Сварочный аппарат для изделий из алюминия – каким он должен быть?

1 Некоторые важные сведения о сварке алюминия и его сплавов

В наши дни алюминий весьма активно применяется в самых разных сферах промышленности. Он служит сырьем для изготовления широкой номенклатуры продукции, начиная от нехитрых столовых принадлежностей и заканчивая элементами летательной техники.

Конструкции из этого легкого металла получаются очень прочными и в то же время легкими. Но даже такие высокопрочные детали со временем ломаются, а значит, возникает необходимость их сваривания.

Сварка изделий из алюминиевых сплавов и чистого алюминия признается специалистами сложным процессом, что обусловлено рядом особенностей данного металла.

Его повышенное сродство к водороду, кислороду и азоту приводит к тому, что при любых температурах на поверхности металла отмечаются процессы окисления, сопровождаемые формированием пленки. Во время сварки указанная пленка, имеющая температуру плавления более 2000 градусов, мешает создавать качественный сварочный шов, ухудшая операцию сплавления кромок.

Также оксидная пленка является виновницей появления различных несплошностей в металле, так как она выделяет газы, проникающие в основной материал. А некоторая часть этой пленки, которая в процессе сварки не разрушается, способна существенно уменьшить работоспособность и основные свойства сварного соединения. Из-за описанной особенности алюминия его нельзя обрабатывать при помощи стандартной электродуговой сварки, требуется другой аппарат и технология.

Еще одна сложность, с которой приходится сталкиваться специалистам при соединении алюминиевых изделий, заключается в том, что тепло от зоны сварки из-за повышенной теплопроводности алюминия активно проникает в свариваемые конструкции. При этом металл имеет малую температуру плавления. В результате при нагреве наблюдается резкое уменьшение показателя прочности алюминиевых изделий, что приводит к образованию горячих трещин на поверхности металла и его прожогам. А если сварщик имеет малую квалификацию, плохо знает аппарат, с которым ему приходится работать, есть вероятность и расплавления обрабатываемого изделия.

2 Каким должен быть сварочный аппарат для конструкций из алюминия?

Разобравшись с потенциальными сложностями сварки алюминия, можно сделать вывод о том, что обрабатывать его можно исключительно в атмосфере инертных газов, которые не дают возможности образовываться оксидной пленке на поверхности алюминиевых изделий. По этой причине для сварки алюминия обычно применяется специальное оборудование, использующее аргон, который и обеспечивает необходимую инертную атмосферу.

Очень часто аргонодуговой (TIG) как раз и называют сварку алюминиевых изделий. Реже применяется смесь двух газов – гелия и аргона. Процесс с их использованием рекомендован для тех случаев, когда необходимо добиться отсутствия пор на металле и максимально полного выделения газов.

Сварочный аппарат для сварки по технологии TIG по своей конструкции достаточно прост, а главное, с его помощью допускается выполнять работы в бытовых условиях. Важно, чтобы такое устройство имело механизм для зажигания дуги и обеспечивало переменный сварочный ток. Современный аргонодуговой сварочный аппарат позволяет:

1. Корректировать и контролировать степень раскисления алюминия за счет регулировки баланса тока. Производительность сварки увеличивается в разы тогда, когда настройка баланса выставлена с учетом всех особенностей конкретного сварочного процесса. В данном случае нужно помнить, что слишком малый баланс не даст возможность уничтожить оксидную пленку, а чересчур большой стопроцентно ухудшит стабильность выполнения сварочной операции.
2. Контролировать горение дуги посредством изменения частоты тока. Такой контроль позволяет выполнять самые сложные варианты сварки алюминиевых изделий (например, проводов или очень тонких пластин металла).

3 Материалы и оборудование для аргонодуговой сварки

Для качественной сварки алюминия в настоящее время применяются следующие известные в профессиональной среде агрегаты:

• ТИР-300ДМ (300);
• ИСВУ-315-1;
• TIGer-201;
• ВСВУ-315;
• УДГ-501 (301).

Любой инверторный сварочный аппарат из тех, что указаны выше, может применять пульсирующий, постоянный, постоянно-переменный и строго переменный ток. На некоторых из них монтируется специальный осциллятор, который повышает эффективность сварочных работ, а также позволяет сваривать сложные сплавы (титановые, нержавеющая сталь и так далее).

В качестве горелки для сварки алюминиевых конструкций можно выбрать любое подходящее приспособление, например, АГНИ-07М. Это устройство используется для сварки на переменном токе алюминия, а на постоянном (полярность – прямая) – титановых, никелевых, медных изделий.

Для аргоновой сварки рекомендуются вольфрамовые неплавящиеся электроды для алюминия ВТ-15, ВА-1А, ВЛ-10, сечение коих подбирается по величине используемого сварочного тока. А для присадки оптимально использовать:

• 4–5-миллиметровые полоски алюминия;
• проволоку Св-АК12 (или АК-10), Св-А97, Св-АК5.

Перед тем, как включить сварочный аппарат и начать, желательно зачистить присадочный материал, используя шкурку для шлифования. Опытные сварщики, кстати, обязательно обезжиривают присадку.

Для описываемого вида сварки алюминиевых изделий следует применять очень чистый аргон (по Государственному стандарту 10157 показатель его чистоты должен быть 99,9 процента). В связи с тем, что такой газ является дорогим, сварщики стремятся снизить его расход. Добиться подобного снижения можно следующими путями:

• оснастить сварочный аппарат клапаном электромагнитного типа, который даст возможность во время работы управлять подачей аргона;
• настроить при помощи ротаметра параметры газовой струи;
• стремиться повышать производительность процесса, используя свой профессиональный опыт.

4 Полуавтоматическая MIG-сварка алюминия

Если раньше для сварки алюминия применяли исключительно аргонодуговой способ, сейчас ситуация изменилась. В последнее время активно стали использовать и MIG-технологию для сваривания алюминиевых конструкций. Для этих целей требуется сварочный аппарат, который располагает функцией импульсного рабочего режима. Оборудование с таким режимом снижает риск прожога металла и вероятность его перегрева, а также без проблем разбивает пленку на поверхности алюминиевой детали.

Для MIG-сварки используется смесь двуокиси углерода и аргона. Если аппарат настроен грамотно, сварочная операция гарантированно покажет высокую производительность и отличное качество полученного соединения.

Для выполнения сварки алюминия по полуавтоматической импульсной технологии следует подготовить следующие специальные расходные приспособления:

• Ролики в форме латинской литеры "U". Они необходимы для того, чтобы проволока из алюминия в подающем устройстве не заминалась.
• Особые контактные наконечники. Применять стандартные наконечники, которыми сваривают обычные стальные изделия нельзя, так как отверстия в них характеризуются малыми размерами. Для сварки алюминия эти отверстия всегда имеют больший размер.
• Графитовый либо тефлоновый канал. Такой неметаллический канал снижает в сварочной горелке трение алюминиевой проволоки, повышая тем самым эффективность процесса.