Сварка алюминия аргоном: подробная инструкция для начинающих

Особенности сварки алюминия аргоном

Выполняя работу нужно учитывать неординарность характеристик этого металла:

1. Из-за повышенной химической активности поверхность алюминия при контакте с воздухом быстро покрывается оксидной пленкой. Она плавится при температуре более 2000⁰C, а металл — 660⁰C. Если твердые кусочки пленки попадут в шов, его прочность уменьшится.
2. При сварке алюминия трудно контролировать процесс, так как его цвет не меняется после расплавления.
3. Материал гигроскопичен, поэтому впитывает атмосферную влагу, которая при нагреве испаряется с поверхности, снижая качество соединения.
4. Из-за высокого коэффициента линейного расширения место соединения при остывании может деформироваться и растрескаться. Для компенсации усадки сварка аргоном проводится с повышенным расходом проволоки или модифицируют шов.
5. Если неправильно настроить расход газа при выполнении аргоновой сварки алюминия, он вспенивается при недостатке, а избыток затрудняет сформировать шов.

Применение

Достоинства сварки ТИГ металлов находят ей применение в отраслях:

• машино- и приборостроение;
• пищевое производство;
• нефтяная промышленность;
• химическая промышленность;
• буровые вышки;
• строительство металлоконструкций для высотных зданий;
• каркасные конструкции из стали;
• трубопроводы;
• авиация;
• космонавтика;
• самолетостроение;
• кораблестроение.

Сварка аргоном ТИГ применяется и для менее глобальных решений. Ее нередко используют в бытовых условиях. Примером являются монтаж в автомобиль кондиционера, заделывание трещин в радиаторе машины. Во всех домах найдется кухонная посуда и металлические сушители для полотенец, изготовленные этим способом.

Такое широкое распространение сварка аргоном TIG получила благодаря тому, что при ее помощи можно сваривать, как углеродистую сталь, так и цветные металлы, сохраняя отличное качество шва.

Необходимое оборудование и материалы

Для работы потребуется аппарат выдающий переменный ток, поскольку сварку алюминия постоянным током аргоновым методом провести не получится. Оптимальным вариантом будет инвертор с режимом тиг и набором опций, позволяющих:

• бесконтактно зажигать дугу;
• заваривать кратер на конце шва;
• регулировать баланс тока;
• устанавливать период времени, в течение которого продолжается подача аргона после отключения дуги.

Чтобы снизить расход газа для сварки алюминия нужно обзавестись горелкой с газовой линзой (цангодержателем), внутри которой помещена сетка. При проходе аргона через ячейки улучшается защита места сварки при меньшем расходе. Для установки линз выпускаются сопла нескольких диаметров, чем больше размер, тем надежнее защита.

Основной способ сварки

Дуговая сварка в аргоне алюминия и его сплавов (AC TIG) производится на переменном токе, источником которого, как правило, является инверторный генератор. Инвертор не только выдает ток очень точной синусоиды, что немаловажно при сварке, но и очень компактный. Кроме самого инвертора, в состав аппарата входят:

• баллон с газом (аргон или аргон+гелий);
• горелка TIG;
• газовые шланги;
• кабели.

Работает аппарат AC TIG с применением вольфрамовых неплавящихся электродов и присадочной проволоки. В стандартный набор сварщика входят также щиток (желательно «Хамелеон» и защитные краги). На аппарате предусмотрена регулировка сварочного тока и расхода газа. Но о режимах сварки будет рассказано ниже.

Настройка аргонового аппарата

Сначала настраивается расход газа в диапазоне 6 — 12 л/мин по манометру, который ближе к шлангу. Работая в помещении, значение устанавливается в 1,5 раза меньше чем на улице. Завышенный расход создает турбулентные завихрения, которые газ смешивают с воздухом, снижая тем самым надежность защиты зоны сварки.

В зависимости от толщины заготовок настройку аппарата для сварки аргоном по току проводят по таблице:

Для алюминия устанавливается полярность 50/50. Однако при работе с чистым металлом для получения тонкого шва и меньшего разогрева электрода регулятор баланса тока сдвигают в сторону отрицательных значений. Для сплавов лучше пользоваться положительным диапазоном, но не увлекаясь. Переменный ток с большой положительной полуволной губителен для электрода.

Время затухания дуги при заваривании кратера, в зависимости от толщины заготовок устанавливается 2 — 4 секунды. Продолжительность подачи аргона после завершения сварки 3 — 5 секунд.

