Реферат: Основные рекомендации по сварке

Сварка алюминия:
Немногим более чем за 100 лет алюминий из редчайшего и дорогого материала превратился в необходимую составляющую нашей жизни. Области его применения все более расширяются, соответственно растут промышленные объемы потребления этого металла.

Именно механические и антикоррозийные свойства, малый удельный вес алюминия является определяющими факторами, который позволяет создавать легкие и в то же время прочные конструкции.

Способы сварки

Для сварки деталей из алюминия и его сплавов применяется как MIG- так и TIG(AC)-сварка. Скорость TIG-сварки в три раза ниже, чем скорость MIG-сварки, но внешний вид шва получается более качественным.

^ Основные рекомендации по сварке

Чистый алюминий проводит электрический ток в четыре раза лучше, чем сталь, поэтому процесс его сварки имеет свои технологические особенности. Способность проводить тепло у алюминия (около 2,2 Вт/см K) также значительно выше, чем у стали (около 0,6 Вт/см K). Например, у таких часто применяемых алюминиевых сплавов как AlMg4,5Mn или AlMg5 теплопроводность составляет от 1,2 до 1,3 Вт/см K, что также выше значения теплопроводности стали.

Из-за высокой теплопроводности выполнять высокопроизводительную сварку весьма затруднительно по причине недостаточной глубины проплавления Кристаллизация сварочной ванны происходить очень быстро и, поэтому возможно неполное газовыделение, приводящее к образованию пор в сварном шве. Чтобы избежать этого, необходимо увеличивать силу сварочного тока, производить предварительный подогрев детали, и использовать в качестве защитного газа, гелий или его смесь с аргоном. На начальный участок сварного соединения также возможна некоторая непрочность шва из-за недостаточного провара по причине "непрогретости" деталей. Технически эта проблема решается путем использования функционального 4-тактного режима, реализованного на сварочных аппаратах MERKLE. В первом такте сварки можно задать импульс сварочного тока большей силы, чем основной, который ускорит нагрев свариваемых деталей.

^ Материалы и сварочная проволока

Спектр алюминиевых сплавов сегодня весьма широк. Что касается алюминиевой сварочной проволоки, общим требованием является ее своевременное использование. Время хранение при вскрытой упаковке должно быть сведено к минимуму, так как быстрое окисление поверхности ведет к ухудшению качества проволоки. Особенно вредно влияние высокой влажности воздуха.

Кромки и околошовная зона свариваемых деталей должны быть тщательно очищено от загрязнений. Это должно быть сделано непосредственно перед сваркой. За очень короткое время алюминий покрывается слоем оксида алюминия (Al2O3).

^ Защитные газы для сварки

Алюминий и алюминиевые сплавы должны свариваться в среде защитных инертных газов. В основном для этого применяется аргон. Но предпочтительнее использовать газовую смесь аргона и гелия. Более высокий показатель теплопроводности гелия определяет соответственно и более высокую температуру сварочной ванны, что оказывается преимуществом при сварке металлических листов большой толщины. Применение смеси защитных газов способствует более полному газовыделению и потенциальному отсутсвию пор.

^ Специальные рекомендации по MIG-сварке

Сварочные аппараты
Стандартные MIG/MAG-аппараты подходят для сварки алюминия весьма условно. Оптимального результата можно добиться, используя синергетические импульсно-дуговые аппараты, которые снабжены специальной программой для сварки алюминия. Для сварки алюминия толщиной 6 мм необходимо использовать сварочный аппарат с возможностью регулировки тока сварки до 300A.

^ Импульсно-дуговая сварка
Синергетические импульсно-дуговые сварочные аппараты располагают готовыми программами для выполнения сварки различных материалов. Эти программы имеют оптимальную настройку для различных сплавов. Ручной переключатель на панели управления дает возможность выбрать любую программу. С помощью кнопочного управления на регуляторе энергии нужно выбрать только силу тока. Настройка всех остальных параметров производится микропроцессором автоматически.

^ Подача проволоки
Алюминиевая проволока значительно пластичнее стальной. В связи с этим рекомендуется четырехроликовое подающее устройство для того, чтобы прижимное усилие распределялось на каждую пару роликов. Ролики для подачи алюминиевой проволоки должны иметь U-образную канавку, чтобы защитить поверхность проволоки от повреждения. Необходимо соблюдение правильного выбора диаметра канавки и диаметра проволоки, чтобы уменьшить деформацию проволоки.

