Необходимость проведения сварочных работ часто возникает не только на производстве, но и в быту. Сваривание изделий и конструкций из алюминия в домашних условиях проводится достаточно часто, несмотря на возникновение некоторых трудностей. Сложности обусловлены, прежде всего, характеристиками, которыми обладает данный материал. Также при осуществлении бытовой сварки сложно создать необходимые для работы с алюминием условия.
Однако, возникают ситуации, когда необходимо провести ремонт изделий из алюминия. В таких случаях, работы выполняются дома, самостоятельными силами исполнителя. Поэтому в статье мы рассмотрим основные особенности и нюансы сваривания алюминия.
Применение алюминия
Распространенность применения изделий из алюминия заключается в первую очередь в том, что он является легким металлом. Алюминий широко используется в электротехнике, поскольку обладает отличной электропроводимостью.
Для бытовых нужд из этого металла изготавливаются кастрюли, бидоны, дуршлаги, кружки. Чистый алюминий применяют для производства фольги, используемой для электролитических конденсаторов. Можно его использовать и при производстве радиаторов.
Однако, пайка этого металла может доставить массу проблем. Это объясняется тем, что при легком взаимодействии с воздухом, поверхность алюминия покрывается тонкой, но твердой оксидной пленкой. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, но при процессе пайки создает труднопреодолимую преграду.
Существует несколько методов решения этой проблемы, например, пайка с канифолью, однако наилучший результат дает применение специально предназначенных для этого флюсов.
Самодельные электроды по алюминию своими руками
Электроды по алюминию для сварки — это металлические стержни, покрытые обмазкой. Обмазка защищает металл от окисления и улучшает качество сварного шва. Их практически не используют в крупных цехах и на заводах, поскольку их КПД недостаточно для выполнения больших объемов работ. Но такие электроды широко используются домашними умельцами.
Зачастую для сварки алюминия используется угольный электрод. В этой статье мы расскажем все, что нужно знать о стержнях для алюминия и подробно объясним, как сделать электроды для сварки своими руками.
Какие электроды применять для сварки алюминия
Интересуетесь, какие существуют электроды по алюминию для электродуговой сварки и в среде защитных газов? Расскажем про промышленные и самодельные стержни!
Проблемы при пайке
Температура плавления алюминия не превышает 660 градусов. Следствием этого является применение из экономических соображений сварочных аппаратов, не обладающих чересчур большой мощностью.
Однако, на поверхности алюминия имеется окисная пленка, которую необходимо убрать перед началом процесса сварки. А вот для ее расплавления требуется нагрев до температуры 2000 градусов. При достижении такого значения разрушится не только окисная пленка, но и сам металл, что приведет к ухудшению качества сварного соединения. Помимо всего окисная пленка после ее расплавления может восстановиться. Из-за устойчивости оксидной пленки, обладающей слабой адгезией к припою, обычный припой с трудом прилипает к поверхности детали.
Флюс для пайки алюминия решает эту проблему. При его нанесении на область сварки он перекроет проход воздуха в эту зону, что приведет к ослаблению негативного воздействия окисной пленки. По сравнению с другими металлами, например, железом и цинком, алюминий является более активным — зачищенная деталь может мгновенно вновь покрыться пленкой окиси. Поэтому и от флюса, предназначенного для алюминиевых деталей, также требуется быстрота воздействия.
Активный флюс для низкотемпературной пайки алюминия быстро растворит окисную пленку на поверхности изделий, мешающую нормальному растеканию припоя. Помимо этого, в припой, предназначенный для соединения алюминиевых изделий, добавляют цинк, обладающий способностью хорошо растворяться в алюминии.
Соединение на основе припоя с содержанием цинка обладает большей прочностью. Сочетая соответствующий припой и флюс универсальный для пайки алюминия можно без особых сложностей получить качественное соединение.
Сварка алюминия в домашних условиях: методы
Бытовая сварка алюминия может проводиться не только стандартным методом ММА, но и другими способами. Наиболее популярные и доступные для домашних мастеров технологии мы рассмотрим далее.
Сварка алюминия газовой горелкой
Такой метод предполагает использование энергии газа в качестве температурной силы, расплавляющей металл. Газ является более надежным средством защиты рабочей зоны от воздействия атмосферного воздуха, чем покрытие электрода. Данный способ является одним из самых доступных для сваривания алюминия дома. Оборудование и присадочные материалы обладают приемлемой стоимостью, процесс характеризуется достаточной простотой.
