Сварка алюминия — достаточно трудоемкий процесс, обусловленный химическими и физическими свойствами металла. Низкие удельный вес, прочность, коррозийная устойчивость, высокая тепло- и электропроводимость, простая механическая обработка — достоинства алюминия успешно применяются во всех сферах хозяйственного производства. Без универсального металла не обходится ни одна отрасль, начиная от самолетостроения, заканчивая пищевой промышленностью. Но самый главный недостаток алюминия — сложная сварка. Недостаточная квалификация специалиста или выбор неправильного метода соединения может перечеркнуть всю работу.
Сложность сварочных работ объясняется способностью алюминия активно взаимодействовать с кислородом. В результате на поверхности появляется оксидная пленка, которая оказывает сопротивление плавлению. Поэтому сварку деталей из алюминиевых сплавов осуществляют при помощи профессионального оборудования. В большинстве случаев, работы осуществляются тремя способами:
- ручной дуговой сваркой — MMA;
- аргоно-дуговой сваркой, с неплавящимися электродами — TIG;
- механизированной сваркой в защитной газовой среде — MIG.
Ручная дуговая сварка алюминия покрытыми электродами (MMA)
Сварка проводится аппаратами инверторного типа. Такой метод эффективен для изготовления и ремонта облегченных конструкций из алюминиевых сплавов, с толщиной больше 3 мм.
Сварка выполняется непрерывным действием с одним электродом. В противном случае происходит обрыв дуги и образование кратера в шве. На поверхности очень быстро появляется тугоплавкая пленка, которая препятствует повторному зажиганию дуги. Срезы деталей прогреваются до температуры 200—250 °C, чтобы получить глубокое плавление. Температура предварительного нагрева полностью зависит от состава алюминиевого сплава и толщины элементов. Электроды перед работой прокаливают не менее получаса при температуре 200 °C. Сварка ведется на короткой дуге без применения поперечного колебания электродов. После окончания работ со шва удаляется сварочный флюс.
Сварка алюминия ручным дуговым способом выполняется постоянным током, который существенно сокращает уровень окалины в соединительном шве и количество присадочного металла электродов. Инверторные аппараты преобразуют рабочий ток и обеспечивают постоянное питание. В результате швы получаются отличного качества.
Аргоно-дуговая сварка алюминия неплавящимся электродом (TIG)
Металлообработка осуществляется аппаратами аргоно-дуговой сварки, неплавящимися электродами. Подходит для работ с чистым алюминием и тонкими элементами. Метод сложный: необходимо одновременное использование горелки и присадочной проволоки. Это требует от мастера высокого профессионализма и наличия немалого опыта. Главными преимуществами способа являются отличная чистота и качество сварочного шва при низкой себестоимости расходных материалов.
При аргоно-дуговой сварке края деталей и присадочный материал расплавляются дугой, которая горит между электродом и алюминиевой деталью. Для работ используются только вольфрамовые стержни. Горелка устанавливается под углом 20°. Расстояние между газовым соплом и свариваемой конструкцией для оптимальной защиты сварочной ванны должно быть 1—1,5 см. Во время сварочного процесса горелка перемещается вдоль шва без использования поперечных колебаний электрода.
Все элементы, задействованные в сварочном процессе (дуга, сварочная ванна, присадка, кристаллизирующийся шов), защищены от окисления потоком инертного газа аргона, который постоянно подается в сварочную область. Для более глубокого проплавления вместо аргона используется гелий. Это увеличивает стоимость работ. Профессиональные сварщики рекомендуют применять компромиссную смесь аргона и гелия. Результат получается хорошим и не сильно отражается на себестоимости.
Сварка алюминия полуавтоматом (MIG)
Полуавтоматические импульсно-дуговые аппараты для сварки алюминия должны быть снабжены специальной программой. На это следует обращать внимание перед началом работ.
Таким методом шов получается за счет расплавления алюминиевых кромок и электродной проволоки вследствие срединного горения дуги. Проволока непрерывно поступает в зону сварки и выполняет одновременно две функции — присадочного материала и электрода. Все элементы сварочной ванны защищаются газовой средой. Для полуавтоматической сварки используются те же инертные газы, что и для TIG, — гелий, аргон или равные пропорции.
В исключительных случаях сварка может выполняться без использования газа. Тогда процесс проходит под флюсовым слоем или применяется порошковая проволока, испарения которой защищают рабочую зону.