Технологический процесс

Несмотря на то, что аргонодуговая TIG сварка требует навыка и профессиональных знаний, ее можно выполнить своими руками. Перед этим необходимо разобраться, что такое сварка ТИГ в принципе, какое необходимо оборудование, последовательность действий.

Этапы сборки сварочного аппарата:

1. Соединение осциллятора с инвертором.
2. Прикрепление к клемме со знаком плюс провода, отвечающего за массу.
3. Прикрепление к клемме со знаком минус провода, соединенного с горелкой.
4. Закрепление горелки на рукав, через который проходит газ.
5. Подготовка баллона с аргоном. Накрутка редуктора.
6. Закрепление на редукторе рукава, подающего газ.
7. Подключение инвертора к сети 220 В. Осциллятор питается от блока 6 В.

Аргонодуговая сварка своими руками в ручном режиме имеет следующий алгоритм:

1. Очистка поверхности, где будет производиться сварка.
2. Подготовка горелки к работе.
3. Подача аргона.
4. Розжиг дуги.
5. Начало сварки.

Для очистки можно использовать способы механический или химический. Заканчивать очистку надо обезжириванием. Газ следует подавать на несколько секунд раньше, чем подключать к сети источник питания. Это обеспечит появление защитного слоя.

Важно! Чтобы была создана малая сварочная дуга, электрод должен располагаться на расстоянии минимум в 2 мм от свариваемой поверхности.

После разжигания дуги можно приступать к сварочному процессу. Горелкой, находящейся в левой руке, сварщик ведет дугу вдоль шва, а правой двигает проволоку навстречу перемещению горелки. Электрод и проволока должны составлять угол примерно 90°. Недопустима резкая подача проволоки, поскольку это может привести к брызгам раскаленного металла и образованию неровного шва.

Подготовка деталей к сварке

Прежде чем начинать сваривать детали их очищают от грязи и жира любым растворителем. Оксидную пленку удаляют щеткой с металлическим ворсом или напильником. Использование абразивного инструмента нежелательно. Крупинки, оставшиеся в царапинах, попадут внутрь шва, что не лучшим образом скажется на его качестве. С кромок толстого алюминия (больше 4 мм) снимают фаски под углом 45 — 65⁰.

Для удаления влаги заготовки подогреваются до 150⁰C. Для снижения риска прожога тонкого металла до нуля под заготовки подкладывают стальные или медные пластины. Они улучшают отвод тепла, что позволяет ускорить процесс, за счет чего экономится энергия и газ. Сварку в среде аргона проводят сразу после подготовки, чтобы алюминий не успел окислиться.

Преимущества и недостатки метода

К основным преимуществам относятся:

1. Вытеснение аргоном воздуха из зоны, где происходит сварка. Благодаря этому шов получается без дефектов.
2. Возможность сваривания разных металлов.
3. Высокое качество шва.
4. Невысокий нагрев деталей, что исключает их деформацию.
5. Работа с металлами, плохо поддающимися сварке.
6. Возможность работы с конструкциями разных габаритов.
7. Пожаробезопасность.
8. Отсутствие отходов.
9. Изоляция от влияния внешней среды.
10. Стабильность электрической дуги.
11. Универсальность.
12. Возможность работы с тонкими металлическими листами.
13. Небольшая зона нагрева изделия.
14. Обучение, что такое сварка ТИГ, не представляет трудности.
15. Защита поверхности от оксидной пленки.
16. Отсутствие необходимости дополнительной обработки после сваривания.
17. Хороший контроль за состоянием сварочной ванны.
18. Возможность делать наплавку при восстановительных и реставрационных работах.
19. Возможность применения прямой и обратной полярностями.
20. Компактность инвертора с этой функцией.
21. Различные режимы ТИГ сварки.

Недостатки метода:

1. Невысокая производительность.
2. Небольшая скорость процесса.
3. Высокая стоимость применяемого оборудования.
4. Наличие профессиональных навыков.
5. Неэффективность работы на сквозняке или при большой силе ветра. Приходится устанавливать специальные щиты и увеличивать подачу аргона, что приводит к его перерасходу.
6. Необходимость предварительной подготовки поверхностей.
7. Затрудненность работы в труднодоступных местах.

При условии, что недостатки не являются слишком значимыми, применение данного метода является оправданным.

