ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

     Отличаясь малой массой, сравнительно высокой прочностью, хоро­шей обрабатываемостью и способностью легко деформироваться, полуфабрикаты из алюминиевых сплавов (листы, профили, трубы) имеют важное значение во всех отраслях народного хозяйства. Высокая коррозионная стойкость большинства алюминиевых сплавов, хорошая теплопроводность и электропроводимость де­лают их во многих случаях труднозаменимым конструкционным материалом. В сварных конструкциях получили распространение деформируемые алю­миний (АД, АД1 и др.) и алюминиевые сплавы, не упрочняемые термообработкой (АМц, АМг, АМгЗ, АМгбВ, АМгб и др.), а также упрочняемые (АД31, АДЗЗ, 1201, 1915, 1420 и др.).
 

     МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ

     Взаимодействие алюминия с кислородом, кислородо-содержащими газами и азотом. Алюминий обладает способностью активно взаимодействовать с кислородом. Так, например, при температуре 1000°С реакция окисления алюминия может протекать даже в условиях глубокого вакуума или в чистом аргоне, где кислород присутствует в тысячных долях процента. Образующийся в результате этого взаимодействия оксид алюминия Аl₂0₃ покрывает поверх­ность изделия прочной и плотной пленкой. Окисление алюминия при нормальной температуре после достижения предельной тол­щины пленки практически прекращается. Предельная толщина пленки при выдержке алюминия в атмосфере воздуха при темпе­ратуре 20°С устанавливается через 7-14 дней и достигает 5-10 нм.
Такое поведение алюминия может быть объяснено хорошими защитными свойствами оксидной пленки. Это подтверждается известным правилом, согласно которому плотная пленка с защитными свойствами образуется в том случае, если отношение объема оксида к объему окислившегося металла больше единицы. Для алюминия такое соотношение равно 1,24, а для магния 0,79. Благодаря плохим защитным свойствам оксидной пленки магния окисление его в отличие от алюминия идет непрерывно, и толщина пленки возрастает со временем линейно.
     Важнейшей характеристикой оксидной пленки алюминия служит ее спо­собность адсорбировать газы, в особенности водяной пар. Последний удержи­вается оксидной пленкой вплоть до температуры плавления металла. Отличаясь значительной механической прочностью (20 МПа при толщине 10-5 см), оксидная пленка алюминия, несмотря на большую плотность, чем у алюминия (2,85- 3,95), легко удерживается на поверхности жидкого металла силами поверхност­ного натяжения. Коэффициент температурного расширения оксидной пленки почти в 3 раза меньше коэффициента расширения алюминия, поэтому при нагреве металла в оксидной пленке образуются трещины.
     При наличии в алюминии легирующих добавок состав оксидной пленки может меняться. В составе оксидной пленки сплавов, содержащих кремний или магний, обнаруживается соответственно присутствие силлиманита (Al₂0₃-Si0₂) и магне­зиальной шпинели (MgO-AI₂0₃).
     При наличии в алюминии примесей щелочных и щелочноземельных элементов оксидная пленка обогащается их оксидами. Подобная сложная оксидная пленка — более рыхлая, более гигроскопичная и хуже защищает металл от диффузии газов.
    Наличие оксидной пленки на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки. Обладая высокой температу­рой плавления (2050°С), оксидная пленка не расплавляется в процессе сварки и покрывает металл прочной оболочкой, за­трудняющей образование общей ванны. При сварке должны быть приняты меры для разрушения и удаления пленки и защиты металла от повторного окисления.
     Благодаря большой химической прочности соединения восста­новление алюминия из его оксида в условиях сварки практически невозможно. Также не удается связать Аl₂0₃ в прочное соединение по реакции кислота + основание = соль. Поэтому действие флю­сов для сварки алюминия основано на процессах растворения и смывания диспергированной оксидной пленки расплавленным флюсом.
     Флюсы и покрытия электродов для сварки алюминия и его, сплавов построены однотипно. Основу флюсов, как правило, составляют легкоплавкие смеси хлористых солей щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений, активизирующих действие флюса.
    Ранее предполагалось, что действие флюсов основано исклю­чительно на растворении оксидной пленки фторидами, имеющимися в составе флюсов. Однако сравнение данных растворимости оксида алюминия фторидами позволяет признать это объяснение малове­роятным, поскольку его растворимость во фторидах невелика, а их содержание во флюсах недостаточно. Так, например, в чистых расплавленных солях натрия и калия, часто служащих основой флюсов для сварки, оксид алюминия практически не растворяется. При введении в состав флюса криолита растворимость оксида алюминия возрастает. Однако при температуре 900°С при содер­жании во флюсе 10% криолита растворимость оксида алюминия все же не превышает 0,15%.
     Более вероятен следующий механизм действия флюса. В про­цессе нагрева металла, благодаря различным коэффициентам теплового расширения металла и пленки, в последней образуются мельчайшие трещины. В трещины затекает расплавленный флюс, содержащий хлориды. В результате взаимодействия алюминия с флюсом образуется соединения АlСl₃. Хлорид алюминия возго­няется при температуре 183°С, и при сварке упругость паров хлоридов алюминия может достичь значительной величины. Образующиеся в месте контакта с жидким металлом пары хлори­стого алюминия отрывают частицы пленки от его поверхности. Последние уносятся движущимся флюсом и частично в нем рас­творяются.
    Известный факт благоприятного действия фторидов, содержа­щихся во флюсах, на повышение их активности можно объяснить тем, что фториды, растворяя оксид алюминия преимущественно по границам образующихся в пленке трещин, облегчают доступ флюсов к жидкому металлу под пленкой, активизируя процесс ее разрушения и удаления.
    В условиях аргонодуговой сварки возможно удаление оксид­ной пленки за счет катодного распыления. Катодное распыление обусловлено бомбардировкой поверхности катода положительно заряженными ионами.
    Благодаря относительно большим размерам положительно заряженные ионы при соударении отдают свою энергию (кинетическую и потенциальную) поверх­ностным атомам, которые в свою очередь передают энергию глубинным атомам. В связи с концентрированной передачей энергии поверхностным атомам создаются благоприятные условия для их испарения. При этом в первую очередь испаряются атомы поверхностных оксидных пленок.
     Анод бомбардируется в основном электронами, которые из-за малых размеров передают свою энергию (кинетическую и потенциальную) не только поверхност­ным атомам, но и глубинным. В этом случае энергия, передаваемая электронами аноду, распределяется более равномерно между поверхностными атомами и рас­положенными глубже. Такой характер передачи энергии снижает вероятность испарения поверхностных атомов, но с другой стороны способствует интенсивному’ нагреву металла в поверхностном слое анода. Благодаря этому анод при прочих постоянных условиях нагревается до более высокой температуры по сравнению с катодом (температура нагрева вольфрамового анода 4200 К, катода 3600 К, температура плавления вольфрама 3600 К), а испарение поверхностных атомовпроисходит более интенсивно с катода. Это учитывают при разработке технологии сварки алюминия и его сплавов.
     Поскольку в процессе аргонодуговой сварки имеет место лишь разрушение пленки, а не удаление ее, как при сварке с флюсами, то возникает необходимость повышения требований к качеству предварительной обработки деталей перед сваркой с целью по­лучения возможно более тонкой и однородной пленки по всей поверхности кромок изделий. Для предупреждения дополнитель­ного окисления ванны и засорения ее оксидами в процессе сварки обязательное условие — применение аргона высокой чистоты.
     В алюминиевых сплавах концентрация легирующих элемен­тов, как правило, невелика и редко превышает 5-10 %. Если учесть исключительно высокую активность алюминия по отно­шению к кислороду и его способность восстанавливать многие металлы из их оксидов, то ожидать ощутимых потерь в резуль­тате окисления таких элементов, как Си, Mn, Fe, Si, Zn, входя­щих в небольших концентрациях в состав сплавов, нет осно­вания.
     Исключение может составить магний, обладающий значи­тельно большим сродством к кислороду, чем алюминий. Ориенти­ровочные расчеты показывают, что в присутствии алюминия пре­имущественное окисление магния наблюдается при содержании его в сплаве нескольких десятых долей процента. Наличие же на поверхности алюминиево-магниевых сплавов сложной оксид­ной пленки, которая в ряде случаев представляет собой практи­чески чистую магнезию, подтверждает это положение.
     Присутствие на поверхности металла прочной оксидной пленки сказывается на характере капельного переноса металла. При сварке в окислительной среде размер капель, переходящих с электрода, достигает большой величины, и горение дуги проте­кает неустойчиво. Снижение окисляющего действия атмосферы и применение покрытий на электродах способствуют уменьшению размеров переходящих капель.
     Большое влияние на размер переходящих капель и устойчи­вость-процесса сварки оказывают выбранная полярность и плот­ность тока на электроде. При сварке на прямой полярности благо­даря разрушению пленки на катодном пятне наблюдается быстрое плавление электрода при сравнительно мелкокапельном переносе металла. Начиная с некоторой величины плотности тока металл переходит в виде очень мелких капель, создающих впечатление струи.
     При сварке на обратной полярности при прочих равных усло­виях размер переходящих капель с электрода оказывается боль­шим, чем при сварке на прямой полярности. Однако и в этом слу­чае начиная с определенной величины плотности тока крупно­капельный перенос металла сменяется мелкокапельным струйным. Дуга приобретает высокую устойчивость и способность к саморе­гулированию.

