Сварка алюминия со сталью

Сварка алюминия со сталью: 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.

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).

Выбор тока:

• 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.

Сварка через биметаллические вставки

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.

Сварка алюминия — раскрываем секреты технологии

Алюминий (Al) — один из наиболее популярных промышленных металлов, благодаря отличным показателям теплопроводности, электропроводности и стойкости к неблагоприятным внешним условиям.

При этом, в отличие от обычной стали, сварка алюминия имеет ряд особенностей, делающих данный процесс сложным для новичка.

Впрочем, нет ничего невозможного — знание технологии и постоянная практика сделают из любого начинающего сварщика серьезного специалиста по работе с этим материалом.

Почему не все так просто с алюминием

Главной особенностью Al является наличие на его поверхности оксидной пленки, которая затрудняет свариваемость материала. Дело в том что температура плавления пленки превышает 2000 °С, тогда как сам алюминий плавится уже при 660 °С.

Ситуация осложняется еще и тем, что даже если пленку механически удалить, она достаточно быстро восстанавливается под действием атмосферного кислорода.

Чтобы не допустить этого, требуется надежная защита сварной зоны от воздуха, для чего применяются разные методы (об этом ниже).

Однако для сварки алюминия это качество является скорее минусом, чем плюсом.

Быстрый отвод тепла требует увеличения сварочного тока, рабочие показатели которого в итоге получаются выше, чем при работе со сталью, хотя температура плавления последней выше.

пример готовой продукции

Сложность сварочного процесса заключается еще и в том, что зачастую приходится иметь дело не с чистым Al, а с его сплавами, точный состав которых не всегда известен. В одной из предыдущих статей о ремонте литых алюминиевых дисков говорилось, что очень важно, чтобы марка сплава была отображена на изделии, иначе подобрать правильный электрод и добиться качественного шва вряд ли получиться.

присадочные металлы для различных сплавов алюминия

Как подготовить алюминиевую поверхность

Важнейшим этапом сваривания алюминиевых деталей является подготовка их поверхности:

• Чистка и обезжиривание. Перед непосредственной сваркой изделие подвергается различным технологическим операциям — формовке, фрезеровке, распиловке — после чего сверху образуется слой масла и технологического мусора. Если от него не избавиться, соединение будет содержать много пор и окалин, что негативно скажется на его надежности.

• Обработка кромки. Такая процедура обычно выполняется, если толщина металла превышает 4 мм. После зачистки кромка обязательно протравливается для снижения скорости образования оксидной пленки.

• Механическая зачистка зоны сваривания. Место для шва обязательно подвергается зачистке с целью удаления оксидной пленки. Для металла выше 4 мм операцию обработки кромки и зачистки поверхности объединяют, после чего обработанная зона вскрывается антиоксидным составом.

Подготовка алюминиевого изделия похожа на предварительную обработку нержавеющей стали, о работе с которой говорилось здесь. В обоих случаях важно добиться чистой, блестящей поверхности, чтобы получить цельный однородный шов.

методы очистки поверхностей перед сваркой

Сварка алюминия с газом и без — главные отличия процесса и результата

Существуют две основные технологии соединения алюминиевых деталей — с защитным газом и защитным флюсом. Рассмотрим каждую из них.

Применения защитной газовой среды

В качестве защитного газа обычно используется аргон, который в зависимости от применяемого сплава может быть заменен гелием или специальной смесью.

Основная задача вспомогательной газовой среды заключается в защите сварочной зоны от атмосферного воздуха с целью предотвращения образования оксидного слоя при взаимодействии с кислородом или появления пористости шва в результате действия водорода.

Для реализации такой технологии, как правило, применяется TIG- или MIG-сварка, а в качестве электрода используется алюминиевая проволока. При этом марка проволоки должна соответствовать марке обрабатываемого металла, чтобы соединение в итоге имело однородную структуру. Поскольку Al плавится быстрее стали, оператор сварочного аппарата должен это учесть и сделать подачу проволоки быстрее.

Безгазовая технология на основе защитного флюса

Вместо газа для защиты сварочной зоны может применяться проволока со специальным флюсом. В процессе плавления металла флюс равномерно растекается по поверхности, предотвращая ее окисление.

