How to Aluminum TIG Weld - Guide for Beginners

Сварка TIG (Tungsten Inert Gas), также известная как GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), — это дуговая сварка алюминия для начинающих, в которой используется неплавящийся вольфрамовый электрод для получения сварного шва с помощью горелки и сварочного аппарата tig. Зона сварки защищена от загрязнения инертным защитным газом, обычно аргоном или гелием. TIG-сварка позволяет получать прочные и высококачественные швы 5356 на тонких алюминиевых деталях. Она обеспечивает превосходный контроль наколов и может создавать чистые сварные швы на металлах, склонных к окислению, таких как алюминий и магний.

Сварка алюминия с помощью сварочного аппарата TIG является основной технологией изготовления всего — от велосипедных рам до компонентов самолетов. В отличие от пайки или припоя, стыковые сварные швы TIG могут соответствовать прочности исходного алюминия. Концентрированное тепловое воздействие дуги TIG также сводит к минимуму деформацию сварного шва.

В этой статье рассматриваются основы советов и рекомендаций по TIG-сварке алюминия. В ней будут затронуты самые разные темы — от подготовки швов до выбора сварочного оборудования и методов сварки алюминиевых пластин, листов и труб. Начинающие сварщики всех возрастов и профессий, желающие получить необходимые навыки для начала TIG-сварки тонких алюминиевых деталей, получат наибольшую пользу от пошагового руководства.

При TIG-сварке алюминия важно использовать полярность переменного тока и настраивать регулятор баланса в соответствии с толщиной свариваемого материала. Тщательная подготовка зоны сварного шва перед сваркой с помощью проволочной щетки или другого метода также поможет добиться лучших результатов при сварке алюминия. Для начинающих сварщиков алюминия очень важно действовать медленно и уверенно. Позиционирование горелки tig под правильным углом и на правильном расстоянии от алюминия также влияет на качество сварки при сварке алюминия. Правильная очистка поверхностей перед сваркой удаляет загрязнения, которые могут нарушить целостность сварного соединения и вызвать дефекты. Следуя некоторым основным советам по сварке алюминия tig, таким как использование подходящего присадочного прутка и поддержание длины дуги, начинающие сварщики смогут быстро наложить хорошие сварочные швы. Просто не торопитесь, подготовьте сварочную горелку соответствующим образом и потренируйтесь на нескольких алюминиевых ломах, пока не освоите эту исключительно практичную технику сварки.

Основы сварки TIG

Процесс сварки TIG основан на образовании электрической дуги между неплавящимся вольфрамовым электродом и металлическим изделием на сварочном столе. При сварке стыковых соединений с использованием соответствующего сварочного материала область дуги должна быть защищена от воздуха потоком инертного газа.

В большинстве случаев аргон обеспечивает идеальную защиту при сварке алюминия встык. Инертный газ предотвращает быстрое окисление алюминия в расплавленном состоянии. Стабильная дуга также позволяет горелке точно направлять тепло для контроля сварочной ванны. В результате получаются чистые, не содержащие окислов швы с профилем в виде бусинок, которыми славится TIG.

Другие основные преимущества TIG-сварки алюминия включают:

  • Отличная прочность и коррозионная стойкость, позволяющая использовать тонкие полезные материалы
  • Низкое тепловыделение и устойчивость к деформации Возможность сварки различных металлов и толщин
  • Отсутствие необходимости в использовании флюса или алюминиевого присадочного прутка в простых случаях

Для TIG-сварки алюминия в домашних условиях необходимо следующее оборудование: сварочный аппарат TIG, источник сжатого газа, горелка с аналогичными настройками, присадочные прутки, защитное снаряжение и средства для очистки металла. Соблюдение правил подготовки и обращения с расплавленным алюминием имеет решающее значение. Дуга переменного тока обеспечивает превосходное очищающее действие для удаления загрязнений. Настройка таких параметров, как контроль баланса и использование 1 ампера, помогает предотвратить прожог тонких участков. Хотя сварка tig требует некоторого опыта работы с dc tig, новички могут начать сварку различных сортов алюминия с большим количеством практики по технике сварки tig. Постепенно начинайте сваривать образцы все большей сложности, оттачивая свой подход к сварке вольфрамом. Следуя этим основным советам, вы сможете быстро получить чистые сварные швы.

