Подготовка алюминия под сварку

Подготовка алюминия под сварку

Алюминий — очень легкий металл, имеющий плотность 2,7 г/см³. Теплопроводность алюминия в три раза выше теплопроводности низкоуглеродистой стали. Температура плавления чистого алюминия 657⁰C. Алюминий легко окисляется, образуя тугоплавкую окись алюминия (Аl₂О₃), плавящуюся при температуре свыше 2060°С. Поэтому перед сваркой поверхность алюминия необходимо подвергать предварительной обработке:

1. Обезжиривание растворителем (бензином, ацетоном, дихлорэтаном) и очистка механическим способом с помощью стальной вращающейся щетки из проволоки диаметром 0,15 мм.
2. Химическая обработка по следующему режиму:

• обезжиривание в 5%-ном водном растворе едкого натра при температуре 60-65°С в течение 2 минут
• промывка в тепловой воде (не ниже температуры 45°С), а затем в холодной проточной воде
• осветление в 15%-ном водном растворе азотной кислоты при температуре 60-65°С в течение 2-5 минут
• промывка теплой водой, а затем холодной водой
• сушка при температуре 60°С до окончательного удаления влаги

Сварку следует производить не позже 2-3 часов после очистки металла указанными способами. Очистке подвергают кромки детали и прилегающие к ним поверхности металла на ширине 20-30 мм в обе стороны от оси шва. Присадочную проволоку также подвергают очистке указанными выше способами. Для дуговой сварки чистого алюминия марок А6, АДО, АД1 и других применяются электроды марки 03А-1 со стержнем из алюминиевой проволоки марки АД-1 или АВ-2Т. Используются также электроды марки АС1Ф1. Сварка алюминия ведется в нижнем положении и вертикальном положении.

Читайте также:

Установка для автоматической сварки

Устранение литейных дефектов бронзы Бр О5Ц5С5, Бр О10Ф1 заваркой

Средства защиты сварщика

Ремонт металлоконструкций из углеродистой стали 25Л, 20ГСЛ

История развития компании ELECTREX

Сварка алюминия: секреты, рекомендации от профи

Алюминий — довольно капризный материал. Об этом знают все профессионалы, но часто забывают новички. Без соблюдения определенных условий соединить детали из этого металла и его сплавов практически невозможно. Мы собрали для вас максимум подробной и полезной информации, которая поможет осуществить сварку алюминия полуавтоматом в домашних условиях, в мастерской или на производстве быстро и без проблем. Читайте и пользуйтесь.

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ

Основные трудности при сварке алюминия возникают из-за некоторых его особенностей. Так, например, температура плавления металла составляет всего около 650 градусов. Казалось бы немного, если бы не один нюанс. На поверхности изделий из этого материала появляется оксидная пленка. Причина возникновения окиси — любой контакт с кислородом. Так вот, расплавить эту пленку довольно сложно. Ее температура плавления достигает 2000 градусов.

Еще один нюанс, связанный с особенностями алюминия — отсутствие смены окраса при нагреве. Получается, что визуально определить, насколько сильно раскален металл очень сложно. Как следствие — прожоги, существенно снижающие качество сварки.

Гигроскопичность вещества приводит к тому, что оно быстро впитывает влагу из воздуха. Как только происходит нагрев, она начинает испаряться. Это может заметно снизить качество полученного соединения.

УДАЛЕНИЕ ОКСИДНОЙ ПЛЕНКИ С АЛЮМИНИЯ

Оксидная пленка может очень мешать tig сварке алюминия. Тем более, если она попадет в шов в процессе работы, то это повлияет на его прочность. Поэтому от такого своеобразного покрытия на поверхности рекомендуется избавляться. Существует две основные методики снятия окиси с алюминия:

• Механическая. Такой способ хорош в том случае, если сварка алюминия проводится нередко и мастеру необходимо соединить всего несколько деталей. Иначе, подобная обработка в промышленных масштабах будет очень трудозатратной. Для очистки материала потребуется только небольшая металлическая щетка или наждачная бумага, а также напильник. Последний служит для зачистки торцов. Проволока на щетке должна быть не более чем 0,15 мм. Более толстые элементы могут привести к появлению крупных хорошо заметных царапин, которые существенно испортят поверхность. Двигать при обработке рекомендуется в одном направлении, иначе есть большой риск просто «втереть» уже снятую пленку обратно в металл.
• Травление. Основывается на использовании различных химических составов, а также подогреве. Применяется на производствах, где алюминий варят много и часто.

Если вам удастся правильно удалить пленку с поверхности соединяемых деталей, это существенно повысит ваши шансы на успех. Так что не поленитесь, и проведите рекомендуемые работы в полном объеме.

ПОДГОТОВКА СВАРОЧНОГО АППАРАТА К СВАРКЕ АЛЮМИНИЯ

Чтобы соблюсти все условия сварки алюминия, придется провести ряд подготовительных работ. О том, что необходимо сделать заранее, мы уже говорили в прошлой статье. Напомним только основные моменты. Для успешной сварки необходимо выполнить пять шагов:

1. Подобрать большой наконечник. Он поможет предотвратить заминание проволоки.
2. Взять направляющую спираль, покрытую тефлоном. Она сможет обеспечить беспроблемную подачу проволоки.
3. Использовать чистый качественный аргон. Многим специалистов, не специализирующихся на работе с цветными металлами, интересует вопрос, возможна ли сварка алюминия полуавтоматом в среде углекислого газа. Связано это с тем, что углекислота более распространена, и она есть у большинства сварщиков, работающих со сталью. Но ответ на этот вопрос отрицательный. Для работы с алюминием придется купить чистый аргон с процентным содержанием основного вещества 98–99%.
4. Выбирайте толстую проволоку.
5. Отрегулируйте ролики, сделав их прижим более слабым.

Уже эти шаги помогут вам увеличить шансы на успешную аргонную сварку алюминия. К положительным итогам часто приводят практически незаметные мелочи, так что не пренебрегайте ничем.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ

Понятно, что для любой сварки понадобится сварочный аппарат. В случае обработки алюминиевых деталей, стоит подбирать его по следующим критериям:

• Категория — TIG. Другие методы соединения, кроме инверторной аргонодуговой, мы даже не рассматриваем.
• Наличие функции бесконтактного зажигания дуги.
• Возможность настройки баланса тока сварки алюминия.
• Установка временного промежутка, в течение которого даже после отключения дуги, аргон будет подаваться.

Но не только аппарат tig для сварки алюминия нужно подбирать особо внимательно. Рекомендуется учитывать следующие нюансы:

• Вид горелки, а точнее ее держателя цанги. Хорошо, если на нем будет установлена особая сеточка. Когда аргон проходит через ее ячейки, существенно снижается расход, но при этом повышается уровень защиты.
• Толщину присадочной проволоки. Она должна превосходить размеры свариваемых деталей.
• Чистоту аргона и качество редукторов. Чем точнее измерительное оборудование, тем проще будет регулировать подачу газа в место сварки.

СПОСОБЫ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ

Как уже говорилась выше, пытаться осуществить сварку алюминия без аргона не стоит, особенно если нет соответствующих навыков. Но знать о том, что существует несколько способов работы с деталями из этого цветного металла, все же стоит. Вот и попробуем разобраться, какая сварка для алюминия лучше и чем, разобрав основные методы работы:

• Классическая, при помощи обычной газовой горелки. Для этого понадобятся специальные прутки и флюс для сварки алюминия. При нагреве агрессивное вещество воздействует на пленку, разъедая ее. Благодаря этому открывается доступ к металлу. После того, как детали будут соединены, их обязательно нужно помыть, чтобы убрать остатки флюса.
• Электродуговая. Для нее понадобится особая сварочная проволока или электроды. Варят при этом постоянным током. Полярность для сварки алюминия полуавтоматом в таких случаях выбирают обратную.
• Аргонодуговая. Для нее придется запастись аргоном, вольфрамовыми электродами и чистым аргоном. Хоть этот тип сварки и может показаться самым сложным, но он и отличается максимальной эффективностью. Под действием очень высоких температур даже самая стойкая пленка распадается, а благодаря быстрому перемещению электрода алюминий просто не успевает вытекать из зоны сварки.