С одной стороны, такой подход имеет свои преимущества, поскольку отсутствует необходимость в покупке газовой смеси и дополнительного оборудования для подачи газа.

С другой стороны, результат применения флюсовой проволоки уступает по качеству сварке в газовой среде из-за повышенного разбрызгивания металла, затрудненного удаления шлака и появления пор внутри шва.

Поэтому такой метод обычно применяют при изготовлении конструкций, требование к надежности которых не является строгим.

Для ответственных работ лучше отдавать предпочтение применению защитного газа, тем более что современные продукты, например Миксал, позволяют не только улучшить качество шва, но и оптимизировать расход смеси, тем самым уменьшив технологические затраты. Приобрести качественный газ для сварки можно в компании «Промтехгаз» (propangaz.ru) — надежного поставщика газового оборудования и расходных материалов.

Пайка алюминия со сталью

Нередко в радиолюбительской практике, да и просто в быту встает вопрос пайки алюминия. Электрические провода, корпуса, прохудившиеся емкости — да мало ли что. Но к сожалению, алюминий и его сплавы паяться очень не любят.

Этот материал даже залудить (покрыть слоем припоя) и то проблема, не то что качественно припаять. Единственный выход, как принято считать, — сварка, причем сварка специальная, к примеру, аргонно-дуговая.

Тем не менее, алюминий все же можно спаять, причем качественно, в домашних условиях и без применения особых инструментов и технологий.

Почему алюминий не паяется

«Не паяется» — не совсем правильное заявление. Скорее, плохо паяется.

Дело все в том, что алюминий практически мгновенно окисляется на воздухе, покрываясь исключительно прочной оксидной пленкой, которую не покрывает ни один металл.

Но если эту пленку разрушить, то паять алюминий ничуть не сложнее, чем ту же медь. Другое дело, что оксид алюминия — весьма прочное соединение. Вы наверняка слышали о резцах из корунда, а это и есть оксид алюминия.

С одной стороны, этот слой оксида надежно защищает алюминий от дальнейшего окисления и разрушения, но с другой — существенно затрудняет процесс пайки. Тем более что разрушить его обычными нейтральными флюсами — той же канифолью — невозможно. Но если все же такой флюс найти, то можно без проблем спаять алюминий в домашних условиях.

Флюсы для пайки алюминия

Как говорилось выше, пленка оксида алюминия исключительно прочна, и разрушить ее химическими методами весьма сложно.

Тем не менее существует множество составов, позволяющих эту самую пленку не только разрушить, но и предотвратить появление нового оксидного слоя до того, как процесс пайки будет завершен.

Выбирая тот или иной флюс, вы в первую очередь должны ориентироваться на тип пайки — паяльник или горелка. Неправильно выбранный состав или не даст желаемого результата при недогреве, или просто сгорит в пламени, к примеру, газовой горелки.

Но использовать его для пайки горелкой и высокотемпературными припоями нельзя. Если тот же Ф-59А даже успеет разрушить оксид, в процессе дальнейшего нагрева он просто сгорит, а ведь в его задачу входит не только удалить корунд, но и препятствовать окислению алюминия вплоть до окончания процесса пайки.

Для работы высокотемпературными припоями придется использовать что-то другое, к примеру, флюс Ф-34А (АФ-4А, Castolin 190 Flux и пр.), способный выдерживать температуру до 610 градусов.

Высокотемпературный флюс для алюминия

Почему он не подойдет для работы паяльником? Поскольку нижний порог активности этого флюса составляет 520 градусов, паяльником вы его просто не сможете разогреть до нужной температуры, а значит, активировать.

Конечно, выбор мастера не ограничивается вышеперечисленными составами. Их существует великое множество — как отечественных, так и импортных. Так что вам есть из чего выбрать, опираясь как на стоимость, так и доступность.

Припои для алюминия

Паять алюминий можно как обычными свинцово-оловянными припоями, так и специальными, имеющими в своем составе алюминий, цинк, серебро и др. металлы и даже неметаллы (к примеру, кремний). Припои ПОС, как и специальные для алюминия, имеют различные температуры плавления, что необходимо учитывать как при работе с ними, так и при эксплуатации отремонтированного изделия.

