Направляющая проволоки для сварки алюминия для MIG и TIG

Работа с мягкими термически активными металлами подвергает каждую часть сварщика нагрузке. В отличие от стали, алюминий усложняет процесс из-за стойкого оксидного покрытия, быстрого рассеивания тепла и способности поддаваться давлению подающих валков. Решение о том, какую алюминиевую сварочную проволоку использовать и как ее доставлять, в конечном итоге определяет, будет ли соединение надежно выдерживать предполагаемую нагрузку или проявит слабость на поверхности.

Почему алюминий ведет себя по-разному в сварочной ванне

Опытные сварщики стали часто удивляются, когда начинают работать с алюминием, поскольку этот материал быстро проводит тепло и имеет узкую вероятность ошибки. Многие из этих проблем обусловлены тремя основными факторами:

• Образование оксидного слоя: алюминий сразу же образует очень тонкую оксидную пленку, как только он соприкасается с кислородом воздуха. Эта пленка плавится при гораздо более высокой температуре, чем сам алюминий. Если оставить его на месте во время сварки, кусочки оксида попадут в ванну, что помешает чистому и равномерному сплавлению.
• Теплопроводность: тепло уходит из зоны сварки в алюминии гораздо быстрее, чем в стали. По этой причине вам, как правило, необходимо влить дополнительный нагрев в самом начале, чтобы лужа начала правильно работать, но любое колебание или замедление во время прохода может привести к полному расплавлению материала.
• Мягкость под действием механического давления: подающие ролики, направляющие вкладыши и компоненты горелки, которые плавно обрабатывают стальную проволоку, часто сплющивают, долбят или иным образом повреждают гораздо более мягкую алюминиевую проволоку, что приводит к неустойчивой подаче проволоки и различным дефектам сварки.

Знакомство с этими тремя характеристиками еще до того, как вы включите машину, поможет избежать разочарований, ненужной траты наполнителя и испорченных деталей. Практически каждый выбор, который вы делаете при установке — от типа футеровки до защитного газа — напрямую зависит от этих основных различий.

Какие наполнители из алюминиевых сплавов наиболее распространены?

Большинство работ по сварке алюминия в цехах, ремонтных мастерских и на производстве основаны только на двух основных сериях сплавов. Эти две группы различаются по составу, механическому поведению и условиям, для которых они подходят.

ЭР4043 известен своей хорошей текучестью ванны и способностью перекрывать более широкие зазоры или компенсировать неидеальную подготовку шва. Следовательно, его часто используют при ремонте и общих производственных работах. ER5356 обеспечивает заметно более высокую прочность конечного сварного шва и является предпочтительным вариантом всякий раз, когда готовая деталь будет анодирована, поскольку содержащийся в нем магний помогает создать более яркий и однородный внешний вид после процесса анодирования. Решение о том, какой из них выбрать, обычно начинается с знания того, какой основной сплав вы соединяете, и в какой среде или нагрузке сварной шов будет эксплуатироваться.

Алюминиевая проволока MIG: что нужно изменить?

Оборудование, предназначенное для сварки стальной алюминиевой проволокой MIG, не может успешно работать без нескольких преднамеренных изменений. Путь подачи проволоки часто является основным источником проблем; следовательно, обращение к этой области может решить многие распространенные проблемы, возникающие при переходе от одного материала к другому.

Существенными корректировками являются:

1. Замените стальные вкладыши на те, которые изготовлены из ПТФЭ или нейлона. Эти материалы с низким коэффициентом трения позволяют мягкой проволоке легко скользить и предотвращают царапание, приводящее к образованию алюминиевой стружки и возможным засорам внутри футеровки горелки.
2. Перейдите к катушечному пистолету или двухтактному механизму подачи проволоки. При использовании катушечного пистолета вся катушка с проволокой располагается прямо на корпусе горелки, поэтому нет длинного канала, в котором проволока могла бы перегибаться или застревать в ней. В двухтактном механизме подачи рядом с горелкой добавляется второй набор приводных роликов, которые устойчиво тянут проволоку и не допускают ее раздавливания по пути.
3. Установите приводные ролики с U-образной канавкой или ролики с накаткой, специально предназначенные для алюминиевой и другой мягкой проволоки. Обычные ролики с V-образными канавками, изготовленные для стали, будут сдавливать алюминиевую проволоку, даже если натяжение установлено достаточно низким. Уменьшите давление приводного ролика до тех пор, пока его не будет достаточно, чтобы протолкнуть проволоку без проскальзывания.
4. Сохраняйте полярность DCEP (положительный электрод постоянного тока). Эта настройка является стандартной для алюминиевой проволоки MIG, поскольку она помогает разрыву дуги и эффективному удалению поверхностных оксидов.
5. Выбирайте чистый аргон или богатый аргоном защитный газ. Аргон обеспечивает мощное очищающее действие дуги, необходимое алюминию, и сохраняет дугу тихой и стабильной. Защитные газы, содержащие значительное количество CO2, которые хорошо действуют на сталь, вызывают проблемы с алюминием.

