Как сварить дюралюминий

Алюминий – металл, который отличается высокими качественными характеристиками и активно используется в промышленности. Самым распространенным сплавом из алюминия считается дюралюминий, получивший свое название благодаря компании «Дюраль», которая первым начала производить подобное соединение. Сварка дюралюминия – достаточно трудоемкий процесс, требующий сосредоточенности и внимательности. Сложность сварочных работ обусловлена эксплуатационными характеристиками алюминия , ведь в сплаве дюралюминия, количество алюминия составляет 93,5%. Также в состав сплава входит медь – 4,5%, магний – 1,5%, марганец – 0,5%.

Такой сплав достаточно часто применяется в промышленности, в связи с этим сварщикам постоянно приходится работать с таким составом. Сварка дюрали должна производиться человеком с опытом, поскольку технология непростая и в процессе сваривания приходится сталкиваться с рядом нюансов. Поэтому новичку навряд ли удастся самостоятельно сварить дюраль.

Обратите внимание! Дюралюминий – весит немного, при этом является очень прочным и надежным сплавом.

Особенности дюралюминия

Сварка дюралюминия в домашних условиях, как и сварка алюминия сопровождается сложностями, поскольку данные сплавы плохо соединяются. Это обусловлено техническими характеристиками металла.

Основные параметры следующие:

• Максимальная текучесть – 250 МПа,
• Плотность – 2,5 – 2,8 тонн/м³,
• Температура плавления примерно 650°C (идентична температуре плавления алюминия), в связи с этим в процессе сварки электроды быстро плавятся и сплав может течь.

Сварка дюралюминия предполагает использование специальных средств (например флюс или аргон), чтобы повысить качество соединения. Если не соблюдать все правила выполнения технологии сварочного процесса, то могут появиться трещины и шов может получиться неровным. Металл не устойчив к коррозии, поэтому в процессе сварки на самом шве уже можно наблюдать следы ржавчины, поскольку под воздействием высоких температурных режимов, легирующие детали выгорают и таким образом сплав практически не защищен от воздействия кислорода.

Обратите внимание! Сварка дюралюминия в домашних условиях должна осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 14806-80.

Достоинства

• Если точно соблюдать всю технологию работы, то в итоге шов получится ровным и качественным, а металл сможет выдерживать большие нагрузки, при этом весить совсем немного.
• Для осуществления сварки дюралюминия существует несколько способов (аргоновая сварка, сварка полуавтоматом), вы можете подобрать наиболее оптимальный вариант, учитывая все факторы и условия выполнения работы.
• Найти электроды несложно, поскольку многие хорошо взаимодействуют с таким сплавом. Например: ОЗА-1, ОК96.20, ОЗА-2, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2,
• Любую проблему, возникающую в процессе сварки можно решить, но лучше доверить работу опытному специалисту.

​Недостатки

• Как уже отмечалось, дюралюминия характеризуется низкой устойчивостью к коррозии, а после сварки его технические характеристики становятся еще ниже.
• Процесс сложный, требующий внимательности и точности, т.к. любая, даже малейшая ошибка может существенно повлиять на качество соединения.
• Сформировать валик шва непросто, поскольку металл очень текучий.
• Для того, чтобы процесс работы сделать проще и чтобы сварка заняла меньшее количество времени, надо использовать флюс. Он наносится на поверхность свариваемой детали.

На заметку! Флюс – вещество, которое защищает участок, подвергаемый сварке, от агрессивного воздействия окружающей среды и повышает качество соединения.

Подготовительные работы перед сварочным процессом

Прежде чем приступить к работе, нужно подготовить заготовки. Первое, что нужно сделать, это зачистить поверхность металла от жира, масел и различных загрязнений. Для зачистки можно использовать наждачку или металлическую щетку. После того, как справитесь с механической зачисткой, для закрепления эффекта, очистите поверхность с помощью растворителя или ацетона. Таким образом вы избавитесь от всех остатков.

На следующем этапе нужно обработать все кромки, на которых будет создаваться шов. В случае, когда толщина краев заготовки превышает показатель в 4 мм, то необходимо скосить края под углом 35 градусов.

Требования, выдвигаемые к сварке:

• Подготовка металла,
• На предполагаемое место для шва надо нанести флюс и равномерно покрыть этот участок, это вещество способствует улучшению свариваемости,
• Металл надо подогревать медленно и постепенно, чтобы под воздействием высокой температуры он не деформировался,
• После того, как процесс завершен, необходимо постепенно подогревать шов, до тех пор пока металл полностью не остынет,
• На заключительном этапе надо очистить полученное соединение и осуществить проверку шва и шлака на наличие возможных трещин.

Обратите внимание! Сварка электродами требует высокой скорости выполнения работы, т.к. дюралюминий очень быстро плавится.

Не стоит забывать и о технике безопасности. При работе с дюралюминием, как и с любым другим металлом необходимо строго соблюдать все правила и обезопасить себя. Поэтому осуществлять сварку надо в специальном защитном костюме, в маске и в перчатках. Прежде чем использовать ту или иную технику, перед началом работы, обязательно проверьте исправна ли она и надежны ли все контакты и соединения, т.к. обычно сложности и недочеты случаются с ними.

Если соблюдать технологию выполнения сварочных работ и не пренебрегать правилами и требованиями, выдвигаемыми к данному процессу, то в конечном итоге можно получить прочное и надежное соединение.

https://youtube.com/watch?v=05wERfkVlC4%3Ffeature%3Doembed

Как вам статья?

