Алюминий и его сплавы используются в производстве из-за их малого веса, хорошей коррозионной стойкости и свариваемости. Несмотря на обычно низкую прочность, некоторые из более сложных сплавов могут иметь механические свойства, эквивалентные стали. Определены различные типы алюминиевых сплавов и даны рекомендации по изготовлению компонентов без ухудшения коррозионных и механических свойств материала или внесения дефектов в сварной шов.

Типы материалов

Поскольку чистый алюминий является относительно мягким, в него добавляют небольшие количества легирующих элементов для придания ему ряда механических свойств. Сплавы сгруппированы по основным легирующим элементам, отдельные товарные сплавы имеют четырехзначное обозначение в соответствии с международными спецификациями для деформируемых сплавов или буквенно-цифровой системой ISO.

Сплавы могут быть далее классифицированы в соответствии со средствами, с помощью которых легирующие элементы приобретают механические свойства, не подвергаемые термообработке или термообрабатываемые сплавы.

Нетермообрабатываемые сплавы

Прочность материала зависит от эффекта деформационного упрочнения и упрочнения на твердый раствор легирующих элементов, таких как магний и марганец; легирующие элементы в основном встречаются в сплавах серий 1ххх, 3ххх и 5ххх. При сварке эти сплавы могут терять эффект деформационного упрочнения, что приводит к разупрочнению ЗТВ, прилегающей к сварному шву.

Термически обрабатываемые сплавы

Твердость и прочность материала зависят от состава сплава и термической обработки (термическая обработка на твердый раствор и закалка с последующим естественным или искусственным старением приводит к тонкой дисперсии легирующих компонентов). Основные легирующие элементы определены в сериях 2ххх, 6ххх и 7ххх. Сварка плавлением перераспределяет упрочняющие компоненты в ЗТВ, что локально снижает прочность материала.

Процессы

Большинство деформируемых марок серий 1xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx и средней прочности 7xxx (например, 7020) можно сваривать плавлением с использованием процессов TIG, MIG и кислородного топлива. В частности, сплавы серии 5ххх обладают отличной свариваемостью. Высокопрочные сплавы (например, 7010 и 7050) и большинство сплавов серии 2ххх не рекомендуются для сварки плавлением, поскольку они склонны к ликвации и растрескиванию при затвердевании.

Техника сварки трением с перемешиванием особенно подходит для алюминиевых сплавов. Он способен обеспечить прочные сварные швы многих сплавов, в том числе термообрабатываемых сплавов, которые склонны к горячему растрескиванию при сварке плавлением.

Присадочные сплавы

Состав присадочного металла определяется:

• свариваемостью основного металла
• минимальные механические свойства металла шва
• коррозионная стойкость
Требования к анодному покрытию

Номинально соответствующие присадочные металлы часто используются для нетермообрабатываемых сплавов. Однако для материалов с низким содержанием сплава и термообрабатываемых сплавов используются неподходящие наполнители для предотвращения растрескивания при затвердевании.

Выбор состава присадочного металла для различных свариваемых сплавов указан в BS EN 1011 Pt 4:2000 для сварки TIG и MIG; рекомендуемые составы присадочного металла для наиболее часто используемых сплавов приведены в Таблице .

Обозначение сплавов	Химическое обозначение	Классификация	Заполнитель	.	EN AW-Al 99.8(A)	НХТ	Р-1080А	Химический завод
EN AW-3103	EN AW-Al Mn1	НХТ	Р-3103	Здания, теплообменники
EN AW-4043A	EN AW-Al Si5(A)	—	—	Присадочная проволока/прут
ENAW-5083	EN AW-Al Mg4. 5Mn0.7	НХТ	Р-5556А	Суда, железнодорожные вагоны, мосты
EN AW-5251	EN AW-Al Mg2Mn0.3	НХТ	Р-5356	Транспорт дорожный, морской
ENAW-5356	EN AW-Al Mg5Cr(A)	—	—	Присадочная проволока/прут
EN AW-5556A	EN AW-Al Mg5Mn	—	—	Проволока/стержень для напильника
ENAW-6061	EN AW-Al Mg1SiCu	НТ	Р-4043А Р-5356	Конструкционные, трубы
EN AW-7020	EN AW-Al Zn4.5Mg1	НТ	Р-5556А	Строительные, транспортные
HT = термообрабатываемый, NHT = нетермообрабатываемый

Дефекты сварных швов

Алюминий и его сплавы легко поддаются сварке при соблюдении соответствующих мер предосторожности. Наиболее вероятные дефекты сварных швов плавлением:

• пористость
• растрескивание
• плохой профиль сварного шва

Пористость

Пористость часто рассматривается как неотъемлемая характеристика сварных швов MIG; типичный вид мелкораспределенной пористости в сварном шве TIG показан на фотографии. Основной причиной пористости является поглощение водорода в сварочной ванне, который образует дискретные поры в затвердевающем металле сварного шва. Наиболее распространенными источниками водорода являются углеводороды и влага от загрязнений на поверхности основного материала и присадочной проволоки, а также водяной пар из атмосферы защитного газа. Даже следовые количества водорода могут превышать пороговую концентрацию, необходимую для образования пузырьков в сварочной ванне, поскольку алюминий является одним из металлов, наиболее подверженных пористости.

