Электроды для сварки алюминия

Электрод является незаменимым элементом сварки, без него процесс соединения двух металлических частей был бы невозможен. В зависимости от обрабатываемого материала, это изделие может обладать различными свойствами. Поскольку алюминий мягкий металл, то для него и электроды требуются специальные.

TIG сварка со смесью газов аргона или гелия – самый верный способ сварить алюминий, особенно если речь идет о тонких пластинах. Если использовать только гелий в качестве защитного газа, то образующаяся дуга и возможность глубокого проникновения могут лучше всего подойти для более толстых заготовок. При использовании только лишь аргона, поверхность недостаточно очищается от оксидной пленки. В результате шов получается пористым, а значит, менее прочным.

Такие изделия можно использовать для сваривания сплавов алюминия и желательно, чтобы электрод и заготовка были схожи по составу.

Имеющийся на поверхности флюс, который является обязательной составляющей алюминиевого электрода, способен удалять оксидный слой на основном металле, в то время как поток электродов удерживает оксиды от образования пленки на расплавленном металле. Именно флюс защищает сварной шов по мере его охлаждения и образует защитный барьер, который отлично работает даже в ветреную погоду.

В зависимости от коэффициента покрытия или толщины флюсового слоя, такие электроды делятся на 3 группы:

• с легким покрытием;
• со средним покрытием;
• с тяжелым покрытием.

Флюсовое покрытие на сварочных электродах имеет ряд преимуществ:

• защищает зону сварки от оксидации путем обеспечения необходимой атмосферы вокруг дуги;
• производит шлак с низкой температурой плавления, который растворяет примеси, присутствующие в металле, такие как оксиды и нитриды;
• определяет размер зерна сваренного металла;
• добавляет легирующие элементы к свариваемому металлу;
• стабилизирует дугу;
• уменьшает разбрызгивание сварочного металла;
• концентрирует поток дуги и уменьшает тепловые потери, что приводит к увеличению температуры дуги;
• замедляет скорость охлаждения сварного шва и ускоряет процесс затвердевания;
• увеличивает скорость осаждения металла и увеличивает глубину проникновения.

Шлакообразующими ингредиентами являются оксид кремния (SiO2), оксид марганца (MnO2), оксид железа (FeO), асбест, слюда. В некоторых случаях также используется оксид алюминия (Al2O3), но он делает дугу менее стабильной.

К числу ингредиентов, улучшающих характеристики дуги, относятся оксид натрия (Na2O), оксид кальция (CaO), оксид магния (MgO) и оксид титана (TiO2).

Дезокисляющие – графит, древесная мука, углекислый кальций, крахмал, целлюлоза, доломит. В качестве связующих материалов используются силикат натрия, силикат калия и асбест.

Легирующими элементами, применяемыми для повышения прочности сварного шва, являются ванадий, кобальт, молибден, алюминий, хром, никель, цирконий, вольфрам.

Для инверторной электродуговой сварки алюминия используют чаще всего электроды с вольфрамом.

Церированный вольфрамовый электрод имеет огромные возможности для работы при более высоких температурах. Он также довольно часто используется с современными технологиями. Его можно и нужно применять при работе со сварочным инвертором, который необходим для обеспечения стабильности подачи тока.

Церированный вольфрамовый электрод позволяет увеличить сварочную силу тока на 25-30% по сравнению с чистым вольфрамом того же диаметра.

Таким образом, в настоящее время в тяжелой промышленности для осуществления сварочных процессов преимущественно используются церированные, торированные, лантанированные и цирконированные вольфрамовые электроды не только для сплавов, но и для чистого алюминия.

В таком изделии около 97% вольфрама и всего 2% церия. Это лучшее решение для установки с небольшой силой тока. Основная сфера использования – сварка тонких пластин, труб.

Лантанированные электроды содержать лантан. Они дают превосходную дугу, которая долгое время сохраняет стабильность. Изделия идеально подходят для работы с отрицательными электродами при постоянном и переменном токе. Лантан равномерно распределяется по поверхности шва.

Если требуется обеспечить сварку с минимальным количеством разбрызгивания, тогда стоит применять цирконированный вольфрамовый электрод.

На каждой упаковке к таким изделиям точно указан полный состав. В зависимости от него меняются свойства во время проведения сварочных работ.

Выбрать электрод для работы несложно, необходимо только знать, какими качествами обладает каждый из видов. Отличает их между собой цвет покрытия. В крайнем случае всегда есть возможность применить обычное вольфрамовое изделие.

Графитовые электроды используются в дуговой сварке как с постоянным, так и переменным током. Удельное электрическое сопротивление графитовых электродов обеспечивает максимальную токоведущую способность без перегрева. Насыпная или кажущаяся плотность более высокая, что, как правило, отражается на качестве шва.