Если вы решили паять посуду, контактирующую с пищей (канистра, фляга, трубка дистиллятора и пр.), то припои, содержащие свинец, использовать нельзя. Придется заняться высокотемпературной пайкой, используя, к примеру, припой 34A, содержащий медь, кремний и, конечно, алюминий. Подойдет ЦОП-40, содержащий цинк.

Припои 34A (слева) и ЦОП-40

Из зарубежных можно порекомендовать Aluminium-13, который, по сути, является аналогом 34А.

Припой для пайки алюминия Aluminium-13

Еще один вариант — пайка чистым оловом. Оно великолепно подходит для ремонта пищевой посуды и имеет низкую температуру плавления, а значит, работы можно производить при помощи паяльника.

Но используя олово, следите за тем, чтобы место пайки сильно не нагревалось в процессе эксплуатации изделия.

Вы, к примеру, можете запаять оловом донышко чайника (оно соприкасается с водой и выше 100 градусов не нагреется), а вот клювик того же чайника отвалится после первого же кипячения.

Для пайки пищевой посуды можно использовать олово

Особого внимания заслуживают так называемые офлюсованные, уже имеющие в своем составе специальный флюс (обычно в виде обмазки, но необязательно). Бытует мнение, что для работы с ними флюс вообще не нужен и, в принципе, это так.

Тем не менее он очень желателен для защиты от окисления места пайки в процессе работы. Для этих целей подойдет любой пассивный флюс, который выдерживает температуру пайки.

Идеальным решением здесь может быть обычное трансформаторное масло, которым пользуются электрики при пайке высоковольтных муфт.

Алюминиевый припой с обмазкой из флюса

Из недостатков флюсовых припоев можно отметить их более высокую стоимость, одноразовость (неизрасходованный припой, но уже раз подвергавшийся нагреву повторно вы не используете) и необходимость опыта работы с такими составами.

Выбор источника тепла

Здесь выбор не очень велик:

• обычный паяльник;
• открытый огонь.

Первый вариант подойдет в случае, если вам не нужна особая механическая прочность соединения. К примеру, нужно спаять два провода для надежного электрического контакта или какую-то деталь, не несущую большой механической нагрузки.

Скажем, дырявую кружку, чтобы не текла. Второй вариант подразумевает тот или иной вид горелки и использование тугоплавкого припоя. Он гораздо сложнее первого, но позволяет получить прочное механическое соединение, что говорится, на века.

Пайка металла обычным паяльником

Как указывалось выше, паять алюминий, используя легкоплавкие припои, можно при помощи обычного и всем знакомого паяльника. Единственное условие — мощность инструмента должна быть достаточной для прогрева спаиваемых деталей до необходимой температуры.

Для пайки алюминия подойдет любой паяльник.

Если вы умеете работать паяльником, то никаких проблем с пайкой алюминия у вас не будет (ну или почти не будет). Зачищаете детали, покрываете соответствующим флюсом и спаиваете. Неплохо на место пайки, смазанное флюсом, добавить немного мелкого абразива, который поможет очистить спаиваемые поверхности от оксидной пленки.

Если в вашем распоряжении нет паяльника достаточной мощности, то спаиваемые детали можно параллельно подогревать горелкой (несильно) или даже пламенем газовой конфорки.

Некоторые электрики вообще умудряются паять алюминий «тем, что есть», причем в смысле электрической прочности качественно паять. Вы тоже можете воспользоваться этим методом при соединении, к примеру, двух алюминиевых проводов. Для этого вам понадобится:

• любой абразивный порошок, например, мелкий песок;
• обычное машинное масло (лучше ружейное).

Насыпаете абразив на плоскую поверхность, капаете масло, погружаете в состав зачищенный алюминиевый провод и, взяв на жало припой, «натираете» им этот самый провод. Абразив обдирает оксид, масло предотвращает появление новой пленки, а припой надежно покрывает алюминий полудой.

Единственный недостаток такого метода — низкая механическая прочность соединения, поэтому перед тем как окончательно спаять проводники, их после лужения надо скрутить. Электрическая же прочность такой паки великолепная, так что если ее не разорвет механически, то простоит она десятки лет.