Существует множество сплавов алюминия, которые применяются в промышленности, но одним и самых знаменитых является дюралюминий, который получил свое название от компании Дюраль, ведь именно она и начала его производить. Сварка дюралюминия является сложным процессом, так как в составе данного сплава алюминий составляет 93,5%. Также в нем имеется 4,5% меди, 1,5% магния и 0,5% марганца. Таким образом, большинство свойств сплав получает именно от алюминия. В промышленности такой сплав используется достаточно, поэтому, мастерам по сварки приходится с ним постоянно работать. Существует несколько марок данного сплава, отличающихся по составу. Главным преимуществом такого вещества является относительно высокая прочность при низком весе, что позволяет делать из него металлоконструкции, различные механизмы и прочие вещи. Все это требует соединения, наиболее рациональным из видов которого является сварка. Многие характеристики сплава определяются термообработкой и соотношением металлов в составе, так как порой могут возникать некоторые отличия. Сварка дюралюминия требует от сварщика особого опыта, так как обладает рядом нюансов, с которыми приходится сталкиваться. Это касается как техники сваривания, так и технологии проведения работ.

Сварка дюралюминия аргоном

Свойства и свариваемость дюралюминия

Как и при сварке алюминия, данный металл не всегда хорошо соединяется, что обусловлено его свойствами. Предел текучести этого металла составляет около 250 МПа. Плотность данного сплава составляет значение в пределах 2,5-2,8 тонн/ метр кубический. Плавится он при той же температуре, что и алюминий, поэтому, во время сварки возникает проблема с быстрым расплавлением электродов, повышением текучести и прочими вещами. В отличие от своего основного металл, дюралюминий не такой мягкий и гибкий. При этом если его подвергнуть отжигу при температуре в 500 градусов Цельсия, то он приобретает такие же свойства, как и обыкновенный алюминий. Чтоб сделать его более жестким и твердым, то следует поддать его металлургическому старению. Грамотная термообработка упрочняет металл, так что эти свойства можно увеличить и при помощи закалки.

Сварка дюралюминия полуавтоматом

Сварка дюралюминия осложняется тем фактором, что без использования специальных средств результат может оказаться крайне низкого качества. Если не придерживаться технологии, то возникает большая вероятность появления трещин, а также сложностей в формировании нового шва. Металл быстро растекается, так как его вязкость в расплавленном состоянии оказывается очень низкой. Дюралюминий обладает высокой статической прочностью, которая достигает до 500 МПа при температуре до 170 градусов. Металл обладает низкой коррозионной стойкостью, так что при сваривании нередко именно на шве проявляются первые следы поражения ржавчиной, так как температурное воздействие обеспечивает выгорание легирующих элементов и ухудшение сопротивлению коррозии. Это также заметно и при сварке нержавейки. Сварка дюралюминия должна происходить согласно ГОСТ 14806-80.

• При качественном сваривании получается очень прочный металл, который может выдерживать большие нагрузки и обладает низким весом;
• Можно подобрать несколько способов проделать данный процесс, какой будет удобнее с экономической и практической стороны;
• Существуют и хорошо распространены электроды, которые подходят для взаимодействия с данным сплавом;
• Для всех проблем находятся свои способы решения, которые помогают повысить качество соединения.

• После сварки падает и без того невысокая коррозионная стойкость;
• Сварка дюрали оказывается трудоемким процессом, который под силу осуществить только опытным сварщикам;
• Формирование валика шва становится затруднительным из-за повышенной жидкотекучести;
• Исходя из разнообразия разновидностей марок сплавов, порой могут возникнуть сложности с подбором электродов;
• Сварка дюралюминия в домашних условиях становится очень затруднительным процессом;
• Здесь обязательно применение флюса для облегчения проведения процесса;
• Для высокого качества соединения приходится применять дорогостоящие виды сварки, такие как сварка дюралюминия аргоном.

Подготовка дюрали к сварке

Перед проведением процесса требуется подготовить заготовки. В первую очередь идет механическая зачистка, которая позволяет убрать налет, жир, масла и различные вредные пленки с поверхности. Здесь подойдет наждачная бумага, щетка по металлу или другой подобный инструмент. Это первичный этап обработки, который помогает справиться с основными проблемами. Но для лучшего эффекта следует еще использовать растворитель, ацетон и прочие разновидности, которые снимут все остатки, которые не смогла снять механическая очистка.

Здесь же может потребоваться обработка кромок, на которых будет пролегать шов. Это связано с толщиной металла, так как дюраль обладает относительно низкой глубиной проварки. Если толщина заготовки составляет более 4 мм, то нужно скосить края под углом в 35 градусов. Это поможет глубже проникнуть в металл, что способствует лучшему соединению.

Инструкция

• Провести все необходимые подготовительные операции с металлом;
• Когда идет сварка дюралюминия полуавтоматом, нужно выставить на оборудовании необходимые настройки;
• Распределить по будущему месту шва флюс, который улучшит качества свариваемости и поможет избежать ненужных проблем;
• Металл можно подогреть постепенно, чтобы избежать температурных деформаций и напряжения;
• Можно приступать к процессу сваривания, если проводится сварка дюралюминия электродом, то нужно зажечь дугу и начать формировать шов;
• После окончания нужно дать остыть металлу, постепенно подогревая его горелкой;
• Очистить шов и шлака и проверить его на отсутствие трещин.

При сварке электродами нужно действовать быстрее, чем со сталью, так как скорость плавления присадочного материала тут значительно выше.»

Техника безопасности

Во время работы нужно помнить о собственной защите, так что такие средства как комплект огнеупорной одежды, защищающий от искр и брызг металла, а также сварочная маска, должны быть обязательно. При работе с газом следует ставить баллоны как можно дальше от источника огня, так как они должны находиться на расстоянии от 5 метров и далее. Перед использованием техники следует убедиться в исправности оборудования и надежности соединения проводов и контактов, так как именно в них чаще всего случаются проблемы.

Главная / Техника сварки

Время на чтение: 2 мин

Дюралюминий считается самым удачным сплавом из алюминия. Его состав: алюминий (93,5 %), медь (4,5%), магний (1,5%), марганец (0,5%). Название свое сплав получил по названию компании, которая первой начала его производство – «Дюраль». Материал сразу получил широкое распространение благодаря своим качествам.

