Технология сварки алюминия и его сплавов
Температура плавления алюминия 660°С, окисной пленки 2060°С
Марка |
Свариваемость |
Технологические особенности сварки |
|
Технически чистый алюминий |
Очистка кромок и присадка от окисной пленки | ||
АД00, АД0, АДД, АД |
Хорошая |
Электродная проволока Св-А1, Св-А000, Св-85Т. Защитные газы Ar, He и их смеси |
|
Деформируемые, термически не упрочняемые сплавы |
|||
АМц, АМцС, Д12 |
Хорошая |
Электродная проволока Св-АМЦ | |
АМг1 ,АМг2, АМг3 |
Электродная проволока Св-АМг3 | ||
АМг4, АМг5 |
Электродная проволока Св-АМг5 | ||
АМгб |
Электродная проволока Св-АМг6, Св-АМг7 | ||
Деформируемые, термически упрочняемые сплавы |
|||
АД31, АДЗЗ, АД35 АВ, АК6, АК8 |
Удовлетворительная |
Электродная проволока Св-АК5, Св-1557 |
|
АК4, АК4-1 |
Ограниченная |
||
В95 |
Плохая | Предварительный подогрев Термообработка после сварки при t=200-250°C. Электродная проволока Св-1557, Св-АМг5, Св-АМг6 |
|
1915, 1925 |
Удовлетворительная |
||
Литейные сплавы |
|||
АЛ 1, АЛ2, АЛ9, АЛ 25, АЛ 26 |
Хорошая |
Электродная проволока той же марки, что и основной металл Защитные газы Ar, He и их смеси |
|
АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ7, АЛ8, АЛ 10В |
Удовлетворительная |
Трудности при сварке
- высокая температура плавления окисной пленки по сравнению с температурой плавления алюминия;
- высокая теплопроводность:
- образование значительных остаточных напряжений и деформаций;
- нерастворимость окисной пленки в жидком металле сварочной ванны;
- при нагреве нет явных признаков перехода алюминия и его сплавов в жидкое состояние;
- образование кристаллизационных трещин.
Подготовка к сварке
Резку и подготовку кромок деталей из алюминия и его сплавов следует вести механическими способами
Стыковое соединение металла разной толщины
Конструктивные элементы подготовки кромок (размеры приведены в мм)
Конструктивные элементы подготовки кромок при сварке со сквозным проплавлсннем н формированием шва на весу
При сварке за один проход может возникнуть надрез корня шва
При снятии фаски с обратной стороны стыкуемых кромок надрез не возникает. Для снятия фасок можно использовать напильник
Свариваемые поверхности тщательно очищают от смазки, на ширине 100-150 мм от кромок обезжиривают ацетоном, уайт-спиритом или другим растворителем.
Пленку окиси алюминия удаляют механически или химическим травлением.
При механической обработке (непосредственно перед сваркой) кромки зачищают на ширину 25-30 мм абразивной бумагой, шабером или щеткой из нержавеющей проволоки диаметром не более 0,15 мм.
Химическое травление проводят в течение 0,5-1 мин в растворе, состоящем из 50г едкого натра и 45г фтористого натрия на 1 л воды. После травления поверхность промывают проточной водой, а затем осветляют в 30-35%-ном растворе азотной кислоты (для алюминия и сплавов типа АМц) или в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты (для сплавов типа АМг и В95). После повторной промывки поверхность сушат до полного испарения влаги.
Алюминиевую сварочную проволоку перед сваркой тоже обрабатывают. Сначала ее обезжиривают, а затем подвергают травлению в 15%-ном растворе едкого натра в течение 5-10 мин при 60-70°С. после чего следует промывка в холодной воде и сушка при температуре 300°С в течение 10-30 мин.
Подготовленные к сварке материалы сохраняют свои свойства 3-4 дня. Позже на поверхности вновь образуется окисная пленка.
Детали из алюминия и его сплавов собирают в приспособлениях или на прихватках, выполняемых аргонодуговой сваркой W-электродом. Расстояние между прихватками должно быть не более 150-180 мм.
Поверхности прихваток непосредственно перед сваркой зачищают металлическими щетками. Обнаруженные дефектные прихватки удаляют, и стыки прихватывают повторно. При сварке прихватки полностью переплавляют.
Выбор параметров режима
Сварку ведут на постоянном токе обрат ной полярности. Защитным газом служит apгон или гелий и их смеси. Непосредственно перед сваркой кромки обезжиривают .
