Technologie svařování hliníku: jak to dělat správně a na co si dát pozor při přípravě

Hliníkové díly mají vysokou tepelnou vodivost a nízkou hmotnost. Díky těmto vlastnostem je materiál velmi oblíbený v různých výrobních oborech. Technologie svařování hliníku a jeho slitin však není tak jednoduchá. Aby bylo možné provádět svářečské práce na vysoké úrovni, je nutné vzít v úvahu mnoho různých faktorů a vlastností materiálu. V našem článku budeme hovořit podrobněji o tom, jaké technologie spojování hliníku existují a jak se od sebe liší.

Vlastnosti svařování hliníku a jeho slitin

Někdy při svařování hliníku nebo hliníkových slitin vznikají obtíže, které výrazně ovlivňují kvalitu svarů. Zde jsou příklady nejběžnějších problémů:

1. Svarová lázeň je poměrně obtížně ovladatelná kvůli vysoké tekutosti materiálu. Z toho plyne potřeba používat podložky odvádějící teplo.
2. Hliník snadno oxiduje, což způsobuje, že se na kapičkách roztaveného kovu tvoří žáruvzdorný film. V důsledku toho je spojení do jediného švu obtížné. Správně organizovaná spolehlivá ochrana oblasti svařování před okolním vzduchem pomáhá předcházet vzniku filmu.
3. Na povrchu hliníkových výrobků je vždy vrstva Al oxidu₂O₃, který má teplotu tání cca +2040 °C, přičemž k roztavení samotného kovu dochází při teplotě +660 °C.
4. Výrazné smrštění materiálu může způsobit deformaci svaru po jeho ochlazení a ztuhnutí.
5. Snížení mechanických vlastností materiálu je možné v důsledku tendence k tvorbě pórů a prasklin ve švech.
6. Vzhledem k vysoké tepelné vodivosti hliníku je pro svářečské práce potřeba vysoký provozní proud.

Uvedené obtíže jsou vcelku překonatelné, takže obliba různých technologií svařování hliníku neklesá. Tento kov umožňuje vytvářet velmi pevné a spolehlivé struktury.

Technologie svařování hliníku: příprava materiálů a dílů

Pro vytvoření vysoce kvalitního svarového spoje je nutné věnovat maximální péči tomu, aby byla oblast svařování co nejvíce chráněna před všemi druhy znečištění:

• Pro plynové elektrické svařování hliníku by měla být přidělena čistá, suchá a bezprašná místnost.
• Rychlost vzduchu by neměla překročit 0,2 m/s.
• Obrobky a přídavný drát musí být důkladně očištěny metodami, které poskytuje technologie.
• Jako ochranné plyny lze použít pouze čistý argon třídy A podle GOST 10157–62 a vysoce čisté helium (vysoká čistota) podle MRTU 51-04-23-64.
• Armatury přívodu plynu, hadice a svařovací hořák jsou před zahájením svářečských prací důkladně omyty alkoholem a poté pravidelně čištěny a omyty v průběhu práce.

Technologie pro kvalitní čištění svařovacího drátu zahrnuje smytí konzervačního maziva rozpouštědlem nebo horkou vodou a odstranění oxidového filmu chemickým ošetřením.

Doporučené články o kovoobrábění

• Třídy oceli: klasifikace a interpretace
• Druhy hliníku a oblasti jejich použití
• Vady kovových výrobků: příčiny a metody hledání

K provedení výše uvedených prací je nutné zorganizovat speciální místo, oddělené od oblasti svařování. Technologie chemického čištění zahrnuje několik metod čištění. Nejoblíbenější metoda chemického čištění je následující:

1. Leptání v 5% roztoku hydroxidu sodného NOH při teplotě +60. +65 °C po dobu 2-3 minut;
2. Opláchněte v horké (+45…+50 °C) vodě a poté ve studené tekoucí vodě.
3. Čiření v 15–30% roztoku kyseliny dusičné HN0₃ při teplotě +60. +65 °C po dobu 2-3 minut;
4. Opláchněte v horké (+45…+50 °C) vodě a poté ve studené tekoucí vodě.
5. Sušení při teplotě ne nižší než +60°C až do úplného odstranění vlhkosti.