Температура плавления алюминия и его сплавов в домашних условиях

Данный элемент (Al) является самым распространенным среди всех металлов. Благодаря своим особым свойствам (небольшой вес, мягкость и ряд других), он нашел широкое применение не только в промышленности. С алюминием часто имеют дело и домашние умельцы, так как его обработка труда не представляет ввиду невысокой температуры плавления.

Иногда приходится расплавлять этот металл для заливки в определенные формы. Как это сделать, причем в бытовых условиях, без специального оборудования – этот вопрос интересует многих. Прежде всего, нужно отметить, что плавление можно осуществить двумя способами – поверхностным нагревом металла и «внутренним». Последний способ в домашних условиях вряд ли осуществим, так как предусматривает применение специального оборудования. Например, для нагрева индукционного. Следовательно, самостоятельно можно использовать только способ внешнего воздействия (теплового) на Al.

Мы не будем рассматривать все нюансы, так как точная температура плавления зависит от нескольких факторов – давления, химической чистоты материала и некоторых других. Поэтому приведем только усредненное значение – 660 ºС (по шкале Кельвина это 993,5 º).

А вот мнения о том, можно ли достигнуть такой температуры в домашних условиях, встречаются разные. Одни «самоделкины» утверждают, что сами плавили Al на обычном костре (даже указывают температуру в 560 ºС), другие над этим смеются и говорят, что придется применять мощные нагревательные приборы и при этом не смотреть на эл/счетчик, а то мол, «сердце прихватит» от того, как он «накручивает».

Правильность утверждений о том, что алюминий можно расплавить на открытом огне, можно проверить только на практике. Попробуйте, может, и получится.

Остается добавить, что не все изделия, которые мы считаем «алюминиевыми» (например, кастрюли), на самом деле являются таковыми. В чистом виде этот металл в производстве редко используется. Как правило, все разновидности подобной продукции сделаны из различных сплавов Al, которые в обиходе имеют общее название «дюраль». А она плавится и при меньших значениях температуры.

как правильно это делать и на что обратить внимание при подготовке

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Почему сварка алюминия вызывает сложности
• Как правильно организовать сварку алюминия и его сплавов
• Можно ли варить алюминиевые детали вручную электродами
• Какие современные способы сварки алюминия используют на производстве

Алюминиевые детали обладают высокой теплопроводностью и низким весом. Эти свойства материала сделали его очень популярным в различных производственных областях. Тем не менее, технология сварки алюминия и его сплавов не так проста. Необходимо учесть много разных факторов и особенностей материала, чтобы выполнить сварочные работы на высоком уровне. В нашей статье мы подробнее расскажем о том, какие технологии соединения алюминия бывают и чем они отличаются между собой.

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Иногда во время сварочных работ по алюминию или алюминиевым сплавам возникают трудности, существенно влияющие на качество сварных швов. Приведем примеры самых распространенных проблем:

1. Сварочной ванной достаточно сложно управлять из-за высокой жидкотекучести материала. Отсюда возникает необходимость использования теплоотводящих подкладок.
2. Алюминий легко окисляется, что вызывает появление тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла. В результате затрудняется соединение в единый шов. Предотвратить появление пленки помогает грамотно организованная надежная защита сварочной зоны от окружающего воздуха.
3. На поверхности алюминиевых изделий всегда присутствует окисная пленка Al₂O₃, которая имеет температуру плавления около +2040 °C, в то время как плавление самого металла осуществляется при температуре +660 °C.
4. Значительная усадка материала может стать причиной деформации сварного шва после его охлаждения и затвердевания.
5. Возможно снижение механических характеристик материала из-за склонности к порообразованию и трещинам в шве.
6. Из-за высокой теплопроводности алюминия для сварочных работ необходим рабочий ток большого значения.

Перечисленные трудности вполне преодолимы, поэтому популярность различных технологий сварки алюминия не снижается. Этот металл позволяет создавать очень прочные и надежные конструкции.

Технология сварки алюминия: подготовка материалов и деталей

Чтобы создать сварное соединение высокого качества, необходимо в полной мере позаботиться о том, чтобы зона сварки была максимально защищена от всевозможных загрязнений:

• Для газоэлектрической сварки алюминия следует выделить чистое, сухое, не пыльное помещение.
• Скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 м/сек.
• Обрабатываемые детали и присадочную проволоку необходимо тщательно очистить предусмотренными технологией способами.
• В качестве защитных газов можно применять лишь чистый аргон марки А по ГОСТу 10157–62 и гелий ВЧ (высокой чистоты) по МРТУ 51-04-23-64.
• Газоподводящую арматуру, шланги и сварочную горелку до начала сварочных работ тщательно промывают спиртом и в дальнейшем по ходу работы периодически повторно очищают и промывают.

Технология качественной очистки сварочной проволоки включает в себя смывание растворителем или горячей водой консервационной смазки, снятие окисной пленки химической обработкой.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Для выполнения вышеперечисленных работ необходимо организовать специальное место, отдельно от зоны сварочных работ. Технология химической обработки предполагает несколько способов очистки. Наиболее популярный метод химической очистки представляет собой следующую последовательность:

1. Травление в 5%-ном растворе каустической соды NOH при температуре +60…+65 °С в течение 2-3 мин;
2. Промывка в горячей (+45…+50 °С) воде, а затем в холодной проточной воде.
3. Осветление в 15–30%-ном растворе азотной кислоты HN0₃ при температуре +60…+65 °С в течение 2-3 мин;
4. Промывка в горячей (+45…+50 °С) воде, а затем в холодной проточной воде.
5. Сушка при температуре не ниже +60° С до полного удаления влаги.

Если у вас нет возможности сразу использовать сварочную проволоку после сушки, то храните ее в специально предназначенном месте. Для этого подходит ящик или шкаф с плотно закрывающимися дверцами.

Обработанная проволока может храниться не более 12 часов в том случае, если это присадочная проволока малого диаметра (до 1,6 мм) для работы на малых токах неплавящимся электродом.

Если речь идет о более толстой проволоке (4-5 мм) для работы плавящимся электродом на токах свыше 400 ампер, то допускается более длительный срок хранения (до полутора суток). При этом качество сварного шва не пострадает. Важно лишь соблюдать правила хранения обработанной проволоки и технологию сварки алюминия. Во время работы подготовленную проволоку нельзя брать руками без перчаток, так как это может привести к попаданию жировых частиц на ее поверхность.

Саму деталь и ее кромку желательно тщательно обрабатывать перед сварочными работами. Преимущество при сварке отдается химической обработке деталей, технология которой приведена выше. Небольшие по объему изделия обрабатываются полностью, а крупные заготовки целиком обезжиривают, химической обработке подвергают только кромки и до 10 см поверхности от стыка.

При небольших сварных соединениях зачистку кромок делают шабером, непосредственно, перед сварочными работами. Также необходимо снять окисную пленку в месте токопровода. Это можно сделать с помощью шабера или стальной проволочной щетки.

Если у вас нет возможности сделать химическую обработку большой по размеру детали, то допускается зачистка кромки стальными проволочными щетками. При этом желательно до и после обработки кромки протереть ее поверхность спиртом или ацетоном.

