СВАРКА АЛЮМИНИЯ

    Сразу скажу, дабы избежать не нужных диалогов – я не сварщик. Я не заканчивал техникумов и училищ по этой специальности, даже курсов не посещал. Поэтому не стоит писать, что я криворукий и за такие швы меня должны уволить. Не уволят – я работаю не сварщиком.

    И именно поэтому у меня нет страха потерять работу и я могу себе позволить то, от чего у профи сварщиков шерсть понимается дыбом не только на спине, но и ниже.
    В этой статье будет речь о сварке алюминия в среде аргона (TIG).
    Сразу скажу - не ежедневные занятия TIG и в основном по черному металлу позволили уже добиться видимых успехов, значит пришла пора разбираться с алюминием.
    В качестве сварочного инвертора будет выступать АВРОРА Система 200 AC/DC ПУЛЬС. Аппарат новый, не только по времени появления его у меня, но и по факту начала производства. Это линейка инверторов поступила в продажу около месяца назад, может чуть больше.
    Съемка производилась на одну камеру, поэтому режимы сварки буду озвучивать.
    Итак, начнем чутка с теории.
    Гадостность сварки алюминия заключается в двух его особенностях. Первое – он довольно быстро покрывается оксидной пленкой. Второе – у него довольно приличная теплопроводность.
    Для решения первой проблемы используется режим сварки переменным током - AC. При горении дуги прямой полярности происходит разогрев металла заготовки, поскольку заготовка является плюсом и вылетающие из электрода электроды разогревают сильнее принимающую их часть. При горении дуги обратной полярности оксидная пленка на жидком алюминии разрушается, но это привод к сильному нагреву электрода и в конечном счете его горению.
    Чтобы электрод горел не так сильно в вольфрам вводят различные примеси, меняющие его восприимчивость к тепловым режимам. Обычно количество примесей не велико, однако я не думал, что это может так ощутимо влиять.
    На фото два вольфрамовых электрода. Слева – WP диаметром 2,4 мм (чистый вольфрам, сварка на переменке), справа – WY-20 диаметром 3,2 мм (содержит 2% иттрия, сварка на постоянке). Оба электрода попали под раздачу в 180 ампер, при балансе в 20% и проварено было примерно 10 сантиметров.

