Технология сварки алюминия и его сплавов

Температура плавления алюминия 660°С, окисной пленки 2060°С

Классификация алюминиевых сплавов по способу их получения

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

Технически чистый алюминий

Очистка кромок и присадка от окисной пленки

АД00, АД0, АД1 , АД

Хорошая

Присадок Св-А1, СвА000, Св-85Т

Деформируемые, термически не упрочняемые сплавы

АМц, АМцС, Д12

Хорошая

Присадок Св-AMц

АМг1, АМг2, АМг3

Присадок Св-AMг3

АМг4, АМг5

Присадок Св-AMг5

АМг6

Прксадок Св-АМг6, Св-АМг7

Деформируемые, термически упрочняемые сплавы

АД31, АДЗЗ, АД35 АВ, АК6, АК8

Удовлетворительная

Присадок Св-АК5, Св-1557

АК4, АК4-1

Ограниченная

В95

Плохая

Предварительный подогрев
Термообработка после сварки при t°= 200-250°С

Присадок Св-1557, Св-АМг5,. Св-АМг6

1915,1925

Удовлетворительная

Литейные сплавы

АЛ1, АЛ2, АЛ9, АЛ25, АЛ26

Хорошая

Присадок той же марки, что и основной металл

АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ7, АЛ8, АЛ10В

Удовлетворительная

Марки присадочной проволоки, используемой для сварки алюминия и его сплавов

Св-А1

Св-1557

Св-А97

Св-А5с

Св-АМц

Св-АМг3

Св-АМг5

Св-АМг6

Св-АМг7

Св-АК3

Св-АК5

Св-АКЮ

Св-А85Т

Св-А000

Св-1201П4

Толщина металла, мм

до 1,5

1,6-3

3,1-5

5,1-10

10-15

Рекомендуемый диаметр присадка, мм

1-2,5

2,5-3

3-4

4-6

6-8

Ориентировочные расходы сварочных материалов

Толщина свариваемого металла, мм

Диаметр электрода, мм

Расход W-электродов на 100 пог. м шва, г

Расход аргона на 1 пог. м шва, л

1

1,5

8,3

60-80

2

2

23

65-90

3

3

51

85-120

4

3,5-4

88

95-130

6

4

132

105-145

Трудности при сварке

  • Температура плавления окисной пленки значительно выше, чем алюминия, и она расплавляется позже. Это затрудняет формирование шва
  • Высокая теплопроводность алюминия требует увеличения сварочного тока в 1,2-1,5 раза по сравнению, например, со сваркой стали
  • Образуются значительные остаточные деформации, что требует специальных мер и приспособлений
  • Окисная пленка не растворяется в жидком алюминии. Это мешает формированию шва и служит причиной появления в нем металлических включений
  • При нагреве алюминия и его сплавов нет явных признаков их перехода в жидкое состояние. Это требует высокой квалификации сварщика

Несплавление кромок алюминиевых конструкций

Несплавление кромок алюминиевых конструкций

Подготовка к сварке. Резка и подготовка кромок ведутся механическим способом. На ширину 100-150 мм их обезжиривают ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или другим растворителем. Окисленную пленку удаляют механически или химическим травлением. При механической обработке свариваемые кромки на ширину 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, шабером и металлической щеткой из нержавеющей проволоки. Зачистку проводят непосредственно перед сваркой.

Зачистка механическим способом

Химическое травление проводят в течение 0,5-1 мин в реактиве, состоящем из 50 г едкого натра и 45 г фтористого натрия на 1 л воды. После травления следует промывка в проточной воде, а затем осветление 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 В-95). После повторной промывки необходима сушка до полного испарения влаги.

Алюминиевую сварочную проволоку перед сваркой также обрабатывают. Сначала ее обезжиривают, а затем подвергают травлению в 15%-ном растворе едкого натра в течение 5-10 мин при температуре 60-70°С. После этого промывают в холодной воде и сушат 10-30 мин при температуре 300°С.

Подготовленные к сварке материалы сохраняют свои свойства в течение 3-4 дней. Затем на поверхности вновь образуется окисная пленка

ПОДКЛАДКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ВЫТЕКАНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

Подкладки для защиты

Выбор параметров режима

Метод сварки неплавящимся электродом применяют для изделий из алюминиевых сплавов толщиной до 12 мм. При сварке металла толщиной от 1 до 6 мм применяют вольфрамовые электроды диаметром от 1 до 5 мм. Сварочный ток (А) определяют по формуле:

Iсв=(60÷65)dэ,

где dэ - диаметр электрода, мм

Питание дуги осуществляется от источника переменного тока с осциллятором, что помогает разрушить окисную пленку. Напряжение холостого хода источника должно быть повышенным. Надежность газовой защиты дуги и сварочной ванны зависит от диаметра и формы сопла горелки, расстояния сопла от поверхности свариваемого изделия.