Щетину стальной проволочной щетки изготавливают из нержавеющей стали. Лучше всего использовать щетку с щетинками размером не более 2 мм в диаметре. Она позволит более качественно обрабатывать кромку, не оставляя слишком глубоких царапин и дефектов. Во время обработки детали щетку периодически промывают в растворителе.

Обработанные детали необходимо хранить в теплом сухом месте, закрыв кромку чистым чехлом. В таком виде допускается хранить детали столько же, сколько и обработанную присадочную проволоку.

Если по технологии сварки алюминия предполагаются длительные работы (монтажные, проверочные и пр.) между зачисткой деталей и их сваркой, то в этом случае используют сварку плавящимся электродом большого диаметра. Кроме этого, необходимо обеспечить защиту кромок от загрязнения на всех промежуточных этапах.

Если сварка выполняется в несколько проходов, то на каждом этапе необходимо зачищать поверхность шва и разделки при помощи щеток и ацетона.

Алюминий не только хорошо проводит тепло, но и обладает большой теплотой плавления (96 кал/г). Это свойство заложено в основе технологии сварки алюминия, поскольку для создания качественного шва понадобится непосредственное воздействие сварочной дуги на всю область контакта жидкой и твердой фаз сварочной ванны.

Если для соединения используется неплавящийся электрод, то ванна жидкого металла получится лишь в зоне горения дуги. При этом в основном она образуется из-за плавки основного металла (обычно в ней не более 30 % присадочного материала). Отличается плавным переходом к основному металлу.

Соединяя алюминий при помощи плавящегося электрода, вы получите большее углубление основного металла за счет более концентрированной дуги. Соответственно, размер сварочной ванны будет больше, в ней будет более 50 % наплавленного металла. Периферийная часть ванны в этом случае не попадает под влияние дуги, следовательно, могут возникнуть несплавления.

Важно, чтобы форма разделки кромок давала возможность те места, где возможно появление несплавления, заново переплавлять дугой при наложении последующих валиков. Соблюдение технологии разделки кромок позволяет достичь высокого качества сварного шва. В любом случае наилучшее соединение получается при осуществлении двухсторонней сварки.

Если нет возможности воспользоваться двусторонним методом, то необходимо принять меры к предотвращению и устранению дефектов в корне шва.

Технология сварки алюминия электродами

Технологию сварки алюминия электродами используют очень редко. Этот метод подойдет там, где нет возможности воспользоваться специальным оборудованием. То есть чаще его используют в полевых условиях или в маленьких мастерских, где финансово не могут себе позволить приобрести необходимое оборудование. В таком случае применение электродов может сократить и расходы, и время.

Существует несколько марок покупных электродов:

• ОК – электроды по алюминию с примесью марганца или магния. Следует беречь от влаги, поэтому не стоит вынимать все стержни из упаковки.
• ОЗАНА – здесь имеются две разновидности, которые немного отличаются в применении в зависимости от типа и сплава металла. Такие стержни применяются для горизонтальной и вертикальной сварки.
• ОЗА – полностью состоят из алюминия и по производству похожи на самодельные стержни. Используются для соединения сплава алюминия с кремнием.
• УАНА – по своему происхождению и свойствам предназначены для сварки алюминиевых сплавов, поддаются деформации.
• ЭВЧ – применяются для сварки в среде, где в качестве защиты применяется аргон. Эти электроды полностью состоят из вольфрама.

Электроды для соединения алюминиевых деталей разнятся по своей стоимости, поэтому выбирая подходящий вариант, обратите внимание на характеристики, которые для вас имеют первостепенное значение.

1. Ручная дуговая сварка алюминия покрытыми электродами (технология ММА).

Технология ручного соединения при помощи покрытых электродов используется для неответственных конструкций из чистого алюминия и его сплавов: AlSi, AlMg и AlMn. Этот метод подходит только для изделий толщиной менее 4 мм.

Недостатками данного способа соединения материала являются:

• пористость и низкая прочность шва, что подразумевает невысокое качество соединения;
• большое количество брызг расплавленного металла;
• плохая отделяемость шлаковой корки, которая может вызвать коррозию.

Для выполнения работ необходим ток обратной полярности без поперечных колебаний. Важно грамотно произвести расчет силы тока по следующей формуле: 25–30 А на 1 мм электрода.

Если вы хотите добиться высокого качества соединения, то желательно детали до начала сварочных работ разогреть до определенной температуры. Для тонких и средних по толщине деталей достаточно температуры +250…+300 °С. Крупным изделиям необходима температура до +400 °С.

Не забывайте, что оптимальная температура может быть указана производителем электродов. Если вы нашли такие данные, то лучше руководствоваться ими.

2. Ручная дуговая сварка угольными электродами.

Технология сварки алюминия при помощи угольных электродов используется чаще всего для неответственных конструкций. Для данного вида работ понадобится постоянный ток прямой полярности.

Для габаритных изделий, толщина которых составляет более 2,5 мм, необходимо выполнять разделку кромок. Диаметр присадки должен быть в диапазоне 2–8 мм. Пастообразный флюс допускается наносить как на стержень, так и на рабочую поверхность.

3. Ручная дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (технология AC TIG).

Это очень популярный способ соединения материалов, используемый тогда, когда необходимо получить очень прочное соединение с прекрасным внешним видом. Технология дуговой сварки алюминия вольфрамовым электродом основана на применении стержня диаметром 1,6–5 мм и присадки 1,6–4 мм.

Для выполнения работ по данной технологии необходима защитная среда из гелия или аргона. Электрическая дуга поддерживается источником переменного тока, что дает хорошие результаты при разрушении оксидной пленки.

• Угол между электродом и рабочей поверхностью должен составлять 70–80°; между присадочной проволокой и электродом – 90°. Длина дуги – от 1,5 до 2,5 мм.
• Присадка подается короткими возвратно-поступательными движениями. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.
• Горелка движется вслед за прутком.
• Под алюминиевое изделие следует класть прокладку из меди и стали, которая будет выполнять теплоотводящую роль. Это исключит образование дыр, особенно при работе с тонким металлом.
• Размеры сварочной ванны должны быть минимальными.
• Подача аргона начинается за 5–7 секунд до возбуждения дуги, а выключается через 5–7 секунд после ее обрыва.

Технология ручной электродуговой сварки алюминия

1. Для выполнения сварочных работ по алюминию требуется постоянный ток с обратной полярностью (меняем разъемы на инверторе местами). Важно соблюдать соотношение мощности и диаметра электрода и регулировать силу тока по следующей формуле: 30 ампер на каждый миллиметр диаметра.
2. Свариваемые детали необходимо предварительно нагреть. При средней толщине заготовку нагревают до +200…+300 °С. Крупные части нуждаются в более высоком нагреве (до +400 °С).
3. Несмотря на обычное формирование дуги, особенностью работы с алюминием будет более высокая скорость горения электродов. Соответственно потребуется большая скорость при формировании шва.
4. Обязательно планируйте длину шва из расчета на плавление одного электрода. Сварочный процесс обрывать нельзя. Корка шлака, образующаяся в конце шва, не позволит зажечь дугу снова в этом месте.
5. По сравнению с варкой стальных заготовок запрещается делать поперечные движения во время соединения алюминиевых деталей.
6. При завершении работы сразу удалите шлак в месте соединения. Зачистите все металлической щеткой и промойте горячей водой.

Сварка алюминия аргоном: технология, инструкция, нюансы процесса

По технологии сварочных работ в аргоновой среде высокие требования предъявляются как к сварочному аппарату, так и к дополнительному оборудованию, которое обеспечивает правильное хранение и подачу расходных материалов. Все эти параметры имеют определяющее значение при формировании сварного шва.

Аргоновая сварка алюминия и его сплавов может выполняться при наличии следующего оборудования:

• источник электрического тока, к которому будет подключаться сварочный аппарат и все остальное оборудование;
• баллон, в котором хранится защитный газ аргон;
• механизм, отвечающий за подачу присадочной проволоки в зону выполнения сварки.

Технология выполнения сварочных работ при помощи аргона на крупных промышленных предприятиях хорошо отработана. В таком случае защитный газ подается по централизованной сети. Из сварочной проволоки формируются целые бобины, устанавливаемые на полуавтоматический сварочный аппарат. Все работы выполняются на специальных верстаках, поверхность которых сделана из нержавеющей стали.