Чтобы свести к минимуму риск, необходимо провести тщательную очистку поверхности материала и присадочной проволоки. Подходят три метода очистки; механическая очистка, обезжиривание растворителем и очистка химическим травлением.

При сварке в среде защитного газа следует избегать вовлечения воздуха, обеспечив наличие эффективной газовой защиты и защиту дуги от сквозняков. Следует также принимать меры предосторожности, чтобы избежать захвата водяного пара из газопроводов и сварочного оборудования; рекомендуется продуть сварочную систему примерно за час до использования.

Механическая очистка

Для удаления оксидов и загрязнений с поверхности можно использовать проволочную щетку (щетина из нержавеющей стали), соскабливание или напильник. Обезжиривание следует проводить перед механической очисткой.

Растворители

Погружение, распыление или протирание органическими растворителями можно использовать для удаления жира, масла, грязи и незакрепленных частиц.

Химическое травление

Для периодической очистки можно использовать 5% раствор гидроксида натрия, но после этого необходимо промыть в HNO ₃ и водой для удаления продуктов реакции с поверхности.

Трещины затвердевания

Растрескивание происходит в алюминиевых сплавах из-за высоких напряжений, возникающих поперек сварного шва из-за высокого теплового расширения (вдвое больше, чем у стали) и значительного сжатия при затвердевании — обычно на 5 % больше, чем в эквивалентных стальных сварных швах.

Трещины затвердевания образуются в центре сварного шва, обычно идущие вдоль центральной линии во время затвердевания. Трещины затвердевания также возникают в кратере сварного шва в конце операции сварки. Основные причины образования трещин затвердевания следующие:

• неправильное сочетание присадочной проволоки/основного металла
• неправильная геометрия шва
• сварка в условиях высоких ограничений

Риск растрескивания можно уменьшить, используя неподходящий, стойкий к растрескиванию наполнитель (обычно из сплавов серий 4ххх и 5ххх). Недостатком является то, что полученный металл шва может иметь меньшую прочность, чем основной металл, и не поддаваться последующей термообработке. Наплавленный валик должен быть достаточно толстым, чтобы выдерживать усадочные напряжения. Кроме того, степень ограничения сварного шва может быть сведена к минимуму за счет правильной подготовки кромок, точной настройки соединения и правильной последовательности сварки.

Ликвационное растрескивание

Ликвационное растрескивание происходит в ЗТВ, когда на границах зерен образуются легкоплавкие пленки. Они не могут противостоять сжимающим напряжениям, возникающим при затвердевании и охлаждении металла сварного шва. Термически обрабатываемые сплавы, особенно сплавы серий 6ххх и 7ххх, более подвержены этому типу растрескивания.

Риск можно снизить, используя присадочный металл с более низкой температурой плавления, чем основной металл, например, сплавы серии 6xxx свариваются с присадочным металлом 4xxx. Однако присадочный металл 4ххх не следует использовать для сварки сплавов с высоким содержанием магния (таких как 5083), поскольку на границе сплавления может образоваться избыточное количество силицида магния, что снижает пластичность и повышает чувствительность к растрескиванию.

Плохой профиль сварного шва

Неправильные настройки параметров сварки или неправильная техника сварки могут привести к дефектам профиля сварного шва, таким как непровар, непровар и подрез. Высокая теплопроводность алюминия и быстро затвердевающая сварочная ванна делают эти сплавы особенно восприимчивыми к дефектам профиля.

Эта статья о вакансиях была первоначально опубликована в журнале Connect в октябре 1996 г. Она была обновлена, поэтому веб-страница больше не отражает точно печатную версию.

Характеристики алюминия, влияющие на свариваемость

Если вы сварили алюминий, вы знаете, что его поведение существенно отличается от поведения стали. Помимо разницы в прочности и общего внешнего вида, есть четыре физические характеристики алюминия, которые делают его сварку совершенно отличной от сварки стали. Это:

• Высокая теплопроводность
• Высокая усадка при затвердевании
• Высокая растворимость в водороде
• Оксидное покрытие

Алюминий можно успешно сваривать, но необходимо полное понимание его физических характеристик.

При сварке алюминия очень важно понимать, как эти характеристики влияют на свариваемость. Свариваемость означает не просто то, что металл можно сваривать, а способность сваривать его без дефектов. Полное понимание физических характеристик алюминия позволит вам легко устранять проблемы и своевременно находить решения. Итак, без лишних слов, вот эти 4 характеристики.

1. Высокая теплопроводность

Благодаря высокой теплопроводности алюминий довольно быстро рассеивает тепло. Вот почему это отличный материал для радиаторов. При сварке это может создать проблемы. Для обеспечения плавления необходим более высокий сварочный ток, что означает необходимость использования более тяжелого оборудования. Если вам когда-либо приходилось сваривать толстый алюминий с помощью GTAW, вы, вероятно, замечали, что после запуска дуги необходимо некоторое время подождать, чтобы сварочная ванна была готова для добавления наполнителя. Это связано с тем, что тепло очень быстро отводится от зоны сварки. Как только деталь нагреется, вы, наконец, можете начать эту лужу, и вы можете начать добавлять наполнитель.

