Расход аргона при сварке алюминия

Чтобы не допустить ошибок при выборе способа и метода сваривания металла, выясняют его свойства.

Почему алюминий рациональней варить аргоном, какие свойства металла обусловили это

Выбор аргоновой сварки для алюминия вызван следующими характеристиками:

1. Высокая скорость окисления. Это вызывает появление на поверхности тугоплавкой оксидной плёнки. Если температура плавления алюминия 650 ̊С, для окисла потребуется больше 2000 ̊С. При режиме постоянного тока плёнка погружается в расплав и ухудшает качество сварного шва. Поэтому для получения надёжного соединения создают защитную среду, для которой аргон – оптимальный вариант. Перед плавлением поверхность зачищают от окислов.
2. При нагревании алюминий не меняет цвета, что мешает визуальному контролю. Это свойство часто приводит к сквозным прожогам изделий. Чтобы этого не случилось, работы доверяют квалифицированным сварщикам.
3. Большая усадка, что приведёт к трещинам в зоне сварной ванны. К соединению подают больше, чем обычно, сварочной проволоки.

Технология сварки алюминия с помощью аргона

По степени механизации аргоновую технологию соединения подразделяют на ручную и полуавтоматическую. Рассмотрим первую.

Подготовка металла

Алюминий зачищают от окислов и грязи металлической щёткой или наждачной бумагой. Щётками работают только с этим металлом, чтобы не допустить попадания в зону сварки частиц других материалов – это уменьшит надёжность шва.

Применяют и химический метод зачистки деталей. Для этого в литр воды добавляют по 50 г едкого технического натра и фтористого натрия. Обработка сохраняет чистоту изделий на несколько дней. Для этого детали:

• промывают растворителем;
• протравливают едкой щелочью;
• промывают водой;
• сушат;
• прокаливают 15-20 минут при температуре 300 ̊C.

Режимы аргонодуговой сварки алюминия и необходимое оборудование

Режим процесса определяют род, полярность и величина тока. Для соединения изделий из алюминия применяют переменный или постоянный токи прямой полярности. Величина его зависит от диаметра электрода, толщины и вида металла, что отображено в таблице.

Для определения режима важны и следующие параметры:

1. Напряжение дуги – зависит от её длины. Рекомендуют от 1,5 до 3 мм, тогда напряжение составит 11-14 В.
2. Скорость сварки – определяется исполнителем исходя из формы и толщины шва.
3. Расход аргона – так, чтобы хватило на весь процесс без необходимости прерывания и достаточно для защиты зоны шва от окисления.
4. Расстояние между электродом и соплом горелки. Для стыковых соединений – 3-5 мм, тавровых и угловых – 5-8.

Комплект оборудования включает:

• источник напряжения – трансформатор или инвертор;
• горелка для плавящегося электрода или вольфрамового прутка;
• осциллятор для розжига дуги;
• баллон с газом и редуктор;
• средства защиты и расходные материалы.

Примерная стоимость аппаратов для аргонодуговой сварки на Яндекс.маркет

Оборудование заводского изготовления стоит от 10 до 500 тысяч в зависимости от потребительских свойств и рабочих параметров, а также степени механизации процесса.

Заточка электрода, процесс сварки

Электроды различают по добавкам в их составе. Для сварки алюминия используют маркированные и с концами, окрашенными в следующие цвета:

• WC 20 серый;
• WT 20 красный;
• WL 15 жёлтый.

Затачивают под конус при сварке постоянным током, с закруглённой вершиной – при переменном режиме. Длина заточенной части от 0,5 до 2 диаметров электрода: если длина заточки больше, ширина зоны проплавления получится меньше, чем требуется для качественного соединения; если заточка мала – снизится глубина проплавления. Риски, возникающие при заточке, влияют на стабильность дуги, поэтому конус лучше отполировать.

Таблицы настроек параметров в заводской комплектации закреплены на корпусах установок. После её включения регулируют силу тока. По числу в названии установки определяют его максимальное значение. Например, в маркировке аппарата модели Kemppi MasterTig MLS 3003 ACDC цифры 3003 означают, что оборудование позволяет сваривать токами до 300 ампер при 30-процентном цикле загрузки и температуре окружающего воздуха 40 ̊C.