Сварной шов высокого качества получается только при тщательной очистке соединяемых деталей от различного вида загрязнений (жира, грязи, масла). Очистка выполняется с помощью растворителя. Для листовых заготовок, толщина которых более 4 мм, обязательно выполняется разделка кромок. В таком случае сварочные работы проводятся встык. Для удаления тугоплавкой окисной пленки с поверхности изделия необходимо обработать место соединения напильником или металлической щеткой. При сложной конфигурации соединения возможна обработка шлифовальной машинкой.

Технология сварки алюминия полуавтоматом в аргоновой среде имеет ряд характерных особенностей. При выполнении работ полуавтоматом или с ручной подачей присадки понадобятся электроды из вольфрама диаметром 1,5–5,5 мм. При формировании сварочной дуги электрод необходимо располагать под углом 80° к поверхности деталей.

Технология ручной подачи присадочной проволоки допускает угол 90° относительно электрода. При этом присадочная проволока двигается впереди электрода. Это очень хорошо видно на демонстрационных видео, где показывают сам процесс сварочных работ с применением аргона.

Технология соединения аргоном требует соблюдение длины дуги в пределах 3 мм. При этом не допускаются поперечные движения присадочной проволокой.

Тонкие алюминиевые листы желательно соединять на подкладке, в качестве которой может выступать стальной лист. Такая технология способствует более быстрому выводу тепла из зоны работ, в результате редко возникают прожоги или протечки расплавленного металла. Кроме этого, подкладка позволяет экономить энергию, значительно увеличивая скорость выполнения сварочных работ.

Технология сварки алюминия и его сплавов с помощью аргона имеет ряд неоспоримых преимуществ перед другими способами соединения заготовок. В первую очередь, это касается малого нагрева соединяемых деталей. Это очень ценное качество при варке заготовок сложной формы.

При использовании аргонового соединения получается очень прочный сварной шов с высокой однородностью материала в данной зоне, минимальным количеством пор, примесей и инородных вкраплений. Однородная глубина проплавления по всей длине сварного шва является очень важным показателем, выгодно отличающим технологию аргоновой сварки.

Безусловно, каждая технология имеет свои недостатки, и работа с аргоном – не исключение. Минусом этого способа является использование сложного оборудования. Только при грамотной настройке сварочного аппарата и дополнительного оборудования возможно достижение максимальной эффективности всех операций, в результате чего получается высококачественный сварной шов.

Определяющим параметром при настройке всего оборудования для выполнения работ в аргоновой или другой защитной среде является скорость и равномерность подачи присадочной проволоки. При нарушениях данного параметра присадка подается с перерывами, прерывается сварочная дуга, а расход защитного газа и электроэнергии существенно возрастает.

Технология сварки алюминия полуавтоматом

Другим названием полуавтоматического сваривания является MIG сварка. Высокая производительность данного процесса обеспечивается импульсным оборудованием, которое формирует мощный импульс высокого напряжения. Под его воздействием оксидная оболочка быстро разрушается.

Технология действия данного оборудования подразумевает забивку каждой частицы расплава металлического стержня в область сваривания. Благодаря этому формируется высококачественный сварной шов, отличающийся высокими прочностными характеристиками. Это технология точечной сварки алюминия.

MIG/MAG соединение в полуавтоматическом режиме производится на довольно дорогостоящем оборудовании, приобрести которое может не каждый. Но современные мастера, увлекающиеся сварочными работами, нашли выход из этого положения, модифицировав стандартный полуавтоматический аппарат, используемый для соединения алюминиевых заготовок и нержавейки.

Принцип действия такого аппарата аналогичен MIG соединению, хотя есть ряд технических особенностей, оказывающих существенное влияние на качество получаемого результата:

• Чистый алюминий и его сплавы не поддаются варке током высокого напряжения и прямой полярности. Используется прямо противоположный вариант.
• Для подачи алюминиевого прутка необходимо специальное оборудование. Это связано с тем, что он намного мягче аналогов из стали, соответственно, может изгибаться. Специальный податчик оборудован четырьмя роликами, маленьким рукавом и тефлоновой прокладкой.
• Цветной металл при нагреве сильно расширяется. Эта особенность может стать причиной застревания проволоки в зоне наконечника подающего механизма. Предотвратить это помогут особые наконечники с маркой Al. Их можно заменить на стандартные модели наконечников с увеличенным диаметром.
• Расход материала и качество сварного шва определяется маркой присадочной проволоки. Высокая интенсивность плавления прутка может потребовать более высокого темпа подачи. Соответственно понадобится слишком частая замена наконечника.

Современные технологии сварки алюминия

1. Лазерная сварка.

Это сугубо производственная технология, отличающаяся очень специфическими характеристиками. До начала сварочных работ важно очень тщательно очистить изделие от загрязнений.

Технология сварки алюминия лазером позволяет достигать удивительной точности соединения. При этом зона термического воздействия достаточно маленькая, и шов получается очень узким. Кроме этого, существуют и другие достоинства данного метода:

• возможность создавать швы сложной формы;
• высокий уровень производительности;
• оперативность сварочного процесса и (чаще всего) его автоматизация;
• экологически безопасный режим сварки;
• сваривание может проводиться в любом пространственном положении;
• околошовная зона практически не подвергается тепловому воздействию, что позволяет сохранять все первоначальные свойства.

Следует помнить и о недостатках данного метода:

• высокая стоимость оборудования и всего процесса в целом;
• лазер плохо обрабатывает толстостенные изделия;
• предназначен для работы с узким спектром изделий.

2. Плазменная сварка.

Современная технология сварки алюминия при помощи плазмы позволяет добиться очень хороших результатов. Этим достигается высокая концентрация энергии и довольно глубокое проплавление.

Технология аналогична процессу соединения металлов в аргоновой среде. Во время сварочного процесса металл в нужном месте расплавляется под воздействием плазмы. Все это действие происходит в защитном облаке, благодаря которому в зону сварочной ванны не попадают газы, содержащиеся в атмосфере.

Технология сварки алюминия при помощи плазмы подразумевает использование специального оборудования– аппарата для плазменной сварки. Конструкция аппарата представляет собой соединение плазмотрона и источника переменного и постоянного тока с обратной величиной. Плазмотрон помогает генерировать плазменный разряд.

Существует несколько модификаций источников питания, отличающихся друг от друга величиной силы тока, напряжением холостого тока, продолжительностью нагрузки и пр. В зависимости от этих характеристик меняется потребляемая мощность источника питания.

Плазмотрон оборудован специальными подводами, по которым подается плазмообразующий и защитный газ и обеспечивается охлаждение стенок сопла жидкостью или воздухом. Технология функционирования горелки опирается на использование электрода, сделанного из меди, тугоплавкого вольфрама или гафния.

Всего выделяют четыре вида плазменной сварки алюминия:

1. Сварка при помощи плавящегося электрода.

Для выполнения данного процесса понадобится специальная газовая среда, которая будет иметь защитные свойства. Для этих целей обычно используется гелий, аргон или смесь этих газов. Технология предусматривает применение специальных электродов из вольфрама и присадки диаметром до 2,5 мм. Выполнение сварочных работ осуществляется при помощи тока обратной полярности.

2. Автоматическая дуговая сварка.

Для выполнения автоматической дуговой сварки понадобится полуоткрытая плазменная дуга по флюсу и закрытая дуга под флюсом. Согласно технологии, используется флюс с маркировкой АН-А1, если свариваются детали из технического алюминия. Флюс с маркировкой АН-A4 предназначен для соединения алюминиево-магниевых сплавов. Для работы используется плавящийся расщепленный электрод.

Слой флюса необходим для того, чтобы предотвратить возможные нарушения технологического процесса и шунтирование. Если сварка осуществляется вручную, то размеры флюса определяются исходя из показателя толщины элементов. Средними данными являются ширина 20–45 мм, толщина 7–15 мм.

3. Ручная дуговая.

Технология сварки алюминия в ручном режиме используется, когда соединяются разные металлы (алюминий, алюминиево-кремниевый сплав, цинковый или магниевый сплав). В этом случае необходима толщина деталей не менее 4 мм. Ток должен быть постоянным с обратной полярностью и высокой скоростью.