Полуавтоматом (DC MIG)
Несмотря на высокую эффективность сварки полуавтоматом (DC MIG), используется данный метод значительно реже. Объясняется это достаточно значительной стоимостью оснащения. Импульсное оборудование выдает всплеск высокого напряжения, которое разрушает пленку на поверхности металла. Каждая частица расплавленного стержня электрода вгоняется в сварочную ванну. Современный агрегат выполняет точечное сваривание, обеспечивающее качественное, надежное, прочное и эстетически привлекательное соединение. Некоторые особенности:
- необходимо проводить сваривание только током с обратной полярностью;
чтобы избежать застревания проволоки в подающем механизме, необходимо использовать специальные наконечники с маркировкой “Al” или стандартные модели, но с увеличенным диаметром;- алюминиевый пруток может создавать петли, чтобы избежать этого следует приобрести особое устройство подачи с четырьмя роликами, маленьким рукавом и вкладышем из тефлона;
- нужно придерживать ускоренного темпа подачи проволоки, что позволит избежать частой смены наконечника.
С целью экономии денежных средств некоторые мастера научились модифицировать стандартные типы полуавтоматов для работы с алюминием.
Аргоном (AC TIG)
В качестве расходных материалов выступают вольфрамовые электроды (стержни диаметром 1,6-5 мм.), способные выдерживать температуру в 3000°С, и присадочная проволока с поперечным сечением в 1,6-4 мм. Они обеспечивают высокое качество шва. Для защиты сварочной зоны используются газы: аргон или гелий. Таким образом, исполнителю также понадобится баллон с газом. Специально для бытовой сварки производители выпускают компактные резервуары, объема которых будет достаточно для небольшого ремонта.
Питание дуги осуществляется от источника с переменным током. Аргонодуговая сварка является достаточно затратным способом для работы с алюминием. К тому сварочный процесс характеризуется технической сложностью. Поэтому сваривание методом TIG применяется в домашних условиях довольно редко.
Инвертором и покрытым плавящимся электродом
Шов, полученный электродом ОЗАНА-2.
Самым простым и удобным способом является сварка алюминия инвертором с помощью плавящихся электродов следующих марок: УАНА, ОЗАНА, ОЗА. Специальные стержни с покрытием и соответствующее оборудование позволяет сваривать изделия как из чистого алюминия, так и из сплавов данного материала. Работы выполняются постоянным током обратной полярности. Величина тока рассчитывается следующим образом: на 1 мм. следует принимать ток в 25 А.
Дополнительными средствами, выступающими для обеспечения высокого уровня защиты, являются баллон с газом и шланги. Горелка применяется как инструмент для подогрева металла. Данный способ используется, когда к соединению не предъявляются особые требования по прочности и надежности. Оснащение и расходные материалы обладают довольно низкой стоимостью.
Особенности вещества
Активный флюс для пайки алюминия имеет существенные отличия от аналогичных веществ, используемых для соединения изделий из стали, латуни и меди, так же, как отличаются между собой свойства самих этих металлов. В основе состава флюса содержатся вещества, которые могут без особого труда растворять окисную пленку на поверхности алюминия. Для пайки алюминиевых изделий используются флюсы под различными номерами.
К наиболее простым относятся флюсы № 8 и 9, однако, их активность не является слишком большой по сравнению с теми, которые включают в себя соединения фтора. Выбор осуществляется, исходя из особенностей конкретной работы. Существуют флюсы, которые применяются для сварочных соединений деталей без их предварительной подготовки. Наиболее распространенным таким видом флюса является Ф-64.
Состав флюса для пайки алюминия под номером Ф-64 способствует его повышенной активности, что позволяет с успехом очищать от оксидной пленки даже не зачищенные поверхности. Раствор является бесцветным или светло-желтым.
Подготовка алюминиевых деталей под сварку
Из-за специфических свойств алюминия его подготовка перед сваркой имеет краеугольное значение на итоговый результат.
Особо тщательно следует уделить внимание месту (кромкам изделия) для планируемого сварочного шва. Преимущественно очистка выполняется для того, чтобы избавиться от оксидной плёнки.
Последовательность подготовки:
- Очищение и обезжиривание материала от налета любого происхождения. Выполняется это ацетоном, растворителем или реже авиационным бензином.