    Левый электрод кроме большого тока еще пару раз попадал в сварочную ванну, потому что горелка штатная и руку пришлось держать руку на весу. Правый в сварочную ванну не попадал – горелка с изменяем углом и варить было удобно.
    Вид у обоих одинаково затрапезный, но только WP изначально меньшего диаметра и цангу он нагрел не так сильно, а вот WY буквально на кончике кипел к концу шва, отсюда и перегрев цанги. По сути ее уже нужно выкидывать, но пусть пока поваляется.
    В общем лично для себя я сделал вывод – примеси в электроды добавляют не от нечего делать и несчастные 2% могут сыграть существенную роль.
    Подробнее о маркировке электродов в ЭТОЙ СТАТЬЕ.
    Но вернемся к гадким свойствам алюминия. Уже выяснили, что пробить оксидную пленку во время сварки алюминия можно обратной полярностью сварочной дуги, при чем длительность обратной полярности нужна не очень большая – от 10 до 50% времени от всего импульса (немцы рекомендуют 25-35%, американцы - 20-30%). А вот с теплопроводностью придется бороться, причем в прямом смысле этого слова.
    Тут многое зависит от толщины свариваемых алюминиевых заготовок. Если толщина не большая, например 2-4 мм, то можно прогреть дугой. Если же больше, то придется воспользоваться газовой горелкой.
    Предварительный разогрев заготовки кроме экономии аргона дает очень важный момент – сварочная ванна не так быстро остывает и возникшие в ней механические напряжения не настолько велики.
    Другими словами – если варить холодную заготовку, то есть вероятность того, что сварочный шов лопнет от слишком быстрого охлаждения. При этом будет лишний расход аргона и электроэнергии.
    Теперь осталось выяснить чем варить, поскольку разновидностей сплавов на основе алюминия довольно много.
    Разумеется нужны присадочные прутки. Нет, они абсолютно не в дефиците и есть куча магазинов с доставкой транспортной компанией. Но лично для меня возникла серьезная спотыкачка с нормоупаковкой – самая популярная фасовка это туба в 5 кг.
    Первый вопрос – на фига мне, начинающему сварщику столько? Покопавшись в интернете стало понятно, что в реальности придется брать две упаковки, точнее два вида, поскольку самые популярные присадочные прутки отличаются химическим составом.
    Пруток 5356 – алюминий + магний от 3 до 5% Наплавленный металл обладает относительно высокой прочностью, отличной коррозионной стойкостью и имеет цвет идентичный основному металлу при анодировании, однако он склонен к коррозионному растрескиванию под напряжением при температурах эксплуатации выше 65°С. 
    Пруток 4043 – алюминия + кремний от 3 до 5% наиболее часто используется для ведения сварочных работ на блоках двигателей внутреннего сгорания, опорных плитах, рамах, в авиастроении, в пищевой промышленности. Сварочная проволока ER 4043 обеспечивает получение шва с высокой сопротивляемостью к образованию трещин, к химическому воздействию и воздействию атмосферы.
    Второй проблемой при выборе присадочного прутка стал выбор производителя, поскольку разница в цене радикальная. Сварочная проволока от ESAB стоит в районе 1000 рублей за один кг, а покупать надо пачку в 5 кг. Либо Китайскую присадку, которая стоит около 1000 рублей но уже за пачку в 5 кг.
    Опять же – какого диаметра?
    В общем почитав ГОСТы, полистав форумы и проверив наполненность собственного кошелька я решил проблему радикально – я купил два рулона по 0,5 кг сварочной проволоки для полуавтомата диаметром 0,8 мм. Купил два вида – 5356 и 4043. Таким образом я могу тренироваться варить полуавтоматом, а если нужно тренироваться варить TIG и диаметр присадочного прутка будет маловат, что его всегда можно свить.

    В этой банке у меня хранятся уже свитые заготовки. В основном это в 4 проволоки и в 8 проволок. Отличить 5356 от 4043 довольно просто – 4043 более пластичная, а 5356 более жесткая и слегка пружинистая, так что попутать довольно сложно.
    Кроме этого  покопавшись в ГОСТах я пришел к выводу, что использовать в качестве присадки электротехнический алюминий тоже можно – ни самолеты, ни подводные лодки я варить не планирую, следовательно для конструкций не подверженных сильным вибрациям использовать почти чистый алюминий можно и цена получается вполне приемлемой и разобраться какой диаметр для чего не проблема – 2,5 квадрата алюминия это диаметр 1,6 мм, 4 квадрата это 2,2 мм диаметр, 10 квадратов – 3,5 мм диаметр, 16 квадратов – 4,5 мм диаметр, что довольно близко к реальным присадочным пруткам. И все это можно купить хоть по метру и обычно в две или три проводины по вполне адекватным ценам.
    В общем с присадкой для первых опытов проблема решилась.
    Скрывать не буду, я пробовал варить алюминий инвертором AuroraPRO INTER TIG 200. Что то получалось, что то шло наперекосяк так сильно, что терпения не хватало и псих крыл по взрослому.
    Но вернемся к новинке и начнем с маленьких калибров – валялись у меня отрезанные полоски от радиаторов. Метал довольно эластичен и похож на обычный алюминий. Это отрезал края ребер охлаждения, потому как при родной высоте радиатор не влазил в корпус и получились вот такие полоски. Толщина края где то 0,6…0,7 мм. С таким тонким я еще ни разу не связывался и конечно же первые попытки были крайне не удачными.
    Сразу напоминаю – сварка TIG не любит грязные металлы, а уж при сварке алюминия тем более. После подготовки деталей к сварке и закреплении их непосредственно перед началом сварки обязательно пройдитесь по месту сварки чистой металлической щеткой. Желательно щетину из нержавейки, но мои щетки еще новые и кроме алюминия еще ни по чему не терлись, поэтому пользуюсь обычными, стальными.
    Расход аргона 7 литров в минуту.
    После уменьшения тока до 25 ампер начало хоть что-то получаться.  Откат назад на 30 ампер явно показал, что все таки многовато. А вот 25 ампер при длительности очистки в 50% уже максимально близко к требуемому результату. Частота переменного напряжения 150 Гц. Если бы взял присадку потоньше, то наверняка результат был бы гораздо лучше.