Прежде чем зажечь дугу, регулируют подачу газа, чтобы процесс шёл с самого начала в защитной среде. Аппаратом Kemppi MasterTig MLS 3003 ACDC работу ведут не дольше трёх минут, после чего, чтобы не перегреть, делают перерыв 5-7 минут. Затем выставляют режим плавного уменьшения тока (заварки кратера), в нашем случае 6-7 секунд. Это конечный участок сварного шва в 5-10 мм, высоту которого плавно уменьшают до нуля. Чтобы усадочная раковина в конце шва не получилась глубокой, подают большее количество присадочного материала.

Схема аргонодуговой сварки

Дальше задают время выхода газа от 1 до 30 секунд с шагом в одну секунду: аргона должно хватить, чтобы в сварочную ванну от начала до конца не поступал кислород. Поэтому горелку сразу после прерывания струи поднимать не рекомендуют.

Практика показывает, что наиболее удобный и надёжный способ соединить несколько деталей между собой — это аргоновая сварка. Алюминий — популярный материал, используемый во многих сферах. Детали для автомобилей и предметы домашнего применения. Ремонт таких приборов значительно упрощается, если использовать технику сварки алюминия аргоном.

Для этой операции нужно специальное оборудование и умения. Для качественной сварки понадобится мощный источник переменного тока, специальный аппарат и расходные материалы. Полезной будет для начинающих пошаговая инструкция по сварке алюминия аргоном.

Особенности процесса

Алюминий обладает свойствами, которые не присущи другим металлам. Он стойкий к коррозии, лёгкий и очень прочный. Профессионалы заверяют, что алюминий — один из сложнейших металлов для сварки. Чтобы провести эффективную работу, необходимо знать особенности данного материала.

Перед тем, как приступить к газовой сварке алюминия, нужно понимать, чего ожидать от него. Как работать, с чего начать и чем закончить. Например, при нагревании алюминий не меняет цвета, в отличие от других материалов.

При работе с алюминием сварщик должен знать:

1. Алюминий имеет оксидную плёнку. Этот металл имеет естественное покрытие в видео оксидной плёнки по всей площади. Она выполняет роль защиты от влияния внешних факторов. Стоит понимать, что у данного материала температура плавления 2050С — выше, чем температура кипения алюминия. Такой слой сильно усложняет работу с самим металлом, потому что требует предварительной значительной подготовки. Верхний слой удаляется механическим или химическим методом. Делать это нужно непосредственно перед началом работы, так как слой самовосстанавливается. Алюминий обладает высокой химической активностью, и при контакте с кислородом после зачистки быстро восстанавливает верхний оксидный слой. Поэтому сварка алюминия без аргона испортит качество металла.
2. Подготовка алюминия к сварке аргоном. Подготовка поверхности — основной момент в работе с алюминием. Требовательному металлу необходима предварительная обработка. Вне зависимости от выбранного метода, следует незамедлительно приступать к сварке, либо предотвратить попадание кислорода на поверхность металла, обернув в полиэтиленовую плёнку. Правильно проведённая процедура предварительной подготовки значительно упростит и ускорит дальнейшую сварку. Непосредственно перед тем, как начать работу, пройдитесь ещё раз по материалу грубой металлической щёткой, чтобы завершить подготовку.
3. Не требуются высокие температуры. Так как алюминий прекрасно проводит тепло, он быстро нагревается и не требует высоких температур при работе. Тут стоить работать с предельной осторожностью, ведь алюминий очень просто прожечь насквозь. Такие повреждения сложно исправить, а серьёзные оплошности — неисправимы.
4. Высокое энергопотребление. Теплопроводность алюминия на несколько порядков выше, чем у аналогичных по популярности металлов. В сравнении со сталью, этот показатель выше в 5-6 раз, в зависимости от примесей в сплаве. Исходя из данной особенности, для сварки требуется постоянное внесение мощного тепла. Это реализуется за счёт мощности сварочной дуги. Но если в планах сварка массивного изделия или толстых листов, стоит использовать предварительный прогрев.
5. Заварка кратера. Из-за свойства алюминия быстро затвердевать, во время сварки в большинстве случаев образуется кратер, который обязательно заваривается в конце. Такая работа требует точности и особой техники. Именно для заварки в большинстве сварочных аппаратов есть режим работы с алюминием. Он работает по следующему принципу: начальная мощность тока увеличена, чтобы пробить защитный слой, а конечная — уменьшенная, для заварки образовавшегося кратера.