Вы также можете увидеть признаки высокой теплопроводности в начале сварки алюминия методом GMAW. Они будут иметь тенденцию быть веревочными и показывать явные признаки отсутствия сплавления или холодного колена. Даже с функциями горячего пуска на сварочном оборудовании это всегда будет проблемой при сварке алюминия методом GMAW.

2. Высокий коэффициент теплового расширения

Алюминий дает усадку примерно в два раза больше, чем сталь, во время затвердевания из-за его высокого коэффициента теплового расширения. Это создает пару проблем: большее накопление остаточных напряжений вокруг сварного шва и большая деформация. Необходимо соблюдать осторожность при сварке, так как это сильное затвердевание является причиной образования кратерных трещин. Если на конце сварного шва алюминия образуется кратер, он может перерасти в продольную трещину. Большой ошибкой является предположение, что вы можете просто приварить его вторым проходом и позаботиться об этом. Это не работает.

В GMAW есть два распространенных решения для кратерных трещин. Во-первых, используйте технику обратного шага (когда вы дойдете до конца сварного шва в обратном направлении, по крайней мере, на 1-2 дюйма). Другим вариантом является использование функции кратера, если сварочное оборудование имеет эту функцию.

Кратерные трещины не представляют большой проблемы в GTAW просто потому, что оператор может сгладить конец сварного шва, чтобы минимизировать размер кратера или полностью его устранить.

3. Высокая растворимость в водороде

Алюминий в расплавленном состоянии имеет очень высокую растворимость в водороде. Водород поступает из загрязняющих веществ в основном материале, таких как масло и жир (углеводороды), водяной пар, который распадается в дуге, конденсат на присадочном металле, остатки смазки для волочения проволоки на присадочном металле, чрезвычайно высокая влажность, ветер, утечки воды при сварке. оборудование, защитные газы и гидратированные оксиды среди многих других источников.

Рентгеновский снимок алюминиевого сварного шва с разделкой кромок. Поверхность не показала пористости. Темные пятна представляют собой пустоты (пористость) и выглядят темными из-за того, что являются областями с более низкой плотностью.

Если вы посмотрите на критерии приемлемости для RT (рентгеновский снимок) в AWS D1.2 (Нормы сварки алюминиевых конструкций) и сравните их с AWS D1.1 (Нормы сварки металлоконструкций), вы заметите, что существует много больший допуск на пористость в AWS D1.2. Получить сварной шов без пористости можно, но крайне сложно. Большая часть пористости будет подповерхностной.

4. Оксидное покрытие

Как только алюминий вступает в контакт с воздухом, он соединяется с кислородом, образуя очень тонкий, но очень прочный оксидный слой. Этот оксидный слой желателен, потому что он обеспечивает коррозионную стойкость; однако это может затруднить сварку. Этот слой оксида алюминия очень пористый и задерживает влагу, жир, масло и другие загрязняющие вещества.

Перед сваркой рекомендуется удалить толстые оксидные слои. Это можно сделать с помощью механических средств (например, с помощью щетки из нержавеющей стали или проволочного колеса из нержавеющей стали). Нам также необходимо удалить масло, большие или другие поверхностные загрязнения. Для этого лучше всего использовать ацетон. Когда оксидное покрытие очень тонкое, энергии дуги иногда достаточно для его очистки.

Белые участки по обе стороны от сварного шва появляются из-за того, что оксид очищается сварочной дугой.

В этой статье были рассмотрены некоторые основные проблемы сварки алюминия. Важно обратиться за помощью при разработке процедуры сварки, если вы не знакомы с металлургией алюминия. Выбор присадочного металла имеет решающее значение. Выбор неправильного сплава может значительно усугубить некоторые присущие сварке алюминия проблемы. 4043 и 5356 являются наиболее часто используемыми алюминиевыми присадочными сплавами, но они не единственные. Позвоните специалисту, если вам нужна помощь в выборе подходящего присадочного металла. Всегда держите под рукой подробную информацию о своем применении, включая: основной сплав, механические требования, рабочую температуру, толщину и т. д.   Избегайте проблем, обращайтесь за помощью при необходимости.

Справочный материал: «Сварка металлургии и свариваемость» Джона К. Липпольда

Опубликовано Воскресенье, 28 января 2018 г.

Категории: Теория и образование, Устранение неполадок

Раскрытие материальной связи: Некоторые ссылки в посте выше являются «партнерскими ссылками». Это означает, что если вы нажмете на ссылку и купите товар, мы получим партнерскую комиссию. Несмотря на это, мы рекомендуем только продукты или услуги, которыми пользуемся лично, и верим, что они принесут пользу нашим читателям. Я раскрываю это в соответствии с 16 CFR Федеральной торговой комиссии, часть 255: «Руководства по использованию одобрений и отзывов в рекламе».

Лучшие алюминиевые сплавы для сварки

Когда дело доходит до сварки, выбор правильного материала является одним из самых важных соображений для производителя. Это особенно верно, когда вы работаете с алюминием. С таким большим выбором сплавов, а также с такой большой универсальностью и адаптируемостью, очень важно, чтобы вы провели исследование и нашли тот, который лучше всего подходит для вашей работы.