Легкость и прочность дюралюминия, его износоустойчивость и способность выдержать большие нагрузки, сделала его применение очень распространенным. Дюралюминий широко применяется в самолетостроении, производстве военной техники, скоростных поездов, труб, листов, профилей для строительных работ и т.д.

В связи с таким широким применением сплава, сварщика приходится достаточно часто с ним работать. Хотя трудится с этим сплавом несколько легче, чем с чистым алюминием, не имея достаточного опыта и навыков хороших результатов добиться тяжело, и новичок может не справиться с такой задачей.

• Особенности дюралюминия
• Положительные стороны дюралюминия
• Отрицательные моменты
• Подготовка к сварке
• Заключение

Свойства дюралюминия

Неприятной особенностью алюминия, а соответственно и его сплава, является его тугоплавкость, что существенно затрудняет сварку. Сплав отличается высокой плотностью, не такой гибкий и мягкий как основной металл. При сварке дюрали нередко возникают проблема с быстрым расходом электродов и усилением текучести сплава. Для того чтобы избежать этих проблем достаточно закалить его при температуре 500 градусов.

При сварке дюрали необходимо придерживаться определенной технологии и использовать специальные средства. Так как в обратно случае результат может оказаться низкокачественным. Стоит помнить, что дюралюминий легко поддается коррозии, поэтому на месте сварочных швов могут обнаруживаться повреждения, это связано с выгоранием легирующих элементов.

Что такое дюралюминий

Дюралюминий состоит из следующих элементов: алюминия – 93,5%, меди – 4,5 %, магния – 1,5%, марганца – 0,5 %. Такой состав обуславливает эксплуатационные характеристики сплава. Основной компонент влияет на химическую активность дюралюминия, поэтому он быстро окисляется на открытом воздухе, в результате чего на поверхности образуется прочная оксидная пленка.

Приведенный состав сплава не является постоянным, он может меняться. Значение имеет не только соотношение металлов, но и технология термообработки дюралюминия.

Сварка в домашних условиях

Сварка дюралюминия в домашних условиях непростой и трудоемкий процесс. Только при достаточных навыках возможно получить оптимальный и надежный результат. Для домашней сварки следует использовать специальные электроды именно для сварки дюрали. Чаще всего такие компоненты продаются в узкоспециальных магазинах.

Для сварки дюрали в домашних условиях необходимо использовать специальное устройство, которое повысит частоту переменного тока. В бытовой сети этот показатель существенно ниже необходимого.

Удобным вариантом для сварки является ацетилен-кислородная горелка, так как температура плавления алюминия ниже, чем температура пламени. Однако это отражается на качестве шва — при окислении алюминия кислородом может возникнуть пленка окисла, температура плавления которой значительно выше. Поэтому для сварки алюминия чаще всего используется аргон.

Более удачным вариантом является водородно-кислородная горелка. Такие аппараты имеют название плазменных. В таком случае шов получается более прочным и менее подверженным деформации и коррозии.

Сварка дюралюминия в домашних условиях является не самым надежным вариантом даже при наличии специальных знаний и оборудования. При необходимости качественных швов лучше обратиться к специалистам.

Положительные стороны дюралюминия

При соблюдении всех инструкций мы получим качественный ровный сварной шов, а изделие при своем небольшом весе сможет выдерживать серьезные нагрузки. Существует несколько вариантов сварки дюралюминия, вы можете выбрать из них оптимальный, в зависимости от наших возможностей и требований к результатам сварки.

Самыми распространенными способами являются использование полуавтомата и применение в сварочных процессах аргона. Также плюсом является большой выбор подходящих материалов для сваривания, в частности с этим сплавом хорошо взаимодействует большое количество электродов.

Это в первую очередь относится к следующим маркам: ОЗА-1, ОЗА-2, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2, ОК 96.20.

Преимущества

Преимущества и недостатки

Среди преимуществ указанного сплава отмечают следующие:

• небольшой вес, но при этом дюралевые детали способны выдерживать высокие нагрузки;
• сварочные работы выполняют, используя разные технологии, их выбор зависит от условий проведения работ и других факторов;
• подготовка изделий не требует больших трудозатрат и времени;
• необходимые электроды всегда можно приобрести в специализированных магазинах.

Рекомендуем к прочтению Как варить алюминий самостоятельно

Есть у данного процесса и ряд недостатков:

• сварочный шов имеет низкую устойчивость против коррозии;
• после создания такого соединения характеристики сплава ухудшаются;
• для проведения работ надо иметь высокую квалификацию, быть внимательным и все выполнять с высокой точностью;
• чтобы подобрать электроды, надо точно знать марку сплава;
• высокая текучесть дюралюминия создает сложности при формировании сварочного валика;
• для качественного выполнения работ приходится использовать флюс или защитный газ;
• стоимость расходных материалов высокая;
• при выполнении скоростной сварки сложно организовать контроль качества шва.

О недостатках

Как утверждают специалисты, дюралюминию присуща низкая устойчивость к коррозии. Данный показатель становится еще ниже после сварочных работ. Осуществляя сварку, вам придется быть очень внимательным, поскольку малейшая неточность отрицательно скажется на качестве соединения. Из-за большой текучести сплава формировать шов будет непросто. Чтобы упростить данную процедуру и ускорить процесс, опытные сварщики используют флюс. Его нужно наносить на поверхность соединяемых деталей. В итоге качество соединения получится выше. Кроме того, на шов будет защищен от агрессивного влияния извне.

Cварка алюминия аргоном технология

Обеспечить качественное соединение деталей из алюминия можно только при сварке ТИГ. Обычным электродом можно заварить алюминиевый сплав для прочности, но он потребует более длительной последующей обработки.

Сварка алюминия аргоном позволяет работать с материалом разной толщины, создавая аккуратные швы, обладающие при этом хорошими герметичными свойствами. Это особенно востребовано при ремонте автомобилей, катеров или различных емкостей.

Но как варить этот специфичный материал впервые? Как настроить оборудование при сварке алюминия? Краткое руководство из статьи и видео урок помогут освоить это сложное дело.