Разделка кромок нужна, если их толщина более 1 см. В случае разделки кромок сварной шов формируется встык. Технология «внахлест» не используется, поскольку в состав соединения могут проникнуть шлаки, что приведет к разрушению материала. Обязателен предварительный прогрев деталей до +400 °С.

4. Электронно-лучевая.

Технология электронно-лучевого соединения подразумевает использование вакуума. Оксиды под влиянием паров металлов разрушаются. Так, благодаря вакууму окись разлагается, а водород выводится из сварного шва.

Качество соединения очень высокое, швы ровные, заготовка не деформируется, а материал в зоне стыка сохраняет свои прочностные характеристики.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сварка алюминия — раскрываем секреты технологии

Алюминий (Al) — один из наиболее популярных промышленных металлов, благодаря отличным показателям теплопроводности, электропроводности и стойкости к неблагоприятным внешним условиям. При этом, в отличие от обычной стали, сварка алюминия имеет ряд особенностей, делающих данный процесс сложным для новичка. Впрочем, нет ничего невозможного — знание технологии и постоянная практика сделают из любого начинающего сварщика серьезного специалиста по работе с этим материалом.

Почему не все так просто с алюминием

Главной особенностью Al является наличие на его поверхности оксидной пленки, которая затрудняет свариваемость материала. Дело в том что температура плавления пленки превышает 2000 °С, тогда как сам алюминий плавится уже при 660 °С. Ситуация осложняется еще и тем, что даже если пленку механически удалить, она достаточно быстро восстанавливается под действием атмосферного кислорода. Чтобы не допустить этого, требуется надежная защита сварной зоны от воздуха, для чего применяются разные методы (об этом ниже).

Как уже отмечалось, одним из преимуществ Al является его высокая теплопроводность, что сделало его основным материалом для изготовления радиаторов. Однако для сварки алюминия это качество является скорее минусом, чем плюсом. Быстрый отвод тепла требует увеличения сварочного тока, рабочие показатели которого в итоге получаются выше, чем при работе со сталью, хотя температура плавления последней выше.

пример готовой продукции

Сложность сварочного процесса заключается еще и в том, что зачастую приходится иметь дело не с чистым Al, а с его сплавами, точный состав которых не всегда известен. В одной из предыдущих статей о ремонте литых алюминиевых дисков говорилось, что очень важно, чтобы марка сплава была отображена на изделии, иначе подобрать правильный электрод и добиться качественного шва вряд ли получиться.

присадочные металлы для различных сплавов алюминия

Как подготовить алюминиевую поверхность

Важнейшим этапом сваривания алюминиевых деталей является подготовка их поверхности:

• Чистка и обезжиривание. Перед непосредственной сваркой изделие подвергается различным технологическим операциям — формовке, фрезеровке, распиловке — после чего сверху образуется слой масла и технологического мусора. Если от него не избавиться, соединение будет содержать много пор и окалин, что негативно скажется на его надежности.

• Обработка кромки. Такая процедура обычно выполняется, если толщина металла превышает 4 мм. После зачистки кромка обязательно протравливается для снижения скорости образования оксидной пленки.

• Механическая зачистка зоны сваривания. Место для шва обязательно подвергается зачистке с целью удаления оксидной пленки. Для металла выше 4 мм операцию обработки кромки и зачистки поверхности объединяют, после чего обработанная зона вскрывается антиоксидным составом.

Подготовка алюминиевого изделия похожа на предварительную обработку нержавеющей стали, о работе с которой говорилось здесь. В обоих случаях важно добиться чистой, блестящей поверхности, чтобы получить цельный однородный шов.

методы очистки поверхностей перед сваркой

Сварка алюминия с газом и без — главные отличия процесса и результата

Существуют две основные технологии соединения алюминиевых деталей — с защитным газом и защитным флюсом. Рассмотрим каждую из них.

Применения защитной газовой среды

В качестве защитного газа обычно используется аргон, который в зависимости от применяемого сплава может быть заменен гелием или специальной смесью. Основная задача вспомогательной газовой среды заключается в защите сварочной зоны от атмосферного воздуха с целью предотвращения образования оксидного слоя при взаимодействии с кислородом или появления пористости шва в результате действия водорода.

Для реализации такой технологии, как правило, применяется TIG- или MIG-сварка, а в качестве электрода используется алюминиевая проволока. При этом марка проволоки должна соответствовать марке обрабатываемого металла, чтобы соединение в итоге имело однородную структуру. Поскольку Al плавится быстрее стали, оператор сварочного аппарата должен это учесть и сделать подачу проволоки быстрее.

Безгазовая технология на основе защитного флюса

Вместо газа для защиты сварочной зоны может применяться проволока со специальным флюсом. В процессе плавления металла флюс равномерно растекается по поверхности, предотвращая ее окисление.

С одной стороны, такой подход имеет свои преимущества, поскольку отсутствует необходимость в покупке газовой смеси и дополнительного оборудования для подачи газа. С другой стороны, результат применения флюсовой проволоки уступает по качеству сварке в газовой среде из-за повышенного разбрызгивания металла, затрудненного удаления шлака и появления пор внутри шва. Поэтому такой метод обычно применяют при изготовлении конструкций, требование к надежности которых не является строгим.

Для ответственных работ лучше отдавать предпочтение применению защитного газа, тем более что современные продукты, например Миксал, позволяют не только улучшить качество шва, но и оптимизировать расход смеси, тем самым уменьшив технологические затраты. Приобрести качественный газ для сварки можно в компании «Промтехгаз» — надежного поставщика газового оборудования и расходных материалов.

Сварка алюминия: подготовка, технологии, ГОСТ

Если начинающий сварщик может отрабатывать свои навыки и умения на сварке черных металлов, то работа с алюминием не терпит дилетантства. Надо отметить, что технологии не стоят на месте, и специалисты разрабатывают новые и перспективные способы работы с цветными металлами, однако характерные свойства алюминия все же накладывают определенные требования на сварочный процесс.

Каждый знает, что алюминий, как и его сплавы, имеют относительно малый удельный вес, обладают высокой теплопроводностью, низким удельным сопротивлением. Тем не менее, металл достаточно устойчив к механическим нагрузкам. Именно эти свойства делают алюминийсодержащие материалы востребованными на производстве.

Сложности процесса

Прежде чем переходить к непосредственному описанию процесса, необходимо рассмотреть, какие именно особенности металла считаются уникальными, так как основная задача сварщика – повысить и без того низкую свариваемость алюминия.

Алюминий достаточно активен, особенно это касается химических реакций с кислородом. В результате окисления на поверхности, даже после обработки, достаточно быстро появляется окисная пленка. Она по физическим свойствам отличается от основного металла.

Температура плавления пленки из оксида алюминия составляет 2044°C градуса, в то время как сам металл плавится уже при 660°C градусах.

Расплавленный алюминий после сварки начинает кристаллизоваться, при этом капли, покрытые снаружи оксидной пленкой, образуют ячеистую структуру. Сварной шов не получается сплошным, а это ведет к образованию свищей и пор. Дефекты шва негативно сказываются на его прочности и герметичности. Чтобы пресечь взаимодействие алюминия с кислородом, околошовную зону защищают от атмосферного воздуха. Обычно для подобных целей используется аргон. В силу сваей инертности, он не взаимодействует с металлом, а также вытесняет кислород, так как инертный газ тяжелее воздуха.

Несмотря на высокую теплопроводность, расплавленный алюминий не успевает отводить тепло в окружающую среду. Повышенная текучесть существенно осложняет процесс формирования шва. Необходимо дополнительно использовать различные теплоотводящие подкладки. Если применять различные средства, обеспечивающие интенсивное охлаждение, то резкий перепад температур может стать причиной возникновения мелких трещин.

Еще одной проблемой является растворенный в жидком металле водород. Он в виде пузырьков поднимается на поверхность ванны, но наружу выходит не весь. В застывшем металле могут образовываться поры или скопления пор. Наличие кремния в сплаве способствует образованию трещин при кристаллизации.

При нагревании алюминиевая заготовка увеличивается в размерах. тепловое расширение присуще каждому металлу, однако у алюминия высокий коэффициент линейного расширения. Тем не менее, на качество сварки влияет не столько расширение металла, сколько его усадка при кристаллизации ванны. Сварочный шов может подвергаться серьезным деформациям.