НАСТРОЙКА СВАРОЧНОГО АППАРАТА

Последний шаг перед началом работы — настройка оборудования. От правильности выполнения всех рекомендаций во многом будет зависеть успешность всего мероприятия. Учесть нужно следующие советы:

• Полярность может быть как прямой, так и обратной. Обычно со старта устанавливают 50/50.
• Варить лучше на переменном токе. Сварка алюминия постоянным током проводится только при электродуговом способе.
• Тщательно регулируйте расход газа. Лучше сразу установить его в промежутке 6–12 л. В дальнейшем, при приобретении определенного опыта, вы сможете скорректировать этот показатель.
• Подберите верную продолжительность затухания дуги, а также подачи аргона после этого. Первый показатель обычно равен 2–4 секундам, второй — 5.

ПОДБОР ПРИСАДОЧНОГО МАТЕРИЛА И ВОЛЬФРАМОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ

Выбирая присадку для алюминия, а в частности проволоку, стоит помнить о том, что плавится металл очень быстро. Поэтому и используемый материал должен иметь толщину не меньше, чем свариваемые детали. Но не менее важно помнить и о химическом составе основы и добавки. Если они не будут соответствовать друг другу, то и крепкого соединения не получится. При подборе проволоки нужно руководствоваться следующими данными:

Маркировка присадки, №	Предназначение
1070/1100	АД1, АМц.
5754	Для сварки алюминия с примесью магния.
1450	Для сплавов, используемых в авиастроении. Присадка оснащена титановым включением, укрепляющим шов.
5183	Для пищевых емкостей и судостроения.
5554	Для колесных дисков и емкостей химической промышленности.
4043	Для сплавов с силумином, применяемых в строительстве.

 

Особые рекомендации есть и касательно выбора электродов. Главное, чтобы диаметр выбранной принадлежности был максимально близок к толщине обрабатываемого изделия. Свой выбор рекомендуется остановить на WL 15 или WL 20. Заточку электрода проводят, как обычно, но избегают образования слишком острого кончика. В первые же секунды после разогрева конец изделия приобретает форму капли, и уже в таком состоянии ведется шов. При этом вылет из сопла должен быть хотя бы 3–5 мм.

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ

Прежде, чем приступить непосредственно к работе, рекомендуем вам ознакомится с таблицей, содержащей в себе информацию о режимах сварки алюминия.

Режимы сварки алюминия
Тип соединения	Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр электрода, мм	Диаметр присадочной проволоки, мм	Сварочный ток, А	Расход газа	Число проходов
Ручная сварка
Отбортовка кромок	1,0	1,0	—	40–50	4–5	1
	2,0	2,0	—	80–90	7–8	1
Встык, без разделки, одностороннее	3,0	3,0–4,0	2,0–3,0	100–130	8–10	1
Встык, без разделки, двухстороннее	5,0	4,0–5,0	3,0–4,0	200–240	8–10	2
Автоматическая сварка
Встык, без разделки	3,0	4,0	2,5	180–200	14–16	1
Встык, без разделки	6,0	5,0	2,5	250–290	16–18	1

 

Далее можно приступать непосредственно к соединению деталей. Следуйте нескольким простым правилам, и успех вам гарантирован:

1. Заготовки расположите в максимально удобном положении. Для достижения еще больше комфорта их можно прихватить с двух сторон.
2. Проволоку начинают подавать только после того, как образуется сварочная ванна. В данном случае важно не промедлить и сделать все вовремя.
3. Рекомендованная длина дуги — 3 мм.
4. Электрод нужно держать под углом в 80 градусов. А вот проволока подается уже перпендикулярно положению электрода.
5. Для работы с тонкими заготовками достаточно вести электрод строго вдоль шва. Если же толщина изделия превышает 3 мм, то вполне можно подключить немного зигзагообразных движений.
6. Проволока движется перед электродом.
7. Чтобы завершить шов, следует нажать на кнопку горелки. При этом запускается таймер выключения.
8. Убирать устройство из зоны сварки нельзя до тех пор, пока не прекратится подача газа.

Если вы планируете заняться сваркой алюминия полуавтоматом, то купить tig аппарат и все необходимые принадлежности вы можете на Сварщик Бай. В нашем каталоге вас ждет огромный выбор товаров по самым привлекательным ценам. Выбирайте лучшее, работайте эффективно!

Сварка алюминия. Технология и материалы

Сварка алюминия – это очень трудоемкий процесс. Алюминий и его сплавы относятся к трудно свариваемым материалам ввиду своих специфических свойств.

Теплопроводность алюминия составляет 236 Вт/(м*град) при комнатной температуре, что значительно выше значений теплопроводности углеродистых сталей – 50-90 Вт/(м*град) и нержавеющих сталей 30-45 Вт/(м*град), соответственно, для сваривания алюминия требуется ток выше, чем для стали. Высокая текучесть сварочной ванны требует повышенного контроля и применения специальных приспособлений для отвода тепла из зоны сварки. Сварочный шов имеет большую усадку и деформируется при остывании. На прочность сварного шва оказывает негативное влияние водород, который выделяется из алюминия при нагреве и, проникая в металл образует поры.

Содержание:

1. Подготовка алюминия к сварке.
2. Сварка алюминия штучными электродами.
3. Сварка алюминия плавящимся электродом в среде защитных газов.
4. Сварка алюминия вольфрамовыми электродами в среде защитных газов.
5. Другие промышленные методы сварки алюминия.
6. Рекомендации по сварке алюминия и дюралюминия в домашних условиях.

Подготовка алюминия к сварке

Чистый алюминий в промышленности и в быту применяется редко. В основном, применяются сплавы алюминия, которые, для повышения качественных характеристик подвергают анодированию (анодному оксидированию). В результате на поверхности алюминиевого изделия образуется тонкая оксидная пленка, которая имеет температуру плавления примерно в три раза выше температуры плавления основного сплава. Удаление оксидной пленки перед сваркой обязательно.

Подготовка алюминиевых деталей к сварке в домашних условиях происходит следующим образом: кромка деталей очищается от загрязнений, и обрабатывается шкуркой или напильником. Если толщина свариваемых поверхностей более 4 мм требуется их доводка для формирования конусных (или иной формы) кромок. После механической обработки свариваемые поверхности обезжиривают ацетоном или уайт-спиритом.

Сварка алюминия штучными электродами

Данный метод сварки алюминиевых деталей применяется только в условиях гаражной мастерской и не применим для сварки ответственных конструкций. Электроды имеют маркировку — ММА. К особенностям данного способа сварки алюминия можно отнести:

• Сварка только постоянным током обратной полярности.
• Минимальная толщина кромок свариваемых деталей – 4 мм.
• Процесс сварки должен проходить непрерывно, т. к. повторный розжиг электрода может быть затруднен из-за образования изолирующей шлаковой пленки.
• Сила тока сварки не менее 100 ампер, исходя из соотношения – на 1 мм толщины кромки требуется ток силой 25 ампер.
• Требуется предварительный нагрев свариваемых поверхностей до 300⁰С, толстые заготовки требуют прогрева до 400 ⁰С.
• Обязательна очистка сварного шва от шлака, в противном случае возможно образование участков коррозии.

Сварка алюминия штучными покрытыми электродами низкокачественный и не технологичный процесс, добиться качественной сварки, даже при соблюдении вышеуказанных условий практически невозможно. Выделение водорода ведет к образованию пор и снижению прочности сварного шва. Сварную ванну сложно контролировать, процесс сварки сопровождается разбрызгиванием металла, шлак плохо отделяется и приводит к образованию участков коррозии.

Сварка алюминия плавящимся электродом в среде защитных газов

Сварка плавящимися электродами может проводится в среде защитных газов в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Основным преимуществом данного способа является высокая производительность, а также, благодаря высокой концентрации источника тепла, глубокое проплавление алюминиевой конструкции, что позволяет сваривать толстостенные конструкции (например, нахлыстовые соединения тавровых конструкций). Для предотвращения образования пор в сварных швах, а также устранение возможного «непровара» конструкции в начале сварки используют способ импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. С использованием импульсного режима сваривают алюминиевые поверхности небольшой толщины, при этом варить можно в любом пространственном положении, практически без разбрызгивания. Качество сварного шва и его прочностные характеристики сопоставимы со сварными соединениями, полученными при использовании метода сварки неплавящимися электродами в среде защитных газов.