Технология

Технология сварки алюминия аргоном зарекомендовала себя как отличный метод скрепления алюминиевых деталей. При правильном выполнении всех этапов, швов не будет заметно. Огромный плюс в полном отсутствии шлака, из-за чего можно быть уверенным в идеальном качестве шва.

К процессу сварки необходимо заблаговременно тщательно подготовиться. Сюда относятся расходные материалы, подготовка оборудования, зачистка металла.

При сварке в расплавленный металл попадают из окружающей среды газы и вещества, ухудшающие качество материала и получившегося шва. Чтобы избежать этого, во время сварки используется защитный газ. Дешёвый и популярный инертный газ — аргон. Он поставляется в специальных баллонах под давлением, и при работе создаёт особую среду. Расход аргона при сварке алюминия зависит от толщины металла, сварочного аппарата и других факторов. В среднем, в минуту уходит от 15 до 20 литров газа.

Аргон — лишь защитный газ, сама сварка — электрическая. Нужно всегда учитывать источник питания, номинальную и максимальную мощность. Сварка может быть ручная и автоматическая. Основная разница в принципе подачи электрода: автоматикой или вручную. Электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся.

Вольфрамовая проволока — неплавящийся электрод, который обеспечивает прочное и надёжное соединение металлов. Он справится с любой поставленной задачей: сварка тонкого алюминия или объединение больших элементов конструкции. Он не плавится, а материал для сварки подаётся непосредственно мастером.

Большинство специалистов утверждают, что сварка алюминия аргоном на постоянном токе невозможна. Другие же уверены, что при подключении к обычному источнику постоянного тока работа возможна, но при условии изменения полярности.

Если не менять полярность и делать сварку алюминия аргоном постоянным током, то стоит ожидать возникновения ряда проблем:

• сложности в поджоге и поддержании дуги;
• разбрызгивание расплавленного металла;
• присадочный пруток не справится с задачей, будет плавиться с большой скоростью;
• на окончательном шве будут видны серьёзные недочёты: прожоги и чёрный налёт.

Сварка алюминия аргоном для начинающих

Перед началом аргоновой сварки алюминия необходимо ознакомиться с техникой безопасности. Затем — выбрать оборудование, средства защиты, место для проведения аргоновой сварки алюминия.

Сварка аргоном для начинающих — дело несложное, если к нему правильно и полностью подготовиться. Ниже приведено руководство по проведению сварочных работ с использованием ручной аргонно-дуговой сварки алюминия с неплавящимся электродом.

Схема аргонной сварки алюминия своими руками требует наличия определённых компонентов. Обзаведитесь следующими материалами:

• баллон с редуктором, наполненный аргоном под давлением;
• шланг для подачи газа, выдерживающий давление;
• сварочный аппарат с неплавящимся электродом;
• сам неплавящийся электрод: графитовый или вольфрамовый;
• материалы для обработки алюминия;
• присадочная проволока для сварки алюминия аргоном.

Отдельный пункт — одежда и спецзащита. Работа с техникой такого уровня опасна даже для профессионалов. Новичкам гораздо проще допустить ошибку, и специальная защита поможет избежать прискорбных последствий от поражения током. Обратите внимание на подбор помещения: тут должна быть достаточно сильная вентиляция, чтобы удалять выделяющиеся продукты. Категорически запрещено проводить сварочные работы в дождь или грозу.

При выборе баллона с газом учтите страну-поставщика и название фирмы. Уточните, какой газ хорошего качества. Экономия на аргоне приведёт к порче изделия. На самом баллоне должны быть все соответствующие маркировки, уплотнитель, вентиль, товарный знак.

