Практика сварочных работ по алюминию

Алюминий и сплавы на его основе подлежат сварке как экономичными аппаратами (Brima сварочный или Сварог), так и дорогостоящими инверторами типа Lincoln, оборудование для сварки EWM и т.п. Столь пристальное внимание известных брендов сварки к элементу с обозначением «Al» в таблице Менделеева объясняется достаточно уникальное сочетание достоинств этого металла.

Алюминий обладает «двойными» преимуществами по сравнении со многими прочими металлами – он стоек к коррозии, легок и при этом достаточно прочен (не на уровне стали, но для цветных сплавов вполне достойно). Других возможностей по созданию прочных, долговечных и при этом легких сооружений и конструкций зачастую попросту нет, либо или запредельно дороги (композитные материалы). Как известно, внесварочными методами сколь-нибудь сложных деталей или узлов создать затруднительно. Поэтому практические аспекты сварки алюминиевых сплавов относятся к актуальным задачам и бюджетной, и премиальной сварки.

Решения этих задач воплощаются в двух аппаратных «ипостасях». Алюминий и его соединения сваривают с помощью TIG-оборудования либо посредством MIG-сварки. Работа на MIG-MAG аппаратах при прочих равных условиях в несколько раз быстрее, чем на TIG-установках. Однако надежность швов (особенно в долгосрочной перспективе), а также эстетика их внешнего вида предпочтительнее при сварке алюминия ручным методом неплавящимися вольфрамовыми электродами. Например, даже скромный Brima сварочный TIG 315 AC/DC выдает швы отличного качества, во многом не уступающие результатам применения полуавтоматического оборудования для сварки EWM типа MIG-MAG. 

Следует учесть, что серийные модели TIG-аппаратов выпускаются с расчетом как минимум двойного использования. Они сваривают не только соединения Al, но и стальные изделия, заготовки из меди и даже титана. По самой маркировке аппарата можно судить о его «алюминиевом» предназначении. Легкие алюминиевые сплавы эффективно свариваются в режиме переменного тока, что обозначается в названии буквами AC. Остальные металлы предусматривают постоянный инверторный ток – DC. Аббревиатура AC/DC является отличительным признаком универсальности аппаратуры – европейское оборудование для сварки EWM содержит в названии эти буквы точно так же, как и Свароги или Брима.

Технологические особенности дугового сваривания алюминия обусловлены его физико-химической спецификой. Теплопроводность Al в чистом виде в 3.5 раза превышает аналогичный показатель железа. Электропроводность Alт в 4 раз выше, чем у стали. Пусть промышленные алюминиевые сплавы не имеют столь резких различий с «эталонным» Fe, но все равно их тепло- и электропроводность в 2…2.5 раза выше, чем у стальных изделий.

Столь сильная теплоотдача весьма затрудняет проплавление – тепловой эффект «распыляется» на всю массу детали, проварить швы на значительную глубину непросто. Кристаллизация расплава Al происходит стремительно, опять же ввиду высокой теплопроводности и значительного теплообмена. Поэтому рабочий ток при сварке значительно увеличивают, т.н. «мощность против теплоотдачи». Зону шва следует прогреть и защитить газовой оболочкой инертного состава. Проблематика непровара корневой зоны решается на современных TIG аппаратах внедрением режима «первого цикла» - на начальном этапе на детали подается ток пикового импульса для ускорения нагрева и качественного проплавления шва.

При использовании алюминиевой присадочной проволоки (например, для заполнения глубоких разделок или при вынужденном просвете между свариваемыми деталями) следует обратить внимание на соответствие ее химического состава с обрабатываемой заготовкой. Время вскрытия упаковки с такой проволокой следует свести к минимуму – Al склонен к окислению на воздухе в тугоплавкое соединение Al₂O₃. Такой оксид не только термически затрудняет сварку, но и становится питательной средой для массового дефектообразования. Ввиду высокой пластичности проволоки из алюминия подающий механизм желателен четырехроликового типа, для равномерного распределения нагрузки и предотвращения деформаций. Естественно, от окислов и загрязнений следует предохранить не только присадку, но и сами детали – их зачищают до металлического блеска непосредственно перед инициацией дуги. Протяженность защищаемых поверхностей зависит от скорости работы.

Защитной средой и для ручных TIG-аппаратов, и для полуавтоматических MIG-MAG-установок при сварке алюминия служит инертный аргон. Добавки к основному Ar гелия позволяет заметно увеличить температуру расплава и избежать порообразования. Смеси «Ar + He» позволяют варить на том же самом оборудовании алюминий значительно большей толщины, чем чистый аргон. Типичный расход инертных газов при таких работах составляет 6-12 литров в минуту на TIG-аппаратах и до 20 л/мин при полуавтоматической MIG-сварке присадочным прутком диаметром 1.6 мм. 

Информация предоставлена интернет-гипермаркетом сварочного оборудования Тиберис - tiberis.ru