Что необходимо учитывать при аргоновой сварке алюминия?

Сварка аргоном довольно универсальна, что позволяет соединять этим методом разные толщины материалов и работать со сплавами, считающимися трудносвариваемыми. Основой служит электрическая дуга, горящая между вольфрамовым электродом и изделием. Ее появление обеспечивается постоянным или переменным током, подающимся на горелку и массу, прикрепленную к свариваемым частям. Инертный газ выступает в качестве защиты сварочной ванны. Но алюминий и его сплавы имеют ряд специфичных особенностей, которые требуется знать и учитывать производя сварку.

Одной из трудностей служит оксидная пленка, образовывающаяся на поверхности материала. Она появляется при взаимодействии металла с кислородом. Плавится пленка при температуре 2000 градусов. Но сам алюминий начинает приобретать жидкую форму уже после 500 градусов.

Поэтому выбрав слишком большую силу тока и расплавив оксид, невозможно вести шов. Установив малые параметры на аппарате не получается вообще начать процесс создания сварочной ванны. Поэтому аргонодуговая сварка алюминия подразумевает предварительную зачистку поверхности металла от оксида.

Достигается это специальной щеткой или растворителем, после чего необходимо сразу начинать сварочный процесс.

Дополнительной сложностью является гигроскопичность материала. При высокой влажности окружающей среды алюминий впитывает часть воды из воздуха. Когда изделие начинает подвергаться нагреву от электрической дуги, то свариваемый материал выделяет влагу на поверхность.

Это может отражаться на качестве формирования шва, плотности контакта с изделием, и пощипыванию малым напряжением сварщика, соприкасающегося с мокрыми участками. Хотя варить аргоном можно сразу, рекомендуется небольшой прогрев материала газовой горелкой при температуре 150 градусов.

Это даст испариться лишней влаге и улучшит сварочный процесс.

Аргонная сварка алюминия требует и хорошей защиты расплавленного металла от внешнего воздуха. Для этого необходимо выставить правильный расход газа. Недостаточная подача последнего приведет к вспениванию металла и горению вольфрама. Чрезмерная продувка аргоном мешает формированию шва и сделает процесс более дорогим.

Еще одной сложностью для начинающих сварщиков является образование воронки в конце шва. Если дугу резко оборвать, то появляется кратер. Длительное удержание горелки на одном месте приводит к ненужному прогреву и расширению сварочной ванны. Поэтому аргоннодуговая сварка алюминиевых сплавов нуждается в дополнительных настройках режима затухания дуги, уменьшающего силу тока постепенно. Учитывая эти особенности материала, можно правильно выставить параметры напряжения и своими руками выполнить качественный шов.

Технология выполнения сварки для начинающих

Процесс аргоновой сварки алюминия выполняется не постоянным током, а переменным. Так можно добиться лучших результатов. Свой первый шов лучше начинать на тренировочной поверхности:

• Необходимо выставить пластины в удобное положение. Разделка кромок выполняется по тем же параметрам, что и остальные виды металлов.
• Желательно произвести прогрев материала до 150 градусов, чтобы удалить влагу.
• Щеткой снимается верхний тугоплавкий слой. В качестве альтернативы можно воспользоваться растворителем.
• Горелка подносится к изделию так, чтобы между электродом и поверхностью оставалось 3 мм. Нажимается кнопка и зажигается дуга. Текучесть алюминия зависит от примесей в составе.
• При возникновении небольшой лужицы расплавленного металла (сварочной ванны) можно подавать в зону сварки присадку.
• Горелку необходимо вести ровно, справа налево. Колебательные движения понадобятся в случае широкого шва. На переменном токе будет слышен характерный треск сварки.
• При завершении шва нажимается кнопка и дуга плавно затухает. Горелка удерживается над зоной сварки до полного прекращения продувки газом.

Настройка аппарата и режимы

TIG сварка алюминия возможна только там, где аппараты поддерживают работу не только постоянным током, но и переменным. Несмотря на частоту колебания напряжения, лучший шов получается при последнем варианте настройки. Полярность может быть как прямой, так и обратной. Параметры напряжения можно установить исходя из толщины материала:

Свойства и свариваемость дюралюминия

Сложности процесса сварки дюралюминия во многом объясняются его тугоплавкостью. По сравнению с основным компонентом, такой состав получился более плотным, поэтому он менее мягкий и гибкий. Во время сварочных работ быстро расходуются электроды, а текучесть сплава повышается. К этому надо подготовиться до начала сварки. Устранить указанную проблему помогает предварительная закалка дюралюминиевых деталей, ее выполняют при температуре +500°C.

• плотность – 2,5-2,8 тонн/м³;
• температура плавления – +650°C;
• мах текучесть – 250 МПа.

Такой материал обладает высокой прочностью и сравнительно небольшим весом, что позволяет изготавливать из него детали, механизмы и конструкции, применяемые в разных отраслях промышленности, народного хозяйства и в быту. В связи с высокой склонностью к окислению, варят дюралюминий при температуре в пределах +300°С, при этом используют защитную атмосферу инертных газов или флюс.

Разновидности сварки алюминиевых сплавов

В промышленности, мастерских и быту используется три основных метода сварки сплавов алюминия:

• полуавтоматом с подачей проволоки в среде защитных инертных газов — DC MIG;
• электродами из вольфрама в среде защитных инертных газов AC TIG;
• покрытыми электродами без применения инертных газов — MMA;
• газовой горелкой с покрытыми электродами без аргона.

Каждый метод соединения металлов имеет свои преимущества и недостатки и предназначен для различных задач.

Сварочные полуавтоматы

Полуавтоматы для сваривания алюминия работают в импульсном режиме. Высоковольтный импульс напряжения разрушает оксидную пленку. Между импульсами происходит разогрев металла, капля затекает в сварочную ванну и образовывает качественный шов.