- Разделка кромок необходима, если их толщина превышает 4 мм, при использовании стандартных электродов.
- Удаление оксидной плёнки. Инструмент подбирается, согласно толщине алюминиевой детали. Обычно применяют напильник, фрезу или щётку по металлу.
Используемые припои
Когда осуществляется сварка изделий, изготовленных из алюминия, рекомендуется использование припоев из оловянно-свинцовой группы. Наиболее качественное соединение можно получить, если использовать вид припоев, в составе которых содержатся такие элементы, как кремний, цинк, медь. Внесение добавок значительно улучшают качество припоя — понижают температуру его плавления, увеличивают смачиваемость, делают более прочными.
Такие виды припоев выпускаются отечественной промышленностью и зарубежными производителями. Наиболее низкой температурой плавления обладают оловянно — свинцовые припои. К одной из наиболее распространенных марок припоя для сварки алюминия относится HTS-2000. Опытные сварщики говорят, что использовать припой HTS-2000 для получения качественного соединения следует только с флюсом.
К неплохим веществам из этой области также можно отнести припой французской фирмы Castolin 192FBK, а также припой Castolin 1827, используемый при соединении деталей из алюминия и меди. Отечественным аналогом HTS-2000 служит изготавливаемый в Новосибирске припой SUPER A+, который применяется совместно с флюсом SUPER FA.
Сварка алюминия электродом в домашних условиях
Сварка алюминия дома электродами подразумевает несколько различных методов.
Самым распространенным способом является сваривание инвертором, проанализированное выше.
Также при работе с плавящимися электродами может применяться сварочный трансформатор стандартного типа. Технология практически не отличается от сварки стали, но шов может быть не самого высокого качества.
Кроме использования вольфрамовых электродов при аргонодуговой сварке, также для сваривания алюминия можно применять угольные прутки. В качестве защитного газа, подающегося из горелки, может выступать аргон, ацетилен, пропан или другие. Все зависит от наличия их у исполнителя. Также сварщику понадобится порошкообразный флюс, предотвращающий прилипание электрода и убирающий оксидную пленку. Источником питания дуги может быть сварочный инвертор или трансформатор. В некоторых случаях для стабилизации рабочего процесса необходимо магнитное поле, которое создается соленоидом.
Подготовка металла к сварке
Вне зависимости от применяемого способа сварки, обязательно следует произвести подготовительные процедуры рабочей поверхности: Присадочные материалы и кромки изделий нужно очистить от грязи, масла и жира.
Химическая обработка включает несколько процедур:
- обезжиривание поверхности растворителем: уайт-спирит, ацетон, авиационный бензин или любой другой;
- травление с помощью концентрированной щелочи, продолжительность – 2 минуты;
- металл нужно промыть холодной водой;
- пассивирование 30% раствором азотной кислоты в течение двух минут;
- снова промывка водой;
- сушка.
Если сваривание алюминия осуществляется не покрытыми электродами, то разделка кромок проводится при работе с изделиями толщиной более 4 мм. Применение расходников с обмазкой подразумевает разделку кромок при соединении деталей со стенками толщиной свыше 20 мм. Торцы тонких алюминиевых листов (не более 1,5 мм.) нужно отбортовать.
С помощью напильника, щетки с ворсинками из нержавейки/стали (на картинке) или наждачной бумаги зачищается свариваемая поверхность.
Сварочный процесс
После подготовки изделия, сварщик может приступать в основным работам.
Процесс сваривания алюминия и его сплавов включает несколько важных этапов:
- прогрев изделия до температуры в 150°С;
- настройка сварочного аппарата на необходимый режим;
- возбуждение сварочной дуги, в зависимости от метода сварки, может проводиться контактным и безконтактным способом;
- создание сварочной ванны, формирование которой происходит за несколько секунд (требуемое время примерно равно толщине детали в миллиметрах); в зоне прогрева должно появиться пятно расплавленного алюминия, имеющее зеркальную поверхность;
- после образования ванны, можно начинать подавать присадку и выполнять сваривание;
- сварка проводится дугой в 2-6 мм., используется постоянный ток обратной полярности.
Видео
Отличный демонстрационный ролик от компании Zeller, который дает представление о процессе.
Техника безопасности
Сваривание различных конструкций из алюминия подразумевает обеспечение защиты для исполнителя. Для этого необходимо использовать специальные средства: маска, рукавицы, прорезиненная обувь, асбестовое или брезентовое полотно, листовое железо.