Высокая теплопроводность алюминия сказывается и на параметрах сварки. Чтобы достичь нужной температуры дуги приходится увеличивать силу тока. Отметим, что сварка черных металлов производится при более низких значениях сварного тока, несмотря на то, что их температура плавления выше, чем у алюминия.

Наконец, последняя сложность, препятствующая проведению работ в домашних условиях, состоит в том, что без специальных средств и материалов практически невозможно определить состав сплава, из которого изготовлены детали.

Методы

Напомним, что сварка металлов может осуществляться различными методами. Их отличия основываются на разнице в технологии, расходных материалах и вспомогательных средств. Имеющие опыт мастера могут воспользоваться одним из методов для сварки алюминия. Забегая вперед, отметим, что каждый из методов требует общих знаний технологии и определенного опыта.

• Сварка алюминия аргоном TIG. Имеется в виду аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа – аргона. В международной классификации данный режим сварки обозначается, как TIG.
• Полуавтоматическая сварка MIG. Используются защитные газы, присадочный материал в виде проволоки подается специальным механизмом. Инверторы, ведущие сварку в режиме MIG, называют полуавтоматами за наличие такого механизма.
• Ручная дуговая сварка MMA. Такая сварка ведется покрытыми плавящимися электродами.

При выборе любого из перечисленных методов задача сварщика сведется к разрушению и дальнейшему препятствованию образования оксидной пленки. Именно с этой целью оборудование настраивается для ведения сварки постоянным током с обратной полярностью.

Обратная полярность предусмотрена для сварки любых цветных металлов, чувствительных к перегреву. Эффект катодного распыления, возникающий при бомбардировке электрода ионами, эффективно удаляет образовавшуюся оксидную пленку. Вот почему сваривать алюминиевые детали током прямой полярности не просто нежелательно, а невозможно.

Подготовка поверхностей

Технология подготовки поверхностей алюминиевых изделий может несколько отличаться, в зависимости от условий проведения работ. Тем не менее, несмотря на отличия, требования к состоянию кромок, зазоров и поверхностей вполне определены ГОСТ. Подготовительные работы можно разделить на несколько этапов.

На первом этапе происходит очистка поверхностей от грязи, пыли, масляных и жировых отложений. Полезно обезжирить поверхности бензином, растворителем, ацетоном или уайт-спиритом. Неотъемлемым этапом является разделка кромок. Особенно актуален процесс разделки, когда толщина деталей превышает 4 мм (20 мм для ручной дуговой сварки). В противном случае нельзя гарантировать проплавление металла по всей толщине, поэтому шов будет некачественным. Но даже при работе с тонким листовым металлом кромки приходится подготавливать, производят их отбортовку.

Перед непосредственной сваркой оксидную пленку нужно удалить, что производится механическим способом. В качестве инструмента подойдет напильник, наждачная бумага или металлическая щетка. Окисляется алюминий быстро, поэтому данную процедуру бессмысленно проводить задолго до начала работ. Предусмотрен и химический способ борьбы с окислом. Поверхность протирается каустической содой. Но после обработки придется деталь промыть водой и высушить.

Ручная дуговая сварка

В некоторых случаях к соединению алюминиевых деталей не предъявляются жесткие требования прочности и надежности. Примером может служить применение алюминия в качестве декора. В подобной ситуации можно использовать сварку MMA.

В домашних мастерских данный способ весьма применим, однако он имеет ряд недостатков. При попытке сваривания деталей, толщина которых не превышает 4 мм, могут образовываться сквозные прожоги. Шов получится не очень прочным, а внутренняя структура будет содержать множество пор. В процессе сварки будет происходить интенсивное разбрызгивание металла, что существенно скажется на эстетичности шва. Образовавшийся шлак сложно снять с поверхности. Через некоторое время он станет центром образования коррозии.

Покрытыми электродами в режиме MMA можно сваривать не только чистый алюминий, но и его сплавы. Популярные марки электродов – ОЗА-1 и ОЗА-2, а также пришедшие им на смену УАНА и ОЗАНА

Электроды ОЗАНА-1 используются при сварке чистого металла, а ОЗАНА-2 больше подходит для сплава алюминия и кремния. Инвертор для сварки алюминия должен быть функциональным и позволять работать на постоянном токе с обратной полярностью. Разработаны специальные таблицы значений сварного тока для каждого металла. В данном случае можно примерно оценить его значение по следующему правилу: толщину листа, выраженную в миллиметрах, необходимо умножить на 25. Полученное значение указывает номинальный ток в амперах.

Для эффективной сварки толстых заготовок часто применяют предварительный разогрев, который выполняется газовой горелкой. Локальный прогрев может осуществляться до разной температуры, которая зависит от толщины заготовки. При локальном разогреве допускается последующее медленное охлаждение. Разделение шва на зоны позволяет исключить возникновение деформаций и трещин в металле.

В целях экономии расходных материалов рекомендуется производить сварку электродов с повышенной скоростью. Кроме того, замедление в формировании шва чревато прожогом металла насквозь. Важно при ведении сварки одним электродом обеспечить непрерывность процесса. Если электрод отвести в сторону, то кратер шва в этом месте покроется шлаком, и снова разжечь дугу будет проблематично. Направление ведения электрода совпадает с направлением шва. Поперечных колебаний быть не должно.

После окончания сварки следует удалить шлак. Шов промывается горячей водой и зачищается металлической щеткой. Даже малейшие частицы шлака могут стать очагами коррозии. Еще раз напомним, что подобная технология сварки алюминия применима только в домашних условиях, если к прочности соединения не предъявляется особых требований.

Аргонодуговая

Сварка алюминия в среде аргона, хоть и не считается самой простой, зато является наиболее распространенной. В результате качественно выполненных работ можно получить соединения с высокой степенью прочности. Неплавящийся вольфрамовый электрод относится к расходным материалам, как и присадочные прутки. Диаметр электрода варьируется от 1,6 до 5 мм. Диаметр прутков составляет 1,6-4 мм. Аргон выступает в качестве защитного газа и подается в зону сварки через специальные сопла горелки.

Для эффективного разрушения окисла на поверхности металла сварку производят переменным током. Остальные параметры сварочного процесса необходимо выбирать из специально разработанных таблиц. В них указаны значения скорости подачи газа, диаметра прутка, диаметра электрода, силы тока. Самостоятельно определить параметры сложно, так как они зависят от типа сплава, способа соединения и обработки кромок, а также от толщины заготовки.

В принципе, сварка аргоном доступна и в домашних условиях, но для этого необходимо иметь соответствующее оборудование, а также нужные расходные материалы. Но опыт придется нарабатывать методом проб и ошибок. Полезно запомнить ряд общих правил и придерживаться их.

• Вольфрамовый электрод удерживается так, чтобы между ним и поверхностью металла образовывался угол 70-80° градусов.
• Присадочный пруток подносится к электроду под углом 90° градусов.
• Зазор между электродом и поверхностью, то есть, длина дуги составляет 1,5-2,5 мм.
• Вдоль шва при его формировании пруток продвигается с незначительным опережением, а затем движется горелка. Выполнение данного правила обеспечивает более эффективную защиту аргоном.
• Движения прутка играют важную роль. Их желательно изучить на видео, прежде чем впервые начинать процесс. Манипуляции сварщика напоминают движение кисти художника.
• В качестве теплоотводящей подкладки лучше всего использовать стальную или медную пластину.
• Газ начинают подавать до розжига дуги, а заканчивают через несколько секунд после ее обрыва.

Скорость истечения газа и скорость подачи проволоки являются определяющими параметрами. От них зависит не только себестоимость процесса, но и качество шва. Высокая скорость газа только ухудшает защиту. В зону ванны будет поступать воздух и содержащийся в нем кислород. В то же время малое количество газа не может обеспечить требуемую защиту.

Полуавтоматическая

Принцип работы полуавтоматической сварки схож с принципом аргонодуговой сварки. Роль защитного газа может выполнять любой другой инертный газ. В зависимости от применяемого газа различают MIG и MAG сварку. Расходным материалом служит проволока, которая подается с помощью специального механизма. Но при работе с алюминием не эти детали являются отличительными.