Применение газовой горелки

Если вы решили использовать для пайки алюминия тугоплавкие припои, то вам не обойтись без открытого огня. В этом случае вам придется обратить внимание на следующие нюансы:

• Пламя должно быть высокого качества — не коптить, держать постоянную температуру и размеры факела.
• Для пайки открытым пламенем требуется немалый опыт в поддержании оптимальной температуры нагрева, поскольку «температурный коридор» качественной пайки достаточно узок. Перегрели — потерял механическую прочность или даже потек алюминий. Недогрели — не плавится тугоплавкий припой.

Для выполнения первого условия не подойдут, к примеру, костер или пламя свечи — они коптят. Конфорка газовой плиты? Она не коптит, но выдержать температуру нагрева спаиваемых деталей очень сложно даже профессионалу — малейшее движение по вертикали или горизонтали и температура «ушла».

Кроме того, газовую конфорку не возьмешь в руку, а потому в руках придется держать спаиваемые детали.

Если это предмет массивный, вы просто не сможете держать его в пламени в постоянном движении для поддержания нужной температуры, одновременно пытаясь паять другой рукой.

Идеальным вариантом будет газовая горелка. Она компактна (в смысле сама горелка, а не баллон к ней), не коптит, мало весит. Но к сожалению, не всегда ее можно раздобыть.

Самым простым выходом из ситуации может стать небольшая паяльная лампа. Для того чтобы она была легче, просто не заправляйте устройство бензином «под горлышко». Перед тем как начать пайку, лампу нужно как следует разогреть, чтобы она не коптила.

Алюминий можно спаять газовой или бензиновой горелкой.

Будем считать, что горелка разогрета, а спаиваемые детали зачищены и плотно прижаты друг к другу по месту будущей пайки. Нанесите соответствующий флюс на детали (если вы используете бесфлюсовый припой, то в качестве флюса используйте трансформаторное масло) и начинайте нагрев. Температуру нагрева необходимо постоянно контролировать кусочком припоя, касаясь места будущей пайки.

Как только припой начнет плавиться, старайтесь держать температуру постоянной (это придет с практикой), а кусочком припоя натирайте место пайки, полностью облуживая его.

Как только лужение закончилось, этим же кусочком можете и произвести пайку, используя его как электрод для сварки.

Нередко электрики при спайке муфт используют тугоплавкий припой только для лужения оболочки кабеля, а муфту после напаивают обычным легкоплавким припоем.

Дело в том, что муфта выполнена из свинца и просто не выдержит нагрева, необходимого для плавления тугоплавкого алюминиевого припоя. Но если обе детали алюминиевые, конечно, лучше паять и лудить тугоплавким припоем — место соединения деталей будет иметь высокие как электрическую, так и механическую прочность.

Как спаять силумин

Прежде всего, определимся, что силумин — это сплав алюминия с кремнием и ни с чем другим. К примеру, сплав ЦАМ (цинк, алюминий, магний) — совершенно другой материал.

Если вы уверены, что держите в руках силуминовую деталь, то можете смело браться за пайку — силумин можно паять по той же технологии, что и алюминий. Другое дело, что силуминовые детали обычно работают под достаточно высокой механической нагрузкой.

Материал и так, мягко говоря, плохенький в этом отношении, а если его еще и спаять…

Сварка алюминия и его сплавов

25.10.2019

Внушительный список достоинств сделал алюминий востребованным материалом во всех отраслях экономики, включая корабле- и самолетостроение. Но, как и любой другой металл, он имеет и недостатки. Один из них – технологические сложности при сваривании заготовок из алюминия и его сплавов. Качественно выполнить подобную работу могут только высококвалифицированные специалисты.

Почему свариваемость алюминия низкая?

Мягки серебристый металл сложно поддается сварке в силу объективных причин, которые вытекают из его свойств. А именно:

• На поверхности алюминия образуется окислительная пленка. И если температура плавления металла составляет всего лишь 660 градусов Цельсия, то защитной пленки – 2044 ?С.
• В процессе работы очень сложно контролировать сварочную ванну из-за высокой текучести металла. Необходимо использовать специальные теплоотводящие подкладки.
• Расплавляясь, алюминий выделяет много водорода. В результате после остывания расплава внутри и на поверхности остается много микропустот.
• Алюминий характеризуется высокой степенью усадки. Из-за этого во время охлаждения не исключена деформация шва.
• Высокая теплопроводность вынуждает использовать ток, сила которая намного больше, чем при исполнении аналогичных работ с другими металлами. Сравнительно с обычной сталью разница составляет 100 процентов.

