Особенности работы с алюминием

Особенности и основные способы сварки алюминия: краткая технология и необходимое оборудование

Алюминий – один из самых популярных конструкционных металлов, чему способствует его достаточная прочность, малый вес, отличные показатели тепло- и электропроводности. Тем не менее сварка алюминия представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс.

Особенности сварки алюминия

Материал отличается:

• наличием тугоплавкой оксидной пленки (стойкой к температурам до 2050℃) при более низкой температуре плавления основного вещества (660℃);
• мгновенным формированием оксидных пленок на каплях свежерасплавленного металла, что мешает их соединению друг с другом;
• необходимостью применения высоких сварочных токов для компенсации теплопроводности;
• высокой жидкотекучестью, а, следовательно, необходимостью оперативного охлаждения;
• склонностью к деформациям и растрескиванию при остывании.

Последний фактор обычно связан с наличием в структуре алюминия примесей в виде пузырьков газов, частиц щелочных и щелочноземельных металлов.

Ряд сложностей может возникнуть при определении марки алюминия или его сплава (например, с магнием, марганцем, кремнием), особенно если процентное соотношение веществ неизвестно.

Вне зависимости от выбранного типа сварки алюминия требуется выполнение очистных и подготовительных операций, которые должны снизить влияние вредоносных факторов в процессе сварки. К таким операциям относят:

• отбортовку тонколистовых заготовок и кромкование заготовок большой толщины;
• разрушение оксидной пленки в среде инертных газов, которое включает механическое удаление поверхностного слоя и обезжиривание металла;
• предварительный прогрев заготовок до температуры 250-400℃ (используется только в «горячих» методах сварки, зависит от толщины и формы заготовки);
• установка теплоотводящих прокладок, обеспечивающих равномерное и быстрое охлаждение заготовок в процессе сварки.

Кроме того, при восстановительном сваривании может проводиться обработка дефекта проникающими диагностическими составами для определения глубины и формы трещин, а также расчетных показателей шва. Кромки обнаруженных трещин, как правило, разделываются.

После выполнения этих действий приступают непосредственно к свариванию металла. По завершении работ соединение промывается проточной водой, со шва удаляются шлаки и прочие загрязнения.

Ручная сварка вольфрамовым электродом в среде аргона (TIG)

Сварка алюминия в среде защитного газа (помимо аргона, может применяться гелий) стала в последние годы самой популярной и востребованной технологией.

Швы, наложенные данным методом, мало подвержены тепловым и усталостным деформациям, они остаются прочными и эластичными в течение всего периода эксплуатации изделия.

Ручная сварка алюминия в защитной среде предполагает использование вольфрамовых электродов диаметром от 1 до 5 мм, а также присадочных прутков диаметром от 1 до 4 мм. Для окончательного разрушения остаточных оксидных пленок применяются сварочные аппараты переменного тока. Конкретные параметры операций по методу TIG можно определить из таблицы.

Тип соединения	Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Диаметр прутка, мм	Сварочный ток, А	Расход аргона, л/мин
С кромкованием	1,0	1,0	Не используется	45-50	4-5
	1,5	1,6-2,0		70-75	5-6
	2,0	1,6-2,0		80-85	7-8
Встык без кромкования, односторонние	2,0	1,6-2,0	1,0-2,0	55-75	5-6
	3,0	3,0-4,0	2,0-3,0	100-120	7-8
	4,0	3,0-4,0	2,0-3,0	120-150	8-10
Встык без кромкования, двухсторонние	4,0	3,0-4,0	3,0-4,0	120-180	7-8
	5,0	4,0-5,0	3,0-4,0	200-250	8-10
	6,0	4,0-5,0	3,0-4,0	240-270	8-10

Технология достаточно доступна, а потому широко используется не только в промышленных, но и в бытовых условиях. Для получения качественного соединения алюминиевых заготовок требуется лишь набор оборудования, включающий газонагнетающую установку, и определенные профессиональные навыки. Вот несколько советов, которые помогут правильно наложить сварочные швы:

1. Вольфрамовый электрод держат под углом 70-80° к рабочей поверхности, пруток – под прямым углом.
2. Пруток ведут первым, двигать его следует отрывисто, с периодическим подъемом вверх. Электрод следует за ним, формируя общую сварочную ванну с металлом прутка. Следует исключить любые поперечные движения.
3. Оптимальная длина сварочной дуги составляет 1,5-2,5 мм. Укорачивание дуги приводит к повышению температуры плавления, удлинение – к снижению.
4. Подачу газа включают за 3-5 секунд до начала сварки, отключают через 5-7 секунд после ее окончания. Это позволяет исключить оксидирование незастывшего металла.
5. Слишком интенсивная подача защитного газа не менее вредна, чем недостаточная. Она приводит к подсосу воздуха в зону сварки, что негативно сказывается на качестве швов.

Чтобы обеспечить эффективный теплоотвод, заготовку устанавливают на медный или стальной радиатор. Роль простейшего радиатора в бытовых условиях может играть свернутая проволока из металлов с высокой теплопроводностью.

При отсутствии такого охлаждения велик риск термических деформаций, искривления формы сварочной ванны и даже прожога заготовок.

Сварка полуавтоматом в среде аргона (MIG)

Полуавтоматические импульсные сварочные аппараты дают преимущество при работе с алюминием, так как генерируют серии импульсов, эффективно разрушающих поверхностные оксидные пленки. Кроме того, токи высокого напряжения «вбивают» в сварочную ванну капли металла прежде, чем на них успеют образоваться оксиды. Тем не менее при последующем плавлении и кристаллизации ванны не обойтись без защитного газа, роль которого традиционно играет аргон. Только в этом случае шов получится прочным, надежным и аккуратным.

При прочих равных условиях полуавтоматическое оборудование дает трехкратное преимущество в скорости сварки в сравнении с классическим TIG-методом, однако, требует применения более сложных и дорогостоящих технологических процессов. Кроме того, ручные швы, наложенные опытным сварщиком с использованием вольфрамового электрода и присадочного прутка, могут оказаться даже более качественными, чем швы, созданные полуавтоматом.

