Вопрос о том, чем сваривают алюминий зачастую возникает даже у специалистов. В данной статье подробно рассмотрим способы сварки алюминия и используемые материалы.

Алюминий в природе встречается только в виде оксидов и гидроксидов. Чистый алюминий сразу же вступает в реакцию с кислородом, образуя оксидный налёт, предотвращающий дальнейшее окисление. С повышением температуры молекулы кислорода проникают глубже в металл, тем самым оксидная плёнка становится большей толщины и отчётливее заметна светло-коричневым мутным оттенком.

Существует множество технологий сварочных соединений этого металла и его сплавов. Они отличаются сложностью работ, их качеством, также стоимостью приборов и материалов для их совершения. Интересную информацию можно найти на сайте mrmetall.ru.

Сложности при сварке алюминия

Большая разница между температурами плавления самого алюминия и его оксида накладывает свои особенности при сварочных работах с этим материалом. Термические свойства:

• Плавится алюминий при 660 °C;
• кипит при 2519 °C;
• оксид его плавится при 2044°С.

То есть грань между температурой кипения металла и плавлением защитной его корки небольшая.

Окисная плёнка

При работе электросваркой постоянным током используют обратную полярность. Благодаря эффекту катодного распыления оксидная корка будет сбиваться потоком движущихся электродов. Оксидную пленку перед сваркой необходимо удалять механически. Можно для этого использовать шлифмашинку, металлическую щетку или наждачную бумагу.

Высокая текучесть алюминия

Этот «паразитный» эффект устраняется применением дополнительных приспособлений для улучшения теплоотвода. Используют специальные подкладки, позволяющие отводить тепло таким образом, чтобы металл плавился только в местах сварочной дуги и застывал там, где шов уже сформировался.

Поры и трещины — наводороживание

В зависимости от степени чистоты алюминия и его сплавов обусловлено содержание атомов водорода, которые выделяются при сварке. Его возникновение способствует образованию трещин и микроскопических пор при остывании шва. Выбор оптимальной технологии сварочных работ позволяет максимально снизить это явление.

Большой показатель усадки

Коэффициент линейного расширения алюминия вдвое больше чем у железа. Это приводит к значительной усадке материала при остывании. Такое свойство необходимо, также, учитывать при сварке деталей, которые могут деформироваться.

Не меняйте цвет при расплаве— легко перегреть металл

Алюминий плавится при невысокой температуре и при начальной стадии этого процесса, изменения цвета металла через светофильтры сварочной маски не видно. При дальнейшем нагреве соединения металл начинает светиться — это говорит о том, что температура его превысила норму.

Для качественного наложения шва необходимо научиться балансировать прогревом от начала плавления алюминия, до начала изменения его цвета, не допуская последнего. При этом, переход в жидкое состояние детали определяют по наличию текучести, физическому его проявлению. Для этого необходимы тренировки, посетите сайт mrmetall.ru.

Способы сварки алюминия

Для сварки изделий из алюминия и его сплавов можно использовать несколько методов. Это популярные и давно применяемые технологии. Но есть также инновационные методы, которыми пользуются любители благодаря появлению новых приборов и материалов.

Популярные способы сварки

Сварку конструкций из алюминия можно производить с помощью различных методов сварки и марок оборудования. Каждый из методов имеет свои особенности и может потребовать использование специальных материалов.

В аргоне сваркой ТИГ

Для такого вида сварки необходим аппарат, где сварочный электрод расположен в центре сварочного сопла, из которого подаётся защитный инертный газ. Дуга образуется в среде аргона или гелия, не поддерживающего горения. Наложение узкого и качественного сварного шва осуществляется переменным током с использованием присадочной проволоки.

При этом электрод находится перпендикулярно сварочной поверхности, передвигают его равномерно и параллельно соединению без колебаний. А вот присадочная проволока, наоборот, подаётся, под острым к поверхности углом, лёгкими поступательно-возвратными движениями. С техникой выполнения сварки данным способом можете почитать тут.

Полуавтоматом в среде защитного газа

Существует 2 варианта сварки полуавтоматом:

1. С помощью порошковой проволоки без использования защитного газа.
2. С применением аргона и алюминиевой проволоки.

