Слектроди для зварювання алюмінію - правила вибору

Алюміній - не найпростіший метал для зварювання, тому електроди для зварювання алюмінію вибираються з метою забезпечення найкращої якості та довговічності з'єднання. Вихідним пунктом є правильний вибір технології зварювання - плавиться (метод MIG/MAG) або неплавким (TIG/WIG) електродом, а також наявність відповідного обладнання.

Характеристика режимів за технологією MIG/MAG

Як відомо, даний метод являє собою використання електрода, що плавиться, який працює в середовищі захисного газу (аргону). У цьому випадку зварювальний дріт подається в зону з'єднання коаксіально розташованої в соплі трубці, яка з усіх боків омивається потоком аргону. Робоча температура у зварювальній зоні досягає 1500 0 С, тому при використанні методу MIG/MAG для з'єднання тонкостінних алюмінієвих конструкцій слід пам'ятати про можливість їхньої теплової деформації.

Основними режимами, що використовуються на практиці, є:

Використання короткої дуги. Режим відрізняється порівняно низькими струмами (трохи більше 180-200А) і малими діаметрами електродів (до 1,2 мм). Процес полягає в послідовному чергуванні короткого замикання та подальшого гасіння дуги, коли відбувається застигання металу у розплаві. Метод хороший для невеликих товщин алюмінієвих виробів. Перегріву металу не відбувається, але якість готової поверхні може бути дещо гіршою через бризки металу.
Використання струминної дуги. Струм обробки при цьому підвищують не менше, ніж до 200-220 А, в результаті краплі зі зварювального електрода капають безпосередньо в розплав, глибоко проникаючи в товщу виробів, що зварюються. Струменева дуга використовується для зварювання товстолистових деталей і характеризується вищимитемпературами робочої зони Використовується зварювальний дріт діаметром від 1,2-1,5 мм. Якість шва покращується внаслідок того, що застиглих крапель металу на поверхні немає.
Використання пульсуючого розряду, коли зварювальним апаратом реалізується чіткий частотний режим підведення/відведення електрода від поверхонь, що з'єднуються. На відміну від короткої дуги, скидання струму відбувається практично миттєво, що дозволяє використовувати ті самі малі струми. Через швидке охолодження поверхні бризки металу відсутні. Пульсуючою дугою можна зварювати лише алюмінієві вироби невеликої товщини.
Використання комбінованого режиму з подовженим імпульсом, при якому струм генерується за двома незалежними схемами. У першій імпульс дещо розтягується по фазах нагріву та охолодження, а в другій - навпаки, частішає в 4 рази. Це дає можливість поєднувати фази нагрівання та охолодження зварювальної ванни, підвищуючи тим самим якість шва. Проте витрата електрода у своїй збільшується.

У сучасних зварювальних апаратах всі перераховані вище режими можуть програмуватися заздалегідь.

Таким чином, при виборі електродів, що плавляться, до технології MIG/MAG необхідно попередньо вивчити технічні можливості обладнання для електродугового зварювання алюмінію і встановити вимоги щодо якості кінцевого шва.

Вибираємо електроди, що плавляться.

Електроди з алюмінію для електродугового зварювання вибирають з урахуванням:

Фактора полярності струму (алюміній за методом MIG/MAG вариться лише на зворотній полярності).
Розрахунки перерізу залежно від сили струму, що використовується: на кожен квадратний міліметр поперечного перерізу електрода повинно припадати не більше 25 А зварювального струму.
Попереднього підігріву до 300-400 0 С(Вищі значення - для зварювання виробів з більшою товщиною) знижує витрату матеріалу і збільшує стабільність процесу.
Наявності чи відсутності зварювального флюсу. Для з'єднання алюмінієвих конструкцій невеликої товщини такий флюс у вигляді обмазки можна підготувати самостійно. Для цього карбоксилметилцелюлозу (аморфну речовину, відому як харчова добавка Е-466) замішують у воді до в'язкої консистенції, після чого наносять на електрод і прогрівають його при температурі 250-300 0 С.

Залежно від виду електродугового зварювання можуть бути використані інші види зварювальних електродів. Наприклад, для заварювання дефектів в алюмінієвих виливках, при ліквідації пошкоджень в алюмінієвих дисках, а також при роботах з алюмінієвими заготовками малої товщини електрод для алюмінію може бути вугільного стрижня. Використовується лише ручне зварювання, яке має проводитися на прямій полярності.

Застосування знаходять такі виконання електродів, що плавляться:

Лужно-сольові типу ОК (для алюмінію підходять види 96.20, 96.10 та 96.50). Такі електроди особливо ефективні при нероз'ємних сполуках алюмінієво-магнієвих сплавів типу АМг та АМц, а також силумінів. Для зварювання дюралюмінів ці виконання непридатні. Відрізняються підвищеною гігроскопічністю, тому їх слід зберігати лише у сухих приміщеннях і лише у заводській упаковці;
ОЗАНА, дуже популярні серед користувачів. Мають дві модифікації. ОЗАНУ-1 використовують для зварювання алюмінію технічної чистоти (марок АТ, А0, АД33 тощо). .ОЗАНА-2 - клас, який призначається для робіт з кремністо-алюмінієвими сплавами. Ними також можна вести зварювання як вертикальних, і горизонтально розташованих швів;
Дротяні ОЗА на основі зварювальної алюмінієвоїдроту СвА. Вважаються найбільш універсальними видами, призначеними для зварювання алюмінію.