Сварка алюминия вольфрамовым электродом в среде защитных газов

Данный метод сварки алюминия является более технологичным и используется для сваривания ответственных конструкций. Принцип метода заключается в использовании неплавящегося вольфрамового электрода диаметром от 1,6 мм до 5 мм и специальной присадочной проволоки диаметром от 1,6 до 4 мм. В процессе сварки проволока подается к кромке металла, за ней движется электрод. Сварка проходит в среде защитного газа — аргона или гелия. К особенностям данного метода относят:

• Использование источника переменного тока, длина дуги не более 2,5 мм, прямой угол между электродом и проволокой.
• Необходим отвод тепла от зоны сварки – кромка свариваемой детали должна соприкасаться с металлическим листом, с площадью, достаточной для отвода тепла.
• Сварка может проводится без использования присадочной проволоки, путем расплавления кромок основного металла.

Сварку неплавящимся электродом в среде защитных газов можно проводить вручную, при этом подачу присадочной проволоки в зону сварки выполняет сварщик, как и перемещение сварочной горелки. Ручной способ требует от сварщика высокого уровня мастерства – необходимо контролировать движение горелки, которое осуществляется только в продольном направлении и перемещение проволоки, которое, для равномерного заполнения ванны должно быть возвратно-поступательным. Кроме перемещения горелки и проволоки сварщик должен контролировать длину дуги (до 2,5 мм), угол между плоскостью сварного соединения и электродом (в пределах 80

0) и прямой угол между проволокой и электродом. При полуавтоматическом способе сварщик перемещает только горелку, а проволока подается автоматически. При автоматической сварке процесс полностью автоматизирован.

Сварка алюминия вольфрамовыми электродами в среде защитных газов является универсальным методом с высокими показателями качества сварного соединения, которое обусловлено низким насыщением металла газом (водородом). Сварка может проводится во всех пространственных положениях, возможно сваривание тонких листов алюминия и кромок средней толщины.

Другие промышленные методы сварки алюминия

Одним из промышленных, полностью автоматизированных способов сварки является сварка плазменной дугой алюминия на переменном токе. В сравнении с обычными методами сварки данный метод является более производительным и менее энергозатратным.

Существует метод микроплазменной сварки тонких алюминиевых листов, в качестве плазмообразующего газа, в данном случае используют аргон, защитным газом является гелий. Микроплазменная сварка позволяет сваривать тонкие листы (0,05-0,8 мм) алюминия без риска прожогов или провисания металла шва.  Микроплазменная (аргоновая сварка) может проводится вручную или автоматически, использование присадочной проволоки не обязательно, возможно соединение листов путем расплавления основного металла.

Рекомендации по сварке алюминия и дюралюминия в домашних условиях

Как указывалось выше, особенности сварки алюминия и его сплавов обусловлены специфическими свойствами самого металла – прежде всего это повышенная, по сравнению с углеродистыми и нержавеющими сталями, теплопроводность, а также наличие на поверхности алюминия окисной пленки с высокой теплостойкостью.

1. Алюминий требует тщательной подготовки перед сваркой, необходимо провести максимально тщательную очистку сварных кромок от посторонних включений, механическим способом удалить окисную пленку и обезжирить поверхности.
2. При использовании сварочной проволоки необходимо учитывать, что температура ее плавления значительно ниже стальной, она более мягкая и пластичная. Скорость подачи проволоки для сварки алюминия в зону сварки выше, чем для стальной, а расширение при плавлении больше.
3. При сварке алюминия с использованием инвертора рекомендуем выбирать электроды марок ОЗАНА, ОЗА, ОЗР. Как и другие электроды, электроды для сварки алюминия перед использованием необходимо прокалить. Значение сварочного тока ниже, чем при сварке стали. Рекомендуется обеспечить отвод тепла от зоны сварки.
4. По окончании сварки необходимо тщательно удалить шлак механическим способом, в противном случае антикоррозионные свойства алюминия будут снижены.

В остальном, процесс сваривания алюминия мало отличается от процессов сварочных работ с углеродистыми и нержавеющими сталями, и вполне реализуем в домашних или условиях, или в условиях гаражной мастерской.

Вернуться к списку статей

Сварка алюминия в домашних условиях: методы и технологии

При сварке алюминия в домашних условиях возникают большие сложности, нежели при соединении чёрных металлов. Обладая высокой тепло– и электропроводностью, алюминий и сплавы на его основе требуют соблюдения особых условий.

Особенности сварки алюминия

Основной сложностью при сварке алюминиевых деталей становится трёхкратная разница в температуре плавления металла – 660⁰ и защитной оксидной плёнки – 2400⁰. Склонность к окислению расплава увеличивается.

Температура плавления алюминия

Сварочная ванна моментально покрывается слоем тугоплавких окислов под воздействием воздуха атмосферы. Для формирования равномерного сварочного шва возникает необходимость изолировать химически активные составляющие окружающей газовой среды.

Нейтральные газы призваны создавать защитную оболочку непосредственно над местом сварки. Аргон, гелий и CO2 применяются чаще других в качестве защитных газов. Текучесть расплава алюминия создаёт нестабильность сварочной ванны, провоцирует растекание жидкой фракции. Противодействуют процессу расплескивания и растекания теплоотводы из теплоёмких металлов.

Проблемы прочности сварного соединения:

• Усложняет процесс содержание растворённого водорода: шов изобилует в этом случае порами, трещинами кристаллизации;
• Кремний, входящий в состав сплавов, также становится причиной растрескивания шва при остывании;
• Деформации вследствие усадки вызываются высоким линейным расширением при нагревании;
• Причиной деформаций становится теплопроводность, требующая применение тока силой до 1,5 раз выше, чем при сварке стали;
• Неуверенность в определении марки сплава.

Сплавы алюминия, свариваемость

Алюминиевый прокат насыщен добавками, определяющими требуемые свойства и качества. Прочность, стойкость либо способность к деформации, литьевые характеристики могут оказать негативное влияние на качество сварного шва.

Свариваемость сплавов:

• АМц (Al+Mn) – хорошая, без возникновения горячих трещин;
• АМг (Al+Mg) – без ограничений;
• Силумин (Al+Si) – ограничения по свариваемости;
• Дюралевые сплавы Д16 (Al+Cu) практически не варятся.

Качество сварки связано с точным определением марки материала.

Подготовка металла к сварке

Подготовка алюминия к сварке

Для надёжности следует взять на вооружение промышленные технологии. Поверхность металла вокруг свариваемой кромки на 100 мм обезжиривают ацетоном, уайт-спиритом либо растворителем РС-1.

Следующий этап – обезжиривание раствором каустической соды температурой 70⁰ С. Промывка в проточной горячей, затем холодной воде. Сушка.

Поверхностная оксидная плёнка удаляется механическим путём металлическими щётками, шабером на ширине 30 мм. Зачистка завершается повторным обезжириванием.

Присадочную алюминиевую проволоку для сварки подвергают травлению каустиком, промывкам, окунают в серную кислоту, промывают. Последовательность операций снижает пористость, количество окисных включений швов.

Методика сварки алюминия в домашних условиях

Методы сварки алюминия на производстве и домашних условиях предлагают применение оборудования и средств защиты зоны сварки флюсами, инертными газами. Распространены методики, доступные домашним умельцам:

• Сварка в среде нейтральных газов вольфрамовым электродом;
• Полуавтоматическая сварка в защитной среде углекислого газа с непрерывной подачей проволоки;
• Сварка электродами в специальной обмазке.

Нейтрализация сопротивления оксидной плёнки сварке алюминия найдена путём изменения полярности постоянного тока. Катодное распыление разрушает тугоплавкое оксидное покрытие.

Сварка алюминия электродом со специальным покрытием

Ручная электродуговая сварка алюминия марок АД1, ФДО, ФЛ2, ФЛ4, АМг, АМц проводится покрытыми электродами с подогревом заготовок до температуры 250–350⁰ С. Проплавление достигается при умеренных токах.

Предпочтительный тип соединения — стыковой. Накладка внахлёст, тавровые соединения ведут к перегреву металла, короблению. Зазор не превышает 1 мм. Детали толщиной свыше 20 мм требуют разделки под углом 90⁰.

Марки электродов по алюминию и их особенности

Электроды прокаливают до 200⁰ С. Прихватки производят при подогреве газовой горелкой, с зачисткой шлаков и окислов. Стандартизированы на сварку алюминия электроды ОЗА-1 – для легкосвариваемых марок. ОЗА-2 – для кремнистых алюминиев.

