Зварювання алюмінію

Алюміній плавиться за 660 °C, а його оксидна плівка — за 2050 °C. Уся техніка зварювання алюмінію побудована навколо цієї суперечності: спочатку треба прибрати плівку, і лише потім варити.

Оксидна плівка

Оксид алюмінію утворюється миттєво на повітрі, тугоплавкий і не пропускає дугу до металу. Прибирають його двома способами, і зазвичай застосовують обидва одразу.

• Механічно — нержавіючою щіткою безпосередньо перед зварюванням. Не наждаком: абразив вбиває частинки в м’який метал.
• Дугою — на змінному струмі. У напівперіод зворотної полярності дуга руйнує плівку катодним розпиленням; це і є причина, з якої алюміній варять на AC.

Між зачищенням і зварюванням має минути якомога менше часу: плівка відновлюється за хвилини.

Завантажити схему: SVG · PNG

Струм і газ

Гелій піднімає тепловкладення й потрібен на товстому металі: без нього провару не досягти, бо алюміній відводить тепло втричі швидше за сталь. Діаметр вольфраму підбирає калькулятор вольфраму: на змінному струмі він береться із запасом.

Присадка: 4043 чи 5356

Практичне правило: ливарні сплави та серії 6xxx частіше варять 4043, конструкції з 5xxx і все, що піде на анодування, — 5356.

Пори

Пористість — головний дефект алюмінієвих швів, і причина майже завжди водень. Його джерела: волога на кромках і на присадці, олива, оксидна плівка, підсмоктування повітря в пальник. Тому кромки знежирюють, присадку зберігають у сухому місці й не торкаються голими руками, а перед роботою перевіряють щільність газового тракту.

З підігрівом алюмінію обережність потрібна у зворотний бік, ніж зі сталлю. Вище приблизно 120 °C сплави 6xxx втрачають зміцнення, і зона термічного впливу лишається розм’якшеною назавжди — підігрів «про всяк випадок» псує з’єднання, а не рятує його. Посібники Hobart і ESAB з посиланням на AWS D1.2 дають для термозміцнюваних сплавів (і серії 5xxx з магнієм понад 3 %) межу підігріву й міжпрохідної температури 120 °C, причому тримати метал за неї не довше 15 хвилин. І ще: алюміній перед розплавленням не змінює кольору, тому дивляться на ванну, а не на метал.

Який це сплав і яка присадка

Перш ніж обирати дріт, треба знати, що лежить на столі. Перша цифра позначення сплаву говорить про основну добавку, і це визначає присадку сильніше, ніж товщина чи процес.

Якщо деталь піде на анодування, вибір звужується до 5356 — 4043 темніє до сірого, це видно в порівняльній таблиці вище. Якщо з’єднання працюватиме за температури понад 65 °C, 5356 відпадає через корозійне розтріскування. Коли обидві умови збігаються, рішення ухвалюють разом із виробником присадки.

TIG на змінному струмі по кроках

1. Баланс. Відправна точка — близько 30 % очищення, як у таблиці режимів. Більше очищення — ширша матова смуга біля шва й сильніше гріється електрод; менше — глибший провар, але оксид перестає сходити.
2. Електрод. WZ-8 із кулькою на кінці або — у нових інверторах — за інструкцією апарата. Діаметр добере калькулятор вольфраму.
3. Старт. Підвищений струм на початку, бо алюміній забирає тепло; педаль знімає струм, коли метал прогріється.
4. Присадка. Пруток подають на передній край ванни й не виводять із газового захисту — нагрітий кінець прутка окиснюється за секунду.
5. Читання шва. Світла матова смуга поруч із валиком — зона очищення, вона має бути. Чорний наліт на валику — ознака бруду, недостатнього очищення або нестачі газу.

Загальні правила процесу — на сторінці про зварювання TIG.

MIG по алюмінію: навіщо тягнучий механізм

Алюмінієвий дріт м’який. Проштовхуваний крізь кілька метрів рукава, він вигинається, плутається біля роликів і йде ривками. Тому в таблиці режимів стоїть штовхально-тягнучий механізм (push-pull), а якщо його немає, застосовують одне із замінних рішень:

• Пальник push-pull — другий мотор у руків’ї тягне дріт, ролики в подавальному механізмі його штовхають. Цехове рішення; при довгих рукавах єдино надійне.
• Spool gun — маленька котушка просто в пальнику, дріт проходить кілька сантиметрів. Зручно при епізодичній роботі.
• Короткий рукав із тефлоновим каналом, ролики U і слабкий притиск — працює з дротом 5356, він жорсткіший; із 4043 більше клопоту.

Струмовий наконечник для алюмінію на розмір більший за дріт, бо дріт розширюється від нагрівання. Пальник ведуть кутом уперед, штовхаючи, а не тягнучи, — тоді газ випереджає ванну. Газ: аргон, а з 6 мм — аргон із 30 % гелію, як у таблиці. Налаштування роликів і каналу описане в статті обслуговування апарата.

Приклад: рама з профілю 6082, 40×40×3

1. Сплав 6082 — серія 6xxx, отже присадка 4043, а якщо раму анодуватимуть — 5356.
2. Процес. На кілька рам — TIG на змінному, на серію — MIG із push-pull, краще імпульсний.
3. Підготовка. Знежирення, нержавіюча щітка лише для алюмінію, зварювання протягом кількох хвилин після зачищення.
4. Температура. Без підігріву понад приблизно 120 °C — сплав втрачає зміцнення. Між проходами чекати, доки деталь охолоне.
5. Міцність. Зона термічного впливу в 6082 завжди слабша за основний метал — враховувати це має конструктор рами, а не зварник. Масу профілів порахує калькулятор маси алюмінію.

Типові помилки з алюмінієм

• Щітка, якою чистили сталь. Частинки заліза в шві — це корозія та включення.
• Абразивний круг для оброблення кромок. Абразив вбивається в м’який метал — краще фреза або напилок по алюмінію.
• Дріт із котушки, що лежала відкритою в цеху. Гідратований оксид на дроті — це водень у шві й пори.
• Зварювання MIG кутом назад. Ванна виходить з-під газового захисту, шов чорніє.

Автор: Dmitry Frolov, зварник, виготовлення металоконструкцій Оновлено: 27 вересня 2026