Електрод, Що Плавиться, можна виготовити і своїми руками. Для цього підходящий по діаметру алюмінієвий дріт розрізають на мірні прутки довжиною 250-300 мм. Далі готують поверхневу обмазку з дрібно товченої крейди та силікату натрію (рідкого скла). Коли склад досягне рівномірної слабов'язкої консистенції, його наносять на поверхню відрізаних прутків. Товщина обмазування не повинна бути меншою за 1,5 мм. Після ретельного просушування саморобний електрод для алюмінію готовий до використання.

Вибір електрода проводиться в залежності від марки алюмінієвого сплаву, що зварюється. Вироби потребують попередньої підготовки. Найпростіше виконання можна виготовити самостійно.

Особливості зварювання алюмінію методом TIG/WIG

Для алюмінію процес реалізується переважно при зворотній полярності струму. Електродом служить вольфрамова дріт, яка надходить у зону обробки по порожнистому затискному пристрої в пальнику. Навколо цього затиску подається потік аргону, що забезпечує захист матеріалів, що з'єднуються від окислення. Шов виходить виключно однорідним. Цьому сприяють:

Значно більш висока температура плавлення вольфраму, внаслідок чого електрод виконує функцію додаткового теплового впливу на метал, що з'єднується, а сам у процесі плавлення не бере участі.
Надійне укриття зварювальної ванни від зовнішніх впливів, що унеможливлює утворення бризок алюмінію.
Рівномірність теплового поля всередині зони обробки, внаслідок чого метал шва не відрізняється за структурою і властивостями від металу заготовки. При зварюванні різнорідних алюмінієвих сплавів склад зварного шва визначається інтенсивністюпротікання дифузійних процесів. Зокрема, там завжди є інтерметалідні сполуки, що підвищують міцність шва.

Застосування процесу TIG/WIG на зворотній полярності важливо, але використовується набагато рідше. Навпаки, враховуючи зростаючу кількість побутових зварювальних інверторів, доцільніше застосовувати метод в умовах змінного струму.

Метод хороший при з'єднанні алюмінієвих конструкцій з невеликою товщиною (до 2-2,5 мм) і не відрізняється високою продуктивністю. Причина полягає у способі функціонування самого інверторного апарату. Оскільки в його робочому контурі постійно здійснюється двостадійне перетворення струму - зі змінного в постійний, а потім назад, цей контур інтенсивно нагрівається. Обдування зварювального інвертора проблеми повністю не вирішує, тому для кожної моделі інвертора є своє значення тривалості включення (ПВ). Реальне ПВ інверторів не перевищує 0,85-0,9 (ствердження про конструкції апаратів з вищим ПВ слід розглядати лише як піар-акцію їх виробників). Нарешті для отримання якісного зварного шва після зварювання алюмінію інвертором необхідний великий досвід.

З'єднання алюмінієвих деталей за допомогою інвертора можливе за відповідної кваліфікації зварювальника та з урахуванням технічних можливостей наявного зварювального апарату.

Вибір вольфрамових електродів

Промислові типорозміри вольфрамових електродів, що не плавляться, відрізняються високою вартістю. Вони виготовляються відповідно до технічних вимог ГОСТ 23949, і поділяються на такі групи:

Вольфрамові електроди, що не плавляться, випускаються і за кордоном. Вони маркуються буквою W, до якої додається ще одна, залежно від того, на якому струмівиконуватиметься зварювання алюмінію. Матеріали мають також різний колір упаковки:

Марка WP (зелений колір) вважається найбільш універсальною. Такими електродами можна працювати як по чистому алюмінію, так і його сплавам. Придатні для зварювання змінним струмом, причому зі зростанням частоти осциляцій якість з'єднання збільшується. Оскільки теплостійкість матеріалу обмежена, для забезпечення більш рівномірного теплового поля торець виконують напівсферичним;
Марка WZ-8 (білий колір) використовується за наявності спеціальних вимог щодо хімічної чистоти шва. Роль такого очищувача виконує окис цирконію, що входить до складу. Крім того, оксид цирконію підвищує стабільність горіння дугового розряду та збільшує термостійкість;

Марка WТ-20 (червоний колір) за своїми споживчими характеристиками приблизно відповідає вітчизняним маркам ЕВТ. Однак для з'єднання алюмінію та його сплавів вони використовуються рідше, оскільки погіршують стабільність горіння дуги. Єдина їх перевага - висока стійкість, що має значення при тривалих зварювальних операціях.