Необходимо подчеркнуть, что в домашних условиях любителям не приходится иметь дело с чистым алюминием. Сваривать приходится его сплавы. Это усложняет и без того непростой процесс, поскольку для каждого сплава (а чаще всего его марка неизвестна) нужно подобрать конкретный режим и дополнительные материалы. Унифицировать сварочный процесс в данной ситуации практически невозможно.

Способы сварки алюминия

На практике есть большое количество приемов и разных способов сварки алюминия и его сплавов. Они отличаются не только методами работы, но и оборудованием, дополнительными материалами. Наиболее часто применяется три способа сварки:

• с использованием вольфрамовых электродов и инертного газа;
• в инертной среде полуавтоматической сваркой;
• без газов с применением плавящихся электродов.

Третий способ представляет собой распространенную технологий сварки алюминиевых заготовок без аргона.

Важно! Сварочные работы со сплавами алюминия подразумевают необходимость разрушения оксидного слоя, образованного на поверхности в результате окисления металла. Для достижения результата используется переменный ток или постоянный с обратной полярностью.

Что нужно для сварки алюминия

Традиционно процесс начинается с подготовки соединяемых заготовок. Основная задача здесь очень проста – очистить поверхность от посторонних включений и грязи.

Кромка алюминия очищается с помощью химических составов. Далее после полного высыхания поверхность обезжиривается бытовым растворителем.

Пригодны любые обезжиривающие составы: уайт-спирит, ацетон, бензин с высоким октановым числом и т.д.

При работе с заготовками толщиной от 4 мм и больше предварительно нужно «разделать кромки». Способов выполнения данной работы несколько, включая наиболее распространенный – создание конусовидной формы. Завершающим этапом является удаление оксидной пленки при помощи напильника либо любого иного абразива, в том числе наждачной бумаги с крупным зерном.

Чем варить алюминий в домашних условиях

Соединение алюминиевых заготовок с использованием покрытых электродов обозначается аббревиатурой ММА.

Режим Manual Metal Arc применяется при работе с металлическими заготовками толщиной от 4 мм и в случаях соединения конструкций с невысокими требованиями к качеству.

Этот метод не относится к числу высокотехнологичных: во время выполнения работ внутри швов остаются поры, которые заметно снижают их прочность. Еще одни большой минус – очень сложно застывший шлак, который в конечном итоге приводит к усилению коррозии.

Особенности сварочных работ по алюминию электродами со специальным покрытием:

• используется только обратно полярный постоянный ток;
• величина силы тока определяется, выходя из соотношения 25-30 А на каждый миллиметр толщины заготовки;
• качественный шов может получиться только при условии, что кромка детали средней толщины нагрета до температуры 300 градусов Цельсия. Толстые детали разогреваются до 400 ?С;
• в обязательном порядке необходимо медленное остывание. В противном случае шов будет хрупким;
• электрод нужно сжигать «за один присест». В случае разрыва электрической дуги на поверхности алюминия и электрода образуется слой из шлака, который препятствует протеканию тока. Повторно разжечь дугу будет затруднительно.

По завершению работы требуется хорошо очистить шов от шлака: в дальнейшем он становится причиной активной коррозии металла. Для этого достаточно иметь горячую воду и обыкновенную щетку по металлу.

Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде

Когда прочность и качество сварного шва поставлены во главу угла, то самое время прибегнуть к технологии сварки алюминия вольфрамовыми электродами с использованием инертного газа. Для защиты подойдет аргон или гелий. Электроды применяются диаметром от 1,6 до 5 мм. Дополнительно используется присадочная проволока толщиной 1,6-4 мм.

Сварка подключается к сети переменного тока, а технологические параметры подбираются в зависимости от оборудования. Другими словами, под определенные режимы сварки приобретаются электроды и проволока нужной толщины; определяется скорость подачи инертного газа, сила тока и прочие параметры.