Принципиально полуавтомат для алюминия не отличается от устройств для сварки черных металлов, которыми некоторые умельцы варят силумин и дюраль. Но следует учитывать технологические особенности:

• алюминий и его сплавы не сваривают постоянным током с минусовой полярностью на электроде, только с плюсовой;
• необходимо использовать механизм подачи проволоки с 4 роликами и тефлоновым вкладышем, иначе проволока будет путаться;
• скорость подачи проволоки должна быть в 2-4 раза выше, чем в аппаратах для сварки стали.

Полуавтоматы для сварки сплавов алюминия намного дороже аппаратов для черных металлов, поэтому иногда дешевле модернизировать обычный сварочник для универсального использования.

Метод быстрый, но уступает по качеству шва дуговой сварке.

Сварка вольфрамовыми электродами

Дуговой метод сварки вольфрамовыми электродами подразумевает использование аргоновой среды. Такой метод обеспечивает наиболее качественное и аккуратное создание шва. Чтобы не образовывалась оксидная пленка, процесс происходит в защитной среде инертного газа — аргон. Возможно использование и других газов, как ксенон, криптон, азот, но они дороже и их использование может быть оправдано только специальными условиями.

Сварка дюралюминия вольфрамовым электродом с использованием трехфазной дуги повышает эффективность работы в 3-5 раз и позволяет сваривать детали толщиной 3 см в один проход. При обычном подключении за один проход можно сварить поверхности толщиной до 0,3 см.

Сварка покрытыми электродами без защитных газов

Такой метод сварки позволяет производить работы там, где использование газов не рекомендуется или запрещено:

• труднодоступные места;
• на улице;
• внутри резервуаров.

Электрод с внутренним стержнем, близким по составу к свариваемым металлам, покрывается хлористыми и фтористыми солями натрия и калия, криолитом. В процессе, при испарении, внешний слой электрода создает защитную среду.

Сварка покрытыми электродами не требует громоздкого оборудования, газовых баллонов и достаточно дешева.

Что такое дюралюминий, каковы его особенности? Технология сварки дюралюминия аргоном

Дюралюминий является одним из наиболее популярных сплавов среди тех, которые применяются в промышленности. Он получил свое название от компании, внедрившей его в производство – Дюраль.

Что такое дюралюминий, и каковы его особенности

Сварка дюралюминия является технически сложным процессом из-за особенностей самого материала. В составе данного сплава на алюминий приходится 93,5%. Также он состоит из меди на 4,5%, магния – на 1,5% и марганца – на 0,5%.

Большинство своих эксплуатационных свойств данный сплав получает именно от алюминиевой составляющей: он химически активен, образует прочную оксидную пленку, быстро окисляется на воздухе.

Стоит отметить, что приведенные значения состава в действительности могут изменяться, так как существует несколько марок сплава в зависимости от его термообработки и соотношения металлов в составе.

Из-за температуры плавления в процессе сварки электроды могут быстро плавиться, и соединяемые детали могут течь. Расходные материалы выбираются под разновидность дюраля. Для материалов, которые легированы титаном и медью, используют стержни ОЗА-1, для легированных железом и титаном – ОЗА2.

Ключевыми параметрами дюралюминия являются следующие:

• максимальная текучесть — 250 МПа;
• плотность материала – 2,5-2,8 тонн/м³;
• температура плавления составляет примерно 650°C (что идентично температуре плавления алюминия).

Основным достоинством данного промышленного сплава является его высокая прочность, которая сочетается с низким весом. Это позволяет делать из него различные надежные металлоконструкции и механизмы, что и обусловило его обширное применение.

При работе с электродами в процессе сварки сварщику необходимо уточнить марку дюраля, так как при его легировании могут использоваться разные добавки: железо, медь, марганец, кремний.

Сварка дюралюминия производится, согласно ГОСТ 14806-80.

Достоинства и недостатки

К числу преимуществ дюралюминия при сварке можно отнести:

• При соблюдении технологии сварки можно получить ровный и качественный шов, а металл может выдерживать большие нагрузки при одновременном небольшом весе.
• Для сварки дюралюминия можно использовать несколько технологий сварки: аргоновую сварку и сварку полуавтоматом, выбрать которую поможет понимание факторов и условий выполнения работы.
• Для производства работ достаточно легко подобрать подходящие электроды. Для сварки подходят такие электроды, как ОЗА-1, ОЗА-2, ОК96.20, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2.
• Отсутствие серьезных трудозатрат на подготовительные процедуры.
• Для сварки не требуется серьезной классификации специалиста.

Но имеет данный процесс и определенные недостатки:

• Сварка дюралюминия отличается низкой устойчивостью к коррозии, а после производства сварных работ его технические характеристики ухудшаются.
• Процесс сварки является достаточно сложным: он требует большой внимательности и точности, так как даже небольшая ошибка отрицательно сказывается на качестве изделий.
• Могут возникнуть сложности с подбором электродов из-за невозможности точного определения марки дюралюминия.
• Сформировать валик достаточно непросто, поскольку металл является достаточно текучим.
• Для упрощения процесса работы и снижения временных затрат на сварку необходимо использовать флюс или защитный газ. Флюс будет наноситься на поверхность свариваемой детали для защиты участка от агрессивного влияния внешней среды и повышения качества соединения. Целевое предназначение использования инертных газов при сварке будет аналогичным.
• Качественная сварка дюралюминия – достаточно дорогая процедура, она позволяет получить прочное и надежное соединение при использовании дорогих расходных материалов, например, аргона.
• Если используется скоростная сварка, то контролировать качество шва весьма сложно.

Для сварки дюралюминия могут использоваться различные методы. В домашних условиях применяют сварку с помощью электродугового аппарата плавящимися электродами или сварку газовой горелкой. Тогда как в производственных условиях используют полуавтоматы и аргоновую сварку:

• полуавтоматы, предполагающие подачу проволоки в среде защитных инертных газов (DC MIG);
• оборудование, работающее с электродами из вольфрама в среде защитного инертного газа аргона (AC TIG).