Колебательные движения электродом поперёк сварочного шва не рекомендуются.

Прочностные характеристики шва — среднего уровня. Соединение пористое, товарный вид портит разбрызгивание металла. Отделение шлака затруднено. Лучшие результаты дают электроды Kobatek.

Назначение электродов универсально: свариваются литейные алюминиевые сплавы, силумин, алюминиево-магниевый и кремниевый прокат подваривают, наплавляют. Kobatek рекомендуется для ремонта блоков двигателей, картеров автомобилей.

Прерывание горения дуги до полного выгорания электрода приводит к ошлакованию кратера.

Удаление шлака проводят немедленно по завершении процесса. Поверхность промывается горячей водой, зачищается металлической щёткой.

Процесс электро сварки алюминия

Сварка газовой горелкой

Неответственные соединения листового алюминия, наплавной ремонт отливок выполняют газовой горелкой. Состав газовоздушной смеси ориентируется на избыток ацетилена. Предохранение кромок от окисления выполняют пастообразные флюсы, присадки, горючая смесь.

Скорость процесса — низкая. Пористость шва — высокая. Но, в сравнении с электросваркой, метод соединения оказывается надёжнее по прочности соединения. Обильной промывкой горячей водой удаляются остатки флюса.

Сварка алюминия в среде защитных газов

Технологический уровень неразъёмного соединения алюминия в облаке газа-защитника на порядок выше. Прочность, надёжность, внешний вид шва не вызывают критики. Исключение трудоёмкой операции снятия шлака дополняет плюсы.

Процесс сварки алюминия в среде защитных газов

Расходный материал – вольфрамовые электроды, присадочные прутки из сплавов алюминия СвАМц, СвАМгІ, СвАМгЗ и другие Ø 1,5–5 мм. В качестве защитной среды применяют гелий, аргон, углекислый газ.

Продукты окисления алюминия не препятствуют процессу: оксидная плёнка разрушается под воздействием переменного тока. Подбор режима находится в зависимости от типа соединения и толщин деталей. Соотношение силы тока, диаметров присадочного прутка и электрода подбираются по таблице.

Правила сварки алюминия в защитной среде:

• Вольфрамовый электрод держат под углом до 80⁰;
• Присадочный пруток относительно электрода – 90⁰;
• Длина дуги — 1,5–2 мм;
• Последовательность движения: горелка следует за прутком;
• В качестве радиатора теплоотвода используется подкладка их меди либо стали;
• Подача газа предшествует зажиганию дуги.

Сварка алюминия с использованием присадочной проволоки и баллонов инертного газа не относится к скоростным, но соблюдение технологических установок делает этот вид самым качественным.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа

Профессиональные полуавтоматы и доработанные инверторные сварочные аппараты до полуавтоматического устройства применяются в домашних мастерских и малом бизнесе. Протяжённость шва, глубина разделки не становятся преградой. И одна рука свободна для коррекции положения деталей.

Импульсное полуавтоматическое оборудование применяется исключительно в заводских цехах из-за высокой стоимости. Оборудование гарантирует плотность соединения, глубину провара, полное отсутствие трещин, пор и деформации.

Полуавтоматическая сварка алюминия в углекислоте

Условия выполнения полуавтоматической сварки алюминия в среде углекислого газа:

• Подключается постоянный ток обратной полярности;
• Количество роликов на подающем проволоку механизме увеличивается до 4;
• Подающий рукав укорачивается, оснащается тефлоновым трубчатым вкладышем для снижения сопротивления сил трения;
• Используются специальные наконечники с маркировкой AL либо стандартные, но с увеличением диаметра отверстия;
• Скорость подачи проволоки увеличивается на 30%.

Видео по теме: Сварка алюминия ММА-электродом + ремонт алюминиевого поддона

технология процесса, оборудование, подготовка материала, порядок выполнения работ

Контактная сварка регламентируется ГОСТом 15878-79 и основана на нагреве металла теплом, выделяющимся при протекании электрического тока по соединяемым деталям. Точечная контактная сварка (обозначается Кт) заключается в сваривании деталей по отдельным точкам с использованием двух электродов, по которым проходит ток, и передается сжимающее усилие.

Особенности сварки алюминия

Материал покрыт естественной оксидной пленкой, которая неодинакова по толщине и обладает большим электрическим сопротивлением. Свариваемость алюминиевых сплавов различна, но точечной сварке поддаются все. Трудность процесса зависит от сочетаний сплавов. Легче соединяются сплавы, имеющие высокий предел прочности.

Алюминий имеет высокую тепло- и электропроводность, поэтому точечная сварка сплавов требует использования кратковременных импульсов тока большой величины, превышающей в 3 раза значение, применяемое при сваривании низкоуглеродистой стали. Интервал температур ограничен.

Давления при работе с пластичными (неупрочненными) алюминиевыми сплавами такие же, как для низкоуглеродистой стали. Сплавы, упрочненные деформацией или термической обработкой, сваривают с давлениями, аналогичными работе с коррозионно-стойкими сталями.

Высокопрочный алюминиевый сплав при этом виде сварки имеет склонность к образованию дефектов усадочной природы (трещины, раковины, поры). По этой причине процесс проводится с применением ковочного усилия.

Качество сварного шва зависит от материала электродов и формы их торцов.

Технология сварки

Технология точечной контактной сварки алюминиевых сплавов включает такие операции:

• подготовка поверхностей;
• сборка;
• прихватывание;
• сварка;
• последующая обработка;
• контроль качества.

Выбор технологии зависит от исходных данных: программы изготовления элементов, их конструкции (тип материала, габариты, толщина), оборудования и приспособлений.

Форма и размеры соединяемых деталей, а также расположение точек должны быть такими, чтобы детали в местах соприкосновения прижимались беспрепятственно. Толщина свариваемых деталей не должна превышать троекратную разницу.

Количество свариваемых единиц в одном пакете – 2, допускается – 3, в неответственных соединениях – 4.

Оборудование

Средства производства при контактной точечной сварке алюминия включают:

• сварочное оборудование;
• средства для подготовки поверхности;
• приспособления, обеспечивающие точность сборки и сварки;
• электроды;
• устройства для проведения подготовительных, заключительных, доводочных операций;
• аппаратура для контроля.

Сварочное оборудование

Используют машины для контактной сварки. Их главные функции – сжатие и нагрев соединяемых элементов. По виду используемой энергии классифицируются:

• однофазные;
• трехфазные;
• накопленной энергии.

Примерная стоимость аппаратов для точечной сварки на Яндекс.маркет

При выборе конструкции машины для сварки алюминиевого сплава учитывается скорость размягчения материала, составляющая 0.002-0.005 сек. Прилагаемое к электродам усилие должно быть достаточным для разрушения поверхностного слоя окиси.

Электроды

По причине высокой теплопроводности материала, имеются ограничения к типам применяемых электродов. Материал для их изготовления должен обладать хорошей электропроводностью (более 85%), жаропрочностью, твердостью. Это медные электроды, состав которых подбирается по типу свариваемого сплава.

Примерная стоимость медных электродов на Яндекс.маркет

Подготовка материала

Этап проводится после проведения окончательной обработки и пригонки деталей для свариваемого узла. Процесс заключается в удалении с поверхности алюминия окиси с применением механического или химического метода.

Механический способ

Выполняется вручную наждачной бумагой или с использованием специальных устройств (вращающихся металлических щеток).

Предварительная подготовка металла заключается в зачистке участков в зоне сварных точек на ширину 30-50 мм. Сварка при этом методе производится через 2-3 часа после обработки во избежание повторного окисления алюминия.

Химический метод

В специальных ваннах выполняется травление алюминия водным раствором ортофосфорной кислоты или каустической соды. Перед проведением процедуры заготовки очищают от загрязнений, обезжиривают и промывают в теплой и холодной воде. Длительность травления – 10-15 минут, после чего детали просушивают горячим воздухом.

Допустимые сроки хранения заготовок после травления:

• 3 дня при сварке машинами с энергией переменного тока;
• 1 день – аппаратами накопленной энергии.