Полярность, при этом, подключают обратную, используют только режим постоянного тока. Шов, получившийся от сварки, довольно качественный и равномерный, но при повышенной скорости подачи проволоки. Подробно про данный способ смотрите в нашей статье.

ВАЖНО: Так, как алюминиевая проволока очень мягкая, то во избежание её запутывания в петли, необходимо использовать прибор с подающим механизмом, снабжённым 4-мя роликами. Также, применяют специальные наконечники для алюминиевой проволоки, с маркировкой «AL».

Инвертором, штучными электродами

Качественного шва таким методом можно добиться, если толщина соединяемых деталей превышает 4 мм и имеется хороший теплоотвод изделия. Ток используют постоянный, корпус должен быть анодом, катодом — электрод. Но не любой, а специализированный. Подробно ознакомится с данным способом можно в статье.

Под слоем флюса

Для защиты от окисления сварочного шва, вместо газа применяют специальные флюсы. Они вступают в химическую реакцию с оксидом алюминия и с дополнительным воздействием высокой температуры разрушают его. Естественно, для каждого вида сваривания предназначены различные типы флюсов, отличающиеся ещё и характеристикой марки алюминия, для которого они рассчитаны.

Газовая

Легкоплавкий алюминий имеет свои особенности при газовой сварке. И так, как он при переходе в жидкое состояние не меняет цвет, то для проведения качественных работ необходимо потренироваться. А для защиты соединения от образования нагара используют присадочную проволоку или специальный флюс.

Современные способы

С развитием новых технологий, а вернее, с появлением на рынке специализированных аппаратов, возникли и стали возможными для использования новые методы сварки, не только стальных деталей, но и алюминиевых, также изделий его содержащих.

Лазерная

Для сварки алюминиевых деталей достаточно провести соплом лазерного прибора, включенного в рабочее состояние, вдоль соединяемых частей. Действие лазерного излучения плавит металл, образуя надёжный и качественный шов. Имеющимися настройками на приборе устанавливают степень, глубину проплавления в соединении, которая обусловлена толщиной скрепляемых деталей.

Контактная сварка

В зависимости от типа прибора этот метод соединения может быть точечным или с образованием сварной полосы. В любом случае, такая сварка подходит только для закрепления листовых материалов. Потому что мощность сварочных приборов, выпускаемых для непроизводственных работ, позволяет приварить деталь, толщиной максимум 4 мм.

Точечная сварка работает благодаря прохождению через специальный медный электрод и прижатые им детали импульса тока высокой плотности. Большая мощность тока, проходящего через контакт, буквально приваривает соединяемые части, образуя соединение типа заклёпки. Аппараты с медным роликовым контактом, служащим в качестве электрода, способны выполнять соединение в виде полосы.

Сварка трением

Такой тип сварки можно осуществить в специализированных установках, в которых вращением специальной насадки нагревают и плавят алюминий, производя соединение.

ИНТЕРЕСНО: Если потребуется грубо присоединить алюминиевые детали между собою, то в качестве «электрода» используют сверло по бетону и дрель в режиме сверления.

В домашних условиях используют такой вид сварки, оперируя угловой шлифовальной машиной (болгаркой) и диском из нержавейки с ребристой торцевой поверхностью. Этим инструментом можно производить соединение листового алюминия полосным швом. Таким инструментом удаётся приварить детали, присоединённые встык или под прямым углом. Диск, вращающийся на больших оборотах и трущийся об алюминиевую поверхность, в месте контакта расплавляет металл, образуя соединение.

Сварка давлением и взрывом

Удивительно то, что сварка взрывом способна сварить алюминиевую деталь с практически любым металлом, когда другим методом сделать это соединение было бы крайне сложно. Причём сварное скрепление по надёжности равно прочности самого слабого из соединяемых металлов.

Для сварки взрывом хорошо зачищают и обезжиривают соединяемые поверхности и прижимают их к основанию. Поверх предполагаемого соединения располагается метаемая пластина, которая содержит взрывной заряд. После его детонации образуется надёжное скрепление. Также при сильном сдавливании двух поверхностей рычагом или прессом происходит деформация, благодаря которой осуществляется диффузия и происходит соединение.

Самый распространённый пример сварки давлением — прессовка клемм и наконечников. Мелкие, до 8 мм в диаметре, клеммы и наконечники прессуют с помощью ручных специализированных пресс-клещей. Более мощный инструмент снабжён гидравлическим приводом.

