Алюминий и его сплавы: оксидная плёнка, поры и техника сварки МИГ/ТИГ

Почему алюминий — «не как все металлы»

Углеродистую сталь варить «привычно» — металл плавится, ванна ведёт себя предсказуемо. Алюминий ведёт себя иначе, и у этого есть физические причины:

Из этой таблицы немедленно следуют три ключевые проблемы при сварке.

Проблема 1: Оксидная плёнка Al₂O₃

На поверхности любого алюминия — плёнка оксида Al₂O₃ (корунд). Она очень тонкая (10–50 нм), но физически чрезвычайно стойкая: плавится при 2050°C, тогда как сам алюминий — при 660°C.

Последствие для сварки: если не разрушить плёнку, она образует включения в шве, нарушает сплавление и «прячет» ванну под твёрдой скорлупой.

Как разрушают плёнку:

• Переменный ток (AC) при ТИГ: в отрицательном полупериоде (DCEN) ионы аргона бомбардируют поверхность и дробят оксид — это называется катодное распыление. Вокруг дуги видна светлая «зачищенная» полоса на металле — признак правильного AC ТИГ.
• МИГ на DC+ (обратная полярность): при DC+ также есть катодное очищение, но эффект меньше, чем при AC ТИГ. Для алюминия МИГ ведут на DC+ с чистым аргоном (не CO₂, не Ar+CO₂ — они реагируют с алюминием).
• Механическое и химическое удаление перед сваркой: обязательный шаг.

Проблема 2: Водород и пористость

Алюминий в расплавленном состоянии растворяет водород в 20 раз лучше, чем в твёрдом. При кристаллизации водород «не успевает» выйти → пузырьки застревают в шве → поры.

Источники водорода:

• Влага на поверхности основного металла или присадочной проволоки.
• Влага в защитном газе (некачественный аргон, протекающий шланг).
• Масло, гидравлическая жидкость, смазка.
• Влажный воздух при сварке в дождь или при конденсате.

Как бороться:

1. Механическая зачистка щёткой (нержавеющей!) + обезжиривание ацетоном — непосредственно перед сваркой (не за час до — плёнка нарастёт снова).
2. Хранить присадочную проволоку в сухом месте; перед сваркой — высушить при 60–80°C 1–2 часа.
3. Сварка при температуре основного металла ≥ +15°C (конденсат при холодном металле → поры).
4. Аргон — только марки «высший» или «первый», через чистый шланг.

Проблема 3: «Невидимый» нагрев

Сталь при нагреве меняет цвет — красный, белый. Алюминий — нет. При перегреве деталь внезапно «проваливается» без визуального предупреждения. Особенно опасно для тонкого алюминия (< 3 мм).

Решение: ориентироваться на ванну и поведение металла. Ванна при правильном ТИГ на алюминии «течёт» как ртуть — блестящая и подвижная. Как только начинает провисать или оседать — немедленно уменьши ток или убери дугу.

Свариваемые и несвариваемые сплавы алюминия

Выбор присадочной проволоки для алюминия

Техника сварки МИГ/ТИГ алюминия

МИГ-сварка алюминия

• Газ: чистый аргон (не CO₂, не смеси!), расход 15–20 л/мин.
• Полярность: DC+ (обратная) — катодное очищение.
• Специальный тефлоновый (пластиковый) лайнер в рукаве горелки — алюминиевая проволока мягкая и сминается в стальном лайнере.
• Скорость подачи проволоки — выше, чем для стали (алюминий легче, плавится быстрее).
• Диаметр проволоки: Ø1,0–1,2 мм (Ø0,8 мм часто рвётся в лайнере — слишком мягкая).
• Горелку держать ближе к металлу (меньше вылет).

ТИГ-сварка алюминия (AC TIG)

• Переменный ток (AC) — обязательно. Катодное распыление разрушает оксид.
• Вольфрамовый электрод: чистый W (WP, зелёный) — на AC он «шарится» и работает правильно. Для AC не использовать лантанированные (WL20) — шар не формируется правильно.
• Газ: чистый аргон.
• Присадочный пруток держать близко к ванне (не окунать в дугу).
• Скорость ведения дуги — выше, чем для стали: теплопроводность алюминия высокая, металл «убегает» от нагрева.

Для тонкого алюминия (< 3 мм) и точных соединений — ТИГ на AC практически стандарт: лучший контроль тепла, минимум пор, красивый шов. МИГ-сварка алюминия экономична на металле толще 4–5 мм.

Типичные ошибки при сварке алюминия