Газовые смеси для сваривания алюминиевых конструкций

Во время сварки газ используется для защиты готового сварного шва от воздействия кислорода и азота в атмосфере. Хотя свойства металла в основном определяются составом сварочной проволоки, защитный газ может влиять на прочность, пластичность, вязкость и коррозионную стойкость сварного шва. В целом, чем выше потенциал окисления защитного газа, тем ниже прочность и вязкость сварного шва. Это происходит потому, что кислород и углекислый газ в защитном газе увеличивают количество оксидных включений и снижают уровень таких материалов, как марганец и кремний, в металле шва.

Сварка алюминия с использованием чистого аргона в качестве защитного газа может привести к возникновению пористости, отсутствию проплавления, а также различных дефектов. Добавление гелия к защитному газу аргона может значительно уменьшить эти дефекты. Это связано с тем, что высокая теплопроводность гелия приводит к передаче большего количества энергии в сварной шов. Это, в свою очередь, создаёт более горячую сварочную ванну, что приводит к улучшению проплавления и замедлению времени застывания, что позволяет любому задержанному газу выйти наружу.

Особенности сварки алюминия

Алюминий можно сваривать как газом, так и дугой, но дуговая сварка более предпочтительна, так как площадь, на которой выделяется тепло, меньше, и скорость сварки может быть увеличена. Теплопроводность алюминия высока, в пять раз выше, чем у стали, поэтому при дуговой сварке уменьшаются деформации и склонность к образованию трещин. Алюминиевые сплавы обычно свариваются на переменном токе с использованием процесса газовой дуговой сварки вольфрамовым электродом. У многих источников питания «максимальное проплавление» указывается, когда более 50% цикла переменного тока проводится на отрицательной полярности электрода, а «максимальная очистка» — когда более 50% цикла проводится на положительной полярности электрода.

Сварка алюминия обычно сопровождается возникновением такой проблемы как водородная пористость. Высокая стабильность оксида алюминия создаёт мгновенную оксидную плёнку на поверхности проволоки и основного металла. Окружающая влага вступает в реакцию с поверхностным оксидом, образуя химические соединения, содержащие воду. Вследствие этого естественного процесса неправильно хранящаяся сварочная проволока или не зачищенная перед сваркой сварочная канавка могут способствовать появлению влаги в сварочной дуге. Влага диссоциирует под дугой, и водород растворяется в металле шва, образуя пористость после охлаждения.

Как осуществляется сварка алюминия

Наиболее распространёнными способами сварки алюминия являются:

Плазменная сварка

Сварка алюминия аргоном

Дуговая сварка с использованием аргона в некоторых случаях подразумевает использование смесей аргона и гелия. Важно помнить, что защитные газы не должны содержать водорода или кислорода, которые могут приводить к образованию пор. Оксидная мембрана содержит влагу, которая при нагревании превращается в водород и кислород. Для начала сварки оксидная мембрана должна быть удалена. Она не может быть расплавлена, так как ее температура плавления значительно выше температуры плавления алюминия.

Состав сварочной смеси

Обычно сварочные смеси подбираются в следующей пропорции: примерно 25% гелия до 75% гелия в аргоне. Регулируя состав защитного газа, можно повлиять на распределение тепла в сварном шве. Это, в свою очередь, может повлиять на форму поперечного сечения металла шва и скорость сварки. Увеличение скорости сварки может быть существенным, а поскольку газовые баллоны для сварки, а также затраты на оплату труда составляют значительную часть общих затрат на сварку, это может привести к значительной экономии.