Микроплазменная

Такой тип сварного соединения алюминия очень сильно напоминает аргоновую сварку, плавление происходит под воздействием плазмы, созданной электрическим разрядом. Хорошие результаты получаются в режиме переменного тока, но лучше варить постоянным с обратной полярностью. Для предотвращения образования окисления используют инертный газ.

Инновация этого метода заключается в его экономичности и уровне качества сварного шва, чем при других способах дуговой сварки. Если сравнить, то:

• производительность повышается вдвое;
• расход присадки на половину меньше;
• КПД почти на половину выше;
• израсходование газа в 4 — 6 раз меньше.

К тому же, плазменной сваркой производить работы проще, меньше требуется времени на обучение.

Электронно-лучевая

Электронный пучок, сгенерированный специальным оборудованием, производит сварочное соединение. Особенность этого вида работ втом, что операция скрепления происходит в вакуумной среде. Это накладывает свои сложности для произведения сварного монтажа. Зато качество и точность соединений, сделанных этим методом, находится на высоком уровне.

Оборудование

Для любого из существующих видов сварочных работ необходимо оборудование, способное обеспечить нужные условия, трансформировать химическую или электрическую энергию в нужный тип с возможностью контроля и управления мощностью преобразования.

Для сварных работ полуавтоматом в среде защитного газа потребуется наличие в сварочном аппарате:

• функции подачи газа;
• газового баллона с аргоном или гелием;
• редукторов с манометрами и вентилями;
• газовых шлангов.

Для сварки полуавтоматом могут быть применены такие приборы, стоимостью:

• Wester MIG-200i — 17850 руб.

Хорошие результаты показывают агрегаты Патон, Solaris, Shtenli, Skiper, Esab, Eland, Most и др. Есть интересная информация на сайте mrmetall.ru.

Инвертором штучными электродами

Инвертор

Богатый выбор техники представляет рынок, как отечественных приборов, так и аппаратов от иностранных производителей. Wert MMA 180N можно купить за 2 790 р., а Cebora SYNSTAR 200 мощностью 6,3 кВт за 174 955 р.

В аргоне сваркой ТИГ

В настоящее время такого типа аппараты являются самыми распространёнными, особенно среди профессионалов.

Инвертор ТИГ

Сварочные аппараты такого типа в основном комбинированные. Это инверторы для электродов с покрытием, имеющие дополнительную функцию ТИГ. Сюда входят и недорогие устройства компании Ресанта, от 18 855 р. — САИ-180 АД TIG, MMA до 64 790 р. — САИПА-250 MIG/MAG, MMA.

Осцилятор

Устройства для импульсной дуговой сварки, работающие от переменного и постоянного тока, также, чаще всего, являются дополнительной функцией комбинированных инверторов. Например, аргонодуговой инвертор GYS TIG 200 AC/DC за 44 397 р., хотя можно купить простой осцилятор ОП-240 за 14 500 руб.

Газовое оборудование

Горелка TIG SR 26 (4 м) газ American type стоит 5 035 руб. Регулятор газа АР-150-2(9) используется для поддержания постоянно заданного расхода газа, понижения давления из основного баллона, стоит 3 050 руб. Баллон АРГОН 5л ПНТЗ — 2 473 р.

СГ смеситель

Смеситель УГС-1-А3, для подмешивания аргона к СО₂, БАМЗ стоит порядка 6 000 руб.

Лазерная

Лазерный аппарат для сварки FL-CW500, 0,5 кВт стоит 1 085 000 р., а FL-W1000P, 1 кВт — 1 285 000 рублей. Есть установки 1,5 кВт — 5 кВт.

Промышленный лазер — твердотельный или газовый

На производстве используют станки для волоконной лазерной резки и сварки с полной защитой кабинетного варианта исполнения, мощностью от 1 кВт до 6 кВт. Есть сверхмощное оборудование такого типа с силою лазера от 10 кВт до 36 кВт.

Электронно-лучевая

Оборудование такого типа очень дорого, его нет в серийном производстве. Однако, под определённый вид работ, компания Foton Lazer может предложить установку лазерный маркер за 272 000 р.

Установки для ЭЛС

Комплект оборудования электронно-лучевой сварки Focus MEBW-60/CNC стоит порядка 181 318 500 руб. Такие установки используются, разве что, для исследовательских и ювелирных сварочных работ.