Рекомендуется выдерживать такие соотношения:

Диаметр электрода, мм

2-3

4

5

6

Диаметр сопла, мм

10-12

12-16

14-18

16-22

Длина выступающего из сопла W-электрода (выпуск) должна составлять при сварке стыковых соединений 1-1,5 мм, а тавровых и угловых 4-8 мм. Длину дуги поддерживают в пределах 1,5-3 мм. Скорость сварки выбирают от 8 до 12 м/ч.

Соединения с отбортовкой кромок целесообразно применять при сварке металла толщиной 0,8-2 мм.

Техника сварки

Ручной аргонодуговой сваркой W-электродом выполняют стыковые, угловые и тавровые соединения. Конструкции толщиной до 10 мм сваривают «углом вперед», а более 10 мм - «углом назад». Угол между присадочной проволокой и горелкой должен составлять 90°. Проволоку подают короткими возвратно-поступательными движениями. Поперечные колебания W-электрода недопустимы.

Изделия толщиной до 4 мм включительно сваривают за один проход на стальной подкладке. При толщине от 4 до 6 мм сварку выполняют с двух сторон, а при толщине 6-12 мм подготавливают кромки с V-образной или Х-образной разделкой.

Подачу аргона начинают за 3-5 с до возбуждения дуги, а прекращают через 5-7 с после окончания сварки.

Чтобы снизить вероятность окисления металла шва, размеры сварочной ванны нужно выдерживать минимальными.

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РЕЖИМЫ РУЧНОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Подготовка кромок и форма шва

Размеры, мм

Сварочный ток, А

Диаметр электрода, мм

Диаметр присадка, мм

Расход аргона, л/мин

Число проходов

S

b

с

Стыковое соединение

2

3

4

0+1,0

0+1,5

0+2,0

-

70-80

100-140

160-190

2

3

4

2-2,5

3

3-4

5-6

7-8

7-8

2

Стыковое соединение

2

3

0+1,0

80-100

120-140

3

2,5-3,5

3

5-6

7-8

1

Стыковое соединение

2

3

4

80-100

120-140

160-210

2

3

4

2,5-3,5

3

4

5-6

7-8

7-8

1

1

2

Стыковое соединение

4

6

8

10

1+0,5

1+1,0

1+1,0

1+1,0

150-200

250-300

300-350

350-400

6

5

5-6

6-7

3-4

4

4-5

4-5

7-8

8-9

9-10

10-12

1

2

2

2

Стыковое соединение

4

6

8

10

15

1+1,0

1,5+1,0

2,0+1,0

2,0+1,0

2,5+1,0

1+0,5

1+1,0

1+1,0

1+1,0

220-260

260-300

320-360

380-420

440-480

4

4-5

5-6

6-7

8

3-4

4

4

4-5

4-5

8-10

10-12

12-14

16-18

16-18

1

2

2

2

2

Стыковое соединение

10

15

25

0+1,0

0+1,5

0+1,5

1+0,5

350-400

380-420

480-550

6-7

7

8

4-5

10-12

16-18

18-20

4

6

6

Тавровое соединение

2

4

6

0+0,5

0+1,0

0+1,5

-

100-120

170-220

240-280

2-3

4

5

2

3-4

4

5-6

7-8

8-10

2

Тавровое соединение

4

10

15

0+1,0

0+1,5

0+2,0

0,5

0+0,5

1,5

170-220

350-400

380-420

4

6-7

7

4

4-5

4-5

8-10

10-12

16-18

2

Тавровое соединение

8

10

15

20

0+1,0

0+2,0

0+2,0

0+2,0

0,5

1,0

1,5

1,5

280-320

350-400

380-420

480-550

5-6

6-7

7

8

4

4-5

4-5

4-5

8-10

10-12

16-18

18-20

2

2

2

5

Угловое соединение

2

4

6

0+0,5

0+1,0

0+1,5

0+1,0

100-120

150-200

220-260

2-3

4

5

2-3

3

4

5-6

8-10

8-10

2

Угловое соединение

4

10

15

0+1,0

0+1,5

0+2,0

0,5

1+0,9

1,5

150-200

320-380

360-400

4

6-7

7

3-4

4-5 4-5

8-10

10-12

16-18

2

2

3