Особенности сварки:

• Важно, чтобы длина дуги не превышала 2,5 мм.
• Электрод по отношению к поверхности ставится под углом порядка 80 градусов.
• Между присадочной проволокой и электродом выдерживается прямой угол.
• Изначально по шву перемещается проволока и только следом проходит горелка с электродом.
• Ровность шва можно обеспечить при условии продольного перемещения электрода. Нежелательно двигать электродом в поперечном направлении.
• Чтобы ванна заполнялась равномерно проволоку в рабочую зону следует подавать возвратно-поступательным перемещением.
• Свариваемые элементы следует укладывать на железный стол. Черный метал будет отводить избыточное тепло.
• Подача инертного газа начинается за 4-5 сек до образования и прекращается через 6-7 секунд после прерывания сварочной дуги.

Задействуем полуавтомат

Применение для сварки алюминиевых сплавов полуавтоматического аппарата является идеальным решением. Устройство генерирует импульсы тока высокого напряжения, благодаря чему отлично разрушается пленка оксида металла.

Но полуавтоматы с режимом сварки алюминия стоят очень дорого. Поэтому в бытовых условиях умельцы приспособились обходиться обычными полуавтоматами без такого функционала.

Метод идентичен технологии сваривания черных металлов, но вместо обычной присадочной проволоки используется алюминиевая.

Еще несколько особенностей:

• В силу того, что алюминиевая проволока расплавляется с большей скоростью по сравнению со стальной, соответственно, подавать ее надо в несколько раз быстрей.
• Коэффициент расширения алюминия больше, чем стали. Чтобы выровнять ситуацию, необходимо приобрести специальный наконечник с обозначением «Al».
• Мягкая проволока может стать причиной образования скрутки или петли, что приведет к прерывания сварочных работ. Желательно предусмотреть специальный механизм подачи. Его несложно смастерить самостоятельно из трех-четырех направляющих роликов.

Выполняем работы инвертором

Для сваривания алюминиевых заготовок нередко используется инвертор. Очень важно правильно подобрать силу тока и электрод. Лучше всего подходят продукты марки ОЗАНА, ОЗА или ОЗР. Выбор силы тока выполняется с учетом высоких плавильных свойств материала. В остальном все идентично процессу сваривания черных металлов.

Важно! Вначале электроды желательно прокалить в печи, специально предназначенной для их термической обработки.

Технология сварки алюминия при помощи флюсов

На рынке флюсы представлены в большом ассортименте, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант для сваривания конкретного вида алюминиевого сплава.

Флюсы с этой целью применяются достаточно давно и призваны разрушить защитную оксидную оболочку. Под воздействием высокой температуры флюс растворяется и вступает в реакцию с оксидом алюминия, разрушая его.

В этот же момент заготовки соединяются между собой.

Можно приобрести флюсы, которые предназначены отдельно для дуговой или газовой сварки. Помимо этого, для работы с дуговой сваркой можно использовать графитовые или угольные электроды.

Заключение

Из материала статьи несложно сделать основные выводы. Прежде всего то, что для сваривания алюминия есть множество вариантов, которые отличаются оборудованием и способом. Но в любом случае важна тщательная предварительная подготовка, правильный выбор материалов и настройка аппарата.

Сварка алюминия со сталью

Среда, 15 Август, 2018

Сварка алюминия со сталью и другими металлами при помощи электродуговой сварки является серьезным вызовом для любого сварщика.

При взаимодействии алюминия с другими металлами при сварке образуются хрупкие интерметаллиды, что негативно отражается на прочности сварного шва.

Однако, чтобы получить качественное и надежное сварное соединение существует довольно простой способ, о котором мы и расскажем в этой статье.

Трудности при сварке алюминия с другими металлами

Для дуговой сварки алюминия со сталью и другими металлами характерны сложности, связанные с устойчивой тенденцией к образованию хрупких интерметаллических структурных компонентов.

Такие соединения образуются при сварочных работах, если попытаться сварить с алюминием такие металлы, как сталь, медь, магний или титан.

В таком случае для успешного выполнения сварочных работ необходимо прибегать к другим технологиям сварки, если необходимо сварить алюминий непосредственно с другими металлами.

Обычной электродуговой сваркой не получиться соединить алюминий с другими металлами независимо от режима сварки и присадочных материалов.