Перенос распылением — это режим переноса, используемый для большинства алюминиевых проволок MIG. Как только вы достигнете правильного сочетания напряжения и скорости подачи проволоки, дуга создаст устойчивый, мелкий туман из капель, который образует ровный, привлекательный валик. Импульсное распыление предлагает еще один выбор, особенно полезный при работе с более тонкой заготовкой или там, где требуется более строгий контроль над тепловложением, поскольку металл пересекает дугу только во время коротких сильноточных импульсов, а не течет постоянно.

При сварке алюминия хорошо обработанный сварной шов MIG обычно имеет чистую блестящую поверхность, слегка выпуклую форму и красиво заостренные кончики. Если шарик или окружающая его область выглядят тускло-серыми или закопченными, почти всегда причиной является плохое загазованность или какая-либо форма загрязнения. Поверхностная пористость, которую вы можете видеть, обычно возникает из-за захваченной влаги, остатков поверхностной грязи или слишком слабого потока газа.

Метод TIG для алюминия: стоит ли точность дорого?

Сварка TIG обеспечивает гораздо больший контроль над нагревом, формой ванны и точным определением места наполнителя по сравнению с сваркой MIG, хотя она требует большей координации рук и глаз и, естественно, требует больше времени для выполнения соединения. Для тонкого алюминиевого листа, видимых косметических сварных швов или случаев, когда важен окончательный внешний вид шва, обычно выбирается TIG.

Ключевые моменты TIG для алюминия:

• Вольфрамовый электрод остается твердым и не становится частью металла сварного шва. Вы добавляете присадочный стержень вручную, либо равномерным потоком, либо быстрыми мазками, которые соответствуют тому, что делает лужа. Координация подачи стержня с углом резака и управлением педалями требует времени и практики, чтобы чувствовать себя естественно.
• Стандартным выбором является переменный ток, а не постоянный. Во время положительной части цикла дуга стирает оксидный слой с поверхности; часть отрицательного электрода подает концентрированное тепло, которое фактически плавит и плавит металл.
• То, как вы подготавливаете вольфрам, имеет значение. Для работы на переменном токе с алюминием вам понадобится чистый электрод с закругленным, слегка закругленным концом. Если его заточить так, как вы МОЖЕТЕ делать при сварке стали постоянным током, наконечник быстро расплавится и выйдет из строя.
• Использование газовой линзы и чашки правильного размера помогает обеспечить равномерную и равномерную подачу защитного газа. Газовая линза создает более равномерный и менее турбулентный поток, который защищает более широкие валики и соединения сложной формы лучше, чем стандартный корпус цанги.

Присадочный стержень для алюминиевой проволоки TIG должен вводиться с постоянной скоростью, соответствующей скорости перемещения ванны. Слишком быстрое добавление стержня приводит к накоплению избыточного металла сверху без хорошего проникновения снизу. Если идти слишком медленно, то получится тонкая бусина с подрезами по краям. Наблюдение за передним краем сварочной ванны, а не сосредоточение внимания непосредственно на дуге, дает надежный сигнал о том, когда добавлять присадочный металл.

Подготовка поверхности перед TIG более сложна, чем перед MIG. Механически удалите оксидный слой с помощью щетки из нержавеющей стали, предназначенной исключительно для алюминия, и предварительно очистите участок растворителем, чтобы предотвратить попадание загрязнений в материал.

