Главная / Электроды

Назад

Время на чтение: 3 мин

106

Сваривание элементов из легкоплавких металлов по трудоемкости можно сравнить с тугоплавкими. На первые и вторые оказывают влияние не только внутренние, но и внешние факторы.

Электроды для алюминия включает различные добавочные материалы, что упрощает работу с этим цветным металлом, создают дополнительную защиту.

Но и они не в состоянии избавить сварщика от всех предварительных аспектов, которые необходимо решить перед началом операции сварки.

Стержни по алюминию имеют широкое хождение не только на промышленных предприятиях, но и бытовых условиях — гараже, загородном доме, небольшой ремонтной мастерской.

Однако используя их дома для соединения деталей инвертором, можно столкнуться с определенными трудностями. И только правильно подобранный наплавочный материал и предварительная подготовка поможет качественно соединить конструкцию.

• Технические особенности электродов
• Выполнение сварки
• Выбор электрода
• Виды

Трудности при сварке алюминия

Большинство сплавов на основе алюминия считаются трудносвариваемыми. На это есть несколько причин:

Наличие на поверхности металла тугоплавкой оксидной пленки, разрушение которой наступает при температуре свыше 20000. Сам же металл плавится при гораздо более низкой температуре – 6600. Такой температурный градиент ухудшает условия для качественного сплавления кромок деталей: сварочная ванна мгновенно покрывается окислами.

В составе металла присутствует водород в растворенном виде. При кристаллизации шва он стремится выйти на поверхность валика. Так образуются характерные для алюминия дефекты – поры. А повышенное содержание кремния увеличивает риск появления горячих трещин.

Значительный коэффициент линейного расширения приводит к деформациям конструкций в процессе охлаждения. Явление получило название “усадка”.

Алюминий известен своей жидкотекучестью в расплавленном состоянии, что негативно влияет на свариваемость. Проблему можно решить, используя специальные теплоотводящие пластины и подкладки.

Советы профессионалов

При отсутствии опыта выбрать расходные материалы и соединить алюминиевые элементы непросто. Поэтому советы мастеров будут кстати.

• Лучше, когда состав заготовки и сплав алюминиевых электродов точно соответствуют друг другу. Проверить это можно по информации на упаковке.
• Сечение электродов для сварки должно отвечать толщине стенки. Если варить толстым стержнем тонкий лист, то прожог неизбежен.
• Разница толщин допускается не более 1 мм.
• Просушенные 2-3 раза расходники теряют качество и использовать их не рекомендуется.
• Предварительная зачистка обрабатываемых сваркой кромок обязательна.
• Новичкам сварочного дела следует начинать с толстых деталей. Сварочный процесс протекает очень быстро, и тонкий металл легко прожигается.
• Алюминий отличается повышенной текучестью, поэтому тонкий шов получить достаточно сложно.
• Прогревать электроды перед работой нужно тем дольше, чем толще свариваемый металл.
• Хорошему плавлению основного металла способствуют умеренные токи.
• Толстые заготовки лучше прогревать участками. Готовый шов очищают от шлака, промывают горячей водой, обрабатывают щеткой и варят дальше.

Подготовка изделий к сварке

Предваряющим этапом сварки алюминия является тщательная подготовка кромок к сплавлению. Это важный момент для получения качественного соединения. Следует уделять внимание разделке кромок и их зачистке.

Стыковые швы на металле до 4 мм не нуждаются в разделке. С возрастанием толщины металла до 5 мм и выше применяют V-образный скос с одной стороны детали. Для толстолистового алюминия характерен двусторонний скос в форме “Х”. Требуемую конфигурацию кромок получают механически: шлифованием, фрезерованием, строганием.

Цель зачистки – разрушить оксидный слой, очистить поверхность от масел и прочих загрязнений.

Процесс осуществляют двумя способами:

Механическая обработка. Кромки свариваемых деталей зачищают с 2-х сторон на ширину не менее 20 мм щетками металлическими с нержавеющим ворсом или специальными абразивными кругами по алюминию. После чего участки обработки обезжиривают растворителем. Среднее время хранения деталей после мехобработки и обезжиривания до сварки не должно превышать более 3ч.

Химическая обработка. Заготовки подвергают травлению в ваннах с 5-10% раствором NaOH. Травильный шлам (темный осадок) с поверхностей деталей удаляют последующим осветлением в азотной кислоте в течение 5 мин.