Алюминий для сварки TIG

Алюминий обладает несколькими неотъемлемыми свойствами, которые определяют методы, необходимые для успешной сварки TIG:

  • Высокая теплопроводность — требует концентрированного подвода тепла
  • Прочный поверхностный оксидный слой — требует тщательной очистки
  • Высокий коэффициент теплового расширения — может привести к растрескиванию при быстром нагреве/охлаждении

Из-за этих факторов начинающие сварщики часто сталкиваются с такими проблемами, как отсутствие проплавления металла, пористые швы, насыщенные загрязнениями, и трещины в швах.

Правильная конструкция шва, подготовка поверхности, выбор наполнителя и управление скоростью нагрева/охлаждения являются ключевыми факторами для решения этих проблем при сварке алюминия TIG. Металлические поверхности должны быть тщательно очищены от масла, краски, оксидного слоя или грязи с помощью промывки растворителем и щетки/абразива из нержавеющей стали. Эти действия позволяют получить стабильные сварные швы.

Техника

После знакомства с особенностями алюминия для создания прочных и привлекательных сварных швов TIG крайне важно освоить правильную технику. Основные навыки включают в себя координацию рук, глаз и мозга для одновременного управления горелкой, плавящимся металлом, добавлением присадочного материала и застыванием.

Угол наклона горелки, расстояние до наконечника, скорость движения и длина дуги влияют на текучесть и форму лужи. Стремитесь к сфокусированной дуге, едва касающейся передней кромки бассейна. Держа резак перпендикулярно шву, медленно ведите чашку по ходу движения, добавляя наполнитель в заднюю часть расплавленного участка.

Настраивая силу тока и напряжение дуги, установите подходящий уровень сварочного тока. При слишком малой силе тока не удается добиться проплавления шва. Чрезмерный нагрев усложняет контроль над лужицей и чреват прожогом. Для 3-миллиметровой алюминиевой пластины 5052 идеальными начальными параметрами являются 120 ампер при 11 вольтах.

Настройки аппарата также позволяют сбалансировать силу дуги и поведение горячего старта/заполнения кратера при затягивании дуги и завершении сварного шва. Современные аппараты TIG с квадратной волной позволяют даже регулировать частоту для наилучшего смачивания и очистки от колебаний дуги.

Другие рекомендации по оттачиванию навыков сварки алюминия TIG включают:

  • Поддержание длины дуги 1 мм при изменении расстояния от контакта с чашкой
  • Использование наименьшего вольфрама и размера чашки для концентрации плотности дуги
  • Добавляйте наполнитель ведущим концом в более холодную зону и не касайтесь вольфрама
  • Изготовление бусин на тренировочной пластине для устойчивой укладки проволоки присадочного металла
  • Тщательная очистка между проходами сварки
  • Предварительный нагрев тонкого алюминия толщиной более 3 мм до 150°F

При наличии терпения и настойчивости сварка алюминия TIG представляет собой вполне реальную отправную точку для овладения этим незаменимым навыком производства.

Присадочные металлы

Присадочный металл составляет значительную часть многих сварных швов TIG и несет нагрузку в соединениях за счет своего затвердевшего осадка, а не за счет расплавления основных материалов. Соответствие состава и свойств присадочного металла и соединяемых алюминиевых сплавов существенно влияет на качество и долговечность TIG-сварки алюминия.

К распространенным видам алюминиевых присадочных металлов относятся:

  • Пруток из чистого алюминия (1100)
  • Алюминиевая/кремниевая (4043) проволока
  • Алюминиево-магниевый (5056) присадочный материал
  • Другие специализированные составы (2319, 5183, 55356)

Каждый присадочный металл для TIG обладает характеристиками легирующих элементов, влияющих на текучесть, склонность к растрескиванию, прочность, коррозионную стойкость, соответствие цвета и многое другое. Чистый алюминиевый пруток 1100 — самый простой вариант присадки с хорошим внешним видом, соответствующим сплавам серии 1xxx, но ценой более низкой прочности. проволока 4043 обеспечивает превосходную текучесть с некоторым раскисляющим действием кремния для лучшего смачивания алюминия. Соответствие наполнителя основным легирующим добавкам основного сплава также минимизирует растрескивание и помогает сохранить схожие механические свойства.