Полуавтоматическая сварка алюминия осуществляется постоянным током высокого напряжения с обратной полярностью. Одна из основных сложностей, связанных с этим процессом, заключается в равномерной и своевременной подаче мягкой алюминиевой проволоки в сварочную ванну. Чтобы избежать проблем, достаточно следовать нескольким простым правилам:

Выбор конкретной марки проволоки и режима ее подачи диктуется составом алюминия или алюминиевого сплава, который будет свариваться, толщиной заготовок, режимом работы сварочного аппарата и способом обработки кромок. Зачастую первый фактор остается неизвестным, а, значит, подбирать материал приходится экспериментальным путем.

Электродуговая сварка покрытыми электродами (MMA)

Главное преимущество ручной электродуговой сварки покрытыми электродами – простота процесса и доступность оборудования. При сваривании алюминия она обычно используется в том случае, когда нет возможности реализовать MIG- или TIG-процесс, и только тогда, когда толщина заготовок составляет не менее 4 мм. Метод MMA обладает рядом существенных недостатков, среди которых:

• необходимость профессиональных сварочных навыков для создания ровного прочного шва;
• высокая вероятность образования пузырей в сварочной ванне;
• сильное разбрызгивание металла во время работы;
• сложности в удалении шлаков и загрязнений.

Обязательным условием при сварке алюминия покрытыми электродами является предварительный прогрев заготовок. В качестве основного инструмента используют несколько специфичные сварочные выпрямители с полого снижающейся внешней характеристикой. Для относительно тонких заготовок (4-6 мм) используются электроды диаметром 4 мм, более тонкие электроды не применяются.

Технология MMA предполагает такую последовательность действий:

1. Заготовки закрепляются на рабочей поверхности с зазором в 1,5-2,5 мм, в случае необходимости проводится предварительная разделка кромок.
2. Между покрытым электродом и основным металлом поджигается электрическая дуга длиной около 2 мм. Более длинные дуги при MMA-сварке алюминия не только замедляют плавление, но и способствую окислению сварочной ванны, а также увеличивают разбрызгивание металла.
3. В процессе плавления электрода его основа примешивается к металлу сварочной ванны (15-35%), а плавящееся покрытие генерирует газовое облако, защищающее расплавленный алюминий от окислительного воздействия воздуха. Роль дополнительной защиты играют выбрасываемые шлаки.
4. Электрод быстро перемещают в продольном направлении, так как скорость его плавления значительно выше, чем у непокрытых аналогов. Поперечные уклоны электрода должны быть сведены к минимуму.
5. По мере удаления электрода металл кристаллизуется, формируя сварочный шов. Если происходит случайный обрыв дуги, в шве образуются непроработанные зоны – «кратеры».

Главными сферами применения MMA-метода стало бытовое и восстановительное сваривание технического алюминия, сплавов алюминия и магния (содержание Mg до 5%), силумина. Обязательным условием после проведения сварки является очистка и контроль качества шва.

Как выполняется сварка алюминия, какие существуют методы

Если начинающий сварщик может отрабатывать свои навыки и умения на сварке черных металлов, то работа с алюминием не терпит дилетантства. Надо отметить, что технологии не стоят на месте, и специалисты разрабатывают новые и перспективные способы работы с цветными металлами, однако характерные свойства алюминия все же накладывают определенные требования на сварочный процесс.

Каждый знает, что алюминий, как и его сплавы, имеют относительно малый удельный вес, обладают высокой теплопроводностью, низким удельным сопротивлением. Тем не менее, металл достаточно устойчив к механическим нагрузкам. Именно эти свойства делают алюминийсодержащие материалы востребованными на производстве.

Сложности процесса

Прежде чем переходить к непосредственному описанию процесса, необходимо рассмотреть, какие именно особенности металла считаются уникальными, так как основная задача сварщика – повысить и без того низкую свариваемость алюминия.

Алюминий достаточно активен, особенно это касается химических реакций с кислородом. В результате окисления на поверхности, даже после обработки, достаточно быстро появляется окисная пленка. Она по физическим свойствам отличается от основного металла.

Температура плавления пленки из оксида алюминия составляет 2044°C градуса, в то время как сам металл плавится уже при 660°C градусах.

Расплавленный алюминий после сварки начинает кристаллизоваться, при этом капли, покрытые снаружи оксидной пленкой, образуют ячеистую структуру. Сварной шов не получается сплошным, а это ведет к образованию свищей и пор. Дефекты шва негативно сказываются на его прочности и герметичности. Чтобы пресечь взаимодействие алюминия с кислородом, околошовную зону защищают от атмосферного воздуха. Обычно для подобных целей используется аргон. В силу сваей инертности, он не взаимодействует с металлом, а также вытесняет кислород, так как инертный газ тяжелее воздуха.

Несмотря на высокую теплопроводность, расплавленный алюминий не успевает отводить тепло в окружающую среду. Повышенная текучесть существенно осложняет процесс формирования шва. Необходимо дополнительно использовать различные теплоотводящие подкладки. Если применять различные средства, обеспечивающие интенсивное охлаждение, то резкий перепад температур может стать причиной возникновения мелких трещин.

Еще одной проблемой является растворенный в жидком металле водород. Он в виде пузырьков поднимается на поверхность ванны, но наружу выходит не весь. В застывшем металле могут образовываться поры или скопления пор. Наличие кремния в сплаве способствует образованию трещин при кристаллизации.

При нагревании алюминиевая заготовка увеличивается в размерах. тепловое расширение присуще каждому металлу, однако у алюминия высокий коэффициент линейного расширения. Тем не менее, на качество сварки влияет не столько расширение металла, сколько его усадка при кристаллизации ванны. Сварочный шов может подвергаться серьезным деформациям.