    Дальше полоски от корпуса Советского микшера – хороший листовой алюминий, толщина листа 1,5 мм. Краска содрата металлической щеткой, установленной на болгарке, финальная чистка уже дрелью на не больших оборотах.
    Присадочный пруток – свивка в восемь проволок из катушки проволоки для полуавтомата диаметром 0,8 мм. Проволока 4043.
    Длительность очистки 20%, ток 70 ампер, время подъема и спада по 1 секунде, расход аргона 7 литров в минуту. Кстати сказать – спад, он же завар кратера, довольно удобная штука. На Интертиге это работало только на четырехтактном режиме. Да и регулировка времени подъема тоже довольно удобная примочка. При установке тока финиша скажем ампер на 40,  а базового на 80 можно получить реальный режим пульса полностью ручного управления. В данном варианте время подъема и время спада равно 2 секунды. Но это может кому надо, я же возвращаюсь к своим полоскам.
    В принципе дуга горит довольно устойчиво и вполне предсказуемо и набив руку это будет получаться если уж не так как в этом кино, то максимально близко. Ведь не зря же говорят – Хочешь чему то научится? Бери и делай это пока не научишься. Так что в моем понимании для моего опыта работы с алюминием весьма и весьма не плохо. Фокусировка правда чуток ушла, но результат то посмотреть можно.

    Теперь задачку чуток усложню – угловой шов, только внутренний.
    Очень плохо, когда свербит в заднице попробовать новый сварочный аппарат, а вот горелка на нем штатная. Привычка к горелке с изменяемым углом наклона заставляет несколько раз обильно выругаться, но дело вроде идет и я даже головой не так сильно все загораживаю.
    В общем получилось вот что:

    Тут же на глаза попались полоски, отрезанные от крышки радиостанции "ЛЕН". Я не знаю, что там за дюралюминий, но Интертигом получалось реально только присрать, а не приварить. Сварочная ванна напоминает сварочную жижу, где металл больше похож на кашу, чем на жидкость. Тем не менее страшненько, но все таки сварить получилось.

    Все таки американец был прав – делал я перевод его эксперимента по использованию различной частоты переменки при сварке алюминия и я полностью с ним согласен – на малых частотах размер ванны более большой и более глубокий, на больших частотах ванна довольно компактная и более управляемая, по крайней мере для меня.
    Следующий этап – приваривание ушей к какой то автомобильной фигне. Похоже на кусок тормозного цилиндра, но не суть. Сейчас главное просто попробовать приварить уши на место, но для начала их нужно подготовить – обеспечить проникновение электрода на всю глубину уха. Дуга на переменном напряжении довольно своеобразна и если сбоку от электрода будет металл, то дуга однозначно уйдет вбок, а не загорится на кончике. Для этого делаются пропилы, которые потом и заполняются присадочной проволокой.
    Заготовки довольно объемные, поэтому разогреваю их газовой горелкой. Пирометр показывает 120 градусов – можно пробовать варить.