Рассмотрим технологию сварки дюралюминия на основе метода электродуговой аргоновой сварки. Сварка алюминиевого сплава аргоном позволяет работать с материалами различной толщины, создавая максимально аккуратные швы с хорошей герметичностью. Это делает такую технологию весьма востребованной в процессе ремонта автомобилей, катеров и других емкостей.

Подготовка материала

Перед тем как приступить к работе, необходимо подготовить материал к сварке, так как наличие оксидной пленки на поверхности снижает надежность сварного соединения: пленка обладает высокой температурой плавления и плотностью, что затрудняет образование стабильной электродуги. Для этого необходимо пройти следующие этапы:

• Зачистить поверхность заготовки от металла, масел, жира и различных загрязнений. Для снятия верхнего тугоплавкого слоя используются наждачка и металлическая щетка.
• После того как зачистка закончена, для закрепления эффекта поверхность очищается ацетоном или растворителем, что позволяет избавиться от остатков элементов, которые могут помешать сварке. Иначе дефрагментированные частички могут остаться внутри шва, что снижает его жесткость.
• Обработать кромки для создания шва. Если толщина краев заготовки превысит 4 мм, то углы нужно скосить под 35 градусов.

Стержни необходимо предварительно прогреть до 150 градусов для удаления влаги и просушить.

Начинать сварку нужно не позднее, чем через сутки после очистки, а лучше приступить к ней в течение 3 часов.

Эффективным способом удаления оксидной пленки также является ее катодное распыление, при котором металлы бомбардируются ионами, очищая поверхность. Метод в основном применяется в промышленной сфере.

Необходимое оборудование

Аппарат при процессе настраивается на переменный ток (только так получается добиться нужных результатов). Поэтому при выполнении швов нужно применять сварочный трансформатор либо иной преобразователь тока.

Таким образом, сварка алюминиевых сплавов допускается только на аппаратах, которые поддерживают работу с постоянным и переменным токами.

Помимо того, что сварочное оборудование должно быть инвенторным, в процессе его подбора стоит учесть следующие его характеристики:

• Оборудование должно быть удобным для перевозки в автомобиле.
• Желательно наличие осциллятора для сварки.
• Горелка должна иметь прямой шланг с длиной до 3 метров.

Примерная стоимость инверторных аппаратов постоянного тока на Яндекс.маркет

Успешность сварочного процесса во многом зависит от правильной настройки оборудования. Так, недостаточная подача газа в сварочной зоне приводит к вспениванию металла и горению вольфрамовой проволоки, а чрезмерная продувка, напротив, мешает формированию шва и увеличивает затраты на процесс.

Также сварщикам необходимо избегать образования воронки в конце шва. Она может возникнуть при резком обрыве дуги. Длительное удержание горелки в одной позиции может привести к перегреву и увеличению площади сварочной ванны. Именно поэтому аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов нуждается в грамотных дополнительных настройках режима для затухания дуги и постепенного уменьшения силы тока. С учетом указанных особенностей нужно правильно выставить параметры напряжения.

Полярность может быть прямой и обратной. При этом параметры напряжения устанавливаются исходя из толщины материала:

Подачу тока в сварочном этапе можно установить:

• Ступенчатого типа.
• Восходящим значением по мере ведения шва.
• С плавным розжигом.
• С постепенным затуханием при завершении горения.

Затем на манометре выставляется расход аргона. В российских моделях устанавливаются значения в диапазоне от 6 до 11 литров, а оптимальный расход нужно подбирать опытным путем. Манометры импортного производства позволяют точно выставить расход.

В настройках сварочного аппарата устанавливается время продувки аргоном как 5 секунд. Это достаточный временной промежуток для застывания ванны и охлаждения электрода.

При сварке алюминия аргоном необходимо правильно выбрать диаметр вольфрамового электрода, который нужно максимально приблизить к толщине сварных частей. Вылет из сопла устанавливается на 3-5 мм для избегания перегревания вольфрама.

Процесс сварки

Процесс аргоновой сварки предполагает прохождение таких шагов:

• Пластины выставляются в удобное положение.
• Горелку нужно поднести к изделию так, чтобы между поверхностью свариваемых деталей и электродом оставалось 3 мм.
• Включается аппарат и зажигается электродуга.
• При образовании лужицы расплавленного металла нужно подать в зону сварки присадку.
• Горелку нужно вести ровно: справа налево.
• Когда шов завершен, нажимается соответствующая кнопка, и дуга затухает.
• Горелка продолжает удерживаться над сварной зоной до прекращения продувки зоны аргоном.

К самой сварке, помимо предварительной подготовки металла, предъявляются следующие требования:

• Металл прогревается медленно и постепенно, чтобы он не деформировался под влиянием высоких температур.
• Первый шов стоит попробовать на тренировочной поверхности.
• После завершения процесса шов нужно постепенно прогревать до тех пор, пока сам свариваемый металл не остынет.
• Не забывать об очистке соединения и проверке шва.
• При выполнении работ необходимо учесть высокую текучесть алюминия: работы предпочтительно проводить в нижнем положении. Скорость выполнения шва должна быть предельно высокой, чтобы не образовывалась ванна расплава.
• С учетом того, что алюминий плавится быстро, при неверном диаметре присадочной проволоки можно не успеть с подачей ее в зону сварки и формированием шва. Толщина припоя должна соответствовать толщине пластин. Также сварщику необходимо учесть химический состав припоя (так, для дюралюминия не подойдут материалы для пищевого алюминия).

Также сварщику не следует забывать о технике безопасности. Все работы следует производить в специальном защитном костюме, маске и перчатках. Перед тем как использовать тот или иной аппарат, необходимо проверить все контакты и соединения на надежность.

Соблюдение всех вышеуказанных требований позволяет получить прочное и надежное соединение.