Некоторые полуавтоматические инверторы способны работать в импульсном режиме. Благодаря всплеску напряжения материал присадки с усилием «вбивается» в сварочную ванну. В результате такой точечной сварки получаются аккуратные и надежные соединения.

К сожалению, оборудование с возможностью импульсной сварки стоит очень дорого, поэтому в домашнем хозяйстве крайне редко встречается.

Обычные полуавтоматические инверторы тоже могут вести сварку алюминия, только присадка добавляется сплошным слоем. По надежности такие швы существенно уступают точечным швам и швам, полученным при помощи неплавящегося вольфрамового электрода. К особенностям МИГ-сварки можно отнести такие закономерности:

• Сварка осуществляется постоянным током при обратной полярности.
• Рукав, по которому подается мягкая проволока, не должен иметь петель.
• Необходимо использовать специальные наконечники подающего устройства, маркированные индексом «AL» и предназначенные для алюминия, во избежание застревания проволоки вследствие ее теплового расширения.
• Скорость подачи алюминиевой проволоки должна быть больше, чем стальной.

Такие методы сварки алюминия, как холодная сварка под давлением и контактная сварка, не были рассмотрены по той причине, что встречаются они очень редко, так как технология работ сложна и подразумевает наличие дорогостоящего оборудования.

Руководство по сварке алюминия: советы и методы

Алюминий — легкий, мягкий, малопрочный металл, который легко лить, ковать, обрабатывать, формовать и сваривать.

Если он не легирован специальными элементами, он подходит только для низкотемпературных применений.

Алюминий легко соединяется сваркой, пайкой и пайкой.

Во многих случаях алюминий соединяют с другими металлами с помощью обычного оборудования и технологий. Однако иногда может потребоваться специальное оборудование или методы.

Сплав, конфигурация соединения, требуемая прочность, внешний вид и стоимость являются факторами, определяющими выбор процесса. У каждого процесса есть определенные преимущества и ограничения.

Цвет

Алюминий имеет цвет от светло-серого до серебристого, очень яркий при полировке и тусклый при окислении.

Характеристики

Излом в алюминиевых профилях показывает гладкую яркую структуру. Алюминий не дает искр при испытании на искру и не показывает красный цвет до плавления.На расплавленной поверхности мгновенно образуется тяжелая пленка белого оксида.

Алюминий легкий и сохраняет хорошую пластичность при отрицательных температурах. Он также обладает высокой устойчивостью к коррозии, хорошей электрической и теплопроводностью, а также высокой отражательной способностью как к теплу, так и к свету.

Чистый алюминий плавится при 1220ºF (660ºC), тогда как алюминиевые сплавы имеют приблизительный диапазон плавления от 900 до 1220ºF (482-660ºC). При нагревании до диапазона сварки или пайки цвет алюминия не меняется.

Сочетание легкости и высокой прочности делает алюминий вторым по популярности свариваемым металлом.

Алюминий против сварки стали

Одна из причин, по которой алюминий отличается от стали при сварке, заключается в том, что он не приобретает цвета по мере приближения к температуре плавления до тех пор, пока не поднимется выше точки плавления, после чего он будет светиться тускло-красным светом.

При пайке алюминия горелкой используется флюс.Флюс будет плавиться, когда температура основного металла приблизится к требуемой температуре. Сначала высыхает флюс и плавится по мере того, как основной металл достигает правильной рабочей температуры.

При сварке горелкой в ​​кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной среде поверхность основного металла сначала плавится и приобретает характерный влажный и блестящий вид. (Это помогает узнать, когда достигаются температуры сварки.) При сварке газовой вольфрамовой дугой или газовой металлической дугой цвет не так важен, потому что сварка завершается до того, как прилегающая область плавится.

Расплавленный алюминиевый наполнитель

Сварочные свойства и сплавы

Алюминий и алюминиевые сплавы удовлетворительно свариваются металлической дугой, угольной дугой и другими процессами дуговой сварки. Чистый алюминий можно сплавить со многими другими металлами для получения широкого диапазона физических и механических свойств.

Способы, с помощью которых легирующие элементы упрочняют алюминий, используются в качестве основы для классификации сплавов на две категории: нетермообрабатываемые и термически обрабатываемые.Деформируемые сплавы в виде листов и пластин, труб, экструдированных и катаных профилей, а также поковок имеют одинаковые характеристики соединения независимо от формы.

Алюминиевые сплавы также производятся в виде отливок в виде песка, постоянной формы или литья под давлением. Практически одинаковые методы сварки, пайки или пайки используются как для литого, так и для кованого металла.

Литье под давлением не нашли широкого применения там, где требуется сварная конструкция. Однако они были приклеены и в некоторой степени припаяны.Последние разработки в области вакуумного литья под давлением улучшили качество отливок до такой степени, что их можно удовлетворительно сваривать для некоторых применений.

Основным преимуществом использования процессов дуговой сварки является то, что дуга дает высококонцентрированную зону нагрева.

По этой причине предотвращается чрезмерное расширение и деформация металла.

Алюминий обладает рядом свойств, которые отличают сварку от сварки сталей.Это: покрытие поверхности оксидом алюминия; высокая теплопроводность; высокий коэффициент теплового расширения; низкая температура плавления; и отсутствие изменения цвета при приближении температуры к точке плавления.

Нормальные металлургические факторы, применимые к другим металлам, применимы и к алюминию.

Алюминий — это активный металл, который реагирует с кислородом воздуха, образуя твердую тонкую пленку оксида алюминия на поверхности.

Температура плавления оксида алюминия составляет приблизительно 3600 ° F (1982 ° C), что почти в три раза выше точки плавления чистого алюминия (1220 ° F (660 ° C)).Кроме того, эта пленка оксида алюминия поглощает влагу из воздуха, особенно когда она становится толще.

Влага является источником водорода, который вызывает пористость алюминиевых сварных швов. Водород также может поступать из масла, краски и грязи в зоне сварного шва. Это также происходит из-за оксидов и посторонних материалов на электроде или присадочной проволоке, а также из основного металла. Водород попадает в сварочную ванну и растворяется в расплавленном алюминии. Когда алюминий затвердевает, он будет удерживать гораздо меньше водорода.

Водород не выделяется во время затвердевания. При высокой скорости охлаждения свободный водород остается внутри сварного шва и вызывает пористость. Пористость в зависимости от количества снижает прочность и пластичность сварного шва.

Сварочные стержни

Алюминий для сварки палкой (алюминиевые сварочные стержни) доступны с толщиной примерно 1/8 дюйма от стали. Это отличный выбор для ремонта резервуаров и трубопроводов в полевых условиях. Также хороший выбор при работе в ветреную погоду.Это не для точной работы.

Обратной стороной использования алюминиевых сварочных стержней является необходимость значительного количества практики. Также существует проблема с потоком. флюс сильно горит и его трудно удалить. Он также прожигает краску.

Существуют превосходные альтернативы алюминиевым сварочным стержням, такие как сварка с подачей проволоки.

Нумерация из алюминиевого сплава

Разработано множество алюминиевых сплавов. Важно знать, какой сплав будет свариваться. Система четырехзначных чисел была разработана Aluminium Association, Inc., для обозначения различных типов деформируемых алюминиевых сплавов.

Эта система групп сплавов выглядит следующим образом:

1. 1XXX серия . Это глинозем с чистотой 99 процентов или выше, которые используются в основном в электрической и химической промышленности.
2. 2XXX серии . Медь является основным сплавом в этой группе, который обеспечивает чрезвычайно высокую прочность при надлежащей термообработке. Эти сплавы не обладают такой хорошей коррозионной стойкостью и часто плакируются чистым алюминием или алюминием из специальных сплавов.Эти сплавы используются в авиастроении.
3. 3ХХХ серия . Марганец является основным легирующим элементом в этой группе, который не поддается термической обработке. Содержание марганца ограничено примерно 1,5%. Эти сплавы обладают средней прочностью и легко обрабатываются.
4. 4XXX серии . Кремний является основным легирующим элементом в этой группе. Его можно добавлять в количествах, достаточных для значительного снижения температуры плавления, и он используется для пайки сплавов и сварочных электродов.Большинство сплавов этой группы не поддаются термообработке.
5. 5XXX серия . Магний является основным легирующим элементом этой группы, представляющей собой сплавы средней прочности. Они обладают хорошими сварочными характеристиками и хорошей устойчивостью к коррозии, но объем холодных работ следует ограничивать.
6. 6XXX серия . Сплавы этой группы содержат кремний и магний, что делает их пригодными для термической обработки. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
7. 7XXX серия . Цинк является основным легирующим элементом в этой группе. Магний также входит в состав большинства этих сплавов. Вместе они образуют термически обрабатываемый сплав очень высокой прочности, который используется для изготовления корпусов самолетов.