Сварщиков, привыкших работать со сталью, часто удивляют разные реакции алюминия на тепло. В то время как сталь может сохранять ту же прочность после сварки, почти в каждом случае сварные швы алюминия будут слабее, чем основной материал.

Основы сварки алюминия

Первый фактор, о котором должен знать сварщик при работе с алюминием, заключается в том, что не каждый сплав даже пригоден для сварки с использованием методов дуговой сварки вольфрамовым электродом в газе (GTAW) или дуговой сварки металлическим электродом в газе (GMAW). Краткий обзор различных алюминиевых сплавов показывает их различные характеристики: сплавы

• 1XXX. Этот класс сплава наиболее близок к чистому алюминию. Они обычно используются для проведения электрического тока и для коррозионной стойкости. Сплавы 1XXX легко свариваются и обычно используются с присадочным металлом 1100.
• сплавы 2XXX. Сплавы 2XXX очень прочные. Они обычно используются в аэрокосмической промышленности и выпускаются в виде листов или плит. По большей части они не поддаются сварке, потому что обычно трескаются при высоких температурах. Однако, в частности, два сплава, 2219 и 2519, можно успешно сваривать с присадочным металлом 2319 или 4043.
• сплавы 3XXX. Этот класс сплава имеет среднюю прочность и, как известно, хорошо формуется. Общие области применения — теплообменники и кондиционеры. Эти сплавы очень удобны для сварки и используются вместе с присадочным металлом 4043 или 5356.
• сплавы 4XXX. Это семейство свариваемых сплавов чаще всего используется в качестве присадочного материала, но они также могут использоваться в качестве основных металлов. В этих случаях используется присадочный металл 4043.
• сплавы 5XXX. Эти сплавы выпускаются в виде очень прочных листов и плит. Их можно легко сваривать с присадочным металлом 5356, 5183 или 5556.
• сплавы 6XXX. Чаще всего эти сплавы используются для экструзии, но они также производятся в виде листов и плит. Они имеют тенденцию легко трескаться при высоких температурах, но при использовании с присадочным металлом 4043 или 5356 их можно использовать для сварки.
• сплавы 7XXX. Это семейство сплавов также широко используется в аэрокосмической промышленности. Обычно они не используются при сварке из-за проблем с растрескиванием и коррозией. Есть три исключения: сплавы 7003, 7005 и 7039 можно успешно сваривать с присадочным металлом 5356.

Почему можно сваривать только некоторые алюминиевые сплавы?

Важно понимать, что алюминиевые сплавы делятся на две категории: термообрабатываемые и нетермообрабатываемые. Нетермообрабатываемые сплавы закаляются с помощью метода, известного как холодная обработка, который изменяет металл, чтобы сделать его прочнее. Следовательно, это работает только тогда, когда вы начинаете с 0 закаленного металла.

С другой стороны, термообрабатываемый алюминий подвергается термообработке при температуре 400°F. Естественно, в процессе сварки металл нагревается до гораздо более высоких температур, чем 400°F, что означает, что сплав теряет некоторые свои механические свойства. Если после сварки не проводить послесварочную обработку, то зона сварки станет на 40 % слабее. Поэтому, если оператор не выполняет послесварочную термообработку после сварки, область вокруг сварного шва станет значительно слабее, чем остальная часть алюминия.

Как правильно выбрать сплав для вашего применения?

При выборе сплава для сварки алюминий предлагает множество вариантов. Семейства свариваемых сплавов непосредственно отливаются в окончательную форму, что означает, что их свойства определяются составом сплава, а не производственным процессом. Их можно более экономично использовать для изделий различных форм и размеров, и, хотя они не будут обладать такой же прочностью, как катаные сплавы, такие как серия 7XXX, они стоят вдвое дешевле, что делает их идеальными для производства прототипов. .

Как упоминалось ранее, сплавы серии 7000 обычно используются в высокопроизводительных приложениях в аэрокосмической промышленности, производстве бронированных автомобилей и спортивного оборудования. Сплавы серии 2000 также часто используются в авиации и космонавтике. Поскольку сплавы серии 5000 легче свариваются, они регулярно используются в конструкциях, включая мосты, корабли, здания и кузова транспортных средств. Сплавы серии 6000 легче всего поддаются экструзии, поэтому, помимо сварки, они будут регулярно использоваться в экструдированных формах.

Что насчет сварочной проволоки?

При сварке алюминия каждый сплав должен использоваться с соответствующей сварочной проволокой. Свойства проволоки должны соответствовать свойствам конкретного сплава, к которому она должна быть приварена. Сварочная проволока также должна иметь температуру плавления, аналогичную температуре плавления основного материала, чтобы быть эффективной. Например, необходимо учитывать, чтобы концентрация магния в сплаве соответствовала концентрации магния в присадочном сплаве. Динамический химический состав сварочной проволоки должен быть подобен основному сплаву, чтобы обеспечить максимальную эффективность и уменьшить сварочную деформацию.

Одна из распространенных проблем, с которой сталкиваются производители, заключается в том, как отремонтировать производственные формы, изготовленные из сплавов серии 7000, из-за их склонности к тепловому растрескиванию или коррозии под напряжением. Однако есть исключения. Экструзионные сплавы 7003 и 7005, а также листовой сплав 7039 можно сваривать сварочной проволокой 5356 или 2319. Оба они дают сварные швы без пор, которые соответствуют целостности основного сплава.

