How to Weld Aluminium with a MIG welder: A Comprehensive Beginners guide

Алюминий получил широкое распространение во многих отраслях промышленности благодаря своим многочисленным полезным свойствам. Его легкость и в то же время прочность делают его идеальным для применения в самых разных областях — от автомобилестроения до строительства зданий. В то время как при изготовлении алюминиевых изделий часто используется сварка TIG с помощью сварочного аппарата tig, сварка MIG алюминия с помощью аппарата mig становится все более популярной по мере совершенствования оборудования и технологий.

MIG-сварка алюминия основана на непрерывной подаче алюминиевой присадочной металлической проволоки, соединяющей две алюминиевые заготовки при ударе электрической дуги. Для успешной MIG-сварки алюминия часто требуется катушечный пистолет, обеспечивающий дополнительный крутящий момент, необходимый для подачи мягкой алюминиевой проволоки. Сварочный пистолет MIG обеспечивает постоянную подачу защитного газа, такого как аргон или гелий, над сварочной ванной с помощью золотникового пистолета для защиты от окисления по мере застывания расплавленного алюминия. При правильном выполнении с использованием переноса струи MIG-сварка обеспечивает красивый внешний вид сварочной фаски и отличную коррозионную стойкость.

Основные преимущества MIG-сварки алюминия по сравнению с TIG-сваркой включают возможность заполнения неровных кромок, сварки больших толщин, достижения высокой скорости сварки и улучшения герметичности сварного соединения. MIG также отличается более высокой скоростью осаждения и простотой автоматизации. Однако для успешной миг-сварки алюминия необходимо уделять должное внимание конструкции шва, очистке поверхности, выбору защитного газа, скорости подачи проволоки, углу наклона горелки и другим параметрам. С практикой и точной настройкой аппарата MIG вы сможете добиться визуально привлекательных и структурно прочных алюминиевых швов, чтобы удовлетворить любые потребности в сварке алюминия.

Оглавление

Сравнительная таблица между MIG и TIG сваркой алюминия

Коэффициент сравненияMIG сварка алюминияTIG сварка алюминия
Стоимость оборудованияНизкая — достаточно базового сварочного аппарата MIGБолее высокая — требуется более продвинутый сварочный аппарат AC/DC TIG
Необходимый уровень квалификации оператораУмеренный — необходима практика регулировки настроек/техникиВысокий — очень точная координация рук для дуги TIG
Рабочий циклВыше — меньше подвержен проблемам перегреваНизкий — более медленный процесс означает необходимость охлаждения
Скорость осажденияобычно 1-10 фунтов в часОбычно ниже для большинства сварщиков, менее 3 фунтов в час
Строгость подгонки швовУмеренные зазоры в порядке, если фаска выполнена правильноОчень плотное прилегание необходимо для успешной сварки
Проникающая способностьНизкий уровень проплавления толстых участковМожно сваривать более толстый алюминий с полным проплавлением
Скорость сваркиКак правило, более высокая скорость перемещенияБолее медленное перемещение необходимо для точного контроля лужи
Внешний вид сварного шваОднородные, стабильно выглядящие сварные швыВозможность выполнять визуально более чистые и привлекательные сварные швы
Проблемы, связанные с окислениемПеред сваркой необходимо удалить оксидный слойУдаляет окислы перед дугой во время сварки
Деформация/просадкаВсе еще может вызывать некоторое коробление деталейБолее низкое тепловыделение снижает склонность к короблению
Типичные области примененияЛистовой металл, прицепы, перила, машиныАвиационные компоненты, декоративные изделия, хрупкие детали

Изучение уникальных свойств алюминия

Алюминий обладает некоторыми уникальными свойствами, которые требуют особого внимания при сварке MIG, в том числе:

  • Высокая теплопроводность — алюминий легко отводит тепло от зоны сварки, что затрудняет поддержание достаточного количества тепла.
  • Высокая отражательная способность — блестящая поверхность алюминия отражает энергию лазерной/дуговой сварки, а не поглощает ее, что требует более высоких значений мощности/тока.
  • Стойкий оксидный слой — алюминий быстро окисляется при контакте с атмосферой, поэтому перед сваркой оксидный слой необходимо тщательно удалить.
  • Высокий коэффициент теплового расширения — при нагревании алюминий расширяется больше, чем другие металлы, поэтому для предотвращения образования трещин очень важно правильно выбрать угол наклона горелки и технику сварки.
  • Восприимчивость к прожогам — низкая температура плавления алюминия по сравнению с его теплопроводностью увеличивает склонность к прожогам.