Подбор присадочного сплава к основному металлу: практическое руководство

Выбор подходящего присадочного металла – это осознанный процесс. Сплавы на общей основе обычно сочетаются с ограниченным количеством конкретных присадочных металлов; неправильный выбор может привести к тому, что сварной шов сначала будет казаться прочным, но позже выйдет из строя из-за растрескивания, снижения прочности или недостаточной коррозионной стойкости. В таблице ниже перечислены часто встречающиеся базовые сплавы в общем производстве, а также типичные соответствующие им наполнители.

Если вы не уверены, проверьте таблицы совместимости, предоставленные поставщиком присадочного металла. Эти руководства дают точные рекомендации, основанные на реальном химическом составе основного материала, а не на общих эмпирических правилах.

Распространенные ошибки, которые ставят под угрозу сварные швы алюминия

Большинство проблем и неудачных сварных швов алюминия сводятся к одной и той же группе ошибок, которых можно избежать. Обнаружение таких ошибок на ранних стадиях экономит время, материал и затраты на доработку.

1. Недостаточное удаление оксидов оставляет остаточную пленку, которая может нарушить плавление и часто способствует образованию пористости. Всегда начинайте со специальной щетки для нержавеющей стали, предназначенной только для алюминия, а затем очищайте ее растворителем.
2. Использование неправильного присадочного сплава. Наполнитель, не соответствующий основному сплаву, может вызвать горячее растрескивание в зоне термического влияния, снижение прочности или плохой внешний вид после анодирования. Сначала определите основной сплав.
3. Неправильное давление приводного ролика: Чрезмерное давление сплющивает мягкую алюминиевую проволоку и образует стружку, которая забивает вкладыш. Слишком слабое давление приводит к скольжению проволоки и ее подаче неравномерно. Найдите золотую середину, где Wire движется плавно, не деформируясь.
4. Неравномерная подача газа. Сквозняки, ослабленные соединения шлангов или низкий расход позволяют воздуху попасть в ванну и окислить сварной шов. Регулярно проверяйте арматуру и загораживайте ее от рабочей зоны.
5. Игнорирование накопления тепла при многопроходных сварных швах: алюминий удерживает тепло дольше, чем сталь, поэтому каждый новый проход увеличивает температуру. Обеспечьте достаточное время для охлаждения между проходами или используйте радиатор или подложку, чтобы предотвратить прожоги и деформации.
6. Загрязненный наполнительный стержень: кожный жир и влага при обращении легко передаются на поверхность стержня. Надевайте чистые перчатки и храните стержни в герметичных контейнерах, чтобы они оставались сухими.
7. Неправильный тип вольфрама для сварки TIG на переменном токе: электроды из чистого вольфрама или легированного цирконием хорошо справляются с переменным током при сварке алюминия. Торированный вольфрам предназначен для работы на постоянном токе и плохо работает при переменном токе.
8. Неправильная посадка шва: из-за чрезмерных зазоров алюминиевой шпаклевке трудно полностью перекрыть шов, особенно у корня. Алюминий не так легко заполняет широкие отверстия, как это делают некоторые стальные процессы.

Два практических описания кейсов

Случай A. Сварка MIG на секции алюминиевой рамы конструкции.

Базовый материал — пластина серии 6061 толщиной примерно три шестнадцатых дюйма. Соединение представляет собой галтель Т-образного соединения в облегченном каркасе.

1. Протрите обе детали ацетоном, чтобы удалить жир и грязь, затем протрите путь сварки щеткой из нержавеющей стали, предназначенной только для алюминия.
2. Выбирайте присадочную проволоку ER4043, поскольку она хорошо сочетается с проволокой 6061 и обеспечивает надежную стойкость к растрескиванию в зоне термического воздействия.
3. Установите пистолет для катушки с тефлоновым вкладышем и отрегулируйте натяжение приводного ролика до минимального значения, при котором проволока будет поступать устойчиво, не сплющивая ее.
4. Используйте прямой защитный газ аргон и дважды проверьте поток в сопле перед запуском дуги.
5. Удерживайте резак под небольшим углом и сохраняйте постоянную скорость движения, чтобы получить ровную форму валика. Если края бортов не смачиваются плавно, слегка подкорректируйте напряжение.
6. После того, как сварной шов остынет, внимательно осмотрите его на наличие пор, подрезов или неравномерного провара на кончиках, прежде чем двигаться дальше.