Обезжириванию подвергается и присадочный материал.

Продукция шведской компании ESAB

Категория щелочно-солевых электродов ОК96 производится для сваривания и наплавления деталей из алюминия и сплавов. Процесс происходит в среде защитного инертного газа аргон. Расходники производятся нескольких модификаций.

ОК 96.10. Назначение – сварка алюминия в чистом виде без технических примесей. Производятся с обмазкой композитным материалом из солей хлора и фтора. Шов ложится ровно и аккуратно, без разбрызгивания металла. Шлаки легко удаляются с поверхности.

При малом токе происходит залипание материалов. Нагревать стержни не обязательно, но желательно, потому что так можно снизить их расход. Кромки защищать не придется. Достаточно лишь обдать их горячей водой. Подходят для работы с дюралюминием.

Электроды ОК 96.10

ОК 96.20. Марка электродов для сварки слабонагруженных конструкций с минимальными требованиями. Они успешно сваривают сплавы с содержанием магния и марганца не более 3%. В составе стержня есть добавки марганца. Тип покрытия – солевое. Сваривать можно в любом положении, с предварительным нагревом до 220°С.

ОК 96.50. Востребованы при сваривании алюминиевых сплавов с включением меди, магния или марганца. Электродный стержень состоит из алюминиево-марганцевого сплава. Может использоваться как присадочная проволока при сварке автогеном. Покрытие прутка сделано щелочно-солевой обмазкой.

Сварка плавящимся электродом без газовой защиты

Варить алюминий в домашних условиях можно электродами марок УАНА и ОЗАНА с щелочно-солевым покрытием.

Работы проводят на постоянном токе обратной полярности. Значение подбирают в соответствии с соотношением: с увеличением диаметра электрода на 1мм увеличивается ток на 25-30 А. Так, для стержня диаметром 3,2 мм диапазон тока 80-100 А. Многие производители указывают оптимальные режимы сварки на упаковках электродов.

Для сварки небольших, но толстолистовых деталей необходим предварительный подогрев. Для сварки крупногабаритных изделий используют локальный прогрев с помощью газовых горелок. Мероприятия направлены на снижение вероятности образования кристаллизационных трещин и коробления.

Перед сваркой электроды прокаливают в печах или электропеналах. Сварку ведут короткой дугой, обрыв дуги до завершения сварного шва нежелателен.

После завершения одного прохода шлак с поверхности шва отбивают при помощи зубила или молотка. Сварку по шлаку не производят.

Технология сварки алюминия имеет свои нюансы, ее освоение займет некоторое время. Конечный вид изделия, презентабельность, геометрия сварного шва, наличие наружных и внутренних дефектов полностью зависит от соблюдения всех правил и рекомендаций подготовительных и сварочных работ.

Инструкция выполнения работы

Сварка алюминия инвертором производится по строгому алгоритму. В первую очередь настраивается аппарат для инверторной сварки. Тумблер переводится в режим переменного тока, соответствующее значению АС. Следующим этапом производится установка баланса полярности на значение – при работе с изделиями из чистого алюминия его необходимо смещать из исходного положения (50/50) в отрицательную сторону, а при сварке сплавов – в положительную.

Значение величины сварочного тока устанавливается в зависимости от таких параметров, как толщина листа и диаметр электрода. Например, при толщине листа в 2 мм и диаметре присадочной проволоки в 3 мм она устанавливается на значение 60 Ампер.

От толщины изделия также зависит замедление процесса затухания электродуги для заварки кратера окончания сварочной ванны. Так, при работе с 2-милиммитровым листом это значение устанавливается на 3 секунды.

Фото рекомендации как варить алюминий

Что нужно знать, чтобы сделать качественный шов?

Чтобы получать прочные и долговечные соединения, необходимо знать и учитывать следующие моменты:

• изделия из алюминиевых сплавов всегда покрыты слоем тугоплавких оксидов;
• перед началом сварки этот слой следует снять с помощью механической зачистки или протравливания;
• оксидный слой быстро восстанавливается на воздухе, поэтому обработку нужно проводить непосредственно перед сваркой;
• цвет алюминиевой заготовки при нагреве практически не меняется, следить за температурой визуально не удастся;
• при нагреве снижается прочность изделия, это может привести к появлению микродефектов в ходе кристаллизации.