Эти свойства приводят к тому, что алюминий совершенно по-другому реагирует на процесс MIG-сварки по сравнению со сталью или другими сплавами. Правильные настройки аппарата, подготовка швов, методы защиты и техника сварки становятся решающими для преодоления возникающих трудностей.

Трудности и особенности MIG-сварки алюминия

При MIG-сварке алюминия возникают некоторые специфические проблемы, которые необходимо решать для получения качественных сварных швов:

Пористость — водород и другие растворенные газы имеют тенденцию выходить из раствора, когда алюминий застывает после сварки, что приводит к пористости сварных швов. К счастью, современные алюминиевые проволоки MIG разработаны таким образом, чтобы свести это к минимуму.

Окисление — Алюминий быстро окисляется в расплавленном состоянии. Поэтому адекватная газовая защита сварочной ванны с использованием 100 % аргона является обязательным условием.

Отсутствие плавления — прочный слой оксида алюминия может препятствовать правильному плавлению между основным материалом и присадочной проволокой. Необходимо проводить тщательную очистку.

Деформация и растрескивание — высокий коэффициент теплового расширения алюминия означает, что металл сильно смещается во время нагрева и охлаждения в процессе сварки. Крепеж и конструкция шва должны учитывать это обстоятельство.

Прожоги — в тонком алюминии легко прожечь отверстия. Для предотвращения этого параметры сварки и скорость перемещения должны быть скорректированы по сравнению со сталью.

Эти факторы означают, что сварка алюминия методом MIG требует внимания к деталям, качественной присадочной проволоки и практики в регулировке настроек сварочного аппарата для достижения оптимального процесса.

Основные выводы по MIG-сварке алюминия:

  • Очень хорошо очищайте поверхности швов, чтобы удалить оксидный слой
  • Используйте 100%-ный аргоновый защитный газ для предотвращения окисления.
  • Используйте пистолет MIG «push-pull» для направления плазменной дуги.
  • Регулируйте скорость перемещения и скорость подачи проволоки для предотвращения прожогов.
  • Используйте более высокие настройки мощности, чем при работе со сталью.
  • Используйте проволоку из присадочного сплава 4043 или 5356 в соответствии с основным материалом.
  • Примите меры для минимизации деформации и склонности к растрескиванию.

Выбор правильного оборудования и материалов

Когда речь идет о MIG-сварке алюминия, наличие соответствующего оборудования и присадочных металлов является обязательным условием успеха. Правильный сварочный аппарат, пистолет MIG, электродная проволока и защитный газ являются важнейшими элементами.

Выбор правильной алюминиевой проволоки для MIG-сварки

Существует несколько сплавов алюминия, используемых для присадочного материала при MIG-сварке, наиболее распространенными из которых являются ER4043 и ER5356 для механических и конструкционных применений.

серия 4000

Сплав 4043 содержит 5 % кремния и 4,5-6 % магния в качестве основных легирующих элементов. Кремний способствует повышению текучести в расплавленной сварочной ванне для лучшего смачивания и текучести. Магний служит для поглощения кислорода, тем самым уменьшая количество оксидных включений и пористость.

