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
Защитные газы Ar, He и их смеси

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

Стыковое соединение алюминия

Конструктивные элементы подготовки кромок (размеры приведены в мм)

Стыковое соединение алюминия

Конструктивные элементы подготовки кромок при сварке со сквозным проплавлсннем н формированием шва на весу

При сварке за один проход может возникнуть надрез корня шва

Надрез корня шва

При снятии фаски с обратной стороны стыкуемых кромок надрез не возникает. Для снятия фасок можно использовать напильник

Стыковое соединения алюминия

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
Не
Ar

80-130
120-160
150-220

18-20
24-26
23-24

30-40
15-50
45-70

1,4-1,6

13-18

8-10
45-50
10-20

6

0+1

ИДС

ИДС

СТР

Ar
Не
Ar

180-250
180-200
200-320

23-26
25-30
23-30

20-35
25-45
25-35

1,6-3
1,6-2
1,6-2

15-30
15-25
15-25

12-14
45-50
12-18

8-10

0+1
0+4

ИДС

СТР

СТР

Ar
Ar
Не

250-320
250-400
250-320

25-30
25-33
32-36

20-35
25-45
25-35

1,6-3
1,6-4
1,6-2

15-40
15-25

12-20
14-25
60-70

12-16

0+4
0+1,5
0+1,5

СТР

Ar
Ar
Не
Не+Ar

320-420
400-500
280-360
300-450

26-28
28-35
34-36
30-34

20-30
25-35
20-25
20-25

2
4
2-3
4

18-25
25-40
26-30
25-40

20-25
20-25
60-80
70-80

20-30

0+1,5

СТР

Ar
Не+Ar
Не

310-550
300-500
280-360

26-35
30-35
34-36

18-20
18-25
20-25

2-4
2-4
2-3

20-40
20-40
20-30

18-25
60-80
70-80

2,5-3

0+0,5

ИДС
ИДС
КЗ
СТР

Ar
Не
Не
Ar

60-100
80-100
90-120
90-120

16-18
17-19
16-17
17-19

35-40
35-45
40-45
40-45

1-1,4
1-1,2
0,8-1,2
0,8-1,2

10-15

6-8
35-40
35-40
6-9

4-5

0+0,5

ИДС
СТР
ИДС

Аг
Аг
Не

120-220
150-220
150-200

18-22
19-22
25-30

25-35
25-35
25-40

1,2-1,6
1,2-1,4
1,2-1,6

12-18
12-15
12-18

10-12
10-12
35-40

8 и более 0+1 СТР Аг
Не
280-330
280-320

27-29
32-35

20-25
20-25

1,6
1,6

18-30
18-25

20-25
45-60

Техника сварки

Сварка алюминия

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

Техника сварки алюминия

При наличии разделки кромок первый шов выполняют также без поперечных колебаний, а последующие - с небольшими (до 5 мм) перемещениями электрода

Техника сварки алюминия

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

Техника сварки алюминия

С внутренней стороны шов защищают остающимися или съемными подкладками либо защитным газом, подаваемым каким-либо из способов:

Сварка с поддувом

1- защитный газ; 2- свариваемые детали; 3- заглушки; 4 - соединительные тросики

Схема установки заглушек в трубопровод для поддува защитного газа

Подкладки для защиты корня шва

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.

Обратноступенчатый метод сварки

Для заварки кратера горелку возвращают в обратном направлении на расстояние, немного превышающее длину кратера, и одновременно снижают скорость подачи проволоки

Заварка кратера

При сварке угловых и тавровых соединений сварку заканчивают перемещением горелки в обратную сторону по шву, одновременно замедляя подачу проволоки.

Окончание сварки

Эффективным способом окончания сварки служит вывод конца шва на выводные планки, которые после сварки удаляют