Учет этих особенностей позволяет избегнуть типовых ошибок, когда нужно заварить алюминиевые заготовки на дому.

Выбор источника тепла

Здесь выбор не очень велик:

• обычный паяльник;
• открытый огонь.

Первый вариант подойдет в случае, если вам не нужна особая механическая прочность соединения. К примеру, нужно спаять два провода для надежного электрического контакта или какую-то деталь, не несущую большой механической нагрузки. Скажем, дырявую кружку, чтобы не текла. Второй вариант подразумевает тот или иной вид горелки и использование тугоплавкого припоя. Он гораздо сложнее первого, но позволяет получить прочное механическое соединение, что говорится, на века.

Полуавтоматы

При сварке полуавтоматическим сварочным аппаратом сварщику не требуется подавать присадочный материал вручную. Сварочная проволока подается в рабочую зону автоматически, через многофункциональную горелку.

Метод не требует высокой квалификации сварщика и обеспечивает высокую производительность, однако оборудование стоит существенно дороже.

Качество шва при алюминиевой полуавтоматической сварке получается несколько ниже, чем при ручной сварке вольфрамовым электродом, такой метод применяется для массового производства менее ответственных конструкций.

Пайка металла обычным паяльником

Как указывалось выше, паять алюминий, используя легкоплавкие припои, можно при помощи обычного и всем знакомого паяльника. Единственное условие — мощность инструмента должна быть достаточной для прогрева спаиваемых деталей до необходимой температуры.

Для пайки алюминия подойдет любой паяльник.

Если вы умеете работать паяльником, то никаких проблем с пайкой алюминия у вас не будет (ну или почти не будет). Зачищаете детали, покрываете соответствующим флюсом и спаиваете. Неплохо на место пайки, смазанное флюсом, добавить немного мелкого абразива, который поможет очистить спаиваемые поверхности от оксидной пленки.

Если в вашем распоряжении нет паяльника достаточной мощности, то спаиваемые детали можно параллельно подогревать горелкой (несильно) или даже пламенем газовой конфорки.

Некоторые электрики вообще умудряются паять алюминий «тем, что есть», причем в смысле электрической прочности качественно паять. Вы тоже можете воспользоваться этим методом при соединении, к примеру, двух алюминиевых проводов. Для этого вам понадобится:

• любой абразивный порошок, например, мелкий песок;
• обычное машинное масло (лучше ружейное).

Насыпаете абразив на плоскую поверхность, капаете масло, погружаете в состав зачищенный алюминиевый провод и, взяв на жало припой, «натираете» им этот самый провод. Абразив обдирает оксид, масло предотвращает появление новой пленки, а припой надежно покрывает алюминий полудой.

Единственный недостаток такого метода — низкая механическая прочность соединения, поэтому перед тем как окончательно спаять проводники, их после лужения надо скрутить. Электрическая же прочность такой паки великолепная, так что если ее не разорвет механически, то простоит она десятки лет.

Техника безопасности

Соблюдение правил техники безопасности позволит сберечь здоровье и материальные ценности.

• пользоваться только исправным оборудованием, перед началом работ осматривать его, проверяя целостность изоляции, отсутствие механических повреждений и утечек газа;
• пользоваться средствами индивидуальной защиты: маской, респиратором. негорючей одеждой и обувью, спилковыми крагами;
• применять только инвентарные сварочные провода достаточного сечения;
• оборудовать эффективную вытяжную вентиляцию рабочей зоны;

Рабочая зона не должна быть загромождена, все горючие материалы должны находиться не ближе 5 метров.

Флюс

При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Преимущества

• Газовое сваривание алюминия происходит на небольшой скорости, благодаря чему шов качественно формируется, процесс варки происходит гораздо дольше в отличие электродуговой;
• Применение рабочего газа в качестве защиты сварочной ванны, от попадания в нее различной грязи, мусора, и атмосферного воздуха;
• Отсутствие применение электродов с обмазкой, где часто содержится водород, приводящий к появлению напряжения в металле;
• Высокий уровень качества сваривания, в независимости от опыта сварщика;
• Возможность производить длинные неотрывные швы, благодаря использованию присадочного материала;
• Преимущественно проще работать с тонкими листами;
• Применение газового пламени для подогрева и остывания детали.