Pokud nemáte možnost ihned po vysušení svařovací drát použít, uložte jej na speciálně k tomu určené místo. K tomu je vhodná krabice nebo skříň s těsně uzavíratelnými dveřmi.

Upravený drát lze skladovat nejdéle 12 hodin, jedná-li se o přídavný drát malého průměru (do 1,6 mm) pro práci při nízkých proudech s nekonzumovatelnou elektrodou.

Pokud mluvíme o silnějším drátu (4-5 mm) pro práci s spotřební elektrodou při proudech nad 400 ampérů, je povolena delší doba skladování (až jeden a půl dne). V tomto případě nebude ovlivněna kvalita svaru. Důležité je pouze dodržovat pravidla pro skladování zpracovaného drátu a technologie svařování hliníku. Během práce by se s připraveným drátem nemělo manipulovat rukama bez rukavic, protože by se na jeho povrch mohly dostat částice tuku.

Před svařováním je vhodné pečlivě opracovat samotný díl a jeho okraj. Při svařování se dává přednost chemickému zpracování dílů, jehož technologie je uvedena výše. Maloobjemové výrobky jsou kompletně zpracovány a velké obrobky jsou zcela odmaštěny pouze hrany a do 10 cm povrchu od spoje.

U malých svarových spojů se okraje bezprostředně před svařováním očistí škrabkou. Je také nutné odstranit oxidový film v oblasti vodiče. To lze provést pomocí škrabky nebo ocelového drátěného kartáče.

Pokud nemáte možnost velkou část chemicky ošetřit, můžete okraje očistit ocelovými drátěnými kartáči. V tomto případě je vhodné před a po zpracování hrany otřít povrch alkoholem nebo acetonem.

Štětiny ocelového drátěného kartáče jsou vyrobeny z nerezové oceli. Nejlepší je použít kartáč se štětinami o průměru nejvýše 2 mm. Umožní vám to lépe opracovat hranu, aniž byste zanechali příliš hluboké škrábance nebo vady. Při zpracování součásti se kartáč pravidelně omyje v rozpouštědle.

Ošetřené díly je nutné skladovat na teplém a suchém místě a okraje zakrýt čistým krytem. V této formě je možné skladovat díly po stejnou dobu jako zpracovaný přídavný drát.

Pokud technologie svařování hliníku vyžaduje dlouhodobou práci (instalaci, zkoušení atd.) mezi čištěním dílů a svařováním, pak se v tomto případě používá svařování stavnou elektrodou velkého průměru. Kromě toho je nutné zajistit ochranu okrajů před znečištěním na všech mezistupních.

Pokud se svařování provádí v několika průchodech, je nutné v každé fázi vyčistit povrch švu a drážky pomocí kartáčů a acetonu.

Hliník nejen dobře vede teplo, ale má také vysoké teplo tání (96 cal/g). Tato vlastnost je základem technologie svařování hliníku, protože pro vytvoření vysoce kvalitního svaru bude přímý dopad svařovacího oblouku na celou oblast kontaktu mezi kapalnou a pevnou fází svarové lázně. požadovaný.

Pokud je pro připojení použita netavitelná elektroda, pak se lázeň tekutého kovu vytvoří pouze v zóně hoření oblouku. V tomto případě vzniká hlavně tavením základního kovu (obvykle neobsahuje více než 30 % přídavného materiálu). Vyznačuje se plynulým přechodem k obecnému kovu.

Spojením hliníku stavnou elektrodou vytvoříte větší prohlubeň základního kovu díky koncentrovanějšímu oblouku. V souladu s tím bude velikost svarové lázně větší, bude obsahovat více než 50 % uloženého kovu. V tomto případě není obvodová část lázně ovlivněna obloukem, takže může dojít k nestavení.

Je důležité, aby tvar řezu okrajů umožnil ta místa, kde může dojít k nedostatečnému natavení, přetavit obloukem při nanášení následných kuliček. Shoda s technologií řezání hran umožňuje dosáhnout vysoce kvalitních svarů. V každém případě se nejlepšího spojení dosáhne provedením oboustranného svařování.