Выбор наполнителя зависит от следующих факторов:

  • Прочность, пластичность и состав
  • Тип сплава и отпуск свариваемого алюминия
  • Толщина сечения и силы, удерживающие соединение
  • Сложности с положением при сварке, требующие плавности
  • Ограничения по доступности и стоимости

Отличным вариантом для начала является приобретение различных типоразмеров и составов алюминиевых TIG-присадок, чтобы найти то, что лучше всего подходит для ваших сварочных проектов на ломовом материале.

Настройка и процесс сварки

Прежде чем пускать дугу, необходимо правильно настроить оборудование TIG, что повысит производительность и уменьшит разочарование при обучении. Большинство современных инверторных сварочных аппаратов содержат предустановленные параметры горячего старта, силы дуги и импульса, подходящие для алюминия в диапазоне 130-150 ампер постоянного тока с положительным электродом (DCEP). Выбор 100% аргона в качестве защитного газа, подаваемого со скоростью около 15 кубических футов в час (CFH) (или 10-25 литров в минуту [L/min]), также защищает алюминиевую сварочную ванну от атмосферных загрязнений.

Защитный газ аргон вытесняет воздух и предотвращает образование нитридов в металле шва. Горячий старт помогает инициировать начало дуги, чтобы избежать прилипания. Усилие дуги сглаживает дугу при сварке алюминия. Параметры импульса, такие как частота и % включения, также помогают создать широкую лужу, чтобы заполнить канавки в швах алюминиевых изделий. Настройка этих синергетических параметров сварочного аппарата требует проб и ошибок, но производители стараются оптимизировать их. Как правило, для сварки 1/8-дюймовых швов алюминиевых листов хорошо подходит напряжение 120-150 ампер с использованием лантанированного вольфрамового электрода #5 или 3/32 дюйма, заточенного до точки. Правильный треугольный угол заточки уравновешивает производительность и износ электрода с течением времени. Очистка поверхностей от окислов с помощью нержавеющей щетки и ацетона также помогает при сварке алюминия перед началом работы.

Установив в горелку острый, смазанный вольфрам, закрепив заготовку и надев сварочное оборудование, выполните следующие шаги, чтобы выполнить сварку TIG:

1: Очистите

Очистка алюминиевой детали означает удаление оксидного слоя на металле.

Этот шаг — самая важная часть всего процесса.

Очистка необходима из-за разницы в температурах плавления оксидного слоя и необработанного алюминия:

  • Алюминий плавится при температуре около 1 200 градусов по Фаренгейту,
  • В то время как его оксидный слой плавится только при температуре более 3 200 градусов по Фаренгейту.

Методы очистки алюминиевых поверхностей для сварки

ЗагрязнительМетод очисткиОписаниеДля сварочных поверхностейДля всей детали
Масло и смазкаПротирка растворителемПротрите ацетоном, спиртом или другими углеводородными растворителями с помощью безворсовой тканиДаДа
Щелочная протиркаПротирать растворами, содержащими гидроксид натрия/калия в концентрации 5-10%ДаДа
Обезжиривание погружениемОпустить только края стыков в перемешиваемую емкость со щелочью или растворителем на 1-3 минутыДаНет
Эмульсионная очисткаРаспылите щелочные эмульгирующие очистители и промойте под давлениемНетДа
Обезжиривание паромКонденсация паров горячих растворителей, таких как трихлорэтилен или перхлорэтиленНетДа
Ультразвуковая агитацияСочетание ванны со щелочным раствором и ультразвуковых волн для удаления загрязненийНетДа
Пыль и твердые частицыВакуумированиеИспользуйте промышленную вакуумную насадку для удаления мелкого мусораДаДа
ВыдуваниеИспользуйте отфильтрованный, не содержащий влаги сжатый воздух для удаления частицДаДа
ПромывкаПромойте водой и дайте полностью высохнутьДаДа
Оксиды поверхностиКислотная травляОкуните или протрите соединение 10-30%-ным раствором азотной, серной или фосфорной кислотыДаНет
Абразивоструйная обработкаОбработайте поверхность зерном оксида алюминия под давлением 60-100 фунтов на квадратный дюйм для удаления окисловДаДа
Нержавеющая проволочная щеткаУдалите окислы с помощью ручной или электрической проволочной щеткиДаДа
Напильник/песокЗачистите напильником или песком стык и прилегающую область, чтобы обнажить металлДаНет

Если оставить все как есть, то при сварке TIG при высоких температурах оксидный слой будет просто остывать, как кожа, в то время как алюминий под ним расплавится.