    По мере сварки стало понятно, что дуга не проплавляет ухо до конца. Можно конечно же попробовать прогреть дугой, но есть довольно большая вероятность перегреть и перевести в жидкое состояние все ухо – ведь у алюминия довольно хорошая теплопроводность.
    Поэтому довариваю по принципу КАК ПОЛУЧИТСЯ и тут же отрезаю второе ухо и его готовлю уже более тщательно – скосы делаю с двух сторон.
    Закончив на одной стороне и перевернув я получаю доступ к сварочному шву, находящемуся в глубине.
    По итогу получилось вот что. Отчетливо видно, что вторе ухо имеет угол, но теперь уже трудно понять – повело его от сварки или же я изначально его так закрепил криво. Да и фиг с ним.

    Разумеется, чтобы проверить что получилось с проваром нужно разрезать сварочный шов, но есть боле простой, правда слегка варварский способ – проверить крепость шва приложив механическую нагрузку.
    Во втором случае видна маленькая каверна, отбить получилось со второго раза, а вот первая сварка разлетелась с первого раза и по слому отчетливо видно, что ухо действительно не проварено.

    При сварке я допустил еще один косяк – я использовал присадочную проволоку 5356, поскольку по своему слабоумию счел, что для жесткой заготовки нужен жесткий присадочный пруток. Однако нужно было использовать 4043 – он более эластичен и по химическому составу ближе к алюминиевым сплавам, используемым в автомобилестроении.
    Что называется – на ошибках учатся.
    Ну и на последок извращение от которого настоящих сварщиков передернет – сварка алюминиевой проволокой, вытащенной из провода АВВГ.
    Точного химического состава найти не удалось, но на лицо тот факт, что для изготовления провода используется алюминий с содержанием примесей не более 1%, поэтому я легко ставлю его в один ряд с теми Китайскими присадочными прутками, обильно продающимися на Алиэкспресс – чистый алюминий от 99,5 до 99,7% и этот химический состав проверить в домашних условиях не реально.
    Следовательно для тренировок и сварки конструкции не несущих больших механических нагрузок использовать АВВГ можно.
    В моем случае я решил сварить два радиатора, причем у меня были подозрения, что мощности аппарата может и не хватить – первая попытка была сделана Интертигом.
    Главная задача этого сварного соединения – передавать тепло от плоской части на ребристую, механическая нагрузка – минимальная.
    С теплопередачей эта заготовка справилась не очень – разница температур между полосой и самим радиатором достигала 14 градусов, следовательно оно не проварилось должным образом.
    Разрезав фрагмент старого шва начинаю греть заготовку газовой горелкой.
    Поспешишь – людей насмешишь. Я разогрел заготовку до 100 градусов и начал варить. Сварочный ток 180 ампер, время очистки 20% - ток приличный, будет перегрев электрода и самой горелки, а этого не хочется. Заготовка довольно толстая, поэтому частоту переменного тока уменьшаю до минимальной – 15 Гц. Расход аргона увеличил до 10 литров в минуту.
    Не спешно процесс пошел и присадочная проволока ложилась довольно ровно. Но пройдя первый проход и сняв маску я увидел всю глобальность своей спешки – шов прямо на глазах лопнул по всей длине. Слишком быстрое охлаждение на шов от основной массы заготовок, к тому же имеющих приличные ребра охлаждения.
    Прохожу второй раз без проволоки, надеясь проварить трещину и потом третий раз уже с проволокой.
    Когда я пошел третьим проходом стало понятно, что все таки правильный нагрев заготовки перед сваркой очень важен – дуга ложилась ровно и было видно, что сварочная ванна действительно круглая – заготовка прогрелась до оптимальной температуры.
    Измерил температуру пирометром – 180 градусов и этот шов лег ровнее и не лопнул.
    Когда сварка была закончена попробовал температуру воздуха из решетки вентиляции инвертора – теплый, но не горячий. Значит можно швы и более длинные ложить.

    Дождавшись пока этот кусок цветмета остынет разрезаю его поперек, чтобы посмотреть глубину провара. После шлифовки разреза мокаю оба куска в медный купорос – он удалит глянец и будет видно место стыка и место провара.

