Успешная сварка тонкого алюминия - готовим материал, выбираем присадку и оборудование

Сварка алюминия Аргонодуговая сварка Полуавтоматическая сварка

Алюминий - металл упрямый. Он пробился на рынок, где многие годы была одна сталь. Его хорошая удельная прочность, устойчивость к коррозии, отличная прочность даже при пониженных температурах, пригодность к переработке для повторного использования делают его одним из самых часто используемых металлов. В этой статье мы ответим на самые часто задаваемые вопросы о сварке толстых заготовок.

Какие заготовки считаются толстыми?

Для алюминия эта величина начинается от 4.76 - 6.35 мм. Если для более тонких заготовок еще можно обойтись аппаратом средней мощности, то с толстыми уже справится только профессиональный аппарат для промышленной сварки.

Также, многое зависит от имеющегося оборудования, положения шва, сплава, способа сварки (вручную\автоматически), необходимого числа проходов и прочих факторов.

Какое оборудование выбрать?

При работе с толстыми заготовками используют механизированную сварку и присадочную проволоку с диаметром более 1.6 мм. Для заготовок толще 25 мм понадобится толстая проволока и оборудование с большим амперажом и ПВ.

Если требуемый ампераж превышает 150 А, стоит задуматься о покупке специализированных горелок с водяным охлаждением. Более простые горелки годятся если вы занимаетесь сваркой нечасто, но при работе с толстыми заготовками велик риск перегрева и нужна более долгая продолжительность включения.

Как подготовить заготовки и присадочный металл?

Заготовки нужно очистить от грязи, масел и влаги. Для предотвращения преждевременного расплавления, края толстой заготовки должны быть скругленными, иначе она может плохо проплавиться.

Присадка понадобится диаметром 2,38 - 4,76 мм. А значит и оборудование для подачи нужно особое, из-за пружинистости проволоки. Используя проволоку большого диаметра, обратите внимание на ПВ: часто эта величина используется из расчета что сварка производится под защитой CO2. При использовании аргона и его смеси с гелием, горелка нагревается больше, а ПВ становится меньше.

Очень важно очистить заготовку от оксидной пленки. Пока алюминий хранится на складе, оксидный слой утолщается, поглощает водород, собирает частицы грязи, которые могли оказаться в сварочной ванне. Водород, поглощенный расплавленным металлом, при его остывании превращается в такой дефект, как пористость.

Оксидную пленку нужно удалить с поверхности заготовки чистой стальной щеткой (ручной или автоматической). Не стоит прикладывать слишком много усилий, орудуя щеткой - есть опасность втереть загрязнители в мягкую поверхность алюминия. Лучше использовать шлифовальные и наждачные диски, сделанные специально для алюминия. Механическая обработка очистит поверхность лучше, но перед сваркой придется удалить с заготовки не только краску и эмульсию, но и следы хладагента и масел. Еще до применения щетки, поверхность стоит очистить ацетоном или не содержащим хлор очистителем тормозов. На рынке есть и более сильнодействующие очистители, но делая выбор в пользу них, стоит соблюдать особую осторожность.

Расходные материалы из алюминия нужно хранить надлежащим образом, для избежания попадания на них грязи и увеличения оксидной пленки. Это особенно важно для расходных материалов MIG сварки, так как защитный оксидный слой препятствует контакту между электродом из алюминия и медным наконечником. Если прутки для TIG сварки еще можно очистить от загрязнителей, то проволоку для MIG сварки очистить невозможно.

Волокнистая структура сварного шва образуется из-за нехватки защитного газа

Что может стать причиной появления трещин на заготовке? Как этого избежать?

Усадочные трещины могут образоваться по двум причинам.

Первая причина связана с застыванием металла. Если присадочный металл застывает при температуре равной или ниже температуры при которой застывает металл заготовки, то при усадке металл оказывает давление на сварочную ванну и сварной шов, от чего и образуются трещины.

Вторая причина связана с химическими свойствами металла. У сплавов 6ххх серии большой диапазон температур плавления\застывания и они более расположены к трещинообразованию. Во время затвердевания, разницы температур могут стать причиной образования пустот между зернами шва.

Коррозионно-механическое растрескивание это следствие химической реакции, при которой некоторые составляющие сплава под воздействием высоких температур, вступают в гальванические реакции. Это явление называется “металлургическая восприимчивость”. Под воздействием окружающей среды, температуры и нагрузки на изделии могут появиться трещины.