Из-за более низкой стоимости и большей универсальности алюминиевые сплавы имеют много преимуществ по сравнению с другими материалами при использовании в производственном процессе. Однако выбор правильного сплава имеет решающее значение. Независимо от того, ищете ли вы специально свариваемые материалы или хотите иметь возможность быстро и легко ремонтировать материалы в будущем, знание того, какие алюминиевые сплавы лучше всего подходят для сварки, облегчит вашу работу.

Ресурсы:

http://www.moldmakingtechnology.com/articles/aluminum-welding

Руководство по сварке алюминия

Сварка алюминия делает возможным бессчетное количество изделий. Например, автомобильные поршни, самолеты, морские клапаны, велосипеды, конструкционные алюминиевые балки и многое другое. Независимо от того, свариваете ли вы алюминиевые пластины, листы, прутки или трубы для изготовления этих и других изделий, знание марки алюминия является наиболее важным.

Сварка алюминиевых сплавов

Алюминий сплавляется с различными элементами, которые подчеркивают определенные характеристики, такие как проводимость и прочность. Изменчивость химических и механических свойств означает, что не все алюминиевые сплавы созданы одинаковыми. Они не взаимозаменяемы, когда речь идет о свариваемости. Вы никогда не должны сваривать алюминий, если вы не уверены в конкретном составе его сплава.

Во-первых, алюминиевые сплавы делятся на две категории: термообрабатываемые и нетермообрабатываемые. Нетермообрабатываемые сплавы упрочняются холодной обработкой и не должны подвергаться предварительному отпуску. С другой стороны, термообрабатываемые алюминиевые сплавы нагревают примерно до 400°F.

Загрузите нашу спецификацию на алюминий сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Загрузите этот лист технических характеристик алюминия, чтобы узнать, что Kloeckner Metals регулярно поставляет на склад.

Спецификация алюминия

Когда дело доходит до сварки этих алюминиевых сплавов, сплавы, которые предварительно нагревались, более подвержены ослаблению и растрескиванию.

Нетермообрабатываемые сплавы и свариваемость

• 1xxx – Хорошая свариваемость, однако при сварке происходит значительное удлинение. Хотя это не оказывает отрицательного влияния на устойчивость к росту трещин, алюминий серии 1ххх особенно чувствителен к типу наполнителя.
• 3ххх – Эта серия марганцевых сплавов считается очень свариваемой. Подходит для листогибочных прессов и грузовых боксов.
• 4xxx – Эта серия алюминиевых сплавов включает как нетермообрабатываемые, так и термообрабатываемые сплавы. Неподдающиеся термической обработке сплавы серии 4ххх чаще всего используются в присадочных стержнях. Кремний в этих сплавах замедляет скорость охлаждения, скорость затвердевания и усадочные напряжения.
• 5xxx – Как правило, сплавы из магниевого сплава считаются очень свариваемыми. Его часто можно увидеть в морских и анодированных трубах.

Термообрабатываемые сплавы и свариваемость

• 2xxx – Как правило, серия медных сплавов не считается очень свариваемой, 2017 и 2024 даже считаются несвариваемыми. Однако при использовании специальной технологии сварки сталь 2219 демонстрирует превосходное соотношение прочности к весу и широкий диапазон рабочих температур. Вы видите это в основном в аэрокосмической промышленности.
• 6xxx – Хотя эта серия является сверхсвариваемой и прочной, зона термического влияния (ЗТВ) разрушается во время сварки. Это снижает механические свойства на 30 – 50%.
• 7xxx — Подобно сплавам серии 2xxx, незначительная часть сплавов серии 7xxx поддается сварке, поскольку при сварке они трескаются. Однако 7005, например, считается свариваемым, потому что в его конкретном составе нет меди.

Как сваривать алюминий

Сварка — это дополнительная услуга, требующая специальных знаний, навыков и сертификации. По сравнению со сталью и другими металлами алюминиевые сплавы подвержены плохим и неэффективным сварным швам. Это особенно верно, когда надлежащие факторы не учитываются вдумчиво.

Во-первых, понимание проблем

Универсальный технический институт выделяет 4 проблемы при сварке алюминия:

• Окисление — Алюминий проявляет сильное сродство к кислороду. Оксид алюминия, также известный как глинозем, образует твердый беловатый слой на алюминиевых сплавах. Глинозем имеет более высокую температуру плавления, чем алюминиевые сплавы, и его необходимо учитывать во всех процессах сварки.
• Примеси — Примеси могут стать причиной плохого качества сварных швов. В расплавленном состоянии алюминий очень восприимчив к примесям.
• Пористость — Пористость возникает во время сварки, когда защитный газ задерживается в сварном шве. Примеси могут привести к пористым сварным швам, так как температура плавления нечистого алюминия будет непостоянной.
• Толщина — Прожог алюминия — распространенная проблема. Более тонкий алюминий сгорает быстрее, а толстый алюминий необходимо проварить достаточно глубоко, чтобы получился прочный сварной шов. Сварщики должны быть достаточно опытными, чтобы определить, сколько тепла нужно использовать в зависимости от толщины.

