Для зварювання деталей з алюмінію та його сплавів застосовується як MIG- так і TIG (AC)-зварювання. Швидкість TIG-зварювання втричі нижча, ніж швидкість MIG-зварювання, але зварний шов виходить якіснішим, гарантується відсутність пор.

Основні рекомендації щодо зварювання та властивості алюмінію
Перш, ніж приступити до зварювання алюмінію, зварювальник повинен знати особливості матеріалу та технологію зварювання.
Чистий алюміній проводить електричний струм у чотири рази краще за сталь, тому процес його зварювання має свої технологічні особливості. Здатність проводити тепло у алюмінію (близько 2,2 Вт/(см·K)) також значно вища, ніж у сталі (близько 0,6 Вт/(см·K)). Наприклад, у таких часто застосовуваних алюмінієвих сплавів, як AlMg4,5Mn або AlMg5, теплопровідність становить від 1,2 до 1,3 Вт/(см·K), що також вище значення теплопроводності сталі. Те, що алюміній краще проводить тепло, робить небажаним збільшення швидкості зварювання – зменшується глибина провару. Для кристалізації зварювальної ванни потрібно менше часу, тому відбувається неповне газовиділення, що може призвести до утворення пор у зварному шві. Щоб уникнути цього, необхідно встановлювати більше значення сили зварювального струму, ніж при зварюванні сталі; попередньо нагріти деталі, що зварюються, і використовувати інертний захисний газ, бажано гелій. На початку зварювання можливе зменшення міцності зварного шва через відсутність повного провару через недостатнє прогрівання кромок деталей, що зварюються. Виходом із цього положення може бути використання функції 4-тактного зварювального циклу. У першому такті зварювання подається імпульс струму, за значенням та концентрацією енергії більший ніж зварювальний, який дозволяє прискорити нагрівання кромок деталей, що зварюються (див. також Спеціальні рекомендації з MIG-зварювання).

Матеріали та зварювальний дріт
Спектр алюмінієвих сплавів сьогодні дуже широкий. Що стосується алюмінієвого дроту, загальною вимогою є його своєчасне використання. Зберігання при розкритій упаковці повинно бути зведене до мінімуму, оскільки швидке окислення поверхні веде до погіршення якості дроту. Місце майбутнього зварного шва має бути ретельно очищене від жирових, масляних та інших забруднень. Це має бути зроблено безпосередньо перед зварюванням. За короткий час алюміній покривається шаром оксиду алюмінію (Al2O3). Цей оксидний шар руйнується за допомогою катодного розпилення при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності або зварюванні на змінному струмі.

Захисні гази для зварювання
Деталі та конструкції з алюмінію та алюмінієвих сплавів повинні зварюватись у середовищі захисних інертних газів. Здебільшого більш високий показник теплопровідності гелію визначає відповідно і більш високу температуру зварювальної ванни, що виявляється перевагою при зварюванні товстостінних деталей. Застосування суміші захисних газів сприяє більш повному газовиділенню – ймовірність утворення пор у зварному шві зменшується.

Спеціальні рекомендації щодо MIG-зварювання

Зварювальні апарати

Стандартні MIG/MAG-апарати підходять для зварювання алюмінію досить умовно. Оптимального результату можна досягти, використовуючи імпульсно-дугові апарати, які мають спеціальну програму для зварювання алюмінію.

Імпульсно-дугове зварювання

Імпульсно-дугові зварювальні апарати мають готові програми для зварювання різних матеріалів і сплавів. Ручний перемикач на панелі керування дозволяє вибрати будь-яку програму. За допомогою кнопкового керування на регуляторі енергії потрібно вибрати лише силу струму. Налаштування всіх інших параметрів здійснюється автоматично мікропроцесором.

Подавання дроту

Алюмінієвий дріт значно м'якший за сталевий. У зв'язку з цим рекомендується чотирироликовий пристрій подавання для того, щоб притискне зусилля розподілялося на кожну пару роликів. Ролики для подачі алюмінієвого дроту повинні мати U-подібну канавку, щоб захистити поверхню дроту від пошкодження.

Зварювальний пальник

В якості напрямної для подавання дроту в зварювальному пальнику застосовується тефлонова трубка для зменшення тертя дроту. Загальна довжина пальника має перевищувати 3 м, а шланг може бути по можливості прямим. При товщині дроту більше 0,8 мм рекомендується застосування Push-Pull-пальника. У цьому пальнику встановлено додатковий механізм подачі дроту, що дозволяє збільшити довжину шланга до 10 м.

Положення пальника

При зварюванні деталей з алюмінію пальник встановлюють під кутом 10-20° до вертикалі. Відстань між соплом пальника і деталями, що зварюються, повинна бути 10-15 мм. При більшій відстані необхідно збільшувати тиск захисного газу для забезпечення захисту зварювальної ванни.

Витрата захисного газу

Рекомендується наступна витрата:
Діаметр дроту 1,0 мм – 12-14 л/хв
Діаметр дроту 1,2 мм – 14-16 л/хв
Діаметр дроту 1,6 мм – 18-22 л/хв
Для встановлення необхідної витрати газу рекомендується використовувати поплавковий регулятор тиску.

Функція 4-тактного зварювального циклу

Сучасні імпульсно-дугові зварювальні апарати фірми MERKLE мають особливу 4-тактну функцію. У першому такті зварювання активується імпульс струму за значенням і концентрацію енергії більший, ніж зварювальний, який дозволяє прискорити нагрівання кромок деталей, що зварюються. Застосування цієї операції допомагає уникнути зварювальних дефектів на початку зварювання.
На кінцевій стадії зварювання після обриву дуги в результаті усадки зварювальної ванни, як правило, утворюється кратер. Також можливе утворення усадкових (кристалізаційних) тріщин. Застосування запрограмованого плавного зниження зварювального струму в четвертому такті дозволяє заварити кратер і запобігти появі тріщин. Другий та третій такт є робочими тактами в імпульсно-дуговому процесі зварювання

Інтерпульс-метод

Одним із специфічних методів імпульсно-дугового зварювання є інтерпульс-метод, який має переваги перед іншими методами при зварюванні алюмінію. І тут додається другий імпульс-процес. Зварний шов виглядає так само, як і при TIG-зварюванні. Перевагами інтерпульс-методу є:
– зовнішній вигляд та якість шва як при ТIG-зварюванні;
– зменшення нагріву шва;
– зменшення термічних деформацій та короблення заготовки.

Спеціальні рекомендації щодо TIG (AC)-зварювання
1) TIG-апарати

Зварювання алюмінію TIG-апаратами виконують на змінному струмі (AC). Є великий вибір зварювальних апаратів із максимальною силою струму від 170A до 600A.

2) Положення пальника

Пальник розташовується за напрямом зварювання під кутом 15-40° до вертикалі. Присадковий матеріал подається у зварювальну ванну під кутом 10-30° по відношенню до заготівлі.

3) Кількість захисного газу

Кількість захисного газу становить приблизно 5-12 л/хв залежно від діаметра керамічної форсунки пальника. Після закінчення зварювання газ повинен ще деякий час надходити в зону зварювання для захисту зварювального шва і охолодження електрода, що не плавиться.