Таким образом, широкое промышленное распространение дюралевые сплавы получили, благодаря низкому весу, прочности, устойчивости к коррозии. При сварке дюралюминия нужно учитывать свойства металла. Из-за склонности его к окислению в процессе сварки обязательно используют защитный газ или флюс. При проведении аргоновой сварки с тугоплавким вольфрамовым электродом можно получить наиболее качественные соединения.

Особенности сварочного процесса, способы и применяемые технологии

Сварку алюминия со сталью часто применяют в радиоэлектронике, авиации и производстве бытовой техники.

Особенности сварки алюминия со сталью

Соединение этих металлов позволяет изделиям из них совмещать их преимущества. Если нужно получить качественный сварной шов, обязательна подготовка металлов перед сварочным процессом и соблюдение технологии сварки.

Сварка алюминия и его сплавов со сталью имеет свои нюансы:

• у этих двух металлов большая разница в температурах: пока сталь только прогревается, алюминий уже становится жидким;
• коэффициент линейного расширения обоих металлов так же сильно различается, поскольку возникают значительные термонапряжения по линии перехода от стали к алюминию;
• разные теплопроводность и теплоёмкость металлов приводят к термическим напряжениям;
• в сварном шве может образоваться тугоплавкая окисная плёнка. Чтобы её устранить, рекомендуют использовать специальный флюс.

Качественное сварное соединение должно обладать пластичностью не ниже, чем у стали, и прочностью не ниже, чем у алюминия.

Для соединения алюминия и стали чаще всего используются аргонодуговая сварка с неплавящимся электродом или сварка через биметаллические вставки. В промышленности также используют сварку взрывом, диффузионную, лазерную, электронно-лучевую и точечную сварки.

Сварка алюминия со сталью аргонодуговым способом

Перед началом сварочного процесса кромки металлов рекомендуется очистить и нанести на них защитное покрытие. Самое доступное по цене из них — цинковое.

Присадочный материал в этом случае — проволока марки АД1 из алюминия с присадкой кремния (он хорошо влияет на формирование диффузионной прослойки стабильного качества) или проволока из сплава АК-5.

Важно! АМг-6 не рекомендуют применять, поскольку эта присадка дает низкую прочность сварного шва.

Чтобы подготовить стальную деталь к сварке, для стыкового соединения нужно скосить кромки под углом 70° для максимальной прочности соединения.

Кромки нужно тщательно очистить пескоструем или механически обработать, затем нанести поверхностный слой.

Аргонодуговую сварку алюминия и стали отличает расположение дуги: в начале сварки первого прохода оно удерживается на присадочном прутке, а в процессе сварки последующих проходов — на присадочном прутке и образующемся валике. Это обезопасит покрытие от преждевременного выгорания.

Во время сварочного процесса важно последовательно накладывать валики шва (зависит от вида соединения).

• сварка МИГ — происходит на постоянном сварочном токе обратной полярности;
• сварка ВИГ — бывает и на переменном сварочном токе, и на постоянном токе прямой полярности.

Величина сварочного тока должна зависеть от толщины свариваемого металла:

• до 3 мм: 110-130 А;
• 6-8 мм: 130-160 А;
• 9-10 мм: 180-250 А.

Техника выполнения сварных швов

Для соединения алюминия и стали нужно выбирать способ техники сварки углом вперёд, с углом наклона электрода от вертикали вдоль оси сварного шва 40-45 градусов.

Важно правильно выбрать скорость сварки, поскольку от неё зависит, сколько между собой будут взаимодействовать жидкий алюминий и сталь. Это напрямую влияет на толщину и стабильность соединительного слоя.

Скорость сварки необходимо выбирать максимально возможной: не менее 7 м/ч для сварки первых проходов многопроходных сварных швов и не менее 12 м/ч для однопроходных и последующих проходов многопроходных сварных швов. На это есть причины:

• интенсивное образование интерметаллидов во время длительного контакта стали и алюминия на высоких температурах;
• интенсивное образование корунда и рост зоны слабины;
• интенсивное выгорание цинка.

Сварочные и наплавочные швы нужно выполнять без поперечных и возвратно-поступательных колебательных движений. Присадку в сварочную ванну нужно подавать со стороны оцинкованной стали для уменьшения выгорания цинка.

Горелку нужно смещать относительно стыка сварного шва в сторону алюминия или алюминиевого сплава на 1-3 мм. Это связано не только с уменьшением выгорания цинка, но и с тем, что, обладая высокой теплопроводностью, алюминий нагревается и расплавляется значительно медленнее, чем сталь и цинк, который её покрывает.

Послесварочная термическая обработка сварного соединения нежелательна, температура его эксплуатации не должна превышать 270 градусов. В противном случае, толщина прослойки может увеличиться, что приведёт к снижению динамической прочности или разрушению сварного шва.

Биметаллические переходные материалы (вставки) — это алюминиевые элементы, к которым уже прикреплен другой материал.

Для сварки вставок чаще применяют стандартные технологии — GMAW и GTAW.

Стальную сторону вставки нужно приварить к стали, алюминиевую — к алюминию. В процессе важно не перегреть вставки, иначе образуется хрупкое интерметаллическое соединение на стыке стали и алюминия внутри вставки.

Разрушение сварного шва, содержащего интерметаллиды происходит, как правило, ещё во время горения сварочной дуги. Но даже если шов не разрушится в процессе или в конце сварки, он напомнит о себе, когда изделие будут эксплуатировать.

Сначала лучше варить алюминий с алюминием. Это позволит увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и не допустит перегрева на участке соединения стали с алюминием.

Этот способ часто применяют, когда хотят получить качественные сварные швы. Подобную технологию используют в судостроении.

Другие способы сварки алюминия со сталью

Лазерным способом пользуются не только для создания миниатюрных соединений, но и для того, чтобы получить длинные швы, например, в автомобильной промышленности. Этот способ позволяет тонко управлять тепломощностью импульсного лазерного излучения.

Чтобы получилось нахлёсточное соединение, нагрев лазером нужно вести со стороны стали. Она нагреется до температуры, когда алюминий уже расплавится, но останется твёрдой.