При сварке алюминия необходимо учитывать два дополнительных фактора:

• Теплопроводность — Алюминий быстро нагревается и легко распределяет это тепло, что может привести к быстрому сварному шву и образованию кратеров. Радиаторы могут быть особенно полезными.
• Присадочный металл — Чтобы избежать дефектов сварки, крайне важно подобрать лучшие сплавы основного материала, отпуск и присадочные материалы. Приблизительно 85 % сварных соединений могут быть выполнены с использованием присадочных сплавов 4043, 49.43 и 5356. Известно, что они являются наиболее доступными и экономически эффективными. Однако тип присадочного сплава в сочетании с послесварочными процессами, такими как анодирование, может оказать существенное влияние на внешний вид сварного шва, поскольку цвет может меняться от яркого и прозрачного до темного и серого. Пожалуйста, ознакомьтесь с таблицей присадочного металла и основного сплава перед сваркой.

Очистка алюминия перед сваркой

Одним из наиболее важных этапов сварки алюминия является тщательная очистка алюминиевого основного металла и присадочного прутка перед сваркой.

Для очистки алюминия используйте ацетон и щетку из нержавеющей стали. Не используйте щетку ни для чего другого, кроме алюминия, и, если вы можете себе это позволить, используйте новую щетку каждый раз, когда вы работаете с новыми сортами материала. Тщательно высушите весь алюминий и сварите в течение 8 часов. Очистите алюминий, если между первоначальной очисткой и началом процесса сварки прошло более 8 часов.

Почему так важна очистка алюминия перед сваркой

Окисление — одна из самых больших проблем при сварке алюминия. Если основной металл и присадочный стержень не были тщательно очищены перед сваркой, для прорыва поверхностного слоя окисления потребуется в три раза больше тепла.

К тому времени, когда слой окисления расплавится, у вас будет плавательный бассейн из расплавленного алюминия и комковатой сажи. Другими словами, алюминий под оксидным слоем все время плавился. Очистка оксидного слоя выравнивает температуру плавления, что приводит к получению чистых и прочных сварных швов.

Остерегайтесь этих признаков

Если алюминиевая основа и присадочный стержень не были очищены должным образом, вы поймете, что дуга колеблется, присадочный материал не смешивается и возникает неприятное поверхностное натяжение.

Сварочные процессы

Существует множество различных видов сварочных процессов. Некоторые из них устарели и были заменены новой технологией, а некоторые лучше подходят для стали, чем для алюминия.

• Лазерная сварка
• Электронно-лучевая сварка
• Сварка сопротивлением
• Палка – Дуговая сварка с защитным металлом
• Дуговая сварка порошковой проволокой
• Газовая дуговая сварка
• Газовая вольфрамовая дуговая сварка

Что такое дуговая сварка?

Вы заметите, что некоторые из перечисленных выше сварочных процессов включают в свое название слово «дуговая сварка». Итак, что это значит?

Дуговая сварка является чрезвычайно распространенным сварочным процессом, при котором для нагрева металла требуется электричество. Когда электричество течет от присадочного металла, также известного как стержень или электрод, к основному металлу для соединения, вы получаете дугу. Многие различные типы дуговой сварки могут различаться по типу необходимого тока, а также по тому, является ли сварка полуавтоматической, полностью автоматической или ручной.

Аппарат для сварки алюминия методом ВИГ

Вероятно, наиболее популярным методом сварки алюминия является дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа, иначе называемая сварка ВИГ (вольфрам в среде инертного газа).

Сварка ВИГ особенно хороша при работе с более легким алюминием. Кроме того, он механически прочен и внешне привлекателен. По этим причинам наступила настоящая золотая эра, когда популярность алюминия в автомобильной промышленности росла. Большинство профессиональных сварщиков, работающих в автомобильной промышленности, предпочитают процесс сварки TIG.

Что ожидать во время сварки ВИГ

Сварка ВИГ — это процесс ручной сварки, который иногда критикуют за его медлительность. Однако, когда оператор имеет опыт, разница в скорости сварки по сравнению с другими процессами незначительна.

Когда вы зажжете дугу, вы сначала заметите морозную область. Эта морозная область также известна как очищающее действие. Это плавление оксидного слоя.

Присадочный стержень не может быть введен до тех пор, пока вы не увидите блестящую мокрую лужицу, которая указывает на проплавление оксидного слоя. Скорость вашего движения должна соответствовать скорости плавления алюминия. При ручной подаче проволоки вы проводите вдоль свариваемой линии. Вам нужен хороший конус и стабильная дуга.

Сварочный аппарат MIG для алюминия

Иногда более быстрым способом сварки алюминия считается дуговая сварка металлическим газом (GMAW) или процесс сварки MIG. Сварка MIG является полуавтоматической с использованием шпульного пистолета и считается более подходящей для сварки более толстого алюминия.

Аргон обычно используется для сварки MIG. Вы также можете получить смесь аргона и гелия. Гелий увеличивает дугу и обычно лучше подходит для более толстых металлов.

