перед тем, как приступить к сварочным работам, необходимо:

  1. Обезжирить поверхность при помощи растворителя (уайт-спирита, бензина или ацетона).
  2. Зачистить поверхность от оксидной пленки механическим или химическим способом.
  3. Дать просохнуть обработанным изделиям после химической обработки специальными составами.

Механический способ зачистки при помощи проволочной щетки или наждачной бумаги допускается при сварке в домашних условиях.

На производстве используется химический способ очистки, включающий травление в щелочных растворах, промывку в горячей и холодной воде, осветление и окончательную просушку.

Как правильно сваривать алюминий вольфрамовым электродом с присадкой

Для сварки алюминия используют неплавящиеся электроды из тугоплавкого вольфрама. Многие модели этих изделий содержат дополнительные примеси, улучшающие качество процесса.

Технология аргонодуговой сварки алюминия имеет свои особенности. Главное правило, которого стоит неукоснительно придерживаться, состоит в следующем: присадочная проволока должна находиться перед электродом и перемещать ее нужно исключительно вдоль шва.

Производить сварку можно в различных пространственных положениях. Но стоит помнить, что аргон является более тяжелым газом, чем кислород. Поэтому лучшее качество шва обеспечивается при горизонтальном расположении свариваемых изделий. Для сварочных работ на потолке или стенах целесообразно использовать смесь аргона с очень легким гелием. При этом неизбежно возрастают расходы, так как стоимость гелия значительно выше, чем у аргона.

Еще несколько моментов, на которые стоит обратить внимание, состоят в следующем:

  1. Длина дуги должна быть минимальной. Для этого электрод располагают как можно ближе к поверхности свариваемого изделия.
  2. Подачу проволоки нужно производить плавно. При наличии опыта это происходит автоматически. Новичкам приходится сложнее. Резкие рывки приводят к разбрызгиванию металла.
  3. Вертикальное положение электрода обеспечивает наиболее стабильную дугу. Поэтому его желательно придерживаться в течение всего процесса сварки.
  4. Скорость сварки должна быть максимально большой. Чем она выше – тем лучше качество шва. Поэтому отличить результат работы опытного сварщика от усилий новичка можно невооруженным глазом.

Оборудование для сварки аргоном – что выбрать?

Выбор конкретной модели сварочного оборудования (инвертора) зависит от:

  • финансовых возможностей конкретного человека или организации;
  • типа планируемых сварочных работ и их периодичности;
  • диаметра свариваемого металла;
  • возможности постоянного подключения к источнику энергии напряжением 380В.

Для использования в домашних условиях прекрасно подходят универсальные аппараты Brima TIG 250 AC/DC 220V или Сварог TECH TIG 200P AC/DC (E101). Они могут использоваться для аргонодуговой сварки на переменном и постоянном токе, а так же для ручной дуговой сварки железных изделий на постоянном токе.

Покупая их, вы получаете в свое распоряжение недорогие универсальные аппараты, которые отличаются неприхотливостью использования. Они всегда помогут вам быстро, а главное – качественно, выполнить сварочные работы даже в собственной квартире.

Модели Сварог TECH TIG 315P AC/DC (E103) и Барс Profi TIG 317DP AC/DC работают от напряжения 380 Вольт и предназначены для сварки толстого металла. Они отличаются более впечатляющими техническими характеристиками.

Поэтому их часто приобретают клиенты, которые работают на авторемонтных предприятиях, в мастерских или кузнечных цехах.

Сварочные инверторы премиум класса BLUEWELD BEST TIG 252 AC/DC HF/LIFT VRD и EWM Tetrix 230 AC/DC незаменимы при проведении ремонтных работ, в строительстве, на машиностроительных, химических предприятиях. Они обеспечивают безопасную работу даже в местах с высокой опасностью поражения электрическим током и рассчитаны на использование при низкой (до -20° C) температуре.

Наиболее функциональными являются инверторы премиум-класса, предназначенные для использования в промышленных масштабах. Они обладают многими выдающимися характеристиками и особенностями.