Порядок работ

Последовательность операций контактной точечной сварки алюминия следующая:

1. Установка заготовок.
2. Плотное прижимание материалов между электродами машины для контактной сварки.
3. Подача через электроды энергии.
4. Нагрев деталей.
5. Образование расплавленного ядра.
6. Отключение энергии.
7. Непродолжительная выдержка заготовок между электродами в сжатом положении с целью охлаждения свариваемой зоны, уменьшения усадочной раковины при кристаллизации расплавленного металла.

Процесс работы автоматизирован и начинается с момента нажатия оператора на пусковую кнопку.

A Руководство по сварке алюминия

Газ-металл-дуговая сварка

Подготовка основного металла: При сварке алюминия операторы должны позаботиться о том, чтобы очистить основной материал и удалить оксид алюминия и углеводородные загрязнения из масел или режущих растворителей. Оксид алюминия на поверхности материала плавится при 3700 F, в то время как алюминий основного материала под ним будет плавиться при 1200 F. Следовательно, оставление любого оксида на поверхности основного материала будет препятствовать проникновению присадочного металла в заготовку.Для удаления оксидов алюминия используйте проволочную щетку из нержавеющей стали или растворители и травильные растворы. При использовании щетки из нержавеющей стали чистите только в одном направлении. Следите за тем, чтобы не чистить щеткой слишком грубо: грубая чистка щеткой может еще больше накапливать оксиды в обрабатываемой детали. Кроме того, используйте щетку только для обработки алюминия — не чистите алюминий щеткой, которая использовалась для обработки нержавеющей или углеродистой стали. При использовании растворов для химического травления обязательно удалите их из работы перед сваркой. Чтобы минимизировать риск попадания углеводородов из масел или режущих растворителей в сварной шов, удалите их обезжиривающим средством.Убедитесь, что обезжириватель не содержит углеводородов.

Предварительный нагрев: Предварительный нагрев алюминиевой детали может помочь избежать растрескивания сварных швов. Температура предварительного нагрева не должна превышать 230 F — используйте индикатор температуры, чтобы предотвратить перегрев. Кроме того, размещение прихваточных швов в начале и в конце свариваемой области поможет усилить предварительный нагрев. Сварщики также должны предварительно нагреть толстый кусок алюминия при его приваривании к тонкому. если происходит холодная притирка, попробуйте использовать вкладки для притирки и притирки.

Метод выталкивания: В случае алюминия отталкивание пистолета от сварочной ванны вместо его вытягивания приведет к лучшему очищающему действию, уменьшению загрязнения сварных швов и улучшенному покрытию защитным газом.

Скорость перемещения: Сварка алюминия должна выполняться «горячим и быстрым». В отличие от стали, высокая теплопроводность алюминия требует использования более высоких значений силы тока и напряжения, а также более высоких скоростей сварки.Если скорость движения слишком низкая, сварщик рискует получить чрезмерный ожог, особенно на тонкостенных алюминиевых листах.

Защитный газ: Аргон, благодаря хорошему очищающему эффекту и профилю проплавления, является наиболее распространенным защитным газом, используемым при сварке алюминия. Сварка алюминиевых сплавов серии 5XXX в смеси защитного газа, содержащей аргон и гелий — максимум 75 процентов гелия — минимизирует образование оксида магния.

Сварочная проволока: Выберите алюминиевую присадочную проволоку, имеющую температуру плавления, аналогичную температуре плавления основного материала.Чем больше оператор может сузить диапазон плавления металла, тем легче будет сваривать сплав. Возьмите проволоку диаметром 3/64 или 1/16 дюйма. Чем больше диаметр проволоки, тем легче она подается. Для сварки тонкостенных материалов хорошо подходит проволока диаметром 0,035 дюйма в сочетании с импульсной сваркой при низкой скорости подачи проволоки — от 100 до 300 дюймов / мин.

Сварные швы выпуклой формы: При сварке алюминия кратерные трещины вызывают большинство отказов.Растрескивание возникает из-за высокой скорости теплового расширения алюминия и значительных сжатий, возникающих при остывании сварных швов. Риск растрескивания наиболее высок в случае вогнутых кратеров, поскольку поверхность кратера сжимается и разрывается при охлаждении. Поэтому сварщики должны создавать кратеры, чтобы они образовали выпуклую форму или холмик. По мере охлаждения сварного шва выпуклая форма кратера компенсирует силы сжатия.

Выбор источника питания: При выборе источника питания для GMAW алюминия сначала рассмотрите метод переноса — дуговая сварка или импульсный.Аппараты постоянного тока (cc) и постоянного напряжения (cv) могут использоваться для дуговой сварки с распылением. Распылительная дуга берет крошечный поток расплавленного металла и распыляет его поперек дуги от электродной проволоки к основному материалу. Для толстого алюминия, для которого требуется сварочный ток более 350 А, оптимальные результаты дает cc.

Импульсный перенос обычно осуществляется от инверторного источника питания. Новые блоки питания содержат встроенные импульсные процедуры в зависимости от типа и диаметра присадочной проволоки.Во время импульсной GMAW капля присадочного металла переходит от электрода к заготовке в течение каждого импульса тока. Этот процесс обеспечивает положительный перенос капель и приводит к меньшему разбрызгиванию и более высокой скорости следования, чем при сварке с переносом распылением. Использование импульсного процесса GMAW на алюминии также позволяет лучше контролировать подвод тепла, упрощая сварку в нестандартном положении и позволяя оператору сваривать тонкостенные материалы при низких скоростях и токах подачи проволоки.

Механизм подачи проволоки: Предпочтительным методом подачи мягкой алюминиевой проволоки на большие расстояния является двухтактный метод, при котором используется закрытый шкаф подачи проволоки для защиты проволоки от воздействия окружающей среды.Двигатель с регулируемой скоростью с постоянным крутящим моментом в шкафу подачи проволоки помогает проталкивать и направлять проволоку через пистолет с постоянной силой и скоростью. Двигатель сварочной горелки с высоким крутящим моментом протягивает проволоку и поддерживает постоянную скорость подачи проволоки и длину дуги.
В некоторых цехах сварщики используют одни и те же устройства подачи проволоки для подачи стальной и алюминиевой проволоки. В этом случае использование пластиковых или тефлоновых футеровок поможет обеспечить плавную и стабильную подачу алюминиевой проволоки. Для направляющих трубок используйте отходящие и пластиковые входящие трубки зубильного типа, чтобы поддерживать проволоку как можно ближе к приводным роликам, чтобы предотвратить спутывание проволоки.Во время сварки держите кабель горелки как можно более прямым, чтобы минимизировать сопротивление подаче проволоки. Проверьте правильность совмещения между ведущими роликами и направляющими трубками, чтобы предотвратить стружку алюминия.

Используйте приводные ролики, предназначенные для алюминия. Настройте натяжение приводных роликов, чтобы обеспечить равномерную скорость подачи проволоки. Чрезмерное натяжение приведет к деформации проволоки и вызовет грубую и беспорядочную подачу; слишком маленькое натяжение приводит к неравномерной подаче. Оба условия могут привести к нестабильной дуге и пористости сварного шва.

Сварочные пистолеты: Используйте отдельный вкладыш для сварочного пистолета для сварки алюминия.Во избежание истирания проволоки старайтесь удерживать оба конца лайнера, чтобы устранить зазоры между лайнером и диффузором газа на пистолете. Часто меняйте футеровки, чтобы свести к минимуму вероятность того, что абразивный оксид алюминия вызовет проблемы с подачей проволоки. Используйте контактный наконечник примерно на 0,015 дюйма больше, чем диаметр используемого присадочного металла — при нагревании наконечник расширится до овальной формы и, возможно, ограничит подачу проволоки. Обычно, когда сварочный ток превышает 200 А, используйте пистолет с водяным охлаждением, чтобы минимизировать тепловыделение и уменьшить трудности с подачей проволоки.

.

Подготовка для алюминия GTAW

Даже если у вас есть опыт в сварке сталей, сварка алюминия может оказаться сложной задачей. Оксидное покрытие алюминия, более высокая теплопроводность и более низкая точка плавления легко могут привести к проблемам при сварке, если вы не знаете, как подготовиться к сварке и настроить оборудование.

Несмотря на то, что для соединения алюминия можно использовать многие процессы, наиболее применимым процессом для сварки более легких размеров и эстетически привлекательных швов является дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде (GTAW).В этой статье исследуются правильные способы настройки сварочного оборудования для адаптации к процессу GTAW для алюминия, а также обсуждаются методы поиска и устранения неисправностей и решения распространенных сварочных проблем.