Процесс сварки алюминия аргоном: пошаговая инструкция

Главным для начинающих, осваивающих эту технологию, является строгое выполнение несложных правил:

1. Для создания ровного шва заготовки предварительно прихватываются с обеих сторон.
2. Присадочную проволоку подают после появления сварочной ванны. Важно не промедлить, чтобы не прожечь в металле дырку.
3. При сваривании алюминия аргоном длину дуги выдерживают на уровне 3 мм.
4. Электрод располагают под углом 80⁰, а проволоку перпендикулярно к нему. Для предотвращения разбрызгивания алюминия ее подают плавно, без рывков.
5. Если сваривается тонкий алюминий, электрод ведут вдоль стыка без поперечных движений. При работе с заготовками толще 3 мм допускаются зигзагообразные колебания.
6. Технология сваривания аргоном предусматривает движение проволоки перед электродом.
7. Шов завершается нажатием кнопки на аппарате, которая включает таймер затухания дуги.
8. Положение горелки не меняют до окончания продувки аргоном.
9. У правильно сделанного шва поверхность получается ребристой без пор и трещин.

Освоив технологию аргонодуговой сварки алюминия можно неплохо зарабатывать. За 1 см такого соединения платят 45 и более рублей. Но чтобы стать востребованным специалистом придется сначала потренироваться, чтобы научиться создавать надежные швы.

Подбор электрода

Технология сварки алюминия аргоном требует и правильного выбора вольфрамового электрода, диаметр которого должен быть максимально близок к толщине свариваемых частей. Заточка выполняется классическим способом, но без острого кончика, как в случае со сваркой нержавейки. Во время первых секунд горения электрод примет форму капли на конце и так придется вести шов. Вылет из сопла необходим на 3-5 мм, чтобы избежать перегрева вольфрама. При сварке мелкие брызги алюминия будут налипать на электрод, что потребует повторной заточки.

Научиться сваривать алюминий не просто. Но зная вышеизложенные принципы и просмотрев видео с уроками от специалистов, можно уверенно пробовать свои силы на практике.

Ошибки при ТИГ сварке

Основная ошибка — быстрое сгорание электрода. Это может произойти из-за неправильной полярности выбранного режима, маленькому расходу газа, плохо подобранному диаметру вольфрамового электрода. Может произойти загрязнение сварочного шва вольфрамом. Причина — попадание электрода в сварочную ванну и начало его плавления там.

Шов плохого качества может получиться при наличии конденсата на металле, неисправности шлага или его неплотного прилегания, недостаточного поступления газа, плохой предварительной очистке поверхности. Нестабильность дуги может образоваться вследствие неправильной полярности, загрязненности электрода, слишком длинного его размера.

К распространенным ошибкам относится изменение цвета шва и появление желтого дыма. Причиной является чересчур быстрое отключение аргона. Отключают газ через 10 секунд после того, как погаснет дуга.

Правила безопасности

При сварке нельзя забывать о правилах безопасности. Необходимо использовать средства защиты для сварщика: маску или щиток, перчатки или краги, специальную одежду и обувь.

Все маски можно разделить на активные и пассивные. Смотровое стекло пассивных масок имеет постоянное затемнение. У активных затемнение происходит только как реакция на световую вспышку от дуги. Преимуществом этого варианта является то, что на время прекращения сварочного процесса стекло становится прозрачным и сварщик хорошо видит объект. Нет необходимости приподнимать стекло, что достаточно удобно.

Основные виды сварочных краг:

1. Брезентовые. Не востребованы, поскольку плохо выполняют основную функцию защиты рук от высокой температуры и искр. При попадании искр легко прожигаются.
2. Спилковые. Изготавливаются из специально обработанной кожи свиней или коров. Устойчивы к летящим искрам. Прочны, эластичны, гигиеничны. Не сковывают движения рук. При наличии внутри хлопчатобумажного слоя сохраняют тепло рук.
3. Войлочные. Удобны для работ при сварке.

Существуют комбинированные модели, в которых использованы разные виды материалов. Сварочные краги бывают длиной до локтя и закрывающие только кисть руки. Наличие возможности стягивания края перчатки обеспечивает дополнительную безопасность.

Костюм для сварщика должен быть изготовлен из материалов высокого качества. Он должен обладать устойчивостью к попаданию брызг расплавленного металла. Требования к костюму сварщика указаны в ГОСТе 12.4.250. Главные части костюма — куртка и брюки. Материал, из которого они сшиты, должен обладать большой теплоустойчивостью. Согласно нормативному материалу куртка должна прикрывать брюки более, чем на 20 см. Застежки закрываются клапанами. Максимальное расстояние между ними на куртке — 15 см.

В правила соблюдения техники безопасности входит электробезопасность. Баллон с аргоном должен быть расположен на расстоянии не менее 5 метров от возможных источников огня. Баллон должен быть поставлен вертикально и быть закреплен во избежания падения. Перед работой необходимо проверять состояние шлангов.