Модель Lincoln Electric INVERTEC V205-T AC/DC имеет удобную функцию распознания питания, надежно защищающую инвертор от перегрузок. Кроме того, она также включает в себя функцию управления вентилятором, снижая потребляемую мощность и количество пыли, попадающей внутрь аппарата.

Инвертор EWM Tetrix 551 AC/DC снабжен большими колесами, значительно облегающими перемещение аппарата и простой панелью управления.

Сварочный аппарат Kemppi MasterTIG MLS 2019 ACDC обладает максимальной мощностью сварки на 220В и отличается компактными размерами.

Модель ESAB Origo TIG 4300IW AC/DC специально разработана для TIG сварки разных материалов и содержит в себе удобную функцию предварительного программирования режимов.

В магазине Тиберис вы всегда можете рассчитывать на грамотную консультацию при подборе нужной модели инвертора и приятный сервис. Позвоните нам по телефонам: (495) 663-72-84 или (812) 309-38-95! С нашей помощью сварочные работы становятся очень удобными.

Видео-руководство по сварке алюминия для новичков

Сварка алюминия инвертором, осуществляемая в производственных и в домашних условиях, – это очень распространенный технологический процесс, так как изделия из данного металла используются практически повсеместно. Широкая популярность, которой отличается данный металл, объясняется его уникальными свойствами: небольшим удельным весом, высокой тепло-, а также электропроводностью, способностью противостоять механическим нагрузкам. Выполнять соединение деталей из алюминия с применением инвертора в домашних условиях позволяет развитие сварочной техники.

Сварка алюминиевых деталей в домашних условиях

Особенности сварки алюминия с использованием инвертора

Применять сварочный инвертор в домашних условиях для выполнения сварки деталей, изготовленных из алюминия, допустимо, для этого достаточно придерживаться ряда несложных условий. Сам аппарат, используемый для выполнения работ с деталями из алюминия, может быть самым простым, основное внимание уделяется расходным материалам. Чтобы качественно варить в домашних условиях детали из алюминия, потребуется несколько составляющих.

Схема аргонодуговой сварки алюминия

  • Приобретите электроды, которые специально предназначены для сварки данного металла. Узнать такие электроды можно по их маркировке: ОЗА, ОЗА-1, ОЗР, ОЗР-2, ОЗАНА, ОЗАНА-1. Используя эти электроды, можно варить не только алюминий, но и другие металлы, отличающиеся высокой теплопроводностью.
  • Кроме того, вам понадобится сварочный инвертор, в качестве которого подойдет оборудование даже с самыми скромными характеристиками.
  • Для подготовки электродов к сварке алюминия потребуется печь: в ней они будут подвергаться предварительному прогреванию. Такая процедура, как предварительная прожарка электродов, является обязательной при сварке алюминия. От этого напрямую зависит качество и надежность формируемого сварного шва.

Самодельная печь для сушки и прогрева электродов

Выполняя сварку данного металла инвертором в производственных или домашних условиях, важно учитывать ряд нюансов, от которых зависит качество создаваемого соединения.

  • Поверхность деталей из алюминия необходимо тщательно зачистить от тугоплавкой оксидной пленки, которая всегда на ней присутствует. Для этого используются абразивные материалы, металлические щетки или химические средства.
  • В отличие от стали, алюминий не меняет цвета своей поверхности в процессе нагревания, что значительно усложняет контроль за выполнением сварочных работ.
  • Чтобы обеспечить качественный прогрев соединяемых деталей в процессе выполнения сварочных работ, необходимо действовать не спеша, тщательно контролируя каждый этап технологии.
  • Поскольку алюминий отличается высокой текучестью, сварные швы выполняются в один слой. Чтобы избежать протекания расплавленного металла, необходимо использовать металлические подкладки.
  • Остывание алюминия после нагрева, вызванного выполнением сварочных работ, может вызвать деформирование свариваемых деталей и появление трещин в полученном соединении. Чтобы избежать этого, желательно не располагать сварные швы слишком близко по отношению друг к другу.

По технологии выполнения сварка алюминия с помощью инвертора незначительно отличается от технологии подобных работ, выполняемых с черными металлами. Именно поэтому, обладая опытом выполнения сварочных работ, можно с успехом применить свои навыки и при сварке данного металла.