Pokud není možné použít oboustrannou metodu, je nutné přijmout opatření k prevenci a odstranění vad na kořeni švu.

Technologie svařování hliníkovou elektrodou

Technologie svařování hliníku elektrodami se používá velmi zřídka. Tato metoda je vhodná tam, kde není možné použít speciální zařízení. To znamená, že se častěji používá v terénu nebo v malých dílnách, kde si finančně nemohou dovolit pořízení potřebného vybavení. V tomto případě může použití elektrod snížit náklady i čas.

Existuje několik značek komerčních elektrod:

• OK – elektrody pro hliník s příměsí manganu nebo hořčíku. Měl by být chráněn před vlhkostí, proto nevyndávejte z obalu všechny tyče.
• OZANA – jsou zde dvě odrůdy, které se v aplikaci mírně liší podle druhu a slitiny kovu. Takové tyče se používají pro horizontální a vertikální svařování.
• OZA – sestává výhradně z hliníku a je výrobou podobný domácím prutům. Používá se ke spojení hliníkové slitiny s křemíkem.
• UANA – svým původem a vlastnostmi jsou určeny pro svařování hliníkových slitin a lze je deformovat.
• EHF – používá se pro svařování v prostředí, kde se jako ochrana používá argon. Tyto elektrody se skládají výhradně z wolframu.

Elektrody pro připojení hliníkových dílů se liší v ceně, takže při výběru vhodné možnosti věnujte pozornost charakteristikám, které jsou pro vás prvořadé.

1. Ruční obloukové svařování hliníku obalenými elektrodami (technologie MMA).

Technologie ručního spojování obalenými elektrodami se používá pro nekritické konstrukce z čistého hliníku a jeho slitin: AlSi, AlMg a AlMn. Tato metoda je vhodná pouze pro výrobky o tloušťce menší než 4 mm.

Nevýhody tohoto způsobu spojování materiálu jsou:

• pórovitost a nízká pevnost švu, což znamená nízkou kvalitu spojení;
• velké množství rozstřiků roztaveného kovu;
• špatná oddělitelnost struskové krusty, která může způsobit korozi.

K provedení práce je zapotřebí proud obrácené polarity bez příčných kmitů. Je důležité správně vypočítat proud pomocí následujícího vzorce: 25–30 A na 1 mm elektrody.

Pokud chcete dosáhnout kvalitního spojení, je vhodné před zahájením svařování díly zahřát na určitou teplotu. Pro tenké a středně silné díly postačuje teplota +250…+300 °C. Velké výrobky vyžadují teploty do +400 °C.

Nezapomeňte, že optimální teplotu může určit výrobce elektrody. Pokud taková data najdete, je lepší se jimi řídit.

2. Ruční obloukové svařování uhlíkovými elektrodami.

Technologie svařování hliníku uhlíkovými elektrodami se nejčastěji používá pro nekritické konstrukce. Pro tento typ práce budete potřebovat stejnosměrný proud s přímou polaritou.

U rozměrových výrobků, jejichž tloušťka je větší než 2,5 mm, je nutné oříznout okraje. Průměr přísady by měl být v rozmezí 2–8 mm. Pastovité tavidlo lze nanášet jak na tyč, tak na pracovní plochu.

3. Ruční obloukové svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu (technologie AC TIG).

Jedná se o velmi oblíbený způsob spojování materiálů, který se používá, když je potřeba získat velmi pevný spoj s vynikajícím vzhledem. Technologie obloukového svařování hliníku wolframovou elektrodou je založena na použití tyče o průměru 1,6–5 mm s přísadou 1,6–4 mm.

Pro provádění práce pomocí této technologie je zapotřebí ochranné prostředí helia nebo argonu. Elektrický oblouk je podporován zdrojem střídavého proudu, který dává dobré výsledky při ničení oxidového filmu.