^ Сварочная горелка
Для сварочной горелки в применяется тефлоновая направляющая для уменьшения трения проволоки. Общая длина горелки не должна превышать 3 м, а рукав во время сварки должен оставаться по возможности прямым. При использовании проволоки диаметром 0,8 мм рекомендуется применение Push-Pull-горелки. В этой горелке встроен миниатюрный механизм подачи проволоки, что позволяет увеличить длину горелки до 10 м.

^ Положение горелки
При сварке горелка располагается под углом 10-20° к вертикали. Расстояние между соплом горелки и свариваемыми деталями должно быть 10-15 мм. При большем расстоянии необходимо значительно увеличивать подачу защитного газа.

^ Расход защитного газа
Рекомендуется следующий расход:
Диаметр проволоки 1,0 мм - 12-14 л/мин
Диаметр проволоки 1,2 мм - 14-16 л/мин
Диаметр проволоки 1,6 мм - 18-22 л/мин

Для установки необходимого расхода газа рекомендуется использовать ротаметры.

^ Функциональные режимы сварки
В современных импульсно-дуговых сварочных аппаратах реализованы функциональные режимы сварки, в частности 4-тактный, который позволяет настроить отдельно сварочные параметры на каждом этапе выполнения сварного шва. В первом такте в начальной стадии выполнения сварки активируется более высокий сварочный ток, который ускоряет прогрев свариваемых деталей. При этом можно избежать сварочных дефектов в начальной стадии процесса сварки.

Окончание процесса сварки также чревато образованием дефектов. Кроме образования незаваренного кратера, также возможно образование горячих трещин в результате усадки расплавленного металла сварочной ванны при охлаждении. Реализация функции понижения тока в третьем такте можно полностью избежать появления вышеуказанных дефектов.

Интерпульс-метод
Одним из специфических методов импульсно-дуговой сварки является интерпульс-метод, который имеет преимущества перед другими методами при сварке алюминия. В этом случае на основной пульсирующий ток, добавляется второй программируемый импульс тока. Внешний вид сварного шва выглядит так же, как и при TIG-сварке. Преимуществами интерпульс-метода являются:

- внешний вид и качество шва как при MIG-сварке;
- уменьшение нагрева шва;
- уменьшение термических деформаций свариваемого изделия.

^ Специальные рекомендации по TIG(AC)-сварке

1) TIG-аппараты
Для сварки алюминия TIG-аппаратами производится переключение на переменный ток (AC). Имеется большой выбор сварочных аппаратов от 170A до 600A

^ 2) Положение горелки при TIG-сварке
Горелка располагается по направлению сварки под углом 15-40° к вертикали. Присадочный материал вводится в сварочную ванну под углом 10-30° по отношению к поверхности заготовке.

^ 3) Количество защитного газа
Количество защитного газа составляет примерно 5-12 л/мин в зависимости от диаметра керамической форсунки TIG-горелки. После окончания сварки газ необходима продувка защитным газом для защиты сварного шва и охлаждения неплавящегося электрода.
^ Сварка алюминия и его сплавов


Сварка алюминия и его сплавов. Уже упоминалось, что сварка алюминия затруднена из-за того, что на расплавленном участке сразу образуется тугоплавкая пленка оксида алюминия. Для устранения этого явления используется присадочная проволока со специальными флюсами, которые растворяют пленку, преобразуя ее в шлак.

Алюминиевые сплавы делятся на две группы: деформируемые и литейные.

Наиболее распространенные деформируемые сплавы — это сплавы алюминия с марганцем (АМц) и магнием (АМг), а также термоупрочняемые сплавы с медью типов Д1 и Д6 (дюралюминий). Из литейных сплавов чаще всего применяются различные виды силумина (сплава алюминия с кремнием) типов Ал2. Ал4 и Ал9.

В последние годы сварка деформируемых алюминиевых сплавов производится преимущественно дуговыми методами и, в частности, аргонодуговой сваркой. Газовая сварка используется при отсутствии такой возможности.

Литейные алюминиевые сплавы хорошо поддаются газовой сварке и этот метод, наравне с аргонодуговой сваркой, широко применяется при заварке дефектов литья и при ремонте.