Диаметр сопел горелок выбирают равным не менее 18-22 мм.
Длина дуги должна составлять 2-6 мм, а сварочный ток - быть больше, чем при ручной аргонодуговой сварке W-электродом. Сварку выполняют за один проходили двусторонними швами.
Процесс сварки может быть: импульсно-дуговым (ИДС), струйным (СТР) или с короткими замыканиями дуги (КЗ).
Ориентировочные режимы
Вид соединения |
Размеры, мм |
Процесс сварки |
Газ |
Сварочный ток, А |
Напряжение на дуге, В |
Скорость сварки, м/ч | Диаметр электрода , мм |
Вылет электрода, мм |
Расход газа, л/мин | |
S |
b |
|||||||||
2,5-3 |
0+0,5 |
ИДС |
Ar |
40-80 |
15-18 |
35-45 |
1,2 |
10-13 |
7-9 |
|
4 |
0+0,5 |
ИДС ИДС СТР |
Ar |
80-130 |
18-20 |
30-40 |
1,4-1,6 |
13-18 |
8-10 |
|
6 |
0+1 |
ИДС ИДС СТР |
Ar |
180-250 |
23-26 |
20-35 |
1,6-3 |
15-30 |
12-14 |
|
8-10 |
0+1 |
ИДС СТР СТР |
Ar |
250-320 |
25-30 |
20-35 |
1,6-3 |
15-40 |
12-20 |
|
12-16 |
0+4 |
СТР |
Ar |
320-420 |
26-28 |
20-30 |
2 |
18-25 |
20-25 |
|
20-30 |
0+1,5 |
СТР |
Ar |
310-550 |
26-35 |
18-20 |
2-4 |
20-40 |
18-25 |
|
2,5-3 |
0+0,5 |
ИДС |
Ar |
60-100 |
16-18 |
35-40 |
1-1,4 |
10-15 |
6-8 |
|
4-5 |
0+0,5 |
ИДС |
Аг |
120-220 |
18-22 |
25-35 |
1,2-1,6 |
12-18 |
10-12 |
|
8 и более | 0+1 | СТР | Аг Не |
280-330 280-320 |
27-29 |
20-25 |
1,6 |
18-30 |
20-25 |
Техника сварки
При сварке алюминия и его сплавов необходимо использовать чистые и сухие перчатки из спилка или из другого подобного материала
Механизированную сварку стыковых соединений без разделки кромок в нижнем и вертикальном положениях выполняют обычно без поперечных колебаний электрода
При наличии разделки кромок первый шов выполняют также без поперечных колебаний, а последующие - с небольшими (до 5 мм) перемещениями электрода
При сварке угловых швов в нижнем положении угол наклона горелки относительно вертикальной стенки - 30-45°. Угловой шов на вертикальной плоскости ведут снизу-вверх "углом вперед". Однопроходную сварку выполняют с перемещениями конца электрода. Угловые швы больших сечений на вертикальной плоскости делают многопроходными путем выполнения узких швов. Так же сваривают и стыковые горизонтальные швы
С внутренней стороны шов защищают остающимися или съемными подкладками либо защитным газом, подаваемым каким-либо из способов:
1- защитный газ; 2- свариваемые детали; 3- заглушки; 4 - соединительные тросики
Схема установки заглушек в трубопровод для поддува защитного газа
При сварке деталей толщиной 4 мм и более из-за быстрого остывания сварочной ванны в шве образуются поры. Чтобы предотвратить их появление, применяют шаговую сварку с возвратно-поступательными перемещениями горелки. Каждый шаг вперед на 3-6 мм сопровождается перемещением назад на 1,5-3 мм. Такая техника сварки обеспечивает более эффективную защиту и медленную кристаллизацию сварочной ванны, что в конечном счете гарантирует отсутствие пор.
Чтобы уменьшить деформации при соединении длинномерных конструкций, широко применяют обратноступенчатый метод сварки.
Для заварки кратера горелку возвращают в обратном направлении на расстояние, немного превышающее длину кратера, и одновременно снижают скорость подачи проволоки
При сварке угловых и тавровых соединений сварку заканчивают перемещением горелки в обратную сторону по шву, одновременно замедляя подачу проволоки.
Эффективным способом окончания сварки служит вывод конца шва на выводные планки, которые после сварки удаляют