Если в конце сварки резко оборвать подачу тока, при застывании сварочной ванны останется кратер, из которого пойдут трещины. В некоторых современных аппаратах для MIG сварки есть специальный режим заварки кратера - после того, как сварщик отпустит триггер горелки, аппарат некоторое время продолжает подавать пониженный ток для правильного завершения процесса - в результате сварной валик становится выпуклым, именно такая форма наименее предрасположена к растрескиванию. Если в вашем аппарате нет режима заварки кратера - заполните кратер, пройдя по нему горелкой дважды. При ручной TIG сварке это можно сделать с помощью регулировки тока ножной педалью и добавлением немного присадки в конце сварочной ванны.

При TIG сварке изделия нередко трескаются из-за нехватки присадочного металла, особенно если использовался сплав 6ххх серии. Добавьте в сварочную ванну достаточное количество присадочного металла, чтобы изменить химию процесса. Без присадочного металла (автогеном) сваривать такие сплавы нельзя. Серия 4ххх с примесью кремния менее расположена к растрескиванию чем самая популярная серия 5ххх, но не стоит использовать ее с 10.5% магния. Сплав 5052 это единственный представитель серии с примесью магния, который можно сваривать с присадками 4ххх серии.

Как по внешнему виду отличить качественно сваренное изделие от плохого?

Красивый шов не всегда бывает крепким. К сожалению, самый лучший способ проверить качество сварки, глубину провара и отсутствие пористости - это распилить изделие.

Обратите внимание на форму сварного валика. Хороший валик - плоский или слегка выпуклый, без пустот между ячейками шва и кратеров. Тщательно проверьте изделие с помощью проникающих красящих веществ. Волокнистый шов - индикатор непровара: возможно, при сварке не хватало энергии, тепловложения или использовалось оборудование неподходящего размера.

Как уменьшить зону термического влияния?

Проволока большего диаметра, большая скорость продвижения, меньшее количество проходов - всё это уменьшает зону термического влияния.

Использование высоких токов и защитного газа с примесью гелия позволит увеличить скорость продвижения, вследствие чего уменьшается зона термического влияния. Ведите горелку прямо, а не зигзагами.

Как избежать проблем с подачей проволоки?

Сварка толстых заготовок проволокой большого диаметра может стать причиной перегрева наконечника если горелка недостаточно охлаждается. В результате, вы получите недостаточный контакт с проволокой и большой нарост на конце горелки. Позаботьтесь о покупке подходящего оборудования.

Толстую проволоку легче подавать проталкиванием, чем тонкую. Возьмите алюминиевый наконечник побольше, чтобы расширение проволоки при нагревании не стало для вас неприятным сюрпризом. Направляющая труба должна быть из пластика, а U-образные ролики хорошо отполированы чтобы не повредить проволоку. Стопорной механизм должен быть отлажен так, чтобы не повредить проволоку при остановке сварки. Натяжение на ведущем ролике должно быть сопоставимо с натяжением проволоки из стали.

Как защитный газ действует на толстые заготовки?

При сварке толстых заготовок, для увеличения тепловложения к аргону часто добавляется гелий. Вследствие этого, валик сварного шва становится более плоским, увеличивается проплавление корня шва и уменьшается пористость.

При TIG сварке заготовок больше 6.4 мм и MIG сварке заготовок от 12.7 мм, часто вместо аргона используется смесь аргона и гелия, которая обеспечивает большее тепловложение, особенно необходимое при сварке алюминия. Полученный в результате шов будет шире, не такой глубокий по краям, как в середине, будет застывать медленнее, что даст меньшую пористость (за счет того, что из шва успеет выделиться большее количество водорода).

Убедитесь, что в зоне сварки нет сквозняков, утечек, слабо затянутых соединений, а на конце горелки нет грата.

Избыточное количество проволоки может стать причиной агрессивной дуги,
которая вытеснит защитный газ и прожжет сварочную ванну, сделав шов, похожим на капустный лист

Пара слов о безопасности на производстве

Помните, что для толстых заготовок нужно значительно больше тока. Увеличение ампеража повлечет за собой повышенное выделение тепла и света, что может стать причиной ожогов от температуры или ультрафиолетового света. Убедитесь что приняли все необходимые меры защиты.

Защитите глаза и кожу сварщиков и их ассистентов. Приобретите хорошие сертифицированные очки с защитой от ультрафиолета. При сварке толстых алюминиевых заготовок в дыхательные пути может попасть озон, поэтому нужно обеспечить хорошую вентиляцию.