Сварка алюминия

Полезная информация:  Наиболее часто для сварки алюминия применяют четыре вида сварки:

1. Сварка неплавящимся электродом или TIG — сварка. В качестве неплавящегося электрода используют вольфрам со специальными легирующими добавками (лантан, церий и пр.). Через этот электрод проходит электрическая дуга, которая и расплавляет металл. Подача сварочной проволоки происходит вручную, сбоку сварочной ванны. Весь этот процесс очень напоминает обычную газовую сварку, только нагрев металла происходит не пламенем горелки, а электрической дугой в защитной среде. Ведется такая сварка исключительно в среде аргона или гелия, или их смеси. Имеется ли разница между аргоновой и гелиевой сваркой? Имеется. Дело в том, что гелий обеспечивает более концентрированную дугу горения и, как следствие, более глубокое и эффективное проплавление основного металла. Гелий более дорог и расход его значительно выше, чем расход аргона. К тому же, гелий очень текуч, что налагает дополнительные трудности при его производстве, транспортировке и хранении. Поэтому в качестве защитного газа его предпочтительно использовать лишь при сварке массивных деталей, где нужно глубокое и эффективное расплавление сварочных кромок. На практике гелий как инертный газ используют редко, поскольку почти такого же эффекта проплавления можно достичь и в среде аргона, увеличив лишь сварочный ток. TIG- сварку алюминия, как правило, ведут на переменном токе. Почему именно на переменном токе? Все дело в оксиде алюминия, небольшое количество которого неизбежно присутствует в шве при любом виде сварки. Дело в том, что температура плавления алюминия около 660 градусов. Температура же плавления оксида алюминия — 2060. Соответственно, в сварочном шве оксид алюминия расплавиться не может — не хватает температуры. А провести качественную сварку оксид не даст. Что же делать? На выручку приходит ток обратной полярности, который обладает очень интересным свойством очищать сварочный шов от ненужных примесей. Это свойство называется «катодным распылением». Но сварочный ток обратной полярности обладает очень низкой расплавляющей способностью. Поэтому дуга содержит и составляющую тока прямой полярности, которая призвана уже не очищать, а расплавлять металл. А чередование токов прямой и обратной полярности и есть переменный ток, сочетающий в себе и очищающие, и расплавляющие свойства.

2. Сварка плавящимся электродом или сварка полуавтоматом (MIG-сварка). Все вышесказанное относится и к данному виду сварки за той лишь разницей, что здесь, как правило, используется только постоянный «очищающий «ток обратной полярности и электрическая дуга идет не через вольфрамовый электрод, а непосредственно через сварочную проволоку, которая в процессе сварки расплавляется. Для сварки используется обычный полуавтомат, но с более высокими требованиями к подающему механизму для проволоки. Данный вид сварки отличается высокой производительностью.

3. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (MMA-сварка). Применяется при сварке массивных деталей с толщиной от 4-х миллиметров и выше. Ведется на токе обратной полярности и отличается невысоким качеством шва.

4. Газовая сварка алюминия. Может применяться лишь для ограниченного количества алюминиевых сплавов и отличается отвратительным качеством шва. Очень сложна и доступна далеко «не каждому смертному». На практике практически не используется.

Если оставить в покое экзотические виды сварки (сварка трением, взрывом, плазменная сварка и пр.), то по качеству сварного соединения и распространенности с большим отрывом лидирует аргонно-дуговая ТИГ- сварка переменным током. Она позволяет сваривать чистый алюминий, дюраль, силумин и пр. сплавы толщиной от долей миллиметра, до нескольких сантиметров. К тому же она является наиболее экономичной, а для сварки дюралей и некоторых других алюминиевых сплавов еще и единственно возможной.

Пайка алюминия

Принято разделять низкотемпературную (пайка мягкими припоями) и высокотемпературную (пайка твердыми припоями) виды пайки.

1. Пайка алюминия мягкими припоями, как правило, производится обыкновенным паяльником, а в качестве припоя может быть использован как специальный припой по алюминию с повышенным содержанием цинка, так и обычный свинцово-оловянный припой. Основной трудностью при таком виде пайки является борьба с легко образующимся оксидом алюминия. С целью его нейтрализации приходится использовать разного рода флюсы, паяльные жиры и специальные виды пайки. В ряде случаев поверхность алюминия гальванически покрывают тонким слоем меди, по которому уже ведут пайку обычными оловянно-свинцовыми припоями. Однако, применение гальванического покрытия далеко не всегда технологически возможно и экономически целесообразно. В любом случае, низкотемпературная пайка алюминиевых сплавов довольно сложна и качество паяемых соединений при этом, как правило, является более чем посредственной. К тому же в силу разнородности металлов паяемое соединение отличается склонностью к коррозии и непременно должно покрываться лаком или краской. Пайка мягкими припоями не может применяться для нагруженных систем. В частности, ее не следует применять для ремонта радиаторов кондиционера, но, ограниченно она может применяться для ремонта радиаторов двигателя автомобилей.

2. Высокотемпературная пайка алюминия. При пайке алюминиевых радиаторов на заводах используют именно эту пайку. Ее отличительной особенностью является то, что температура плавления припоя лишь на 20-40 градусов ниже температуры плавления самого металла. Для этой пайки, как правило, используют специальные высокотемпературные пасты (например, НОКОЛОК), которые наносят на паяемые соединения и затем спекают в специальных печах в среде защитных газов. Данная пайка отличается высокой прочностью и низкой коррозийностью получаемых соединений, поскольку в качестве припоя используют близкий к основному металлу состав. Такая пайка прекрасно подходит для тонкостенных изделий, однако технология ее довольно сложна и в ремонтных работах она абсолютно неприменима.

Другой вид высокотемпературной пайки алюминия это газопламенная пайка. В качестве припоя здесь используются специальные самофлюсующиеся прутки (к примеру, HTS 2000, Castolin 21 F и др.). Для разогрева применяется ацетиленовое, пропановое, а, лучше всего, водородное (гидролизное) пламя. Технология здесь следующая. Сперва пламенем горелки разогревается металл, а затем в зону пайки осторожно подводится пруток припоя. Когда пруток плавится, пламя отводят. Температура плавления прутка ненамного ниже температуры основного металла, поэтому разогрев нужно проводить очень осторожно, чтобы не расплавить деталь. Нельзя не отметить, что данный вид припоя очень и очень дорог и его цена может доходить до 300 дол. за 1 килограмм. Поэтому применяют его, как правило, для локальных ремонтных работ.

Итак, что же лучше? Пайка или сварка алюминия? Теперь, пожалуй, мы можем ответить на этот вопрос. Если толщина металла более 0,2-0,3 мм, то однозначно используйте аргонно-дуговую сварку. В частности, аргоновой сварке легко поддаются соты радиаторов кондиционеров, поддоны, крылья, кронштейны, литые диски, рулевые рейки, головки двигателей и пр. Получаемый при сварке шов — это монолитное, прочное и химически стойкое соединение. Если же толщина металла менее 0,2-0,3 мм, то здесь лучше использовать высокотемпературную пайку алюминия. Прежде всего она применяется для пайки тонкостенных сот радиаторов двигателя, которые очень сложно заварить аргоном. Низкотемпературную же пайку мягкими припоями лучше не использовать вообще, поскольку такие швы куда менее прочны и химически менее стойки. Помимо этого, используемые при низкотемпературной пайке кислотные флюсы сами по себе способны разрушить как основной метал, так и паяемое соединение за относительно короткий срок.