Высокая теплопроводность алюминия сказывается и на параметрах сварки. Чтобы достичь нужной температуры дуги приходится увеличивать силу тока. Отметим, что сварка черных металлов производится при более низких значениях сварного тока, несмотря на то, что их температура плавления выше, чем у алюминия.

Наконец, последняя сложность, препятствующая проведению работ в домашних условиях, состоит в том, что без специальных средств и материалов практически невозможно определить состав сплава, из которого изготовлены детали.

Методы

Напомним, что сварка металлов может осуществляться различными методами. Их отличия основываются на разнице в технологии, расходных материалах и вспомогательных средств. Имеющие опыт мастера могут воспользоваться одним из методов для сварки алюминия. Забегая вперед, отметим, что каждый из методов требует общих знаний технологии и определенного опыта.

• Сварка алюминия аргоном TIG. Имеется в виду аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа – аргона. В международной классификации данный режим сварки обозначается, как TIG.
• Полуавтоматическая сваркаMIG. Используются защитные газы, присадочный материал в виде проволоки подается специальным механизмом. Инверторы, ведущие сварку в режиме MIG, называют полуавтоматами за наличие такого механизма.
• Ручная дуговая сваркаMMA. Такая сварка ведется покрытыми плавящимися электродами.

При выборе любого из перечисленных методов задача сварщика сведется к разрушению и дальнейшему препятствованию образования оксидной пленки. Именно с этой целью оборудование настраивается для ведения сварки постоянным током с обратной полярностью.

Обратная полярность предусмотрена для сварки любых цветных металлов, чувствительных к перегреву. Эффект катодного распыления, возникающий при бомбардировке электрода ионами, эффективно удаляет образовавшуюся оксидную пленку. Вот почему сваривать алюминиевые детали током прямой полярности не просто нежелательно, а невозможно.

Подготовка поверхностей

Технология подготовки поверхностей алюминиевых изделий может несколько отличаться, в зависимости от условий проведения работ. Тем не менее, несмотря на отличия, требования к состоянию кромок, зазоров и поверхностей вполне определены ГОСТ. Подготовительные работы можно разделить на несколько этапов.

На первом этапе происходит очистка поверхностей от грязи, пыли, масляных и жировых отложений. Полезно обезжирить поверхности бензином, растворителем, ацетоном или уайт-спиритом. Неотъемлемым этапом является разделка кромок. Особенно актуален процесс разделки, когда толщина деталей превышает 4 мм (20 мм для ручной дуговой сварки). В противном случае нельзя гарантировать проплавление металла по всей толщине, поэтому шов будет некачественным. Но даже при работе с тонким листовым металлом кромки приходится подготавливать, производят их отбортовку.

Перед непосредственной сваркой оксидную пленку нужно удалить, что производится механическим способом. В качестве инструмента подойдет напильник, наждачная бумага или металлическая щетка. Окисляется алюминий быстро, поэтому данную процедуру бессмысленно проводить задолго до начала работ. Предусмотрен и химический способ борьбы с окислом. Поверхность протирается каустической содой. Но после обработки придется деталь промыть водой и высушить.

Ручная дуговая сварка

В некоторых случаях к соединению алюминиевых деталей не предъявляются жесткие требования прочности и надежности. Примером может служить применение алюминия в качестве декора. В подобной ситуации можно использовать сварку MMA.

В домашних мастерских данный способ весьма применим, однако он имеет ряд недостатков. При попытке сваривания деталей, толщина которых не превышает 4 мм, могут образовываться сквозные прожоги. Шов получится не очень прочным, а внутренняя структура будет содержать множество пор. В процессе сварки будет происходить интенсивное разбрызгивание металла, что существенно скажется на эстетичности шва. Образовавшийся шлак сложно снять с поверхности. Через некоторое время он станет центром образования коррозии.

Покрытыми электродами в режиме MMA можно сваривать не только чистый алюминий, но и его сплавы. Популярные марки электродов – ОЗА-1 и ОЗА-2, а также пришедшие им на смену УАНА и ОЗАНА

Электроды ОЗАНА-1 используются при сварке чистого металла, а ОЗАНА-2 больше подходит для сплава алюминия и кремния. Инвертор для сварки алюминия должен быть функциональным и позволять работать на постоянном токе с обратной полярностью. Разработаны специальные таблицы значений сварного тока для каждого металла. В данном случае можно примерно оценить его значение по следующему правилу: толщину листа, выраженную в миллиметрах, необходимо умножить на 25. Полученное значение указывает номинальный ток в амперах.

Для эффективной сварки толстых заготовок часто применяют предварительный разогрев, который выполняется газовой горелкой. Локальный прогрев может осуществляться до разной температуры, которая зависит от толщины заготовки. При локальном разогреве допускается последующее медленное охлаждение. Разделение шва на зоны позволяет исключить возникновение деформаций и трещин в металле.

В целях экономии расходных материалов рекомендуется производить сварку электродов с повышенной скоростью. Кроме того, замедление в формировании шва чревато прожогом металла насквозь. Важно при ведении сварки одним электродом обеспечить непрерывность процесса. Если электрод отвести в сторону, то кратер шва в этом месте покроется шлаком, и снова разжечь дугу будет проблематично. Направление ведения электрода совпадает с направлением шва. Поперечных колебаний быть не должно.

После окончания сварки следует удалить шлак. Шов промывается горячей водой и зачищается металлической щеткой. Даже малейшие частицы шлака могут стать очагами коррозии. Еще раз напомним, что подобная технология сварки алюминия применима только в домашних условиях, если к прочности соединения не предъявляется особых требований.

Аргонодуговая

Сварка алюминия в среде аргона, хоть и не считается самой простой, зато является наиболее распространенной. В результате качественно выполненных работ можно получить соединения с высокой степенью прочности. Неплавящийся вольфрамовый электрод относится к расходным материалам, как и присадочные прутки. Диаметр электрода варьируется от 1,6 до 5 мм. Диаметр прутков составляет 1,6-4 мм. Аргон выступает в качестве защитного газа и подается в зону сварки через специальные сопла горелки.