Проволока для сварки алюминия аргоном — материал, который необходим при сваривании. Она плавится и заполняет собой шов.

После выбора всех элементов и приведения их в рабочее состояние, необходимо подготовить непосредственно свариваемые детали. Сюда входит обезжиривание, удаление грязи и остатков масла. Электрод затачивают, делая край не острым, а немного притупленным. Уже во время работы он примет полностью правильную форму с наконечником в виде гладкой сферы.

Далее — настройка аргонной сварки для алюминия. В зависимости от конкретного прибора и доступных режимов, выбранные показатели могут отличаться. Ставить значения нужно исходя из того, какой металл необходимо сварить.

Настройка переменного тока. Тут устанавливаются полярности — плюс или минус. Для чистого алюминия работа происходит в отрицательном диапазоне. Металл с примесями требует больших температур, поэтому рабочий диапазон — положительный. Соблюдайте меры предосторожности, положительная полярность негативно влияет на электрод из вольфрама.

Продолжая работу с током, установите необходимую силу. Показатель зависит в первую очередь от толщины листа. 60-65 ампер будет достаточно для сварки 2 мм листа алюминия. Сварка алюминия постоянным током в среде аргона требует других настроек.

Заварка кратера. Если такой режим есть, его необходимо обязательно использовать. Это медленное затухание дуги, работа на низких температурах. Нужно оно для того, чтобы избавиться от образовавшегося кратера. Для листа, толщиной в 2 мм достаточно 3 секунд работы аппарата.

Техника не из простых, поэтому не стоит сразу приниматься за работу со сложными конструкциями. Чтобы овладеть техникой, научиться делать ровный, красивый шов, достаточно взять брусок алюминия потолще и начинать работать с ним.

В одной руке держите саму горелку, в другой — присадочный материал. Приступая к работе, первым делом нажмите на кнопку на горелке, чтобы пробить оксидную плёнку. Образовывается ванночка, в которую и нужно помещать проволоку. Не нужно спешить, чтобы шов был правильным, добавлять присадочный элемент нужно в определённый момент.

В результате, если всё было сделано правильно, вы увидите ребристый шов. Он имеет такой вид от лёгких прикосновений присадочной проволоки.

Аргонной сварке алюминия своими руками можно научиться методом проб и ошибок. Достаточно заниматься этим, стараться овладеть техникой. Меняйте настройки и материалы, экспериментируйте с толщиной алюминия и количеством свариваемых деталей.

После того, как удалось сделать ровный, красивый шов на сплошном куске металла, можно пробовать сварку аргоном тонкого алюминия. Сложность в скорости работы и температурном режиме. Его очень просто испортить, прожечь. Правильная аргоно-дуговая сварка алюминия происходит под углом в 15. Для неопытных мастеров сложно держать руку в таком положении, она быстро устаёт, меняя рабочий угол.

Вертикальные швы свариваются снизу-вверх. К стыковым соединениям горелку располагают под углом в 50. После окончания работы, получившийся шов продувается газом для охлаждения. Это поможет быстрее остыть электроду, ванночке и самой горелке.

Надёжная защита обеспечивается тем, что в течение всего времени сварки электрод, присадочная проволока и горелка не будут выходить из зоны покрытия аргона. Вы можете встретиться с некоторыми проблемами, вроде разбрызгивания металла или электрод перестал быть глянцевым. Все недочёты необходимо незамедлительно устранять.

Чтобы металл был аккуратным, старайтесь вкладывать проволоку постепенными, лёгкими движениями. Чем больше плавность, тем аккуратнее выйдет результат работы. Ванна расплавленного металла должна иметь форму, вытянутую в сторону направления горелки. Следите за тем, чтобы это не был круг или овал. Шов получится ровным и аккуратным, если работать быстро. Так можно невооруженным глазом отличить работу новичка от мастера.

Надёжные и аккуратные соединения можно получить, если потренироваться и полностью освоить технику сварки. С её помощью вы сможете соединять те детали, которые в быту объединить невозможно.