Случай Б. Сварка TIG тонкого алюминиевого листа для видимого шва

Базовый материал — лист серии 5052 толщиной около одной шестнадцатой дюйма. Соединение представляет собой стыковую сварку, которая остается открытой в конечном изделии.

1. Тщательно обезжирьте края и очистите их щеткой. На таком тонком материале любые остатки загрязнений сразу же выделятся в виде валика TIG.
2. Выберите стержень для сварки алюминия ER5356 TIG, чтобы сохранить хорошую коррозионную стойкость, которой славится 5052.
3. Включите машину переменного тока и установите сбалансированную волну — или слегка наклоните ее для дополнительной очистки — чтобы удалить оксид вдоль узкого соединения.
4. Установите на горелку газовую линзу и чашку большего размера, чтобы обеспечить плавное и равномерное освещение тонкого листа газом.
5. Добавляйте присадочный стержень короткими, преднамеренными провалами, которые соответствуют движению лужи вперед. Ослабьте педаль вблизи конца шва, поскольку материал нагревается.
6. Проверьте готовый борт на предмет равномерной высоты коронки, плавного перехода кончиков пальцев и отсутствия признаков тусклых или затемненных участков, которые могли бы указывать на наличие окисления.

Техническое обслуживание цеха и уход за расходными материалами

Качество сварки алюминия напрямую зависит от того, насколько тщательно ухаживают за расходными материалами. Ограниченный набор рутинных практик может помочь решить многие распространенные проблемы.

1. Периодически проверяйте вкладыши и при необходимости заменяйте их. Со временем скопившиеся внутри футеровки частицы алюминия могут вызвать прерывистую подачу — состояние, которое сложно выявить, не снимая лайнер для проверки.
2. Храните катушки с проволокой запечатанными в пакетах с влагопоглотителем, если они не установлены. Влага, которая достигает поверхности проволоки, приводит к образованию пор и часто требует дополнительной продувки газом, прежде чем надежная подача возобновится.
3. Регулярно протирайте контактные наконечники и заменяйте их, прежде чем они изнашиваются настолько, что дуга начинает блуждать. Алюминий оставляет отложения внутри наконечника, которые сужают отверстие и повышают электрическое сопротивление.
4. Проверяйте газовые шланги и соединения горелки в начале каждой смены. Даже небольшая утечка создает тот же эффект, что и почти пустой бак: пятнистая защита и окисленные поверхности сварных швов.
5. Зарезервируйте щетки исключительно для алюминия и пометьте их, чтобы они никогда не использовались для очистки стали или других металлов. Перекрестное загрязнение частицами железа проявляется в виде темных пятен или включений в готовом сварном шве.

Завершение: как сформулировать свое решение о настройке

Выбор между алюминиевой проволокой TIG и алюминиевой проволокой MIG не сводится к тому, что один метод в целом лучше. Пригодность каждого варианта зависит от конкретного сочетания толщины материала, объема производства, конструкции соединения и требуемого внешнего вида валика. MIG в сочетании с золотниковым пистолетом быстро перемещает наполнитель на более тяжелых секциях и эффективно работает в условиях высокой производительности. Алюминиевая проволока TIG обеспечивает точный отвод тепла на тонкой заготовке и обеспечивает более гладкие и привлекательные сварные швы, когда внешний вид является частью требований.

Выбор наполнителя основан на простых рассуждениях: сопоставьте химический состав проволоки с основным сплавом и условиями, с которыми соединение будет работать. Способ подачи проволоки, очистка поверхности и установка защитного газа не являются второстепенными деталями — они имеют такой же вес, как и выбор наполнителя. Сварщик, который уделяет постоянное внимание чистоте, содержанию расходных материалов и правильной настройке технологического процесса, обычно обнаруживает, что алюминий становится гораздо более управляемым, чем предполагает его репутация. Большинство трудностей, с которыми люди сталкиваются, связаны с поспешной подготовкой, а не с чем-то уникальным, связанным с самим материалом. Развитие последовательных навыков в этих областях приносит надежные результаты для каждого сварного шва, независимо от сплава или процесса.