Для эффективного разрушения окисла на поверхности металла сварку производят переменным током. Остальные параметры сварочного процесса необходимо выбирать из специально разработанных таблиц. В них указаны значения скорости подачи газа, диаметра прутка, диаметра электрода, силы тока. Самостоятельно определить параметры сложно, так как они зависят от типа сплава, способа соединения и обработки кромок, а также от толщины заготовки.

В принципе, сварка аргоном доступна и в домашних условиях, но для этого необходимо иметь соответствующее оборудование, а также нужные расходные материалы. Но опыт придется нарабатывать методом проб и ошибок. Полезно запомнить ряд общих правил и придерживаться их.

• Вольфрамовый электрод удерживается так, чтобы между ним и поверхностью металла образовывался угол 70-80° градусов.
• Присадочный пруток подносится к электроду под углом 90° градусов.
• Зазор между электродом и поверхностью, то есть, длина дуги составляет 1,5-2,5 мм.
• Вдоль шва при его формировании пруток продвигается с незначительным опережением, а затем движется горелка. Выполнение данного правила обеспечивает более эффективную защиту аргоном.
• Движения прутка играют важную роль. Их желательно изучить на видео, прежде чем впервые начинать процесс. Манипуляции сварщика напоминают движение кисти художника.
• В качестве теплоотводящей подкладки лучше всего использовать стальную или медную пластину.
• Газ начинают подавать до розжига дуги, а заканчивают через несколько секунд после ее обрыва.

Скорость истечения газа и скорость подачи проволоки являются определяющими параметрами. От них зависит не только себестоимость процесса, но и качество шва. Высокая скорость газа только ухудшает защиту. В зону ванны будет поступать воздух и содержащийся в нем кислород. В то же время малое количество газа не может обеспечить требуемую защиту.

Полуавтоматическая

Принцип работы полуавтоматической сварки схож с принципом аргонодуговой сварки. Роль защитного газа может выполнять любой другой инертный газ. В зависимости от применяемого газа различают MIG и MAG сварку. Расходным материалом служит проволока, которая подается с помощью специального механизма. Но при работе с алюминием не эти детали являются отличительными.

Некоторые полуавтоматические инверторы способны работать в импульсном режиме. Благодаря всплеску напряжения материал присадки с усилием «вбивается» в сварочную ванну. В результате такой точечной сварки получаются аккуратные и надежные соединения.

К сожалению, оборудование с возможностью импульсной сварки стоит очень дорого, поэтому в домашнем хозяйстве крайне редко встречается.

Обычные полуавтоматические инверторы тоже могут вести сварку алюминия, только присадка добавляется сплошным слоем. По надежности такие швы существенно уступают точечным швам и швам, полученным при помощи неплавящегося вольфрамового электрода. К особенностям МИГ-сварки можно отнести такие закономерности:

• Сварка осуществляется постоянным током при обратной полярности.
• Рукав, по которому подается мягкая проволока, не должен иметь петель.
• Необходимо использовать специальные наконечники подающего устройства, маркированные индексом «AL» и предназначенные для алюминия, во избежание застревания проволоки вследствие ее теплового расширения.
• Скорость подачи алюминиевой проволоки должна быть больше, чем стальной.

Такие методы сварки алюминия, как холодная сварка под давлением и контактная сварка, не были рассмотрены по той причине, что встречаются они очень редко, так как технология работ сложна и подразумевает наличие дорогостоящего оборудования.

Особенности работы с алюминием

Устранять дефекты радиаторов из алюминия сложно, но можно даже без специального оборудования

Пайка алюминиевых радиаторов при выполнении ремонтных работ — один из наиболее сложных и наиболее ответственных процессов. Как правило, и в случае с починкой отопительных устройств, и при восстановлении автомобильных радиаторов решение этой задачи поручают профессионалам.

Но при наличии знаний, навыков и минимальной сноровки качественно запаять алюминиевое устройство вполне реально. Что для этого потребуется и как следует выполнять работы, я сейчас расскажу.

Выбор алюминия для изготовления различных радиаторов неслучаен: этот металл отличается оптимальным сочетанием малой массы, прочности и отличной теплопроводности. Благодаря этому из алюминия можно делать пластинчатые конструкции с большой суммарной площадью, и они будут обеспечивать отличную теплопередачу.

Но есть у материала и недостаток, который заключается в сложности ремонта любых радиаторов при повреждениях:

На любых изделиях из алюминия появляется пленка окислов

1. Алюминий — материал химически активный. Из-за этого поверхность металла очень быстро окисляется, покрываясь слоем оксидной пленки.
2. Оксидная пленка становится препятствием для спаивания двух алюминиевых изделий. Для максимальной прочности необходимо добиться непосредственного контакта металла с металлом, но при нагревании между ними неминуемо образуется тонкий слой оксидов.

Слой оксидов защищает от коррозии — это справедливо и для меди, и для алюминия

С другой стороны, если бы не пленка, то коррозия алюминия на воздухе была бы крайне активной. Это же характерно, например, для медного радиатора : поверхностный слой оксидов играет роль изоляции, непроницаемой для кислорода.

1. Чтобы эффективно запаять радиатор из алюминия, нужно избавиться от оксидов на его поверхности. Для этой цели используются специальные составы — флюсы. Применение флюсов на основе кадмия, висмута или цинка позволяет очистить поверхность материала, снизить напряжение поверхностей при соединении и улучшить сцепление металла с припоем.

Окислы удаляются с помощью специальных флюсов

Цена качественных флюсов для пайки этого металла может быть достаточно высокой (например, у Castolin Alutin 51L — около 300 рублей за 25 г). Вот почему при выполнении ремонта радиаторов в домашних условиях используют самодельные составы — так называемые плавни.

Даже такую маленькую дырочку заделать будет непросто

В любом случае при пайке основная задача заключается в том, чтобы изолировать обрабатываемый участок от контакта с кислородом. Добиваются этого самыми разными способами.