Преимущества и недостатки GTAW для алюминия

Есть преимущества и недостатки использования GTAW для алюминия. С другой стороны, GTAW обеспечивает высочайшее качество сварных швов и предлагает большую универсальность, что означает, что вы можете сваривать материалы различной толщины и геометрии швов.Также легко контролировать и сваривать вне позиции. Если в приложении предъявляются сложные требования к сварке или используются более тонкие материалы, обычно выбирают процесс GTAW.

С другой стороны, GTAW — это относительно медленный процесс с низкой скоростью наплавки. Обычно он не используется для приложений большого объема. Кроме того, постоянная высокая частота, связанная с GTAW, может мешать работе роботов, компьютеров и другого чувствительного оборудования.

GTAW часто используется для таких применений, как алюминиевые велосипедные рамы, архитектурные компоненты, трубопроводы, инвалидные коляски и аэрокосмические работы.Он также используется для сварки кожухов двигателей коммерческих авиалиний, каркасов сидений и воздуховодов, а также для ремонта существующих компонентов, таких как головки цилиндров.

Полярность и источники энергии

Для большинства материалов, свариваемых GTAW, требуется постоянный ток, при этом вольфрамовый электрод заряжен отрицательно, а свариваемая деталь — положительно заряжена. Это называется прямой полярностью. В этом режиме большая часть энергии дуги уходит в заготовку, что обеспечивает лучшее проплавление шва. Таким способом можно сваривать алюминий, но это очень сложно.

Чаще всего при GTAW сваривают алюминий на переменном токе (AC). При сварке на переменном токе действие дуги, когда электрод положительный, а заготовка отрицательный, называемое обратной полярностью, разрушает оксид на поверхности алюминия, что значительно упрощает сварку. К сожалению, обратная полярность не обеспечивает хорошего проплавления шва. При обратной полярности большая часть энергии дуги уходит в вольфрамовый электрод и сварочную горелку. По этой причине для сварки на переменном токе необходимы вольфрамовые электроды большего диаметра и более мощные горелки, часто с водяным охлаждением.

Действие очистки, создаваемое дугой обратной полярности, важно, но вы не хотите очищать больше, чем необходимо, поэтому производители оборудования создали контроль баланса. Ручка баланса находится на передней панели устройства и позволяет регулировать степень проникновения (отрицательный электрод) в зависимости от степени очистки (положительный электрод).

Как показывает практика, при больших токах требуется не столько чистка, сколько при малых токах. Некоторые машины даже предлагают функцию автобалансировки, которая имеет предварительно запрограммированный баланс в зависимости от используемого тока.

Хотя переключение на переменный ток звучит легко, при этом возникает нестабильная дуга. Когда вы смотрите на синусоидальную волну, обратите внимание, что когда ток движется от положительного к отрицательному, а затем обратно, он должен пройти через нулевую точку. Когда напряжение проходит через нулевую точку, дуга может погаснуть или стать нестабильной.

Рисунок 1Объект

Чтобы исправить эту нестабильную дугу, производители сварочного оборудования наложили слаботочную высоковольтную радиочастоту поверх сварочного тока.Для большинства типов сварки эта высокая частота используется только для зажигания дуги, но для алюминия GTAW высокая частота присутствует постоянно и действует как вспомогательная дуга.

При выборе источника питания обычно лучше выбрать модель прямоугольной волны с более новой технологией, которая изменяет характеристики синусоидальной волны для создания более стабильной дуги (см. Рисунок 1 ). Кроме того, ищите функцию баланса, будь то ручная или автоматическая регулировка баланса.

Очистка заготовок

Алюминиевые заготовки должны быть чище, чем стальные, для эффективной сварки.Первый шаг — удалить масла и смазки с заготовки, протерев область растворителем или промыв ее слабым щелочным раствором. Второй шаг — удалить все оксиды, что можно сделать проволочной щеткой из нержавеющей стали. Никогда не используйте одну и ту же щетку для обработки алюминия и стали, иначе она загрязняется.

Вам необходимо не только очистить поверхность перед началом сварки, но также удалить копоть или сажу между сварочными проходами. Эта сажа представляет собой мелкие частицы оксида алюминия и оксида магния.Правильная сварка сведет к минимуму образование сажи.

Защитный газ

Обычно для GTAW алюминия предпочтительнее 100-процентный аргон, но при работе с более толстыми материалами, такими как 1/2 дюйма или больше, добавляйте гелий в диапазоне от 25 до 50 процентов. Гелий нагревает дугу и обеспечивает большее проникновение.

Электроды

Большинство операторов, выполняющих сварку с полярностью постоянного тока, привыкли использовать 2-процентный торированный электрод с острым концом.Но при сварке алюминия переменным током в вольфрам нагревается больше, и вольфрамовый наконечник быстро затупляется. Если острие затупится, использование торированных электродов с 2% -ным содержанием тора приводит к дуге, которая блуждает по тупому кончику.

Вместо этого начните с тупого наконечника и используйте электрод из чистого вольфрама или циркониевого вольфрама. (Циркониевый электрод пропускает больший ток, чем чистый вольфрам.) Для сварки на переменном токе рекомендуется использовать вольфрам большего диаметра (см. , рис. 2 ), потому что слишком маленький вольфрам выплескивается в сварной шов, создавая дефект.Рассмотрите возможность использования церированного или лантанового электрода. Оба типа электродов универсальны и могут использоваться для сварки на переменном или постоянном токе.

Горелки

Если сварка представляет собой легкое производство, требующее до 150 ампер, может быть достаточно горелки с воздушным охлаждением. Для работы с более высокой силой тока требуется горелка с водяным охлаждением, используемая с рециркулятором воды. Одна особенность хорошего фонарика — это гибкая головка, которая обеспечивает маневренность и позволяет работать в труднодоступных местах. Поскольку для сварки алюминия переменным током используется больше тепла, чем для сварки постоянным током, горелка, которая обычно используется для GTAW на постоянном токе, может не иметь достаточной мощности.

Присадочный металл

Как правило, присадочный металл добавляют в сварные швы, выполненные методом GTAW. Однако большинство алюминиевых сплавов, не поддающихся термической обработке, можно сваривать без добавления присадки. Это называется автогенным швом. Однако будьте осторожны, потому что если вы попытаетесь сварить любой из термообрабатываемых сплавов, например 6061, без добавления присадочного металла, они потрескаются в процессе сварки (см. Рисунок 3 ).

Предупреждаем, что не все алюминиевые сплавы поддаются сварке. Убедитесь, что вы знаете, какой тип алюминиевого сплава вы свариваете, а затем обратитесь к таблице присадочных металлов.При обращении с присадочным металлом храните его сухим в герметичном контейнере, чтобы избежать загрязнения и накопления гидратированного оксида.

Рисунок 2Объект

По окончании сварки сварной шов должен быть светлым и блестящим без сажи (см. Рисунок 4 ). Приблизительно от 1/16 до 1/8 дюйма на каждой стороне сварного шва должна быть яркая полоса, что означает, что оксид был удален с этой области сварочной дугой. Если сварной шов черный, в процессе сварки произошла ошибка.В большинстве случаев это происходит из-за слишком длинной дуги или неправильного угла наклона резака.

Сварной шов также должен иметь отчетливую равномерную рябь на поверхности и должен быть гладким, хорошо переходящим в окружающую область. Помните, что у стали сварной шов такой же прочный, как и у основного; в алюминии это не всегда так.

Заключение

Даже если вы плохо знакомы с алюминиевой GTAW, вы можете уменьшить количество ошибок, которые вы делаете, освежив, как установить ток и подготовить деталь; выбор подходящих газов, электродов и горелок; и прислушиваться к советам более опытных сварщиков.Со временем вы будете чувствовать себя при сварке алюминия так же уверенно, как при сварке стали.

.

Лучшие практики сварки алюминия

Коррозионная стойкость алюминия и высокая удельная прочность, а также как его высокая электропроводность, сделать его отличным выбором для многих применения из авиакосмической отрасли в тепло теплообменники, изготовление прицепов и, совсем недавно автомобильный кузов панели и рамы.