Чтобы очистить алюминий от оксида, можно пойти тремя путями:

  • Использовать самоочистку из настроек кондиционера (настройка баланса кондиционера)
  • Используйте химические вещества, такие как ацетон или другие обезжиривающие растворители
  • Используйте механические инструменты, например, проволочную щетку

Помните, что одно только возиться с балансом AC не может заменить правильную подготовку алюминия.

Причина в том, что для полного удаления таких загрязнений, как масла, углеводороды или старые ленты, необходимы химикаты или щетки.

2: Настройте сварочный аппарат для сварки алюминия TIG

Вы должны познакомиться с органами управления вашего сварочного аппарата.

К числу ключевых настроек относятся:

  • Выбор сварочных ампер
  • Выбор полярности (используйте DCEP для нагрева вольфрама, а затем переключитесь на AC для сварки алюминия)
  • Настройка процента очистки
  • Настройка частоты переменного тока

3: Зажигайте дугу и очищайте

После зачистки вольфрамового наконечника переключите переключатель полярности на переменный ток, и вы готовы к сварке.

Крепко держите горелку под углом около 15 градусов и держите вольфрам рядом с алюминием (на расстоянии около 1 диаметра вольфрама).

Когда все будет готово, запустите дугу.

Сразу же начнется очищающий гул — вы увидите, как металл проваривается и приобретает матовый блеск.

Не забудьте надеть перчатки для TIG, потому что этот процесс может стать довольно горячим.

4: Сформируйте сварочную ванну и добавьте наполнитель

Через 1-2 секунды появится блестящая мокрая лужица, поскольку оксид растворяется.

Когда вы увидите это, начинайте двигать горелку очень уверенно.

Равномерно перемещайте горелку с зазорами в 1/8 дюйма и вводите присадочный пруток в хвост лужицы.

Чтобы нанести шпатлевку, зажмите стержень между двумя пальцами и зажмите большим пальцем.

Зачерпывайте присадочный материал только у основания лужицы — зачерпывание в центре загрязняет вольфрам.

Держите дугу плотно, прижимая горелку, чтобы сварной шов плотно сидел под аргоновым одеялом.

Если все сделано правильно, вы увидите ровные равномерные пульсации в сварном шве.

Контролируйте температуру с помощью педали, чтобы каждый раз идеально набирать силу тока.

Совет: слегка приподнимите горелку при добавлении наполнителя, так как высота лужицы меняется.

В противном случае лужа будет прилипать к вольфраму.

Держите горелку и наполнитель под углом 90 градусов для легкого скольжения.

В общем, плавно скользите одной рукой, а другой наносите присадочный материал.

5: Заканчивайте и закручивайте

Достигнув конца, не останавливайте сварку.

Добавьте еще немного присадочного материала на последний участок, при этом вращайте горелку по мере уменьшения нагрева.

В противном случае вы можете проделать дыры прямо в самом шве!

Мой опыт TIG-сварки алюминия на постоянном токе

Я участвовал в спорах о TIG-сварке алюминия на постоянном токе. Многие говорят, что этого делать нельзя! За 15 лет работы сварщиком я понял, что нет такого понятия, как «нельзя» — вы просто не знаете, как. Поэтому я хочу поделиться рецептом, как сварить алюминий на постоянном токе.