Альтернативная методика — заделка дефекта холодной сваркой — может рассматриваться только как временная мера. Все-таки подобные составы не выдерживают эксплуатационных нагрузок, и рано или поздно их прочность снижается.

Технологии самостоятельного ремонта

Способ 1. Железно-канифольный флюс

Итак, чем запаять поврежденный алюминиевый радиатор? Проще всего использовать флюс на основе канифоли. Инструкция будет следующей:

1. Подготовка. Зачищаем обрабатываемый участок, удаляя остатки краски и загрязнения, затем ошкуриваем металл абразивом и обезжириваем растворителем. Чем тщательнее мы выполним все эти работы, тем эффективнее будет ремонт.

Основа флюса — измельченная канифоль

1. Приготовление флюса. В металлическом тигле плавим канифоль, постепенно нагревая емкость и помешивая плавящееся вещество. Небольшими порциями добавляем железные опилки (1 часть на 2 части канифоли) и размешиваем до полной однородности смеси.

Опилки в составе смеси для пайки играют роль абразива

1. Обработка поверхности. Ремонтируемый участок покрываем тонким слоем расплавленного железно-канифольного флюса. Чем меньше будет пропущенных участков, тем выше будет качество ремонта.

И работы с флюсами, и пайку желательно проводить под вытяжкой. Если такой возможности нет, то работать нужно в хорошо проветриваемом помещении.

Внесение пропоя под слой флюса позволяет обезопасить поверхность от кисления

1. Пайка. На паяльник набираем небольшое количество припоя, после чего круговыми движениями наносим его на алюминий под слоем флюса. Железные опилки при этом работают как абразив: они счищают оксиды, обеспечивая связь припоя и алюминия. Расплавленная канифоль позволяет свести к минимуму доступ кислорода, потому вторичное окисление не происходит.

Основной минус этого метода пайки алюминия — его сложность. Практически невозможно обрабатывать так большие повреждения, поскольку флюс быстро застывает, и качество ремонта снижается.

Запаянный участок должен выглядеть примерно так

Способ 2. Самодельный плавень

При ремонте достаточно крупных повреждений алюминиевых радиаторов своими руками можно использовать специальные составы — плавни. В этом случае работы выполняются так:

1. Подготовка. Готовим место дефекта по схеме, описанной в предыдущем разделе, очищая и обезжиривая металл.

Участок с дефектом нужно тщательно зачистить и обезжирить

1. Компоненты плавня. Сульфат натрия (4%), хлорид калия (56%), хлорид лития (23%), криолит (10%) и поваренную соль (75) по отдельности перетираем в ступке практически в пудру. После этого ссыпаем материалы в тигель и перемешиваем до получения однородного порошка.

В таком тигле плавятся компоненты самодельного флюса

Перетертые компоненты отличаются гигроскопичностью (впитывают влагу из воздуха). Потому хранить их нужно в темных стеклянных емкостях с притертыми пробками, не допуская перегрева и попадания прямых солнечных лучей.

1. Подготовка плавня. Сухие компоненты засыпаем в тигель и плавим до однородности, аккуратно перемешивая.
2. Пайка. Тонкий слой плавня наносим на поверхность, которую предварительно прогреваем с использованием газовой горелки. После этого пропаиваем поврежденный участок, применяя оловянносвинцовый припой с добавлением висмута.

Устранение дефекта с использованием плавня и припоя

Способ 3. Низкотемпературный припой с проклейкой

Такую течь запаять довольно сложно. Но реально!

Автомобильный радиатор отличается от радиаторов отопления в первую очередь конфигурацией резервуаров. При устранении неисправности паять приходится небольшие тонкостенные трубки и пластины, поэтому описанные выше методики не всегда будут применимы.

Самофлюсующиеся прутки легкоплавкого припоя

Альтернатива — использование алюминиевых прутковых припоев с низкой температурой плавления. Пример починки радиатора приводится в таблице:

Иллюстрация	Этап работы
Зачистка участка. Используя наждак или специальную насадку на дрель/шуруповерт, зачищаем алюминий, снимая пленку окислов.
Обезжиривание. Обрабатываем участок растворителем, удаляя органические загрязнения и остатки оксидов.
Обжим повреждений. Используя небольшие плоскогубцы, обжимаем поврежденный участок, уменьшая площадь отверстия. Делается это чтобы облегчить процесс пайки.
Пайка. С помощью газовой горелки прогреваем участок. После этого вносим в пламя пруток припоя с низкой температурой плавления и проводим им по повреждению. При каждом проходе частицы припоя будут попадать в отверстие и на поверхности вокруг него, постепенно устраняя дефект.
Дополнительная герметизация. После завершения пайки наносим поверх отремонтированного участка высокотемпературный клей для алюминия. Полимеризуясь, этот материал закроет все микропоры, что в разы повысит надежность ремонта.

После пайки и обработки клеем секции радиатора выглядят так, как на фото

Заключение

Пайка алюминиевого радиатора требует от мастера не только ответственности и сноровки, но и определенных знаний, а также строгого следования технологии. Понять основные хитрости описанной методики вам поможет видео в этой статье, а советы по выполнению сложных операций вы можете получить, задав вопрос в комментариях.

Как варить алюминий полуавтоматом

Сварка алюминия полуавтоматом должна выполняться под защитой инертного газа. В основном для этого используют аргон. Иногда к нему добавляется гелий.

Сегодня для сварки металлов применяют различные сварочные аппараты. При их выборе учитывают свойства и поведение металлов во время выполнения сварочных работ. Особый подход требует алюминий и его сплавы. Как и стальные сплавы, этот металл широко используется во многих сферах, поэтому вопрос соединения алюминиевых конструкций и отдельных изделий из него совсем не праздный. Чаще других для этих целей применяется сварка алюминия полуавтоматом.