серия 5000

ER5356 содержит 0,25 % магния и до 0,6 % марганца в качестве основных компонентов сплава. ER5356 — еще одна распространенная алюминиевая проволока MIG, которая может использоваться для сварки большинства типов алюминиевых сплавов, особенно с высоким содержанием магния, таких как 5000 и 6000 серии. ER5356 имеет более высокую температуру плавления и более низкую текучесть, чем ER4043, что затрудняет сварку и позволяет получить более шероховатую сварную фаску. Однако ER5356 обладает более высокой прочностью на растяжение и пластичностью, чем ER4043, что делает его более подходящим для высокопрочных или ответственных применений. ER5356 также обладает хорошей устойчивостью к растрескиванию, коррозии и воздействию соленой воды.

Размер алюминиевой проволоки MIG также влияет на процесс и результаты сварки. Как правило, размер проволоки должен соответствовать толщине основного металла и диапазону силы тока сварочного аппарата. Однако на выбор размера проволоки могут влиять и другие факторы, такие как конструкция шва, положение шва и скорость перемещения. В таблице ниже приведены некоторые распространенные размеры проволоки и рекомендуемые области ее применения:

Размер проволокиТолщина основного металлаДиапазон силы токаПрименение
0.030 дюйм.0.030 — 0,125 дюйма70 — 150 AТонкие алюминиевые профили, листовой металл, кузовной ремонт и т.д.
0.035 дюйм.0.060 — 0,250 дюйма.100 — 200 AСредние алюминиевые профили, трубы, трубопроводы и т.д.
0.045 дюйм.0.125 — 0,375 дюйма.150 — 250 AТолстые алюминиевые секции, структурные компоненты и т. д.

Какой газ использовать для миг-сварки алюминия?

Для MIG-сварки алюминия используется чистый защитный газ аргон, а не аргоновые смеси, содержащие CO2, как в случае со сталью. Аргон обеспечивает лучшее очищающее действие и защищает уязвимый расплавленный алюминий от быстрого окисления. Расход также устанавливается выше — около 25-40 кубических футов в час.

ФакторЧистый аргонАргоно-гелиевые смеси
Стабильность дугиСтабильная и ровная дуга, легко запускается и поддерживаетсяМенее стабильная и ровная дуга, труднее запустить и поддерживать
Напряжение дугиБолее низкое напряжение дуги, меньшая теплоотдача и проникающая способностьБолее высокое напряжение дуги, большее тепловыделение и проникающая способность
Длина дугиБолее короткая длина дуги, меньше брызг и искаженийБольшая длина дуги, больше брызг и искажений
Контроль сварочной ванныБолее легкий контроль сварочной ванны, меньшая текучесть и провисаниеБолее жесткий контроль сварочной ванны, больше текучести и провисания
Форма сварочной фаскиБолее узкий сварочный шов, меньшее усиление и подрезкаБолее широкий шов, больше усилений и подрезов
Внешний вид сварного шваБолее яркий и блестящий сварочный шов, более эффективная очистка и удаление окисловБолее тусклый и серый сварочный шов, меньшее очищающее действие и удаление окислов
Расход газаМеньший расход газа, меньшее потребление газа и меньшая стоимостьБолее высокий расход газа, большее потребление газа и стоимость

Использование пистолета Push-Pull для достижения наилучших результатов Горелка Push-Pull удерживает дугу сфокусированной на заготовке для лучшего контроля направления. Дополнительное охлаждение также делает пистолет более холодным и предотвращает проблемы, связанные с чрезмерным нагревом. Конструкция с гусиной шеей облегчает позиционирование при сварке в неположенном месте.

Настройка сварочного аппарата MIG для сварки алюминия

Прежде чем приступать к MIG-сварке алюминия на любом объекте, необходимо правильно настроить полярность и параметры процесса с учетом свойств алюминия.

Установите правильную силу тока и скорость подачи проволоки

Более высокая сила тока в диапазоне 150-250 ампер используется для создания достаточного количества тепла, чтобы компенсировать проводимость алюминия. Инверсия полярности, так что отрицательный электрод течет от заготовки, помогает сконцентрировать дугу. Скорость подачи проволоки, начиная с 300 ipm в качестве базовой, также способствует преодолению дугового промежутка.