Каким должен быть инвертор, используемый для сварки алюминия

Для сварки алюминия могут быть использованы инверторы различных модификаций, но, если вы только определяетесь с выбором такого оборудования, то оптимальным будет отдать предпочтение моделям, конструкция которых допускает возможность подключения специальной приставки для подачи защитного газа (аргона).

Аппарат для аргонодуговой сварки Кедр TIG-259P

Варить данный металл в домашних условиях можно и электродом, но, если к качеству формируемого соединения предъявляются высокие требования, лучше использовать полуавтоматическую сварку или выполнять сварочные работы при помощи неплавящегося электрода, который изготавливается из вольфрама, и присадочного прутка.

Выбрать подходящий полуавтомат поможет видеоролик, рассматривающий несколько бюджетных моделей.

Использование для соединения алюминиевых деталей инвертора, в отличие от применения сварочных аппаратов другого типа, предоставляет массу преимуществ, к основным из которых следует отнести:

  • быстрое зажигание сварочной дуги, а также ее стабильное горение;
  • получение качественного, красивого и надежного сварного шва;
  • возможность выполнять сварку листового материала небольшой толщины;
  • универсальность, дающую возможность применять инвертор для сварки с использованием как обычных, так и неплавящихся электродов.

В маркировке инверторов, которые могут совмещаться с приставкой для подачи защитного газа, присутствует обозначение TIG. От обычных моделей такие инверторы отличает наличие в их конструкции осциллятора, формирующего импульсы напряжения высокой частоты, что облегчает зажигание дуги. Кроме того, в конструкции таких устройств предусмотрено наличие вентиля, регулирующего поток защитного газа, подаваемого в зону сварки.

Правила подготовки к сварочным работам и их проведение

Если говорить о качестве сварки инвертором деталей, изготовленных из алюминия, а также сплавов данного металла, то лучшим оно получается, если она выполняется в среде защитного газа аргона и с применением неплавящегося электрода. Такую сварку вполне можно осуществлять в домашних условиях, используя для этого инвертор и соответствующие расходные материалы.

Вольфрамовые электроды для сварки в защитном газе

Естественно, что для такой сварки необходимо использовать дополнительное оборудование, которое обеспечивает подачу, а также регулировку потока защитного газа. Вам также понадобится баллон, в котором данный газ содержится.

Качество сварки напрямую зависит от того, насколько тщательно проведены подготовительные работы. Основная цель таких работ – разрушить тугоплавкую оксидную пленку, присутствующую на поверхности изделий из алюминия. Кроме того, если необходимо выполнить сварку деталей значительной толщины, область соединения желательно прогреть, используя для этого обычную газовую горелку.

Технология выполнения сварочных работ, осуществляемых с алюминием с помощью инвертора, выглядит следующим образом.

Подготовка свариваемых поверхностей механическим способом

  • Торцы соединяемых деталей и область, прилежащая к будущему сварному шву, тщательно зачищаются, для чего используется металлическая щетка или (в некоторых случаях) химическое средство.
  • Если сварку планируется выполнять электродами, на которые нанесено специальное покрытие, что часто практикуется именно в условиях гаража или домашней мастерской, то электроды необходимо предварительно прогреть в специальной печи.
  • Сварочные работы выполняются не спеша. Это требуется для того, чтобы обеспечить качественный прогрев соединяемых деталей. При сварке алюминия и сплавов данного металла электродами и присадочным прутком не производятся поперченные колебания, а сама сварка выполняется в один слой. Чтобы более подробно познакомиться с нюансами данного процесса, можно посмотреть обучающее видео.
  • Защитный газ, используемый для выполнения сварки, начинает подаваться за несколько секунд до ее начала. После окончания процесса также необходимо выждать 5–7 секунд, а затем выключить подачу газа.

Итак, выполнять сварочные работы с таким металлом, как алюминий, можно и в домашних условиях, важно только использовать для этого соответствующее оборудование и расходные материалы. Естественно, необходимо обладать и навыками выполнения сварочных работ – одного просмотра тематического видео будет мало, если вы плохо знакомы с инвертором.