Еще одна особенность, которую проявляют алюминиевые сплавы при сварке — это наличие высокого коэффициента линейного расширения (почти в два раза больше, чем у низкоуглеродистой стали). Следствием является то, что возникающие при сварке напряжения и деформации при сочетаний с чрезмерно быстрым охлаждением ведут к появлению трещин. Поэтому всякое отклонение от правильного режима сварки и охлаждения может привести к браку всего изделия. Итак, еще раз о правильном режиме охлаждения:

Укрыть отливку асбестом или засыпать песком и обеспечить после сварки медленное ее охлаждение, не оставляя ее на сквозняке или в холодном помещении. Произвести проковку отливки, совмещая ее с отжигом при температуре 300—350°С и с выдержкой в печи в течение 2—5 ч для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств сварного соединения

Наконец, при сварке алюминиевых сплавов необходимо учитывать их склонность к порообразованию из-за растворения водорода, содержащегося в пламени. Для уменьшения вероятности возникновения пористости необходимо уменьшить скорость сварки и использовать предварительный подогрев свариваемых деталей.

При газовой сварке алюминия и его сплавов чаще всего применяют ацетилен, но может быть применен и водород (для толщин до 1,2 мм), пропанбутан (для толщин до 3 мм) и другие газы-заменители.

Сварка должна производиться мягким (при давлении кислорода 0,15—0,2 МПа) нормальным пламенем. Использование пламени с избытком ацетилена приводит к увеличению пористости сварного соединения, а применение окислительного пламени недопустимо, так как оно благоприятствует образованию оксида алюминия.

Основной вид соединений алюминия и его сплавов при газовой сварке — стыковой. Разделка кромок может быть самая различная. Нахлесточные и тавровые соединения не рекомендуются, т.к. из них трудно устранять флюсы и шлаки.
Если свариваются пластины, то начало сварки надо производить, отступив от края на 80 мм. Сварочный процесс при этом вести обратноступенчатым методом. Это значит, что пропущенный участок надо сваривать в обратном направлении.

Если деталь достигает толщины 10 мм и более, надо прогреть ее перед сваркой до температуры 300°С.

Заканчивая тему газовой сварки алюминия и его сплавов рекомендуем внимательно ознакомиться с тремя таблицами по режиму сварки, по применяемым присадочным материалам, по степени свариваемости газом

 

Таблица режимов сварки сплавов алюминия

Способ сварки

Толщина детали

Номер наконеч­ника горелки

Диаметр присадоч­ной про­волоки

Давление кислорода (МПа)

Расход ацетилена (литр в час)

Правый

5,0-10,0

3-5

4,0-6,0

0,25-0,3

400-700

-»-

10,0-15,0

3-6

5,0-8,0

0,3-0,35

700-1200

-»-

15,0-25,0

5-6

5,0-8,0

0,35-0,4

900-1200

-»-

более 25,0

5-6

8,0-10,0

0,4-0,6

900-1200

Левый

до 1,5

0-1

1,5-2,5

0,15

50-100

—»-

1,5-3,0

1-2

2,5-3,0

0,2

100-200

-»-

3,0-5,0

2_з

3,0-4,0

0,2

200-400

присадочные материалы

Свариваемые материалы

Основное назначение присадки

Марка присадки

При сочетании сплавов АМциАМгЗ, а также сплавов АМгЗ с алюми­нием А13

Для сварки деформиру­емых сплавов

Св-АмгЗ

Чистый алюминий типов Al, A2, A3

Для сварки чистого алю-

хМИНИЯ

Св-АГ

Чистый алюминий типов Al, A2, A3

Тоже

Св-АВОО

Деформируемые сплавы системы

Для сварки деформиру­емых сплавов

Св-АМг5

Тоже

Тоже

Св-АМгб

Тоже

Тоже

Св-АМг7 Св-АКЗ

Литейные алюминиевые сплавы системы

Для сварки литейных сплавов

Св-АК5

Тоже

Тоже

Св-АКЮ СВ-АК12

Степень свариваемости газом алюминия и его сплавов

Груши

Марка

Характеристика свариваемости

^ Литейные сплавы

Алюминиево-кремнистые (типа силумин) с содержанием от 4 до 13% кремния

Ал2 Ал4 АтЭ

Удовлетворительная Удовлетворительная Удовлетворительная

^ Деформируемые сплавы

Алюминиево-марганцевые с содержанием от 1 до 1,6 % марганца

АМц

Хорошая

Алюминиево-магниевые с содержанием от 2 до 6% магния

AMrl АМгЗ АМг5 АМгб

Удовлетворительная Хорошая Удовлетворительная Удовлетворительная

Алюминиево-медные (типа дюралюмина)

Д1 Д16

Плохая Плохая

Термоупрочняемые сплавы

АВ АК В95

Плохая Плохая Плохая