В таблице ниже приведены некоторые факторы, которые могут повлиять на выбор силы тока и скорости подачи проволоки:

ФакторВлияниеОриентир
Толщина основного металлаБолее толстый основной металл требует более высокой силы тока и скорости проволоки для достижения достаточного проникновения и заполнения зазораУвеличивайте силу тока и скорость проволоки примерно на 25 А и 100 дюймов/мин. на каждые 0,0625 дюйма увеличения толщины основного металла
Тип и размер присадочного металлаРазличные присадочные металлы имеют разные температуры плавления и текучесть, что влияет на потребление тепла и скорость осаждения. Для достижения той же скорости осаждения, что и при использовании проволоки меньшего диаметра, требуется более высокая скорость подачи проволоки, чем при использовании проволоки большего диаметраИспользуйте ER4043 для облегчения сварки и получения более гладкой сварочной фаски, ER5356 — для повышения прочности и пластичности. Используйте проволоку диаметром 0,030 дюйма для тонких алюминиевых секций, проволоку диаметром 0,035 дюйма для средних алюминиевых секций, проволоку диаметром 0,045 дюйма для толстых алюминиевых секций
Тип и смесь защитного газаРазличные защитные газы имеют разные характеристики дуги и тепловыделение, что влияет на проплавление и профиль сварного шва. Аргоно-гелиевые смеси требуют более высокого тока и скорости подачи проволоки, чем чистый аргон, для достижения одинакового проплавления и скорости осажденияИспользуйте чистый аргон для большинства применений, аргонно-гелиевые смеси — для толстого алюминия или алюминия с соединениями. Увеличивайте силу тока и скорость подачи проволоки примерно на 10% на каждые 25% увеличения содержания гелия
Конструкция соединения и подгонкаРазличные конструкции соединений имеют разную ширину и углы зазоров, что влияет на подачу тепла и заполнение зазора. Более широкие зазоры требуют более высокой силы тока и скорости проволоки для достижения достаточного проникновения и заполнения зазораДля тонких алюминиевых секций используйте стыковые соединения, для средних алюминиевых секций — V-образные, для толстых алюминиевых секций — U-образные. Поддерживайте ширину зазора около 10-15% от толщины основного металла, увеличивайте силу тока и скорость проволоки примерно на 25 А и 100 дюйм/мин. на каждые 0,0625 дюйма увеличения ширины зазора

Использование положительной полярности электродов постоянного тока (DCEP)

Конфигурация Electrode Positive направляет поток электронов от алюминиевых заготовок в сторону резака. В результате 2/3 тепла дуги попадает на металл, что способствует сплавлению алюминия и присадочной проволоки.

Установите высокую скорость потока газа, а затем выполните тонкую настройку

Первоначально установите более высокий расход газа в диапазоне 30-40 CFH для удаления оксидов алюминия. По мере сварки можно постепенно снижать расход защитного газа до 20-25 CFH, как только поверхность алюминия будет очищена. Слишком низкий поток чреват загрязнением кислородом.

Подготовка и очистка алюминия перед сваркой

Поскольку алюминий имеет неподатливый оксидный слой, подготовительные работы перед сваркой становятся особенно важными. Тщательные процедуры очистки и травления обеспечивают надлежащую сварку.

Подготовка алюминиевой поверхности к сварке

Все алюминиевые поверхности, подлежащие сварке, должны пройти многоступенчатый процесс очистки:

  1. Очистка растворителем с ацетоном для обезжиривания
  2. Смешивание щетки из нержавеющей стали с раствором для химического травления
  3. Смывание остатков раствора горячей водой
  4. Протирание поверхности ацетоном непосредственно перед сваркой

Цель состоит в том, чтобы полностью обнажить реактивный, свободный от окислов алюминий для достижения прочного соединения.