Свойства их структуры слишком разнородны, не говоря уже о трудностях, связанных с наличием прочной оксидной пленки на поверхности алюминия.

Температура сварочной дуги в любом случае будет выше критической, при которой стартует процесс образования интерметаллидных соединений.

Несмотря на все вышеперечисленное, существуют и простые способы сварки сварки алюминия со сталью и другими материалами. Среди них наиболее удобным в строительстве и машиностроении является сварка через переходную биметаллическую пластину.

Сварка через переходную вставку

Сварка через биметаллическую переходную вставку хорошо зарекомендовала себя для приваривания друг к другу деталей из разнородных металлов в различных отраслях.

Таким образом становится возможным сваривать алюминиевые трубы со стальными при изготовлении теплообменников, приваривать алюминиевые детали к стальным корпусам в судостроении.

Сварочные работы с использованием биметаллических переходных вставок – распространенный способ сварки стали с алюминием.

Переходные вставки изготовляются другими методами, которые исключают образование интерметаллических соединений. При сварке разных металлов подбираются переходные пластины необходимого состава и толщины. Для сварки алюминия, например, со сталью, берем, соответственно, биметаллическую пластину состава «алюминий-сталь».

Сложности при сварке биметаллических пластин

Единственная сложность при сварке биметаллических пластин с деталями из разнородных металлов заключается в самом составе промежуточной вставки.

Дело в том, что на границе контакта образующих металлов сохраняется возможность для возникновения хрупких интерметаллических соединений.

Это может произойти, если допустить перегрев вспомогательной биметаллической вставки, а тем более нельзя допускать проплавление одной стороны до границы между металлами.

Сварка латуни со сталью

NextPrev

» Сварка латуни » Сварка латуни со сталью

В нашей мастерской вы можете заказать полный комплекс услуг сварки аргоном.
Огромный опыт в этой сфере, ответственность, компетентность сотрудников и наличие профессионального оборудования позволяют нам гарантировать клиентам максимально высокое качество своей работы. Возможен выезд нашей мобильной бригады.

Цены

Возможен выезд нашей мобильной бригады.

ЗАКАЗАТЬ

Процесс сваривания латуни со сталью требует навыков и особого мастерства от сварщика. Сварка разнородных металлов осложнена из-за различий в химико-физических свойствах.

Наше предприятие оказывает услуги по свариванию латуни и стали аргонодуговым способом. Мы хорошо зарекомендовали себя в сегменте этого рынка.

Помимо качественной работы мы предлагаем оптимальную цену за услугу по аргоновой сварке.

Сварка латуни со сталью

Особенности сварки латуни со сталью аргоном

• Сварка таких металлов требует специальных условий.
• Для сваривания этих металлов рекомендуется использовать только вольфрамовый электрод.
• Высокое сродство меди с кислородом и хорошая поглощаемость газов может способствовать образованию трещин в стали.
• Необходимо смещать сварочную дугу в сторону латуни 
• Исключается разбрызгивание металлов во время работы.
• Для наплавки латуни на сталь используют присадочный латунный пруток.

Преимущества аргоновой сварки латуни со сталью

• Позволяет выполнять работу при невысоких токах и погонной энергии.
• Исключается разбрызгивание металлов во время работы, место сварки остаётся чистым. 
• Отсутствие шлаков во время работы делает шов чистым и ровным.
• Сварные соединения обладают высокой предельной выносливостью.
• Шов получается вакуумопрочным, пластичным.

Другие услуги

• Сварка латуни и бронзы
• Сварка латуни с нержавейкой

Вы можете отправить нам заявку при помощи формы обратной связи:

Собака против кошки: как сварить алюминий и сталь?

Вопрос как сварить алюминий и сталь способен озадачить едва ли не каждого сварщика. Трудности при этих двух металлов вызваны их разными физико-химическими свойствами. Давайте вместе разберемся почему так происходит и из-за чего процесс такой сварки иногда сравнивают как отношения дворовой собаки с кошкой.

Чем вызвана проблема?

Сварить алюминий и сталь сложно в силу разных причин, к которым относятся:— большая разница температур, при которых происходит плавление каждого из этих металлов;— резкое термические напряжения на границе алюминия и стали из-за разной теплоемкости;— появления окисленных инклюзий в сварном шве из-за оксидной пленки, которая туго плавится;

— возникновение хрупких интерметаллидов.