Прочность швов можно повысить с помощью присадки на основе алюминия.

Диффузионная

В этом сварочном процессе соединяемые детали не расплавляются. Но из-за их продолжительного контакта на высокой температуре образуются интерметаллидные фазы.

Электронно-лучевая

На сталь наносят буферные покрытия из титана, никеля и циркония: тогда сварочный процесс будет успешен.

Точечная контактная

Хорошее точечное соединение стали и алюминия получается не всегда, даже если варить на конденсаторных машинах с жестким режимом разряда.

Этого можно избежать, применив промежуточную биметаллическую ленту. Полученные точечные соединения по прочности можно сравнить с клепаными.

Сварка взрывом

Соединения алюминия и стали, которые получаются при взрывном сварочном процессе, применяют на верфях Японии, Польши, США, Великобритании, Франции и других стран в качестве промежуточного элемента, который потом приваривают к основным материалам изделия.

Трудности при сварке алюминия и стали и способы их сваривания

Из-за сильных различий в физико-химических свойствах алюминия и алюминиевых сплавов и стали, их сваривание чрезвычайно затруднено. Для их сварки можно использовать контактную сварку, сварку диффузионно-вакуумную и сварку плавлением, но только в среде аргона.

При сварке плавлением возникают сплавы алюминия и железа. Они представляют собой твёрдые, но очень хрупкие межкристаллические соединения. В этой связи контактная сварка сопротивлением даёт лучшие результаты. Но при контактной сварке оплавлением возникают тугоплавкие примеси, которые не вытесняются при осадке стыка. Поэтому, для такого вида сварки следует подбирать такие режимы, при которых свариваемые металлы не будут прогреваться.

Сварка алюминия и стали с покрытием стальных кромок промежуточным металлом

Для улучшения протекания процесса сварки используют технологические приёмы, которые обеспечивают расплавление алюминия, а не стали. Например, перед началом сварки кромки стали покрывают различными металлами, которые наносятся горячим, или гальваническим способом. Аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом выполняют по этим покрытиям с использованием присадочной проволоки. Хорошие результаты сварки получаются, также, при электрометаллизации кромок.

Наиболее простым способом покрытия кромок промежуточным металлом является способ горячего алитирования. Суть его состоит в окунании стальных кромок в расплавленный алюминий, выдержкой в нём в течение 40мин и последующем медленном охлаждении. Но практические опыты, проведённые Ленинградским корабельным институтом (ныне Санкт-Петербургский государственный морской технический университет) и институтом электросварки имени Е.О. Патона показали целесообразность других металлов, или применение биметаллических вставок.

Выбор покрытия зависит от требований прочности, предъявляемых к сварному соединению. Кроме того, учитываются и экономическая целесообразность. Наиболее дорогим способом является метод гальванического покрытия.

Для аргонодуговой сварки (АДС) сплава АД1 со сталью, в качестве покрытия для стальных кромок наиболее хорошо подходит олово, которое наносится гальваническим способом или методом горячего погружения.

Для АДС сплава АМц в качестве покрытия для стальных кромок лучше выбирать алюминий или цинк и наносить их гальваническим способом. Цинк, нанесённый методом горячего погружения, обеспечивает более низкую прочность стыка.

Для АДС сплава АМг неплохие результаты обеспечивает покрытие стальных кромок оловом или латунью, нанесённых горячим погружением, цинком, нанесённом гальваническим способом или горячим погружением, или, сварка без покрытия. Но более удачным будет выбор двухслойного покрытия из меди и цинка, нанесённого гальваническим способом. Покрытие из серебра, сплавов АМг3 и АМг показывает удовлетворительные результаты.

Способ сварки алюминия со сталью путём нанесения металлических покрытий на стальные кромки технологически достаточно сложен. Поэтому, подобные способы целесообразно применять в случае сварки мелких изделий. На практике наибольшее распространение получил способ сварки с использованием промежуточных вставок из биметалла. Примеры таких соединений указаны на рисунке:

Биметаллические вставки изготавливаются из крупногабаритных биметаллических пластин, из углеродистой стали и хромоникелевой, при помощи сварки взрывом. Впервые такой метод был предложен Раздуем Ф.И. и Ситаловым В.П.

Аргонодуговая сварка алюминия со сталью

Технология аргонодуговой сварки алюминия со сталью показана на рисунке слева. Для её выполнения на стальные кромки наносят комбинированное покрытие, состоящее из слоя меди и слоя цинка. Сварочная горелка устанавливается таким образом, чтобы дуга между вольфрамовым электродом и изделием возбуждалась на расстоянии 1-2мм от кромки стыка, на котором установлен присадочный пруток.

Также рекомендуется выполнять предварительное покрытие стали слоем алюминия, т.е. алитирование при помощи т.в.ч. В этом случае, в момент нагрева при флюсовании расплавляется алюминий и покрывает стальные кромки слоем, толщиной 0,5-1,5мм. Кроме этого, допускается непосредственное нанесение алюминия на сталь в виде валиков, на которые в дальнейшем укладывается сварной шов.

Приблизительные режимы сварки алюминия со сталью для вольфрамового электрода диаметром 2-3мм, составляют: сила тока 80-130А, скорость сварки 6-12м/ч, диаметр присадочной проволоки 2-3мм. Если сварку производят по заранее уложенным алюминиевым валикам, то сила сварочного тока может быть увеличена до 160-180А, при диаметре электрода 3мм.

Как и чем заварить дюраль в домашних условиях

Дюралевые сплавы обязаны названию немецкой фирме «Дюраль», начавшей выпуск деталей из различных алюминиевых сплавов. Благодаря низкому удельному весу, прочности, стойкости к коррозии, дюралюминий часто используется производителями. Сварка дюралюминия требует учета особенностей дюраля. Метод горячей обработки подбирается в зависимости от условий, навыков сварщика, ответственности соединений.