Интересное видео

Во время планирования бюджета для сварочных работ основное внимание уделяется комплектующим и расходным материалам. В случае использования защитных газов важным показателем является расход сварочной смеси, особенно если речь идет о серийном и крупносерийном производстве. И хотя на данный параметр могут оказывать влияние несколько факторов, все же осуществить приблизительные расчеты, и на их основе составить план заправки газовых баллонов, вполне реально.

От чего зависит потребление защитного газа

Основными показателями во время сварки, которые влияют на расход сварочных смесей, являются:

1. Сила тока;
2. Диаметр используемой проволоки;
3. толщина свариваемого металла.

Многие производители указывают эти значения в паспортных данных на конкретный защитный газ, что значительно упрощает расчет.

Например, среднее потребление аргоновой смеси, применяемой при сварке методом TIG с током 100 А, будет равняться 6 л/мин. При увеличении силы тока до 300 А, расход увеличится до 10 л/мин.

Таблица влияния силы тока, напряжения дуги, скорости сварки на размер и форму шва

Такая же тенденция наблюдается и при методе MIG – увеличение диаметра проволоки с 1 мм до 1,6 мм приводит к увеличению потребления газа с 9 л/мин до 18 л/мин.

Диаметр проволоки также имеет важное значение

Большое влияние оказывают условия, в которых происходят сварочные работы. На открытом пространстве, или при наличии сквозняков, расход будет увеличиваться, поскольку для создания оптимальной защиты металла от влияния посторонних факторов потребуется больше защитного газа. В этом случае заправка баллонов будет осуществляться чаще, чем при работе в закрытом помещении. Кстати, обо всех нюансах наполнения газовых баллонов читайте в статье: заправка газовой смесью: как это делается.

Расчет расхода сварочной смеси

Существует формула, которая позволяет выяснить приблизительный расход сварочной смеси в процессе сварки:

Р = Ру х Т

где, Ру – удельный расход газа, заявленный производителем,

Т – основное время, потраченное на сваривание одного прохода.

Удельное потребление защитного газа в зависимости от диаметра проволоки при средних значениях силы тока можно посмотреть ниже:

• 1,0 мм – 9 л/мин;
• 1,2 мм – 12 л/мин;
• 1,4 мм – 15 л/мин;
• 1,6 мм – 18 л/мин;
• 2,0 мм – 20 л/мин.

Таблица 1 по зависимости параметров

Таблица 2 по зависимости параметров

Исходя из того, что в стандартном 40-литровом баллоне находится 6 м³ или 6000 литров сварочной смеси, можно легко вычислить, на сколько хватит одного резервуара при непрерывном процессе сварки.

Например, при использовании проволоки диаметром 1 мм и соединения аргона с углекислым газом, баллон объемом 40 л полностью опорожнится через 10-11 часов непрерывного процесса.

Естественно, такие расчеты являются достаточно грубыми, так как в них не учитывается потребление газа на подготовительные и финишные операции при одном проходе. Однако, они позволяют увидеть приблизительную картину. При использовании расходомеров и сверке показаний данные вычисления будут более точными и объективными.

Как можно сократить расход

Основным показателем в процессе сварки является качество и надежность шва. С данной целью, собственно, и применяется защитный газ. Поэтому не имеет особого смысла искусственно занижать расход сварочных смесей, так как это может привести к образованию пор и других побочных эффектов.

Дефектный шов, использовалась некачественная сварочная смесь

Также немаловажную роль играют качественные показатели самого газа. Например, при использовании многокомпонентного состава «Микспро 3212», потребление сокращается минимум в два раза, по сравнению с применением бинарных защитных газов на основе аргона и углекислоты. Кроме того, в случае с «Микспро», качество шва будет на порядок выше.

Кстати, больше информации о сварочных смесях Вы найдете в этом разделе блога.

Почему важно работать с проверенными поставщиками

Использование ненадежных компаний в качестве поставщиков не дает гарантию получения продукции, отвечающей всем нормам и требованиям, которые предъявляются к защитным газам. Поэтому очень важно сотрудничать с проверенными организациями, зарекомендовавшими себя только с лучшей стороны.

Заправляйте баллоны сварочной смесью в компании “Промтехгаз”, и вы получите газ наивысшего качества от лучших поставщиков на российском рынке.