Особые свойства алюминия

Широкое использование алюминия объясняется его небольшим удельным весом, достаточно стабильной прочностью и коррозионной устойчивостью. Но его поведение при тепловой обработке создает сложности при соединении алюминиевых конструкций и деталей с помощью сварки. Это объясняется спецификой физико-химических свойств алюминия:

• он не изменяет свой цвет при сильном нагревании, поэтому трудно понять по цвету о степени прогрева металла;
• имеет широкий температурный диапазон плавления в отличие от стальных сплавов и начинает плавиться при низком температурном пороге, теряя при этом свою прочность;
• не проявляет склонности к намагничиванию;
• обладает высокой теплопроводностью (в среднем в 5 раз больше, чем стальные сплавы), поэтому при нагреве зоны соединения тепло интенсивно распространяется по всей свариваемой детали. Чтобы его не терять, перед проведением сварочных работ, особенно больших алюминиевых изделий, предварительно проводят их нагрев;

Из-за активного взаимодействия алюминия с кислородом воздуха на его поверхности образуется окисная пленка. При достижении определенной толщины она затем начинает служить защитой алюминия от дальнейшего окисления. В то же время, окисная пленка создает сложности при сварке, т. к. плавится при температуре 2050-2200 о С, в отличие от самого металла, имеющего точку плавления в районе 660 о С.

Задачи сварщика при работе с алюминием

• избавиться от окисной пленки в месте шва: пробить ее электрическим импульсом или провести механическую очистку поверхности с помощью металлической щетки или путем химического травления. Для пробивания пленки используют специальный импульсный режим работы оборудования;
• при выборе режима сварки не допустить прожогов металла из-за повышенной теплопроводности и низкого порога плавления алюминия, приводящего к быстрой потере прочности при нагревании. Для этого он должен обеспечить нужную температуру процесса и дугу от 12 до 15 мм длиной, выбрать правильные электроды и размер присадочной проволоки, подходящий для толщины соединяемых алюминиевых деталей и сопла горелки;
• учитывать склонность алюминия к значительной линейной усадке (почти вдвое больше, чем у сталей) при быстром остывании после нагрева, т. к. это ведет к созданию внутреннего напряжения с образованием деформационных трещин или кратеров в области шва. Для предотвращения этого начинать сварочный процесс нужно при большом сварочном токе, чтобы пробить оксидную пленку, а заканчивать — постепенно снижая его к концу процесса, это смягчит резкую смену температуры и не даст образоваться кратеру.

Технологические особенности сварки

Разбавление аргона углекислым газом при сварке алюминия, как это делают при соединении стальных конструкций аргонодуговым способом, недопустимо.

Допускается выполнение сварного шва полуавтоматом без применения нейтрального газа при условии использования порошковой расходной проволоки. При нагреве она начинает распылять железосодержащий порошок, который образует облако и служит диэлектриком, выполняющим защитную роль также, как инертный газ.

Использование порошковой проволоки в качестве защитного флюса при сварке алюминия стоит применять только в исключительных случаях, т. к. при таком методе сварной шов не будет отличаться высоким качеством.

Задачи, которые стоят перед сварщиком при работе с алюминием, успешно можно решить с помощью сварочного полуавтомата с использованием TIG и MIG технологий.

При TIG технологии используются неплавящиеся электроды на основе вольфрама и присадочная проволока, автоматически заполняющая стык между деталями. При использовании этой технологии необходимо наличие в полуавтоматическом устройстве режима переменного тока, а также высокочастотного розжига дуги.

В этом случае окисная пленка пробивается путем «катодного» распыления ее поверхности в моменты тока с обратной полярностью.

При MIG методе в качестве присадки используют сами электроды, т. к. они являются плавящимися. Такой электрод равномерно подается в сварную зону с помощью устройства автоматической подачи проволоки.

Сварка алюминиевых сплавов полуавтоматическим аппаратом MIG способом проводится с использованием постоянного тока, имеющего обратный характер полярности. Рассмотрим его подробно.

Сварка постоянным током обратной полярности

При ее проведении сварочная дуга окружена парами металлического расплава электродной проволоки. Капли жидкого алюминия при постоянной подаче проволоки в виде ионов притягиваются «катодной» поверхностью сварной ванны. При этом происходит их нейтрализация с образованием дополнительного тепла.

В результате такого процесса поверхностная оксидная пленка разрушается. Если окисный слой значительный, то перед проведением сварки его нужно удалить с помощью механической чистки или травлением.

Плавящийся электродный металл заполняет каплями область между стыками деталей, образуя при застывании прочный шов.

Как использовать полуавтомат при сварке алюминия

• Подача мягкой алюминиевой проволоки осуществляется специальным прижимным механизмом, который вращается с помощью четырех роликов, имеющих U–форму поверхностной канавки. Для обеспечения стабильной подачи проволоки необходимо отрегулировать давление на прижимной вращающийся механизм. Это поможет избежать зажимания проволочного алюминия во время проведения сварки.
• Расплавление присадочной проволоки происходит способом струйного переноса. Такой режим может быть обеспечен применением переменного тока в 270 ампер или импульсного тока в 100 ампер. Поэтому сварочный аппарат должен иметь возможность настроек таких режимов с помощью блока генерации, т. е. представлять инверторный тип аппарата.
• Аппарат при сварке алюминия должен работать в режиме обратной полярности сварного тока, когда «–» подается на клемму, закрепленную на детали, а электрод подсоединяется к «+». Это обеспечивает создание наивысшей температуры в сварной области.
• Т. к. алюминиевые сплавы при нагревании расширяются больше, чем стальные, то при их сварке для полуавтоматической подачи проволоки в горелках должны использоваться контактные наконечники с диаметром отверстия заведомо с припуском на величину расширения, при этом должен соблюдаться хороший контакт для поддержания электрической искры.
• Для меньшего контактного трения при прохождении проволоки внутри горелки нужно использовать специальный кабельный канал, рассчитанный на алюминий. Обычно он изготавливается из тефлонового материала или на основе графита.
• Важным для успешного выполнения сварного шва является подбор подходящего диаметра сварной проволоки из алюминия. Т. к. этот металл является мягким, то использование тонкой проволоки до 8 мм в диаметре затруднительно ввиду сложности ее прохождения через горелку (она может запутываться с образованием петель и изгибов). Выходом является использование горелок с небольшим размером длины или применения дополнительного приспособления подачи проволоки внутри корпуса горелки.