Быстрое и эффективное устранение проблем во время сварки может иметь большое значение для минимизации времени простоя и ненужных затрат.Но научиться предотвращать проблемы в первую очередь еще более полезно, независимо от материала, который вы используете для приложения.

Сварка алюминия создает уникальные проблемы. В дополнение к низкой температуре плавления и высокой теплопроводности алюминий особенно склонен к прожогу на тонких сечениях и может испытывать недостаток плавления на толстых. Дефекты сварного шва, такие как трещины, нагар / сажа и пористость, также вызывают серьезную озабоченность.

Тем не менее, способность алюминия противостоять коррозии, его высокое отношение прочности к весу, а также высокая электропроводность делают его отличным выбором для многих областей применения: от авиакосмической промышленности до теплообменников, изготовления прицепов и, в последнее время, панелей кузова и автомобилей. кадры.

Чтобы избежать негативного влияния на производительность и качество, важно понимать причины дефектов сварных швов алюминия, предпринимать шаги для их предотвращения и находить способы быстрого исправления ошибок в случае их возникновения. Вот ответы на некоторые общие вопросы, которые помогут вам устранить неполадки в процессе.

Что вызывает трещины при сварке алюминия?

Горячее растрескивание и растрескивание под напряжением могут возникать во время процессов дуговой сварки алюминия и металла в среде защитного газа (GMAW) и газовой вольфрамовой сварки (GTAW).Оба типа трещин, даже если они небольшие, могут помешать сварным швам соответствовать требованиям норм и в конечном итоге привести к разрушению сварного шва. Горячее растрескивание — это преимущественно химический вопрос, тогда как растрескивание под напряжением — результат механических напряжений.

Три основных фактора увеличивают вероятность возникновения горячих трещин при сварке алюминия. Первый фактор — это то, насколько материал основы подвержен растрескиванию. Например, некоторые сплавы, такие как серия 6000, более склонны к растрескиванию, чем другие.Второй фактор — это то, какой присадочный металл вы используете. В-третьих, конструкция швов — некоторые конструкции швов ограничивают добавление присадочного металла.

Растрескивание под напряжением может возникать, когда алюминиевый сварной шов охлаждается и при затвердевании возникают чрезмерные усадочные напряжения. Это может быть связано с вогнутым профилем валика, слишком низкой скоростью перемещения, сильно зажатым стыком или углублением в конце сварного шва (кратерная трещина).

Как мне предотвратить появление трещин?

В некоторых случаях предотвратить образование горячих трещин можно так же просто, как выбрать присадочный металл с химическим составом металла шва с более низкой чувствительностью к образованию трещин.Каждый алюминиевый присадочный металл имеет классификацию Американского сварочного общества (AWS), которая соответствует регистрационному номеру алюминиевой ассоциации, и вместе они определяют химический состав конкретного сплава.

Всегда обращайтесь к авторитетному руководству по выбору присадочного металла, чтобы сделать лучший выбор, потому что не все алюминиевые присадочные материалы подходят для каждого основного материала алюминия. В некоторых направляющих для присадочного металла даются конкретные рекомендации по нескольким характеристикам сварного шва, таким как растрескивание, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, работа при повышенных температурах, соответствие цвета после анодирования, термообработка после сварки (PWHT) и ударная вязкость.Если растрескивание вызывает беспокойство, выберите присадочный металл с наивысшим рейтингом в категории трещин.

Кроме того, использование шва подходящей конструкции может помочь предотвратить образование горячих трещин. Например, соединение со скошенной канавкой является хорошим вариантом, поскольку оно позволяет добавлять большее количество присадочного металла, что увеличивает степень разбавления основного металла и снижает его склонность к растрескиванию.

Чтобы избежать негативного влияния на производительность и качество, важно понимать причины дефектов сварных швов алюминия, принять меры для их предотвращения и найти способы быстрого исправления ошибок в случае их возникновения.

Можно предотвратить растрескивание под напряжением, используя присадочный металл, содержащий кремний. Когда это допустимо, этот тип присадочного металла снижает усадочные напряжения, особенно в чувствительных к трещинам областях, таких как начало и конец сварного шва (или кратеры). Также используйте функцию автоматического заполнения кратера или другие одобренные методы заполнения кратера, чтобы свести к минимуму возможность появления трещин в кратере. Увеличение скорости движения также может помочь уменьшить возможность растрескивания алюминия под напряжением за счет сужения зоны термического влияния (HAZ) и уменьшения степени плавления основного металла.

Предварительный нагрев также является вариантом борьбы с растрескиванием под напряжением, поскольку он сводит к минимуму уровни остаточных напряжений, которые присутствуют в основном материале во время и после сварки. Ключевым моментом в этой работе является тщательный контроль тепловложения. Слишком большое количество тепла может снизить предел прочности на разрыв основного материала в некоторых сплавах до неприемлемого уровня.

Как лучше всего избежать прожигания или плохого проникновения?

Использование импульсного процесса GMAW — отличная защита от прожига на 1⁄8-дюймовом.или более тонкий алюминий. Источники питания с этой возможностью работают путем переключения между высоким пиковым током и низким фоновым током. В фазе пикового тока капля от алюминиевой проволоки отрывается и продвигается к сварному шву, в то время как во время фазы низкого фонового тока дуга остается стабильной без переноса металла. Комбинация этих высоких пиковых и низкофоновых токов снижает тепловложение, предотвращая прогорание, и предлагает дополнительное преимущество в виде небольшого разбрызгивания или его отсутствия.

Когда вы свариваете толстый алюминий, особенно важно установить достаточно высокую силу тока, чтобы обеспечить надлежащий провар сварного шва. Хорошее практическое правило — использовать 250 ампер для сварки материала толщиной дюйма и около 350 ампер для сварки материала толщиной ½ дюйма. В некоторых случаях рассмотрите возможность добавления гелия в смесь защитного газа, поскольку он может обеспечить более горячую и проникающую дугу на более толстых участках. Для процесса GMAW хорошим вариантом является смесь 75% гелия и 25% аргона.При сварке толстых алюминиевых профилей методом GTAW используйте смесь из 25 процентов гелия и 75 процентов аргона, чтобы увеличить проплавление.

Почему мои сварные швы обесцвечиваются?

Обесцвечивание и загвоздка возникают, когда оксиды алюминия или магния собираются на основном материале и свариваются. Это явление наиболее распространено во время GMAW, поскольку, когда присадочная проволока проходит через дугу и плавится, часть ее достигает температуры испарения и конденсируется на более холодном основном металле, который недостаточно защищен защитным газом.

Выбор подходящего присадочного металла, например, присадочного металла из алюминия серии 4000, который практически не содержит магния (по сравнению с присадочными материалами из алюминия серии 5000, которые содержат около 5 процентов магния), снижает вероятность испарения этого элемента в дугу. и конденсироваться на сварном шве в виде сажи.

Уменьшение расстояния между контактом и заготовкой (CTWD) и использование соответствующего угла распылителя и расхода защитного газа также может минимизировать изменение цвета сварного шва.Используйте толкающий угол, который помогает очистить дугу перед сварным швом, чтобы удалить копоть. Увеличение размера сопла пистолета GMAW или горелки GTAW помогает защитить дугу от сквозняков, которые могут ввести кислород в технологический процесс. Всегда держите сопло чистым от брызг, чтобы обеспечить постоянный поток защитного газа для защиты сварочной ванны.

Как устранить пористость?

Пористость — это обычная неоднородность, которая возникает в основном, когда водород попадает в сварочную ванну во время плавления, а затем попадает в сварной шов во время затвердевания.Вы можете сделать несколько вещей, чтобы этого не произошло. Во-первых, убедитесь, что основной металл и присадочный металл чистые и сухие. Перед сваркой протрите алюминий растворителем и чистой тканью, чтобы удалить всю краску, масло, жир или смазочные материалы, которые могут привести к попаданию углеводородов в сварной шов. Затем почистите сварное соединение чистой щеткой из нержавеющей стали, предназначенной для работы. Если алюминиевый основной материал хранился в прохладном месте, дайте ему адаптироваться к температуре в магазине в течение 24 часов перед началом процесса сварки.Это предотвращает образование конденсата на алюминии.

Хранение неупакованных присадочных материалов в обогреваемом шкафу или помещении также может помочь снизить риск образования пористости. Это предохраняет продукты от циклического прохождения через точки росы и сводит к минимуму вероятность образования гидратированного оксида на поверхности проволоки GMAW или отрезков на отрезки GTAW.