Какие виды сварки могут применяться?

Чтобы сварить алюминий и сталь применяют несколько видов сварки:сварка в среде аргона; ультразвуковая, холодная сварка, диффузионно-вакуумная, контактная.

https://www.youtube.com/watch?v=6xalL6Mu9-8

Чаще всего используется аргонодуговая сварка с неплавящимся электродом.

Предварительная подготовка

Процесс предварительной подготовки предусматривает несколько этапов. Вначале делается разделка кромок под углом 70°, после чего производится зачистка металлов щеткой, наждачным кругом или пескоструем. Затем следует обезжиривание свариваемых деталей, тщательная промывка. После просыхания весьма желательно протравить алюминий и сталь серной кислотой, повторно промыть их, посушить.

Следующий шаг – флюсование (1 часть КF и 1 часть КСl).

После этого на стальные кромки гальваническим методом или посредством горячего погружения наносится совместимый металл или комбинация металлов, например цинк с медью.

Они дают возможность получить сварной шов приемлемого качества. Стоит отметить, чаще всего в качестве активирующего покрытия применяется цинк, так как он способствует лучшему растеканию алюминия.

Схема аргонодуговой сварки:1 алюминий или сплав этого металла; 2 комбинированное или цинковое покрытие; 3 сталь; 4 присадка

При гальваническом нанесении цинка (в качестве покрытия) его толщина должна быть не менее 0,03 — 0,04мм. Метод горячего цинковании требует немного большей толщины Zn — 0,06 — 0,09мм.

Кроме того, весьма желательно сделать алитирование стали. Такая технология предусматривает во время флюсования нанесение слоя алюминия толщиной 0.5 -1.5 мм на кромки стальной свариваемой части.

Как вариант возможно нанесения алюминиевых валиков на саму сталь.

Для аустенитных сталей алитирование проводят после механической очистки щеткой или пескоструйной обработки, после чего применение флюса уже не требуется. Оптимальный температурный режим алитирования 750 — 800 °С, а время выдержки — до 5 минут. Длительность процесса зависит от размеров детали. Как вариант для алитирования кромок стальных деталей возможно применение высокочастотных токов.

Как сварить алюминий со сталью аргонодуговой сваркой — особенности процесса

Если сравнить обычную сварку алюминия аргоном со сваркой этого металла со сталью, то стоит обратить внимание на сварочную дугу.

В последнем случае в начале наплавки первого шва — на присадочном прутке, а в процессе сварки — на присадочном прутке и образующемся валике.

Это вызвано необходимостью упредить выгорание цинка, которое может произойти при длительном температурном воздействии сварочной дуги на поверхность стали.

После появления первого валика дуга повторно зажигается (после небольшого перерыва) на алюминиевом валике. При сварке встык дугу ведут по кромке алюминиевой детали, а присадку — по кромке стальной детали.

Благодаря таким действиям жидкий алюминий наплывает на поверхность оцинкованной или алитированной стали.

В зависимости от типа соединения при сварке важно соблюдать очередность наложения валиков в сварном шве на его лицевой и обратной стороне. Это даст возможность получить необходимое перекрытие.

Собака против кошки: как сварить алюминий и сталь?

Вопрос как сварить алюминий и сталь способен озадачить едва ли не каждого сварщика. Трудности при этих двух металлов вызваны их разными физико-химическими свойствами. Давайте вместе разберемся почему так происходит и из-за чего процесс такой сварки иногда сравнивают как отношения дворовой собаки с кошкой.

Итог

Сварка алюминия и стали часто применятся в радиоэлектронике, авиационной промышленности, при изготовлении бытовой техники. Соединение таких разных материалов дает возможность элементам конструкций, деталям совмещать в себе преимущества этих двух металлов.

Чтобы получить сварной шов необходимого качества требуется провести соотвествующую предварительную подготовку, использовать переходные совместимые металлы (или их комбинации) и соблюдать технологию сварки.

Таким образом мы сделали обзор основных моментов, позволяющих ответить на вопрос: «Как сварить алюминий и сталь в условиях цеха».