Микроплазменная

Приборами микроплазменной сварки считаются устройства, мощность плазменного генератора которых находится в диапазоне от 0,1 А до 25 А с диаметром сопла от 1,3 до 3 мм. Они способны осуществлять сварку и резку металлов от нескольких мм до 1 см. В некоторые аппараты могут быть встроены компрессоры, подающие сжатый воздух в горелку. Отечественные производители:

• Горыныч;
• Мультиплаз;
• Плазариум.

Инверторы

Инвертор Aurora Джет 40 — плазменный резак стоит 16 500 р., а аппарат Aurora Pro Airforce 60 можно купить за 54 786 р.

Осцилятор

Осциллятор для сварки, марки ВСД-02, можно приобрести за 49 300 р.

Грелка

Прибор плазменной резки SOLARIS CUT WGC-31 (3 м. шланги) можно купить за 1 893 р., такой же с 5-метровыми шлангами м за 2 684 р.

Газовая

Газовое оборудование — баллоны и редукторы

В продаже имеются:

• Пост пропановый газосварочный аппарат ПГУ-5П за 13 840 руб.;
• Редуктор пропановый можно пробрести по цене от 1 000 руб. до 2 400 руб.;
• Баллоны пропановые 5 литров от 1 300 руб., 12 л. — 1 580 руб., 27 л. — 1 900 руб.;
• Кислородный баллон на 10 л. имеет стоимость 4 325 руб., 40 л. — 11 100 руб.;
• Кислородные баллоны б/у на 40 л. продают за 7 200 руб.

Горелка

Резак пропановый, инжекторный Р3П-02М “LATION” от компании ООО «РЕДИУС», 168 длиной до 300мм, диаметром Ф 9 мм стоит 2 133 руб.

Под слоем флюса

Стоимость оборудования такого типа обусловлена, в основном, наличием широкого диапазона настройки для образования сварочной дуги определённого характера. Для выбора оптимального варианта оборудования учитывают необходимость наличия нужных параметров, смотрите на сайте mrmetall.ru.

Инвертор или выпрямитель

Хорошо зарекомендовал себя сварочный агрегат Сварог MZ1000 (M308)4 с напряжением питания 380 В, максимальный ток 1000 А, степень защиты IP21, мощностью в 46,8 кВт. Его можно купить за 11 550 р., подобный аппарат на 220 В стоит 10 620 р. Инвертор постоянного тока Rilon ПРОФИ SAW 1000, мощностью 1 кВт продаётся за 302 550 р., КЕДР MZ -1250 — 349 700 р.

Сварочные материалы

В аргоне сваркой ТИГ

Аргон высший сорт

В составе такого газа должно быть 99,993% содержание аргона, 0,0007 кислорода и 0,005 азота. Баллон, ёмкостью 10 л. этого газа стоит 14 417 р., 40 л. — 23 068 р.

Проволока (присадка)

Присадочный пруток для алюминия, 1кг TIG ER5356 (Св-АМг5), Ф 2,4мм стоит 1 258 р., ER4043 2.0х1000мм для алюминия Kirk K-088384 в упаковке весом 5кг продают за 6 949 р.

Вольфрамовые электроды

Электроды вольфрамовые:

• WL15 1.0х175мм, золотистые, универсальный Kirk K-163098 диаметром 1 мм, упаковка 10 шт. стоит 115 руб.;
• WP 1.0х175мм, 10 шт. зелёные для алюминия Kirk K-163029 — 1 029 руб.;
• Электрод вольфрамовый, красный WT20, Ф 4.0 мм, Eland стоит 343 руб.;
• ЕЗ Ф 4.0 х 175мм, упаковка 10 шт. лиловый — 778 руб.;
• WP Ф 4.0 х 175мм, 10 шт. зелёные для алюминия Kirk K-163081 — 6 975 руб.

Цанги

Цанги ТИГ горелки, диаметром от 1 мм до 4 мм стоят порядка 55 р.

Электроды

Для сварки алюминия, также как и цветных металлов, используют электроды брендов:

• ESAB;
• ОЗАНА;
• ОЗА;
• УАНА и др.