Покупка присадочного металла у известного производителя всегда является хорошей идеей, так как эти компании обычно обрабатывают проволоку алмазной стружкой и отрезки GTAW для удаления вредных оксидов и следуют процедурам для получения соединений с низким содержанием остаточного водорода.

Наконец, рассмотрите возможность приобретения защитных газов с низкой точкой росы в качестве защиты от пористости. Соблюдайте все рекомендуемые процедуры сварки в отношении расхода защитного газа и циклов продувки.

Как и при любом процессе сварки любого материала, для получения наилучших результатов критически важно соблюдение некоторых основных рекомендаций. Механический и химический состав алюминия может немного усложнить процесс. Всегда следуйте рекомендациям по очистке и хранению материала и присадочного металла и тщательно выбирайте подходящее оборудование.В конце концов, проще привести все в порядок перед сваркой, чем пытаться исправить проблемы позже.

.

A Руководство по сварке алюминия

Газ-металл-дуговая сварка

Подготовка основного металла: При сварке алюминия операторы должны позаботиться о том, чтобы очистить основной материал и удалить оксид алюминия и углеводородные загрязнения из масел или режущих растворителей. Оксид алюминия на поверхности материала плавится при 3700 F, в то время как алюминий основного материала под ним будет плавиться при 1200 F. Следовательно, оставление любого оксида на поверхности основного материала будет препятствовать проникновению присадочного металла в заготовку.Для удаления оксидов алюминия используйте проволочную щетку из нержавеющей стали или растворители и травильные растворы. При использовании щетки из нержавеющей стали чистите только в одном направлении. Следите за тем, чтобы не чистить щеткой слишком грубо: грубая чистка щеткой может еще больше накапливать оксиды в обрабатываемой детали. Кроме того, используйте щетку только для обработки алюминия — не чистите алюминий щеткой, которая использовалась для обработки нержавеющей или углеродистой стали. При использовании растворов для химического травления обязательно удалите их из работы перед сваркой. Чтобы минимизировать риск попадания углеводородов из масел или режущих растворителей в сварной шов, удалите их обезжиривающим средством.Убедитесь, что обезжириватель не содержит углеводородов.

Предварительный нагрев: Предварительный нагрев алюминиевой детали может помочь избежать растрескивания сварных швов. Температура предварительного нагрева не должна превышать 230 F — используйте индикатор температуры, чтобы предотвратить перегрев. Кроме того, размещение прихваточных швов в начале и в конце свариваемой области поможет усилить предварительный нагрев. Сварщики также должны предварительно нагреть толстый кусок алюминия при его приваривании к тонкому. если происходит холодная притирка, попробуйте использовать вкладки для притирки и притирки.

Метод выталкивания: В случае алюминия отталкивание пистолета от сварочной ванны вместо его вытягивания приведет к лучшему очищающему действию, уменьшению загрязнения сварных швов и улучшенному покрытию защитным газом.

Скорость перемещения: Сварка алюминия должна выполняться «горячим и быстрым». В отличие от стали, высокая теплопроводность алюминия требует использования более высоких значений силы тока и напряжения, а также более высоких скоростей сварки.Если скорость движения слишком низкая, сварщик рискует получить чрезмерный ожог, особенно на тонкостенных алюминиевых листах.

Защитный газ: Аргон, благодаря хорошему очищающему эффекту и профилю проплавления, является наиболее распространенным защитным газом, используемым при сварке алюминия. Сварка алюминиевых сплавов серии 5XXX в смеси защитного газа, содержащей аргон и гелий — максимум 75 процентов гелия — минимизирует образование оксида магния.

Сварочная проволока: Выберите алюминиевую присадочную проволоку, имеющую температуру плавления, аналогичную температуре плавления основного материала.Чем больше оператор может сузить диапазон плавления металла, тем легче будет сваривать сплав. Возьмите проволоку диаметром 3/64 или 1/16 дюйма. Чем больше диаметр проволоки, тем легче она подается. Для сварки тонкостенных материалов хорошо подходит проволока диаметром 0,035 дюйма в сочетании с импульсной сваркой при низкой скорости подачи проволоки — от 100 до 300 дюймов / мин.

Сварные швы выпуклой формы: При сварке алюминия кратерные трещины вызывают большинство отказов.Растрескивание возникает из-за высокой скорости теплового расширения алюминия и значительных сжатий, возникающих при остывании сварных швов. Риск растрескивания наиболее высок в случае вогнутых кратеров, поскольку поверхность кратера сжимается и разрывается при охлаждении. Поэтому сварщики должны создавать кратеры, чтобы они образовали выпуклую форму или холмик. По мере охлаждения сварного шва выпуклая форма кратера компенсирует силы сжатия.

Выбор источника питания: При выборе источника питания для GMAW алюминия сначала рассмотрите метод переноса — дуговая сварка или импульсный.Аппараты постоянного тока (cc) и постоянного напряжения (cv) могут использоваться для дуговой сварки с распылением. Распылительная дуга берет крошечный поток расплавленного металла и распыляет его поперек дуги от электродной проволоки к основному материалу. Для толстого алюминия, для которого требуется сварочный ток более 350 А, оптимальные результаты дает cc.

Импульсный перенос обычно осуществляется от инверторного источника питания. Новые блоки питания содержат встроенные импульсные процедуры в зависимости от типа и диаметра присадочной проволоки.Во время импульсной GMAW капля присадочного металла переходит от электрода к заготовке в течение каждого импульса тока. Этот процесс обеспечивает положительный перенос капель и приводит к меньшему разбрызгиванию и более высокой скорости следования, чем при сварке с переносом распылением. Использование импульсного процесса GMAW на алюминии также позволяет лучше контролировать подвод тепла, упрощая сварку в нестандартном положении и позволяя оператору сваривать тонкостенные материалы при низких скоростях и токах подачи проволоки.

Механизм подачи проволоки: Предпочтительным методом подачи мягкой алюминиевой проволоки на большие расстояния является двухтактный метод, при котором используется закрытый шкаф подачи проволоки для защиты проволоки от воздействия окружающей среды.Двигатель с регулируемой скоростью с постоянным крутящим моментом в шкафу подачи проволоки помогает проталкивать и направлять проволоку через пистолет с постоянной силой и скоростью. Двигатель сварочной горелки с высоким крутящим моментом протягивает проволоку и поддерживает постоянную скорость подачи проволоки и длину дуги.
В некоторых цехах сварщики используют одни и те же устройства подачи проволоки для подачи стальной и алюминиевой проволоки. В этом случае использование пластиковых или тефлоновых футеровок поможет обеспечить плавную и стабильную подачу алюминиевой проволоки. Для направляющих трубок используйте отходящие и пластиковые входящие трубки зубильного типа, чтобы поддерживать проволоку как можно ближе к приводным роликам, чтобы предотвратить спутывание проволоки.Во время сварки держите кабель горелки как можно более прямым, чтобы минимизировать сопротивление подаче проволоки. Проверьте правильность совмещения между ведущими роликами и направляющими трубками, чтобы предотвратить стружку алюминия.

Используйте приводные ролики, предназначенные для алюминия. Настройте натяжение приводных роликов, чтобы обеспечить равномерную скорость подачи проволоки. Чрезмерное натяжение приведет к деформации проволоки и вызовет грубую и беспорядочную подачу; слишком маленькое натяжение приводит к неравномерной подаче. Оба условия могут привести к нестабильной дуге и пористости сварного шва.

Сварочные пистолеты: Используйте отдельный вкладыш для сварочного пистолета для сварки алюминия.Во избежание истирания проволоки старайтесь удерживать оба конца лайнера, чтобы устранить зазоры между лайнером и диффузором газа на пистолете. Часто меняйте футеровки, чтобы свести к минимуму вероятность того, что абразивный оксид алюминия вызовет проблемы с подачей проволоки. Используйте контактный наконечник примерно на 0,015 дюйма больше, чем диаметр используемого присадочного металла — при нагревании наконечник расширится до овальной формы и, возможно, ограничит подачу проволоки. Обычно, когда сварочный ток превышает 200 А, используйте пистолет с водяным охлаждением, чтобы минимизировать тепловыделение и уменьшить трудности с подачей проволоки.

.