Нужно изолировать все элементы электрической цепи.
Нельзя проводить работы в помещениях, где находятся легковоспламеняющиеся предметы.
Обязательно наличие вентиляции в комнате, чтобы избежать отравления газами.
Правила техники безопасности НЕОБХОДИМО соблюдать, так как при работах в домашних условиях возрастает риск получить травму.
Флюс Ф-61
Достоин особого внимания такой вариант, как Ф-61 флюс. Он относится к виду флюсов активного действия для удаления оксидов с поверхности алюминиевых изделий, предназначенных для спаивания. Одновременно он улучшает процесс растекания жидкого припоя. Флюс Ф-61А может использоваться также при соединении алюминия и сплавов на его основе с медными и стальными изделиями. Из всей группы подобных элементов его выделяет то, что он изготовлен на основе фторборатов.
Флюс Ф-61А производства «REXANT» является низкотемпературным флюсом. Он используется, когда происходит пайка алюминия с помощью припоев, входящими в оловянно-свинцовую группу. Температурный режим при этом находится в диапазоне 150-320 градусов.
Ф-61А флюс имеет следующий состав:
- триэтаноламин — 82 процента;
- фторборат цинка — 10 процентов;
- фторборат аммония — 8 процентов.
Флюс расфасован в стеклянные флаконы темного цвета по 30 миллилитров вещества в каждом. Размеры флакона в среднем составляют 35х20 с высотой 76 миллиметров. Вес флакона составляет порядка 0,03 килограмма. Для удобства применения флакон снабжен капельницей, что дает возможность применять флюс дозировано.
Флюс соответствует требованиям нормативного документа ОСТ 4 ГО.033.200. Его стоимость является доступной. Флюс Ф-61А снабжен инструкцией по применению, которую необходимо внимательно изучить перед началом использования. В частности, в нем указаны меры предосторожности во время сварки.
Если флюс попадет на кожный покров сварщика, то следует сразу промыть эту область мыльной водой и протереть насухо чистой материей. Хранить флаконы с флюсом необходимо таким образом, чтобы они не могли попасть в руки детей. Гарантийный срок хранения составляет один год. После окончания процесса остатки флюса убирают при помощи салфетки, смоченной водой или спиртом.
Делаем сварочный электрод
Время от времени нам бывает необходим сварочный аппарат. Как именно можно изготовить простой сварочный аппарат в домашних условиях, мы узнали в одном из прошлых материалов. Однако сварочный аппарат без электродов использовать попросту невозможно, поэтому в дополнении к прошлому материалу мы представляем вашему вниманию урок по изготовлению самодельного сварочного электрода.
Давайте ознакомимся с процессом изготовления электрода, просмотрев видеоролик
Жидкое стекло не так сложно найти, как может показаться с первого взгляда. Такое стекло продается практически в любом строительном магазине. С материалами все ясно, и это значит, что можно приступить к процессу изготовления нашего электрода.
Для начала нам нужно размолоть мел в мелкую фракцию. Для этого кладем куски мела в блендер и включаем его.
Далее выравниваем нашу проволоку и режим прутья. На этом этапе нужно постараться, чтобы прутья получились ровными.
Теперь намазываем на прутья жидкое стекло. Для этого нужно просто положить прутья на ровную поверхность, намочить кисточку в жидком стекле и нанести его на куски проволоки.
Следующим делом насыпаем на наш прут измельченный в блендере мел.
Теперь пытаемся все равномерно раскатать.
Наш электрод практически готов. На этой стадии нам нужно просто подождать пока он засохнет. После того, как наш электрод затвердел и жидкое стекло на нем загустилось, нужно его прокалить. Для этого нужно поставить электрод в обыкновенную духовку.
Включаем духовку и ставим на температуру 100 градусов по Цельсию. Кладем электроды в духовку на полчаса. Этого времени достаточно, чтобы жидкое стекло затвердело.
Внешне самодельный электрод отличается от заводского. Первым отличием можно назвать его цвет. Помимо этого, он немного сыпется, но эта особенность никак не мешает процессу приваривания. Авторский тест самодельного электрода показывает, что он отлично справляется со своей задачей.
Самостоятельное изготовление
Имеется возможность изготовить флюс для пайки алюминия своими руками. Для изготовления подойдут вещества, которые обладают хорошей растворяемостью и антиокислительными качествами. Когда готовят флюс для алюминия своими руками, то за основу берутся спирт, кислоты, масла.