Настройки аппарата

  • Настройте аппарат для сварки стали на 190-210 ампер
  • Используйте ножную педаль
  • Стандартная или газовая линза

Материалы

  • 2% вольфрамовый стержень
  • 3/32-1/8″ стержень заточенный
  • 4043 стержень 3/32″

Газы

  • 25-30 фунтов на квадратный дюйм Гелий
  • 5 фунтов на квадратный дюйм Аргон
Как сваривать алюминий TIG - руководство для начинающих
  • Не нужен кондиционер
  • Нет предварительного нагрева для толстых деталей
  • Небольшой корневой проход для предварительного нагрева крышки
  • Горячее горение для меньшего коробления
  • Грязный вид сварного шва
  • При плохом размещении проволока разваливается
  • Гелий не дешев

TIG-сварка алюминия на постоянном токе — нетрадиционная, но жизнеспособная технология для определенных областей применения. При правильных настройках аппарата, подготовке материалов, газов и техники можно получить качественные швы на алюминии, используя постоянный ток вместо более распространенного метода переменного тока. Хотя постоянный ток оставляет более грязный с косметической точки зрения сварной шов и имеет меньшую погрешность, он дает такие преимущества, как отсутствие предварительного нагрева и меньшее коробление деталей. Для правильных случаев, когда внешний вид не имеет решающего значения, сварка алюминия на постоянном токе может быть эффективным вариантом для опытных сварщиков.

Устранение неполадок

Знание причин и способов их устранения позволяет диагностировать и решать проблемы:

ПроблемаПричинаРешение
Отсутствие плавленияНедостаточная очистка или низкий уровень нагреваУвеличьте силу тока; тщательно удалите поверхностные окислы
ПористостьЗагрязнения от масел, покрытий или присадочных материаловИспользуйте растворители и абразивные материалы; защитите сварочную ванну от воздействия воздуха
РастрескиваниеЧрезмерное тепловыделение; восприимчивость сплава; жесткость шваПодогрев; плавное добавление наполнителя; использование импульсно-дуговой сварки
ПрогарСлишком много тепла сконцентрировано в одной областиПоддерживайте постоянную скорость движения; уменьшите силу тока
ИскажениеБыстрый нагрев и охлаждение зоны сваркиИспользуйте предварительный подогрев; планируйте конструкцию шва так, чтобы минимизировать напряжения; используйте зажимы или приспособления

Меры предосторожности

Правильные меры безопасности снижают риск ожогов, поражения электрическим током, повреждения легких, пожаров и травм.

К основным средствам защиты относятся:

  • Сварочный шлем с правильным затенением линз
  • Термостойкие перчатки с рукавами
  • Кожаный фартук и огнестойкая одежда
  • Защитные ботинки
  • Респиратор или вытяжка для удаления дыма

Кроме того, необходимо:

  • Содержать рабочую зону в чистоте и очищать ее от горючих материалов
  • Обеспечить достаточную вентиляцию во время сварки
  • Обеспечить безопасность газов и осторожно пользоваться горелками
  • Никогда не прикасаться к электрическим деталям под напряжением
  • Давать достаточное время на остывание перед обработкой сварных швов

Бдительность и соблюдение правил техники безопасности сохраняют здоровье сварщиков и предотвращают несчастные случаи на производстве. Учет рисков позволяет наслаждаться TIG-сваркой алюминия продуктивно и ответственно.

Заключение

Освоение TIG-сварки алюминия основывается на понимании уникальных свойств этого легкого металла. Успех приходит после подготовки основы — очистки деталей, настройки аппарата, нанесения удара и создания расплавленной сварочной ванны, координации добавок присадочного металла и контроля подачи тепла.

Хотя поначалу процесс представляет некоторые трудности, исключительная прочность, коррозионная стойкость, внешний вид и зависимость от мастерства, а не от силы или видения делают сварку алюминия GTAW очень полезной. Точность, контроль и мастерство продолжают очаровывать изготовителей.

Начинающие сварщики должны быть терпеливы в освоении хорошей техники. Придерживайтесь основных принципов, внимательно следите за работой инструкторов по сварке и повторяйте правильные движения горелкой на практике. Со временем тепловая эффективность и точность дуги повысятся, а качество и стабильность алюминиевых TIG-сварных швов улучшатся. Упорство и преданность ремеслу порождают компетентность.

Имея фундаментальные знания о том, как сваривать алюминий TIG, начинающие сварщики могут смело браться за проекты из этого универсального современного металла, используя квинтэссенцию сварочного процесса.

Похожие записи