При использовании толстой проволоки (от 1,2 до 1,6 мм в диаметре) нужно применять высокий сварной ток.

Плюсы и минусы сварки алюминия полуавтоматом

Плюсы полуавтомата:

• Такое устройство аппарата позволяет использовать его в широком диапазоне с разными настройками, помогающими выбрать нужный режим проведения сварочного процесса.
• Контроль дуги можно проводить при любом положении горелки.
• Можно проводить сварку деталей любого размера. При необходимости соединения конструкций больших размеров проводить работу можно без использования защитного аргона.
• Аппарат обеспечивает высокую точность сварного шва.
• Обеспечивается экономный расход расходных материалов и электроэнергии с большой эффективностью.
• Аппараты полуавтоматического типа могут иметь небольшой вес и размеры, а также мобильность, позволяющую устанавливать их в нужном месте.
• Имеют высокий КПД, достигающий 95%.

• Основным недостатком полуавтомата инверторного типа является его высокая стоимость по сравнению с трансформаторными устройствами.
• Такие аппараты боятся пыли, которой в производственных условиях или на стройке достаточно. Поэтому, в отличие от других устройств, они нуждаются в регулярной чистке с продувкой инвертора.
• Электронные схемы управления регулировкой плохо реагируют на минусовые температуры, а перепады температур могут вызвать конденсат и вывести из строя систему.

Ознакомившись с процессом сварки алюминия с помощью полуавтоматического аппарата и его тонкостями, вы можете самостоятельно приступать к работе. Соблюдение всех рекомендаций статьи и правильного проведения технологического процесса позволит добиться качественного надежного соединения изделия из алюминия.

Особенности сварки алюминия полуавтоматом – технология и оборудование

Сварка алюминия полуавтоматом – это процесс, требующий не только наличия определенных навыков, но и знания особенностей данного материала, варить который достаточно непросто. Однако освоить этот сложный процесс может почти каждый желающий, затратив на это не так уж много времени и приложив к обучению свое старание и желание овладеть новыми полезными навыками.

Процесс сварки алюминия полуавтоматом

В чем заключаются особенности и сложности сварки деталей из алюминия

Основная сложность соединения алюминиевых деталей при помощи сварки заключается в том, что на поверхности данного металла всегда присутствует тугоплавкая оксидная пленка, которую необходимо удалить. Если пренебречь этим требованием, то варить алюминий будет очень сложно, а полученное соединение будет обладать очень низким качеством.

Сварка алюминия полуавтоматом или с использованием любого другого оборудования осложнена еще и тем, что данный металл отличается очень высокой теплопроводностью и невысокой температурой плавления. Именно из-за этого заготовки из алюминия при сварке часто прожигаются и деформируются.

Зачистка алюминиевой заготовки углошлифовальной машиной

Подготовка деталей из алюминия и сплавов на основе данного металла к сварке должна решить сразу две задачи: удаление с поверхности металла тугоплавкой окисной пленки и исключение возможности деформации соединяемых заготовок в процессе выполнения сварочных работ.

Пленку удаляют при помощи механической зачистки области соединения металлическими щетками, напильниками и шлифовальными машинками либо специальными флюсами. Чтобы избежать деформации соединяемых деталей в процессе сварки, их предварительно нагревают в печах или при помощи газовой горелки.

Качественно выполненное сварное соединение алюминиевых деталей

Требования к оборудованию для полуавтоматической сварки алюминия

Сварка алюминия полуавтоматом может выполняться на любом оборудовании, но лучших результатов позволяют добиться импульсные сварочные аппараты. Инверторные устройства (ТИГ), на которых сварка выполняется на переменном токе высокой частоты, также обеспечивают высокое качество получаемого соединения, но процесс на них происходит в три раза медленнее, по сравнению с импульсным оборудованием. Однако для тех домашних мастеров, которые собираются варить детали из алюминия своими руками, ТИГ-аппараты являются оптимальным выбором.

Технология сварки алюминия полуавтоматом подразумевает использование защитного газа, в качестве которого используется аргон или смесь этого газа с гелием (если варить необходимо заготовки большого сечения). В отдельных случаях полуавтоматическая сварка данного металла может выполняться и без газа, но тогда необходимо использовать специальную порошковую проволоку, испарения которой формируют защитную среду, либо осуществлять процесс под слоем флюса.

Полуавтомат для сварки алюминия должен соответствовать ряду требований, которые учитывают особенности как свариваемых деталей, так и расходных материалов, используемых для выполнения соединения. Среди таких требований необходимо выделить следующие:

• Диаметр отверстия в наконечнике, через которое подается сварочная проволока, должен иметь некоторый запас по своему размеру. Объясняется это требование тем, что алюминиевая проволока, используемая для сварки, в процессе нагрева значительно расширяется, что может привести к ее застреванию в подающем отверстии.
• Шланг полуавтомата, через который подается сварочная проволока, должен быть не слишком длинным (не более 3 метров), что объясняется мягкостью используемой проволоки из алюминия, которая может деформироваться. Не допускается, чтобы на таком шланге были скручивания и сильно изогнутые участки.
• Чтобы минимизировать силу трения сварочной проволоки, подающейся через шланг полуавтомата, рекомендуется заменить обычный канал подачи на тефлоновый.
• Чтобы механизм подачи сварочного полуавтомата не заминал мягкую алюминиевую проволоку, он должен быть оснащен 4 роликами, имеющими U-образные канавки. Использование такого подающего механизма позволит обеспечить минимальное механическое воздействие на поверхность проволоки.