Некоторые рекомендации для сварки MIG

Пистолеты для катушек иногда могут быть менее предсказуемы, чем ручной процесс сварки TIG. Сварочные аппараты примут к сведению рекомендацию по скорости проволоки, но вы можете уменьшить ее в зависимости от того, насколько хорошо вы можете управлять катушечным пистолетом при такой скорости и температуре. Прогорание контактных наконечников во время сварки MIG является обычным явлением, поэтому запланируйте их большее количество.

Другим важным фактором при сварке MIG является тип угла. Как правило, при использовании шпульного пистолета для сварки алюминия предпочтительны углы толкания. Угол наклона шпульного пистолета влияет на очищающее действие и пористость сварного шва.

Также рекомендуется использовать теплоотвод во время сварки MIG. Радиаторы позволят сваривать немного медленнее, отводя тепло от шпульного пистолета. Это очень удобно при первом обучении сварке MIG, а также помогает предотвратить растрескивание.

Какое оборудование вам нужно?

• Щетка из ацетона и нержавеющей стали для очистки алюминиевой основы и присадочного стержня
• Сварочный аппарат TIG/MIG с педалью
• Инвертор — хотя технически и не требуется, он делает сварочные аппараты намного более эффективными, чем обычные трансформаторы
• Защитный газ
• Свариваемый лист или плита из алюминиевого сплава
• Соответствующий алюминиевый стержень
• Алюминиевая фиксирующая пластина (приспособление) для предотвращения появления следов дуги и закрепления рабочего материала по всему шву
• Рекомендуются радиаторы
• Средства индивидуальной защиты, включая перчатки, длинные рукава и сварочный шлем

Настройка аппарата

Многие сварочные аппараты поддерживают сварку TIG и MIG. В зависимости от ваших предпочтительных процессов сварки выберите TIG или MIG, когда вам будет предложено выбрать инструмент.

Далее вы выберете рабочий металл. Например: положительный электрод из 100 % аргона при сварке MIG.

Затем введите диаметр, скорость и толщину проволоки. Обратите внимание, что требуемый ток напрямую зависит от толщины свариваемого алюминия.

Дополнительные соображения при сварке алюминия

По сравнению со сваркой стали, при сварке алюминия все более чувствительно. Это усложняет сварку алюминия.

Источник питания

Одним из основных отличий при сварке алюминия является требуемый источник питания. Алюминий можно сваривать только переменным током. АЦ прорывает слой оксидной пленки, которая плавится при более высокой температуре, чем алюминий.

Сварочный ток DCEN течет от отрицательного к положительному. Используется при сварке стали, никелевых сплавов и титана. Но он не пробьет оксид алюминия. Если вы попытаетесь сварить током DCEN, вы получите закопченный шов, который после небольшой полировки обнажит отверстия по всему сварному шву. Это не работает.

Сварочный ток DCEP протекает с обратной полярностью. Вы получаете желаемое очищающее действие, поскольку ток течет от заготовки к электроду. Однако электрод будет перегреваться, что приведет к неравномерной дуге. Таким образом, несмотря на то, что очищающее действие хорошее, электрод станет настолько горячим, что ваш присадочный стержень сформирует шарик на конце и не сможет соединиться с основным металлом.

При переменном токе вы получаете сочетание EP и EN. Хорошее тепловложение и хорошее очищающее действие делают сварку алюминия жизнеспособной.

Теплопроводность

Алюминий также имеет большую теплопроводность, чем сталь. Тепло, образующееся при сварке алюминия, рассеивается быстрее, чем при сварке сплава на основе железа. Это увеличивает вероятность холодного пуска, при котором проплавление сварного шва слишком мелкое.

Вероятность образования кратеров

Повышенная теплопроводность также может повысить вероятность образования больших кратеров или вогнутых провалов в сварном шве. Это происходит потому, что к тому времени, когда вы достигаете конца сварного шва, тепла больше, чем было в начале, так как тепло рассеивается по всему металлу. Кратеры должны быть заполнены.

Другие факторы, влияющие на сварной шов

• Длина дуги. Длина дуги влияет на глубину провара и форму поверхности сварного шва. Многое зависит от количества используемых ампер
• Угол горелки
• Тип газового стакана
• Защитный газ — как поток, так и тип
• Электрод — Тип и диаметр
• Толщина алюминия
• Кто занимается сваркой? Не следует упускать из виду комфорт, знания и навыки сварщика.

Распространенные типы сварных швов

• Наружное угловое соединение / краевое соединение — Внешние края двух пластин состыкованы под углом 90 градусов параллельно друг другу. Считается одним из самых легких суставов. Рекомендуется удерживать более длинную дугу по сравнению с другими соединениями и использовать во время сварки поддон или поддон.
• Внутреннее угловое соединение — Края двух пластин соприкасаются друг с другом под углом 90 градусов. Обычно он обеспечивает канавку для заполнения, обеспечивающую хорошее проникновение. Рекомендуется поддерживать тугую дугу во время сварки.
• Стыковое соединение — две детали, соединенные друг с другом встык. Сваривать можно только верхнюю и нижнюю поверхности. Без хорошего провара этот сварной шов не обладает прочностью многопроходного углового шва или соединения со скосом.
• Соединение внахлестку — чаще всего используется для соединения двух деталей разной толщины. Детали укладываются внахлест одна на другую. Он считается угловым, и сварной шов может выполняться с одной или обеих сторон.
• Тройник — Тройниковые сварные соединения образуются, когда две детали пересекаются под углом 90°. Это приводит к тому, что края соединяются в центре пластины или компонента в виде буквы «Т». Тройниковые соединения считаются разновидностью углового сварного шва и также могут образовываться, когда труба приваривается к опорной плите. Рекомендуется, чтобы дуга была небольшой и плотной, форма с минимальным углом факела.
• Ремонт литого алюминия — Литые детали подвержены большему окислению, поэтому рекомендуется проводить очистку дольше, чем обычно.