Методы очистки для достижения оптимальных результатов сварки

Некоторые эффективные методы удаления оксидного слоя алюминия непосредственно перед сваркой включают:

  • Проволочная щетка — Немедленно обработайте проволочной щеткой участок перед сваркой
  • Соскабливание нержавеющей сталью — легкое соскабливание ручной щеткой из нержавеющей стали
  • Очистка горелки TIG — быстрое проведение по зажженной горелке TIG, чтобы расплавить окислы
  • Специальная алюминиевая щетка — специальная мягкая щетка, удаляющая окислы

Какой бы метод ни использовался, критически важным аспектом является вытирание очищенной области и сварного шва перед повторным окислением. Поскольку алюминий чрезвычайно сроден к кислороду, это окно очень узкое — менее минуты, прежде чем оксид переформируется настолько, что это может поставить под угрозу сварной шов.

Освоение техники сварки MIG для алюминия

Правильная техника сварки имеет решающее значение при сварке алюминия MIG для получения прочных, привлекательно выглядящих швов без дефектов. Требуется практика, чтобы приспособиться к быстрым циклам нагрева и охлаждения алюминия по сравнению со сваркой низкоуглеродистой стали.

Управление скоростью перемещения

Скорость перемещения необходимо варьировать в зависимости от толщины материала и положения сварки. В целом, скорость движения должна быть выше, чем при сварке стали. Тонкие секции, такие как листовой металл, требуют более быстрого перемещения для предотвращения прожогов. Более толстые участки требуют более медленной скорости для получения полного проплавления, что идеально подходит для сварки толстых материалов.

Соблюдение угла наклона горелки и направления движения

Угол горелки необходимо держать перпендикулярно плоскости шва, а не под типичным углом 10-15°, используемым для MIG-сварки стали. Это предотвращает отклонение дуги в сторону и концентрацию слишком большого количества тепла на кромках. Для нахлесточных соединений выполняйте сварку в направлении верхней детали.

Соблюдение правильного расстояния от наконечника до работы

Углеродистая сталь позволяет заглублять проволоку в шов. Но при работе с алюминием контактный наконечник следует держать на расстоянии не менее 1⁄2 дюйма от заготовки. При прямом контакте алюминий прилипает и образует кратеры на лицевой стороне при сварке. Используйте проволочную щетку, предназначенную для алюминия, чтобы очистить проволоку от ожогов перед окончанием сварки.

MIG-сварка алюминия требует тщательного управления подачей тепла по сравнению со стандартными наконечниками для MIG-сварки, используемыми для сварки низкоуглеродистой стали. Чтобы правильно сварить алюминий методом MIG, требуется опытный сварщик. Но после освоения MIG идеально подходит для сварки алюминия.

Устранение распространенных проблем при MIG-сварке алюминия

Ни один сварщик не делает все правильно с первой попытки при попытке миг-сварки алюминия. Умение определять недостатки и их причины при MIG-сварке алюминия приводит к ускорению процесса. Поскольку алюминий плавится при более низкой температуре по сравнению с низкоуглеродистой сталью, правильно сварить его может быть сложнее. Но при правильной технике и качественном оборудовании для MIG-сварки новички могут успешно сваривать алюминий.

Предотвращение прожогов

Чтобы не заваривать отверстия в тонком алюминии, уменьшите силу тока, увеличьте скорость движения, отрегулируйте угол горелки ближе к перпендикуляру или зажмите под ней дополнительный металл, чтобы он служил теплоотводом. Переход на проволоку MIG меньшего диаметра также поможет предотвратить прогорание проволоки. Особенно при сварке тонких алюминиевых сплавов необходимо контролировать подачу тепла, чтобы избежать чрезмерного проплавления основного алюминия.

Достижение чистоты сварных швов

Грязные сварные швы с коричневыми пятнами и копотью означают, что в шов попали окислы. Убедитесь, что поток аргонового газа остается достаточным после любых регулировок. Сама алюминиевая проволока могла напитаться влагой, а грязная горелка MIG может загрязнить алюминиевую поверхность. Перед сваркой лучше всего очистить алюминий проволочной щеткой, предназначенной для алюминия, чтобы предотвратить образование окислов.