Четырехроликовый механизм, обеспечивающий плавную подачу алюминиевой проволоки

Если вы собираетесь выполнять сварку заготовок из алюминия своими руками достаточно часто и вам важна производительность данного технологического процесса, то лучше использовать для этих целей специализированное оборудование, работающее в импульсном режиме. В таком полуавтомате изначально заложен синергетический режим сварки, что дает возможность эффективно использовать это устройство для соединения деталей, изготовленных из алюминия.

Если же вас в первую очередь интересует качество формируемого сварного шва, а не скорость технологического процесса, то лучше использовать для сварки алюминиевых деталей в среде аргона упомянутый выше инвертор ТИГ. Такое оборудование стоит значительно дороже, но обеспечивает высокое качество сварного шва, его однородность и отсутствие в нем пор.

Инверторный полуавтомат марки «Кедр» с выносным механизмом подачи проволоки

Условия сварки алюминия

Алюминий, являясь металлом с высокими прочностными характеристиками, требует особых условий при выполнении сварки. При соблюдении этих условий можно варить детали из данного металла и своими руками.

• Поверхности соединяемых заготовок должны пройти обязательную очистку от окисной пленки, для чего можно использовать механические или химические способы.
• Необходимо применение наконечника с отверстием большего диаметра, чем диаметр сварочной проволоки.
• Сварку следует выполнять в среде защитного газа, в качестве которого преимущественно используется аргон.
• Требуется следить за стабильностью длины сварочной дуги. Интервал этого параметра должен составлять 12–15 мм. Следует также контролировать скорость выполнения сварки, которая не должна быть слишком высокой (в противном случае не получится достичь качественной проварки соединяемых деталей).
• Если сварка выполняется без использования защитного газа, необходимо выполнять ее при помощи порошковой проволоки или под слоем специального флюса. Защита зоны сварки необходима для того, чтобы минимизировать влияние на нее негативных факторов внешней среды, а также не допустить образования на поверхности соединяемых деталей тугоплавкой оксидной пленки.
• Чтобы формирование сварного шва не сопровождалось его деформацией, подачу защитного газа следует отключать не сразу после окончания процесса сварки, а спустя 5–7 секунд.
• Достичь хороших результатов при выполнении сварки полуавтоматом алюминия позволяет использование четырехтактного импульсного режима.

Соблюдение вышеперечисленных условий выполнения полуавтоматической сварки деталей, изготовленных из алюминия и сплавов на основе данного металла, не гарантирует высокого качества формируемого соединения, если неправильно выбраны рабочие режимы такого технологического процесса.

Как правильно настроить оборудование

Сложность сварки алюминия обусловлена не только химическими свойствами данного металла, но также необходимостью строго придерживаться оптимальных режимов выполнения данной технологической операции. Для того чтобы хорошо усвоить правила выполнения такого непростого процесса, недостаточно будет просто посмотреть обучающее видео, важно понимать нюансы осуществления данной операции.

К особенностям рассматриваемого процесса, о которых не расскажет обучающее видео, относятся следующие.

• Перед началом сварки важно правильно выбрать и выставить рабочие режимы полуавтомата (напряжение, силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, полярность).
• Чтобы полученный сварной шов обладал требуемым качеством и надежностью, необходимо правильно подобрать расходные материалы.
• Если посмотреть видео, демонстрирующее сварку алюминия полуавтоматом, можно обратить внимание на то, что данный процесс сопровождается образованием большого количества копоти. Это также следует учитывать при выполнении такой технологической операции.

Как и любой сложный технологический процесс, сварка деталей из алюминия при помощи полуавтомата требует тщательной подготовки, в рамках которой выполняются следующие мероприятия:

• подбираются наконечники для сварочного оборудования, которые оптимально подойдут для присадочной проволоки определенного диаметра;
• выполняется тщательная зачистка поверхностей деталей, которые необходимо варить;
• выбираются режимы сварки полуавтоматом, которые зависят от нескольких параметров: толщины соединяемых деталей, типа соединения и др. (чтобы облегчить себе выбор режимов сварки, можно использовать специальные таблицы или параметры, которые оговорены требованиями соответствующих ГОСТов);
• при выполнении сварки алюминия полуавтоматом наконечник устройства располагают под требуемым углом к поверхности соединяемых деталей.

Схема наложения шва при сварке алюминия

При сварке алюминия, который отличается высокой теплопроводностью, очень важно контролировать степень нагрева соединяемых заготовок, чтобы не допустить их перегрева и, как следствие, деформации.

Выбираем аппараты для полуавтоматической сварки алюминия

Для сварки алюминия, которую вы собираетесь выполнять своими руками, очень важно правильно выбрать оборудование, позволяющее получать качественное и надежное соединение.

При выборе подходящего агрегата следует учитывать ряд параметров.

В том случае, если варить алюминий вы собираетесь постоянно, лучше выбрать полуавтомат профессионального типа, отличающийся высокой мощностью.

Режим работы сварочного аппарата

Оптимальным по своим характеристикам является оборудование, работающее в импульсном режиме (PULSE). Использование такого полуавтомата не только обеспечивает разрушение окисной пленки и предотвращает риск прожигания соединяемых деталей, но и гарантирует получение качественного и надежного сварного шва.

Отдельные модели сварочного оборудования могут работать от обычной электросети, но более стабильную работу демонстрируют те из них, которые подключаются к трехфазной электрической сети с напряжением 380 В. Такие аппараты обеспечивают стабильность сварочной дуги и равномерность распределения нагрузки на электрическую сеть.

На выбор оборудования для выполнения сварочных работ с алюминием и сплавами на основе данного металла оказывает влияние и торговая марка, под которой оно выпускается. Среди опытных специалистов большой популярностью пользуются полуавтоматы от немецких и итальянских производителей, а также аппараты отечественного производства.

Сварка деталей из алюминия и сплавов на основе данного металла является достаточно сложным технологическим процессом, к выполнению которого следует привлекать только квалифицированных специалистов, обладающих опытом работы в данной области.