Алюминий, когда-то считавшийся самым дорогим металлом в мире, сегодня стал обычным материалом. Его добыча не вызывала трудностей, однако процесс рафинирования стал настоящим вызовом для лучших умов XIX века. Как и в случае с рафинированием, сварка алюминия также требует определённых навыков, но, освоив этот процесс, сварщик быстро делает его частью своей повседневной практики.
Алюминий обладает рядом свойств, которые делают его востребованным в промышленности. Его масса примерно в три раза меньше, чем у стали, но предел прочности может достигать 90 000 фунтов на квадратный дюйм (90 ksi). Он устойчив к коррозии и прекрасно проводит тепло и электричество. Благодаря этим качествам алюминий широко применяется в различных отраслях. Однако те же свойства создают определённые трудности при сварке.
Из-за высокой теплопроводности для образования сварочной ванны алюминия требуется больше времени. В конце сварки параметры процесса необходимо снижать, чтобы компенсировать повышение температуры. Часто рекомендуют сваривать алюминий “горячо и быстро” именно из-за его высокой теплопроводности. Применение ножной педали при аргонодуговой сварке (GTAW) позволяет легко регулировать сварочный ток на протяжении всего процесса. Однако для мастерства в GTAW требуется немало практики и опыта. Дуговая сварка плавящейся электродной проволокой в среде защитных газов (GMAW) обычно осваивается быстрее, а современные аппараты оснащены функциями горячего старта и заполнения кратера, а также позволяют оперативно регулировать скорость подачи проволоки прямо с рукоятки.
Первое и главное для качественной сварки алюминия — понимать особенности основного металла. Алюминий подразделяется на серии в зависимости от состава сплава и области применения. Всего существует семь основных групп, каждая из которых обозначается четырёхзначным кодом. Например, группа 1xxx — это не сплавленный алюминий, используемый, например, для производства фольги и других изделий, где требуется чистота материала. Остальные группы легированы магнием, кремнием, цинком, медью и другими элементами. Некоторые сплавы, такие как 2024 и 7075, не рекомендуется сваривать из-за высокого риска коррозии и растрескивания, поэтому так важно знать основу изделия.
Когда тип основного сплава определён, выбор присадочного материала обычно несложен — достаточно воспользоваться таблицами производителя. Использование неподходящего присадочного материала может привести к серьёзным дефектам сварного соединения или к его разрушению при эксплуатации в неподходящих условиях.
Для сварки алюминия применяют только инертные газы — аргон или гелий. В большинстве случаев используют 100% аргон, так как он дешевле гелия, обладает хорошим очищающим эффектом и, благодаря своей плотности, эффективно защищает сварочную ванну. Гелий позволяет получить более глубокое и широкое проплавление и уменьшить пористость, особенно при сварке толстых алюминиевых листов.
Чистота поверхности — ещё одно важное условие для успешной сварки алюминия. Естественная оксидная плёнка на алюминии действует как изолятор и затрудняет поджиг дуги. Кроме того, она удерживает влагу, которая при сварке вызывает пористость. Перед началом сварки материал необходимо очистить органическим растворителем, например ацетоном, а затем обработать чистой проволочной щёткой из нержавеющей стали. Важно, чтобы этой щёткой не обрабатывали сталь или другие твёрдые материалы, иначе можно только усугубить загрязнение алюминия.
У алюминия быстро застывающая сварочная ванна, поэтому любые ошибки сразу заметны. Достижение качественного проплавления в начале дуги может осложняться высокой теплопроводностью алюминия. Эти две особенности и формируют представление о сложности сварки этого металла. Многие современные аппараты оснащены функцией горячего старта, при которой в начале сварки используются повышенные напряжение и ток для быстрого плавления поверхности. В конце процесса применяется функция заполнения кратера со снижением напряжения и тока, что позволяет получить выпуклое заполнение кратера и избежать образования трещин.
Существуют разновидности процессов, использующих быструю кристаллизацию алюминия. В таких режимах мощность дуги может чередоваться, что позволяет получить красивую волнистую поверхность шва. Переменная мощность дуги дополнительно снижает тепловложение, что помогает минимизировать деформации. Кроме того, эта особенность служит визуальной подсказкой сварщику для поддержания ровной скорости перемещения.
Для GTAW принято использовать эмпирическое правило: 1 ампер на каждую 0,001 дюйма толщины. Для GMAW это правило не всегда применимо — всё зависит от режима и скорости сварки. Большинство современных синергетических источников питания позволяют задавать толщину материала, а аппарат автоматически подбирает скорость подачи проволоки и напряжение. Существуют также специальные приложения, которые подсказывают оптимальные параметры в зависимости от толщины материала, диаметра проволоки и размера шва.
Постоянно открываются новые области применения алюминия благодаря его доступности и возможности переработки, что делает навык сварки алюминия ценным для любого сварщика. Менее опытные специалисты могут воспользоваться автоматической настройкой параметров и интуитивно понятными сенсорными панелями современных аппаратов, что помогает преодолеть дефицит квалифицированных кадров в отрасли.