Предотвращение растрескивания и пористости

Трещины из-за усадки при затвердевании возникают из-за несоблюдения теплового режима. Слишком частое повторение одного и того же участка сварки приводит к перегреву окружающего алюминия. Пористость возникает из-за водорода, растворенного в расплавленном алюминии. Используйте качественную алюминиевую проволоку с контролируемыми дегазирующими добавками. При сварке более толстого алюминия чередуйте сварку вдавливанием и сварку волочением, чтобы обеспечить надлежащее сплавление с основным металлом.

Обеспечение правильной подачи проволоки Если проволока MIG подается неравномерно или застревает на контактном наконечнике, это может быть вызвано несколькими причинами. Попробуйте ослабить ролики натяжителя подачи проволоки, проверьте, не перекручивается ли проволока внутри провода горелки, или замените изношенный контактный наконечник. Качественное сварочное оборудование MIG идеально подходит для бесперебойной сварки алюминия.

Плюсы и минусы MIG-сварки алюминия

После рассмотрения основных аспектов работы с этим уникальным металлом, каковы преимущества и недостатки MIG-сварки алюминия в целом?

Из моего опыта сварки алюминия различных марок сплавов и калибров можно выделить несколько наблюдений… Делимся личными наблюдениями и опытом

  • Прочные, легкие сварные швы, идеально подходящие для автомобилей, трейлеров, самолетов и т. д
  • Равномерный внешний вид и качество сварного шва благодаря автоматизированному процессу MIG
  • Отличная коррозионная стойкость благодаря сплавам типа 5356 и 5183
  • Более высокая скорость перемещения для повышения производительности — материалы
  • Меньше затрат на послесварочную очистку по сравнению с палочной сваркой
  • Управление деформирующими напряжениями требует крепежа и проектирования соединений
  • Более сложное устранение пористости и проблем с проплавлением
  • Прочность в целом ниже, чем у стали; сплав 5356 имеет предел прочности на разрыв около 30 000 фунтов на кв. дюйм
  • Потенциальные риски прогорания требуют более высокой квалификации оператора
  • Более высокая стоимость оборудования для аппарата MIG, способного выполнять импульсную сварку алюминия

По сути, MIG-сварка алюминия предъявляет повышенные требования к сварщику, который должен разбираться в тонкостях процесса. Но в умелых руках она позволяет эффективно производить очень функциональные и визуально привлекательные алюминиевые сварные изделия. Годы, которые я потратил на отработку параметров сварки алюминия MIG, принесли свои плоды, расширив круг задач, за которые я могу взяться.

Заключение и дальнейшие шаги

Сварка алюминия MIG зависит от того, насколько оператор владеет специальными настройками и технологиями. Выбор подходящих сплавов для основного и присадочного металлов закладывает основу. Качественной сварке предшествует тщательное удаление оксидного слоя алюминия путем очистки и травления. После этого настройка сварочного аппарата MIG с постоянным напряжением на более высокие уровни нагрева обеспечивает необходимый контроль процесса. А использование горелки MIG с функцией push-pull обеспечивает превосходное покрытие сварного шва защитным газом.

При правильном выборе оборудования и подготовке к работе угол, скорость и расстояние между наконечниками хонинговального инструмента позволяют получать прочные и точные алюминиевые швы без пористости и других дефектов. Финишная обработка также становится менее трудоемкой по сравнению с другими процессами сварки алюминия. Несмотря на то, что алюминий имеет свои особенности, возможности сварки MIG продолжают развиваться, открывая множество возможностей — от трейлеров до каркасов вывесок.

Поощрение дальнейших исследований и практики

Я настоятельно рекомендую всем сварщикам, заинтересованным в развитии своих навыков, попробовать сварку алюминия MIG. Начните с базовых методик и проб на пластинах из сплава 5356 толщиной 1/8 дюйма. По мере накопления опыта работы с уникальным тепловым и дуговым плазменным режимом попробуйте перейти к более тонким алюминиевым листам и трубопроводам, чтобы испытать весь спектр сварочных позиций. Как и любая другая специальность, мастерство требует практики и расширения возможностей. Но если проявить терпение и настойчивость, то сварка алюминия MIG может значительно расширить спектр проектов, за которые вы можете взяться.

Похожие записи