    С виду вроде как терпимо и на этом съемку можно было бы закончить, но я не верю, что трещина так хорошо проварилась, поэтому использую дефектоскоп, под названием кувадометр.
    Да, все таки я был прав – трещина не проварилась – свежий слом отчетливо виден на фоне шва, который лопнул. Как не верти, а по факту это брак.

    Подводя итоги можно озвучить несколько ключевых моментов, которые выплыли за те пару часов съемок и нескольких часов чтения форумов и ГОСТов.
    Даже начинающий сварщик способен освоить сварку алюминия за довольно короткий промежуток времени – необходимо лишь набить руку и выбрать правильные настройки инвертора.
    Для тренировок по сварке алюминия вполне сгодится алюминиевый провод, правда если после снятия изоляции он покрыт черным налетом его лучше зачистить мелкой наждачкой. Черным провод делается от неправильного хранения, например на улице под снегом отзимовал. Варить проводом все таки лучше детали не испытывающие механические нагрузки – все таки кремний и магний в алюминий добавляют не просто так.
    Если финансы стеснены, то в качестве присадочного прутка можно использовать присадочную проволоку свитую в жгут – это бытовая сварка, а профи пусть начальнику цеха мозг выносят чего и сколько им надо. Проволока продается в катушках и по пол кило и популярные диаметры от 0,8 до 1,2 мм всегда в наличии. И все таки лучше взять два вида – и 5356, и 4043. По мере освоения сварочного дела уже будет понятно какой присадочный пруток нужен, а пока это просто головоломка для приемщика цветмета.
    Хранить проволоку и присадочные прутки необходимо в сухом теплом месте, защищенном от попадания пыли. Моя банка лежит на полке под самым потолком – туда меньше попадает пыли и там гораздо теплее, следовательно меньше влажность.
    Объемные алюминиевые заготовки перед сваркой лучше подогреть градусов до 140-160 – сварочный шов будет гораздо лучше ложится и не произойдет резкого охлаждения. Нагревать выше крайне не желательно – может образоваться старение алюминия, меняющее его механические свойства.
    Непосредственно перед сваркой алюминия необходимо произвести дополнительную очистку места сварки металлической щеткой.
    В идеале когда сварочный инвертор имеет регулировку частоты переменного тока. Регулировка времени очистки – по другому баланса, есть практически на каждом инверторе, способном варить переменным напряжением.
    Но это я уже сползаю к параметрам Авроры, которая имеет еще несколько вкусняшек, которыми я пользовался – регулировку времени выхода на рабочий сварочный ток и регулировку времени спада тока по окончании сварки – заварка кратера.
    Более подробно по Авроре сказать не могу – довольно много регулировок и еще нужно выяснять что на что влияет и какой режим для чего лучше использовать. В любом случае работать на нем гораздо приятнее, чем на Интертиге.

БОЛЛЕ НАГЛЯДНО ВСЕ МОЖНО УВИДЕТЬ В ВИДЕО:

        ПОСЛЕСЛОВИЕ:
    Для сварки алюминия используются электроды большего диаметра, поскольку работапроизводится на переменном токе и электрод нагревается сильнее
    Не следуте охлаждать заотовки слишком быстро - алюминий имеет хорошую теплопроводность и шов остывает сам по себе довольно быстро. Поэтому заготовки перед сварокой лучше подогреть и при сварке добавлять присадочный материал.
    При сварке алюминия обратная полярность должна составлять от 20 до 30% - регулятор баланса.
    Сварочный инвертор с максимальным током 200 А способен варить алюминий толщиной 6-8мм. Более толстые заготовки нужно тщательно прогревать, но есть вероятность перегреть - некоторые сплавы от температуры меняют механические свойства.
    При попадании алюминия на электрод вольфрам сильно загрязняется, это влиияет на чистоту сварочного шва. Наилучший вариант - отрезать кусочек электрода, который впила алюминий - видно по цвету.