Сварка алюминия в среде аргона

Соединение металлов дуговой электросваркой столь широко распространено, что многим кажется, что этот метод подходит для всех без исключения материалов. Но это далеко не так. Существуют металлы, которые требуют особого обращения и для их сваривания требуются специальные технологии. Например, алюминий или тонкую нержавеющую сталь можно варить только в аргоновой атмосфере.

Еще со школьного курса химии известно, что аргон — инертный газ и в реакции ни с металлами, ни с иными веществами не вступает. Как же работает аргонная сварка алюминия? В аппарате для сваривания алюминия используются именно инертные свойства этого газа. Дуговое сваривание производится в среде аргона, который поступает из керамического сопла и вытесняет воздух из зоны горения дуги. Расплавленный металл не окисляется и не вступает в реакцию с другими компонентами воздуха, поэтому соединение получатся исключительно прочным.

Аргоновая сварка применяется как для небольших деталей, так и для соединения массивных конструкций. Особенностью этого вида электросварки является возможность создания шва в несколько слоев, которые образуют монолитное соединение, без малейшего следа шлаков и окалины. Но для каждого вида соединения нужно подобрать специальную горелку.

Как устроена горелка аргонового аппарата для сваривания

Горелка — один из основных узлов аргонного сварочного аппарата. Она состоит из:

• газового сопла;
• вольфрамового электрода (неплавящегося);
• система охлаждения;
• корпуса с цангой.

Газовое сопло из керамики соединено с газовым баллоном через редуктор. Вольфрамовый электрод используется для создания электрической дуги, но сам не плавиться, для сварки используется присадочный пруток — специальная проволока, которая подается в зону дуги отдельно. Материал прутка подбирается для каждого металла отдельно.

Для продления срока жизни электрода он должен охлаждаться до определенной температуры, ниже критической. В большинстве аппаратов для ручной сварки, как любительских, так и профессиональных, он охлаждается воздухом. Но на мощных промышленных установках предусмотрено жидкостное охлаждение электрода с помощью непрерывно циркулирующей в зоне электрода воды.

Технология сварки алюминия аргоном

Алюминий, при всех своих уникальных свойствах и высокой технологичности, очень трудно сваривается. Это обусловлено его химической природой — на поверхности металла образуется оксидная пленка Al₂ O₃  незначительной толщины, но очень тугоплавкая. Она плавиться при температуре 2044°C, а сам алюминий — при 660°C. Причем оксид появляется мгновенно на каплях расплавленного металла и препятствует образованию монолитного шва.

Кроме того, алюминий отличается очень высокой теплопроводностью — в несколько раз выше стали. Это требует постоянного притока высокой температуры, а в итоге, увеличения сварочного тока до 1,5 раз по сравнению со сталями.

Технология AC TIG, применяемая для сварки алюминия, предусматривает первоначальное разрушение оксидной пленки и создание препятствий для ее дальнейшего образования. Это делается как с помощью электрического тока —  сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности или переменным током. При обратной полярности происходит катодное распыление  пленки оксида, разрушающее ее полностью.

Обдувание зоны плавления металла аргоном препятствует проникновению кислорода и водорода, деструктивно влияющих на сварочный шов. Обдув инертным газом должен производиться на протяжении всего времени действия электрической дуги и не прекращаться после ее угасания еще несколько секунд.

Техника работы с алюминием

Инверторный или специальный аргонодуговой сварочный аппарат в инструкции по эксплуатации имеет ряд указаний по производству настроек для работы с алюминием. У различных моделей они могут отличаться, поэтому перед началом работы следует с ними познакомиться, не полагаясь на опыт. Особенно, если используется новый аппарат незнакомой модели, или собственные навыки электросварочных работ не слишком велики.

Начальный этап — зачистка соединяемых деталей и их обезжиривание. Очистить поверхность следует от грязи, масел, накипи, а затем обезжирить ацетоном, уайт-спиритом или растворителем. Для удаления оксидной пленки поверхности в зоне сваривания очищаются стальной щеткой или наждачной бумагой.

Для начинающих сварщиков необходимо напомнить, что для алюминия применяются электроды из вольфрама диаметром от 1,6 до 5 мм и специальные присадочные прутки, толщиной от 1,6 до 4 мм.

Универсальная пошаговая инструкция для работы с алюминием не может предусмотреть всех случаев, поэтому, в первую очередь, нужно следовать таким рекомендациям:

Для качественной сварки алюминия в среде аргона лучше всего использовать специальный сварочный аппарат, например, Jasic TIG-180 P (W211) PRO, HYL TIG-200P, Welding Dragon PRO TIG250 ACDC. Цена их несколько выше, чем аппаратов без системы обдува инертными газами, но она вполне оправдана. Ведь их можно использовать и для обычной дуговой сварки. А в аргоновой атмосфере отлично сваривается не только алюминий, а практически все металлы. Освоить аргоновую сварку под силу любому новичку.