Самый простой флюс можно приготовить, растворив воде таблетку ацетилсалициловой кислоты, наиболее известной под названием аспирин. Растворять таблетку следует до исчезновения осадка. Также можно использовать гранулы лимонной кислоты.
Хороший флюс можно получить, растворив в этиловом спирте канифоль. Поскольку она растворяется медленно, то ее следует измельчить как можно более тщательно. Для завершения растворения раствор следует оставить на некоторое время. Этот процесс можно ускорить, поместив раствор в стеклянную баночку и нагревать в водяной бане до температуры 80 градусов.
Преимущество флюса, полученного из растворенной в спирте канифоли, заключается в его нейтральности, что позволяет не смывать его остатки после окончания процесса пайки. Допускается растворение не в этиловом спирте, а в глицерине. Такой флюс будет более густым и удобным при применении.
Выбор расходных материалов для сварки
Чтобы варить алюминий инвертором без аргона применяются электроды, сделанные из близкого по составу материала. Их покрытие при нагреве создает газовую среду, которая препятствует проникновению воздуха в зону сварки. Лучшими отечественными признаны марки ОЗА, ОЗР, ОЗАНА. Аналоги зарубежного производства OK 96.20, OK 96.40, Kobatek-213 лучше по качеству, но стоят дороже.
Аргонодуговая сварка выполняется неплавящимися электродами из вольфрама. Для создания шва используют присадочную проволоку диаметром от 2 до 5 мм. В составе популярных марок АО, АД, АК содержится много магния.
Чтобы сваривать алюминий инверторным полуавтоматом используется присадочная проволока диаметром от 0,8 до 1 мм в катушках по 0,5 кг. Большей популярностью пользуются марки ER 4043 и ER 5356, сделанные из сплава кремния с алюминием. Св-АК 5 и Св-АМг из алюминия с магнием применяются реже.
Сварка без аргона
Многих хозяев интересует, как сварить алюминий без аргона. Для этого необходимы специальные расходники – например, электроды Nobitec 412 или пруток TBW Harasil NC12. Заранее подготовьте большое количество электродов, так как они расходуются в 3 раза быстрее, чем это происходит при сварке стальных изделий.
Желательно предварительно прогреть алюминий до температуры 150-200 градусов по Цельсию. Сварку стоит производить короткой дугой при токе в 70-100 А. Электрод должен располагаться под углом в 90 градусов. После окончания работ окалина отбивается при помощи молотка, сварной шов зачищается щеткой.
Данный способ подойдет для тех, кто не умеет сваривать аргоном либо не имеет оборудования для газовой сварки. При этом прочность соединения будет не хуже, чем при аргоновой сварке. Несмотря на то, что специализированные электроды довольно дорогие, итоговая стоимость соединения выходит меньшей, чем при сварке аргоном.
Полезные советы
- Сварка должна производиться постоянным током на обратной полярности. Можно ли варить алюминий переменным током? Можно, при условии, что будут задействованы осциллятор и балластный реостат.
- Лучше всего алюминий варится при температуре 18 – 22 градуса по Цельсию и влажности в пределах 70%
- Поверхности нельзя зачищать при помощи наждачной бумаги и абразивов.
- Алюминиевые сплавы перед электросваркой стоит укрепить способом нагартовки. В промышленных условиях покрытие алюминия может составлять до 40% от его объема, в бытовых следует формировать гораздо более тонкий слой.
- Чтобы избежать горячих трещин, поверхности перед тем, как заварить, необходимо подогреть.
- Чтобы научиться варить без кратеров, сперва потренируйтесь на ненужных фрагментах металла. Не выключая дугу, необходимо произвести сварку в обратном направлении. Заваривая кратер, сформируйте над ним своеобразный купол, и во время остывания на этом месте не образуется трещина.
- Скорость вылета алюминиевой проволоки при использовании полуавтомата должна быть на 15-20% больше, чем у аналогов, изготовленных из черных металлов.
- Перед тем, как варить алюминий электродом, не забудьте прокалить расходный материал, поскольку он очень гигроскопичен.
- Если при сварке плавящимся электродом произошел обрыв дуги, то следующий шов должен накладываться на предыдущий примерно на 1 см. Перед тем, как продолжить работу, удалите с электрода и кратера шлаковую корку.