Прочность на изгиб высокая, что приводит к снижению частоты обрыва. Прочность на растяжение так же более высокая. Коэффициент теплового расширения низкий, что дает лучшую устойчивость к тепловому удару.

Такие изделия выдерживают большие токи и высокую скорость разряда. Они не так легко деформируются, устойчивы к растрескиванию и сколам, окислению. Электроды этого типа обладают высокой механической прочностью, низким электрическим сопротивлением. Они дают необходимую точность обработки.

Графитовый электрод HP в основном используется для сверхвысокой мощности электрической дуги с диапазоном плотности тока 18-25 а/см2. Из технических характеристик – высокая плотность, химическая стабильность. Такой электрод устойчив к растрескиванию и сколам.

На поверхности таких изделий не должно быть более 2-х дефектов при использовании или поперечной трещины. Если имеется продольная трещина, то ее длина должна составлять менее 5% от окружности электрода, а ширина варьироваться от 0,3 до 1,0 мм.

Широко используются 2 типа угольных электродов. Предварительно обожженные углеродные электроды изготавливаются из смеси углеродистых частиц и каменноугольной смолы, которая выступает в качестве связующего звена. Электрод образуется путем выдувания из нагретой пластиноподобной смеси и впоследствии запекается. Конечная температура обжига достаточна для карбонизации связующего элемента. Она составляет около 850°С. При таком показателе связующий компонент устанавливается, все летучие вещества уходят, а значительная часть продукта подвергается усадке.

Изделия изготавливаются в погружных дуговых печах. Среди них есть различные сплавы и соединения. Каждый используется при сваривании определенного типа металла.

Угольные электроды аморфны. Они образуются из смеси частиц, наполнителей. Предварительно обожженные изделия изготавливаются во всех диаметрах до 1500 мм. Некоторые производятся в виде четырехугольников, все зависит от используемой печи.

Производство углеродных электродов является капиталоемким бизнесом. Производители прямых штыревых углеродных электродов следуют установленным спецификациям, принятым для графитовых электродов. Единые стандарты не существуют для бесконтактных соединений, что приводит к ограниченной взаимозаменяемости между брендами. Диаметры электродов предлагаются как в американских, так и в метрических размерах без ограничений на уникальные габариты.

Для работы с алюминием используют покрытые электроды. Из наиболее востребованных – ОЗА-1, который применим исключительно для чистого металла. Перед тем как начать работу, потребуется сначала очистить поверхность от оксидного слоя и дополнительно подогреть ее.

При использовании этого изделия сварной шов получается сложным. Его обязательно нужно промывать водой, но ее предварительно подогревают. Шов очищается металлической щеткой. У описываемого расходника имеется и недостаток – очень сложно качественно выполнить работу в вертикальном положении, поскольку начинает образовываться дополнительная дуга.

Так же для толстых деталей, изготовленных из чистого алюминия, используют электрод ОЗАНА-1. Прогрев осуществляется до температуры в 400°С. ОЗАНА-2 – модификация того же изделия, используемая для алюминиевых сплавов.

Если материал легирован силеном, марганцем или магнием или необходимо сварить дюралюминий, тогда идеальным решением станет электрод под маркой ОКБ96.20.

В такой отрасли, как машиностроение, используется электрод под маркой ОК96.50. Его стержень изготавливается из алюминия, а поверх наносится кремний и железо, при этом толщина изделия может быть разной.

Сварка возможна только током обратной полярности. Если использовать обмазку щелочно-солевым составом, то можно сформировать защитный слой, который нейтрализует оксидную пленку, негативно сказывающуюся на качестве шва.

Опытные сварщики перед использованием этого электрода советуют прогревать заготовку до температуры в 250-300°С.

Если технология сварки тщательно соблюдается в домашних условиях, то никаких проблем с получением качественного шва возникнуть не должно.

Для более сложных работ, где требуется хороший, прочный и непористый шов, потребуется правильно подобрать марку проводов.

Перед сваркой обязательно нужно качественно зачищать поверхность, подлежащую обработке. Сделать это можно как механическим, так и химическим методом. После очистки сваривать детали советуют не позднее чем через 8 часов. Если прождать дольше, то оксидная пленка снова начнет появляться, в результате – плохой сварной шов, и чем больше времени проходит, тем ниже его качество.

Чистый вольфрам имеет способность плавиться при более низких температурах, образуя закругленный шар на кончике сварочного пистолета. Этот шарик, по мере того как он вырастает, может мешать сварщику, не давая возможности сфокусироваться на поставленной задаче. Такое образование не позволяет увидеть лужу сварочного металла, и дуга, которая очень важна для получения правильных швов, в результате становится нестабильной. Неопытный сварщик может не справиться с таким электродом, и сварной шов получится плохим.

Какие электроды использовать для сварки алюминия, смотрите далее.