Признаки хорошего сварного шва

• Сварной шов ровный и однородный. Это похоже на стопку десятицентовиков.
• Пористости и растрескивания нет. Вы можете проверить это, отполировав сварной шов для лучшей видимости.
• Глубина проплавления соответствует толщине металла. Поперечное сечение сварного шва можно разрезать, чтобы определить, соответствует ли глубина проплавления толщине металла и будет ли он прочным.
• Сварной шов не гнется. Это означает, что по всему сварному шву применялось соответствующее тепло.
• Сварной шов совмещен с приспособлением. Это указывает на то, что детали плотно прилегают друг к другу без каких-либо зазоров.

Распространенные ошибки новичков

• Отсутствие очистки алюминия перед сваркой. Даже если он выглядит чистым или имеет защитный блеск, вы должны его почистить. Обязательно очистите как пластину/лист из основного металла, так и наполнительный стержень.
• Слишком длинная дуга. Большая длина дуги заставляет стержень плавиться до того, как он попадет в блестящую алюминиевую ванну. Если вы не можете контролировать дугу, вы рискуете пористостью, не попаданием в корень соединения и общим отсутствием сплавления.
• Слишком много тепла в сварном шве . Это размягчит сварной шов и сделает его гибким.
• Если вы не знаете, какой это класс, не используйте его. Опять же, не весь алюминий одинаково хорошо подходит для сварки. Металлолом нельзя использовать ни для чего критического.

Мы надеемся, что это поможет вам принять во внимание основные этапы и соображения при сварке алюминия. Самый важный вывод заключается в том, что состав сплава будет определять способ сварки, а затем конкретный выбранный процесс сварки. Выберите сплав, который можно сваривать и который также соответствует механическим требованиям желаемого конечного продукта. Выберите сварщика, знакомого с алюминиевыми сплавами, и процесс сварки, удобный для него, а также соответствующий толщине свариваемого алюминия.

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с лучшими технологиями производства и обработки, а также с инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Свяжитесь с нами сейчас

Разблокировка сварки алюминия — производительность сварки

Существует несколько различных семейств алюминиевых сплавов, каждое из которых имеет свои особенности использования и области применения. Одними из самых распространенных и универсальных являются сплавы серии 6ххх.

Эти сплавы находят применение во множестве областей применения, от самосвалов до тележек для напитков. В качестве технических консультантов инженеры AlcoTec Wire получают многочисленные звонки о сплавах серии 6xxx с вопросами о выборе наполнителя, предотвращении образования трещин и аттестации процедур, и это лишь некоторые из них. В этой статье рассматриваются некоторые ключевые темы, которые помогут лучше объяснить, как успешно сваривать эти сплавы.

Выбор присадочного материала для 6061-T6

При выборе алюминиевого присадочного сплава для данного базового сплава обычно существует несколько приемлемых вариантов. Например, 6061-T6 можно сваривать с четырьмя распространенными присадочными сплавами, а также с несколькими специальными сплавами.
Чтобы с уверенностью знать, какой присадочный сплав следует использовать в качестве основного материала, необходимо понимать применение сварных компонентов, ожидаемые рабочие характеристики и какие переменные, связанные с характеристиками сварного шва, являются наиболее важными. Присадочные сплавы для дуговой сварки алюминия оцениваются по следующим характеристикам:

• Простота сварки — это относительная свобода от растрескивания, связанного с химией сварки.
• Прочность сварного соединения – В случае двух разных присадочных сплавов оба могут соответствовать пределу прочности на растяжение основного материала, но иметь существенно разные показатели сопротивления сдвигу.
• Пластичность – Соображение, если операции формования должны использоваться во время изготовления, а также конструктивное соображение для эксплуатации, если важны усталостная и/или ударная нагрузка.
• Коррозионная стойкость – Рассмотрение для некоторых условий окружающей среды, обычно основанное на воздействии пресной и соленой воды.
• Работа при постоянной температуре – Реакция некоторых присадочных сплавов при постоянной повышенной температуре (выше 150°F). Это может способствовать преждевременному выходу из строя компонента из-за коррозионного растрескивания под напряжением.
• Соответствие цвета – Соответствие цвета основного сплава и присадочного сплава после анодирования может иметь большое значение для некоторых косметических применений.
• Термическая обработка после сварки – Способность присадочного сплава реагировать на послесварочную термообработку, связанную с химическим составом присадочного сплава и конструкцией соединения.

Следующие три примера демонстрируют сложность выбора припоя.

Ситуация 1: Приварка трубы 6061-T6 для стола для улицы, который после сварки должен быть анодирован прозрачным покрытием.