• Úhel mezi elektrodou a pracovní plochou by měl být 70–80°; mezi výplňovým drátem a elektrodou – 90°. Délka oblouku – od 1,5 do 2,5 mm.
• Přísada je podávána krátkými vratnými pohyby. Příčné pohyby elektrody a plnicí tyče jsou nepřijatelné.
• Hořák se pohybuje po tyči.
• Pod hliníkový produkt by mělo být umístěno těsnění z mědi a oceli, které bude fungovat jako chladič. Zabráníte tak vzniku děr, zejména při práci s tenkým kovem.
• Rozměry svarové lázně by měly být minimální.
• Přívod argonu se spustí 5–7 sekund před vybuzením oblouku a vypne se 5–7 sekund po jeho přerušení.

Technologie ručního svařování hliníku elektrickým obloukem

1. Pro provádění svářečských prací na hliníku je nutný stejnosměrný proud s obrácenou polaritou (na střídači prohodíme konektory). Je důležité dodržet poměr výkonu a průměru elektrody a regulovat proud pomocí následujícího vzorce: 30 ampér na každý milimetr průměru.
2. Díly, které se mají svařovat, musí být předehřáté. U střední tloušťky se obrobek zahřeje na +200…+300 °C. Velké díly vyžadují vyšší ohřev (až +400 °C).
3. Navzdory obvyklému vytváření oblouku bude rysem práce s hliníkem vyšší rychlost hoření elektrod. V souladu s tím bude při vytváření švu vyžadována vyšší rychlost.
4. Ujistěte se, že naplánujete délku švu na základě roztavení jedné elektrody. Proces svařování nelze přerušit. Strusková krusta, která se vytvoří na konci svaru, zabrání opětovnému zapálení oblouku v tomto místě.
5. Ve srovnání se svařováním ocelových polotovarů je zakázáno provádět boční pohyby při spojování hliníkových dílů.
6. Po ukončení práce ihned odstraňte strusku ze spáry. Vše očistěte drátěným kartáčem a opláchněte horkou vodou.

Svařování hliníku argonem: technologie, pokyny, nuance procesu

Podle technologie svařování v argonovém prostředí jsou kladeny vysoké nároky jak na svařovací stroj, tak na přídavné zařízení, které zajišťuje správné skladování a přísun spotřebního materiálu. Všechny tyto parametry mají při tváření svaru rozhodující význam.

Argonové svařování hliníku a jeho slitin lze provádět s následujícím zařízením:

• zdroj elektrického proudu, ke kterému bude připojen svařovací stroj a veškerá další zařízení;
• láhev, ve které je uložen ochranný plyn argon;
• mechanismus zodpovědný za podávání přídavného drátu do svařovací zóny.

Technologie pro provádění svářečských prací pomocí argonu ve velkých průmyslových podnicích je dobře zavedená. V tomto případě je ochranný plyn dodáván prostřednictvím centralizované sítě. Celé cívky jsou vytvořeny ze svařovacího drátu a instalovány na svařovacím poloautomatickém stroji. Veškeré práce se provádějí na speciálních pracovních stolech, jejichž povrch je vyroben z nerezové oceli.

Kvalitního svaru se dosáhne pouze tehdy, když jsou spojované díly důkladně očištěny od různých druhů nečistot (mastnota, špína, olej). Čištění se provádí pomocí rozpouštědla. U plechových přířezů o tloušťce větší než 4 mm je nutné ořezávání hran. V tomto případě se svářečské práce provádějí od začátku do konce. Pro odstranění žáruvzdorného oxidového filmu z povrchu výrobku je nutné spáru ošetřit pilníkem nebo drátěným kartáčem. Díky složité konfiguraci připojení je možné opracování bruskou.

Technologie svařování hliníku poloautomaticky v argonovém prostředí má řadu charakteristických rysů. Při provádění prací poloautomaticky nebo s ručním podáváním přísady budete potřebovat wolframové elektrody o průměru 1,5–5,5 mm. Při vytváření svařovacího oblouku musí být elektroda umístěna pod úhlem 80° k povrchu součástí.

Technologie ručního podávání přídavného drátu umožňuje úhel 90° vzhledem k elektrodě. V tomto případě se výplňový drát pohybuje před elektrodou. Velmi dobře je to vidět na demonstračních videích, která ukazují proces svařování pomocí argonu.