Сварочные электроды:

• ESAB OK, 2,5 мм в диаметре продаются за 4 584 р. за 1 кг. материала;
• Электроды ER 4047, Ф 2,4мм, 2 кг в упаковке — 5 940 руб., ER 4047 Ф 3,2мм (2 кг) — 5 132 руб.;
• Capilla 60 Mn, диаметром 4.0 мм — 2 000 руб./кг, Ф 2,5 мм — 2 200 руб./кг;
• KOBATEK 213, Ф 4мм (2 кг) — 6 579 руб., Ф 2,5 мм — 6 789 руб.;
• Электроды для сварки MONOLITH E 4043, Ф 3.2 мм, для разовых работ, 3 шт. в упаковке стоят 127 руб.

Полуавтоматом в среде защитного газа

Проволока (присадка)

Эта присадка применяется в случае сварки алюминия и его сплавов в среде защитного газа. При этом, сама проволока, кроме алюминия, содержит кремний и некоторые металлы, из этих:

• железо;
• медь;
• марганец;
• магний.

В полуавтоматах используется сварочная проволока

• Kirk K-088414, бухта 2кг стоит 3 800 руб.;
• бобинная присадка lkraft ER5356, Ф 1.0 93617 в бухте, весом 2 кг — 3 200 руб.;
• проволока AlSi5 в бухте, для сварки алюминия, Ф 1.0 мм, весом 7 кг стоит 9 250 руб.

Защитный газ — аргон или смесь

Аргон высшего сорта на заправочных пунктах стоит:

• 10 л. — 366 руб.;
• 20 л. — 432 руб.;
• 40 л — 519 руб.

Заправка сварочной смеси аргона и углекислого газа стоит:

• 5 л. — 350 руб.;
• 10 л. — 600 руб.;
• 20 л. — 700 руб.;
• 40 л. — 800 руб.

Аэрозоль для чистки горелки

Антипригарный спрей Stanvac, 400мл — 234 р., спрей антипригарный ПТК, 400 мл, от налипания брызг, не содержащий силикона стоит 259 руб. Сварочный спрей BINZEL, производитель Германия — 313 руб.

Мундштук и сопло

Мундштуки МАФ для газов ацетилен/пропан стоят порядка 115 руб., сварочные сопла Solaris WA-3942, набор 5 шт. — 352 руб.

Микроплазменная

Аргон

Газ применяют такой же, как и при работе полуавтоматом, стоимость указана выше.

Проволока

Пруток присадочный ER5356, длиной 1 м, для присадки при сварке алюминия стоит:

• 1,6 мм — 749 руб.;
• 2,0 мм — 692 руб.;
• 2,4 мм — 690 руб.;
• 2,9 мм — 836 руб.

Алюминиевый присадочный пруток FIDAT Al Mg5, Ф 2,0 (5 кг) — 7 150 руб.

Газовая

Присадочная проволока

Алюминиевая присадочная проволока FoxWeld, АL Si 5 (ER-4043), Ф 2.4 мм (5 кг) — 3 546 рублей.

Кислород + ацетилен

Заправка ацетиленом баллона:

• 5 л. — 1 200 руб.;
• 10 л. — 1 600 руб.;
• 40 л. — 2 100 руб.

Кислород:

• 5л. — 300 руб.;
• 10 или 20 л. — 400 руб.;
• 40 л. — 450 руб.

Под слоем флюса

Флюс

В качестве флюсов при сварке алюминия применяют АН-А1, АН-А4, либо керамические флюсы ЖА-64, ЖА-64А. В качестве растворителей применяют уайт-спирит или ацетон.

Присадочная проволока

Пруток присадочный сварочной проволоки СЗСЭ СВ-08Г2С, Ф 3 мм, весом 5 кг стоит 958 рублей.

Лазерная

Для газовых — газы (аргон или гелий)

Аргон, применяемый для лазерной сварки, применяется такой же, как и при работе с полуавтоматом. Газообразный гелий высокой степени очистки, марка 4.6 для лазеров в баллоне 40л стоит 11 948 рублей.

Заключение

Исходя из предстоящего объёма сварочных работ, качества, сложности и скорости их проведения выбирают оптимальный вариант. Некоторые агрегаты для сварки и материалы к ним сильно отличаются по стоимости, зато имеют необходимые технические характеристики. Оптимальным вариантом является приобретение комплексной аппаратуры, способной работать в нескольких режимах.