Очистка

Поскольку алюминий имеет большое сродство к кислороду, на его поверхности всегда присутствует пленка оксида. Эта пленка должна быть удалена перед любой попыткой сварить, припаять или припаять материал. Также необходимо предотвратить его образование во время процедуры соединения.

При подготовке алюминия к сварке, пайке или пайке соскоблите эту пленку острым инструментом, проволочной щеткой, наждачной бумагой или аналогичными средствами. Использование инертных газов или обильное нанесение флюса предотвращает образование оксидов в процессе соединения.

Алюминий и алюминиевые сплавы нельзя очищать каустической содой или чистящими средствами с pH выше 10, так как они могут вступать в химическую реакцию.

Пленку оксида алюминия необходимо удалить перед сваркой. Если его не удалить полностью, мелкие частицы нерасплавленного оксида будут задерживаться в сварочной ванне и вызовут снижение пластичности, отсутствие плавления и, возможно, растрескивание сварного шва.

Оксид алюминия можно удалить механическим, химическим или электрическим способом. Механическое удаление включает соскоб острым инструментом, наждачной бумагой, проволочной щеткой (нержавеющая сталь), опиливание или любой другой механический метод.

Химическое удаление можно выполнить двумя способами. Один из них заключается в использовании чистящих растворов, травильных или нетравильных. Типы без заедания следует использовать только при запуске с относительно чистыми деталями и вместе с другими очистителями на основе растворителей.Для лучшей очистки рекомендуются растворы для травления, но их следует использовать с осторожностью.

При использовании окунания настоятельно рекомендуется горячее и холодное ополаскивание. Растворы типа травления — щелочные растворы. Время нахождения в растворе необходимо контролировать, чтобы не произошло слишком сильного травления.

Химическая очистка

Химическая очистка включает использование сварочных флюсов. Флюсы используются для газовой сварки, пайки и пайки. Покрытие покрытых алюминиевых электродов также сохраняет флюсы для очистки основного металла.Всякий раз, когда используется очистка травлением или очистка флюсом, флюс и щелочные травильные материалы должны быть полностью удалены из зоны сварки, чтобы избежать коррозии в будущем.

Электрическая система удаления оксидов

В системе удаления оксидов электричества используется катодная бомбардировка. Катодная бомбардировка происходит во время полупериода сварки вольфрамовым электродом на переменном токе, когда электрод является положительным (обратная полярность).

Это электрическое явление, при котором оксидное покрытие стирается, чтобы получить чистую поверхность.Это одна из причин, почему дуговая сварка вольфрамовым электродом на переменном токе так популярна для сварки алюминия.

Поскольку алюминий настолько активен химически, оксидная пленка немедленно начинает преобразовываться. Время нарастания не очень быстрое, но сварные швы следует выполнять после очистки алюминия в течение не менее 8 часов для качественной сварки. Если наступит более длительный период времени, качество сварного шва снизится.

Теплопроводность

Алюминий обладает высокой теплопроводностью и низкой температурой плавления.В зависимости от сплава, он проводит тепло в три-пять раз быстрее, чем сталь.

Алюминий необходимо нагреть больше, даже если температура плавления алюминия вдвое меньше, чем у стали. Из-за высокой теплопроводности для сварки более толстых секций часто используется предварительный нагрев. Если температура слишком высока или период времени слишком большой, прочность сварного соединения как в термообработанных, так и в закаленных сплавах может снизиться.

Предварительный нагрев алюминия не должен превышать 400ºF (204ºC), и детали не должны выдерживаться при этой температуре дольше, чем необходимо.Из-за высокой теплопроводности в процедурах следует использовать высокоскоростные сварочные процессы с большим тепловложением. Этому требованию удовлетворяют как газовая вольфрамовая дуга, так и газовая дуга металла.

Высокая теплопроводность алюминия может быть полезной, поскольку сварной шов очень быстро затвердевает, если тепло отводится от сварного шва очень быстро. Наряду с поверхностным натяжением это помогает удерживать металл шва в нужном положении и делает практичную сварку вольфрамовой дугой и дуговой сваркой металлическим электродом во всех положениях.

Тепловое расширение алюминия в два раза больше, чем у стали. Кроме того, алюминиевые сварные швы уменьшаются в объеме примерно на 6 процентов при затвердевании из расплавленного состояния. Это изменение размера может вызвать деформацию и растрескивание.

Сварка алюминиевых листов

Для сварки алюминиевых листов из-за сложности управления дугой, стыковые и угловые швы трудно производить на листах толщиной менее 1/8 дюйма (3,2 мм). При сварке пластины тяжелее 1/8 дюйма (3,2 мм) соединение, подготовленное со скосом 20 градусов, будет иметь прочность, равную прочности сварного шва, выполненного кислородно-ацетиленовой технологией.

Этот сварной шов может быть пористым и непригодным для герметичных соединений с жидкостями или газами. Однако дуговая сварка металла особенно подходит для тяжелых материалов и используется для обработки листов толщиной до 2-1 / 2 дюйма (63,5 мм).

Настройки тока и полярности

Настройки тока и полярности зависят от типа электродов каждого производителя. Используемая полярность должна быть определена путем пробного соединения выполняемых соединений.

Подготовка кромки плиты

В целом конструкция сварных соединений алюминия вполне соответствует конструкции сварных соединений.Однако из-за более высокой текучести алюминия под сварочной дугой следует помнить о некоторых важных общих принципах. При использовании алюминиевого листа меньшей толщины предпочтительнее меньшее расстояние между канавками, когда разбавление сварного шва не имеет значения.

Управляющим фактором является совместная подготовка. Специально разработанная V-образная канавка отлично подходит там, где сварка может выполняться только с одной стороны и где требуется гладкий проникающий валик. Эффективность этой конкретной конструкции зависит от поверхностного натяжения и должна применяться ко всем материалам размером более 1/8 дюйма.(3,2 мм) толщиной.

Дно специальной V-образной канавки должно быть достаточно широким, чтобы полностью вместить корневой проход. Это требует добавления относительно большого количества присадочного сплава для заполнения канавки.

Превосходный контроль проплавления и получение прочных корневых швов. Эта подготовка кромки может использоваться для сварки во всех положениях. Это устраняет трудности, связанные с прожогом или проплавлением в положениях при перегреве и горизонтальной сварке. Он применим ко всем свариваемым основным сплавам и всем присадочным сплавам.

Сварка алюминия MIG

Газовая дуговая сварка (MIG) (GMAW)

Этот быстрый, адаптируемый процесс используется с постоянным током обратной полярности и инертным газом для сварки алюминиевых сплавов большой толщины в любом положении, от 1/016 дюйма (1,6 мм) до нескольких дюймов. TM 5-3431-211-15 описывает работу типичного сварочного аппарата MIG.

Защитный газ

Необходимо принять меры для обеспечения максимальной эффективности газовой защиты.Для сварки алюминия используются аргон, гелий или смесь этих газов. Аргон дает более плавную и стабильную дугу, чем гелий. При определенном токе и длине дуги гелий обеспечивает более глубокое проникновение и более горячую дугу, чем аргон.

Напряжение дуги выше у гелия, и данное изменение длины дуги приводит к большему изменению напряжения дуги. Профиль валика и характер проплавления алюминиевых швов, выполненных аргоном и гелием, различаются. У аргона профиль шарика уже и выпуклее, чем у гелия.Схема проникновения показывает глубокий центральный разрез.

Гелий дает более плоский и широкий валик и более широкий рисунок проникновения под валиком. Смесь примерно 75 процентов гелия и 25 процентов аргона обеспечивает преимущества обоих защитных газов без нежелательных характеристик ни одного из них.

Диаграмма проникновения и контур валика показывают характеристики обоих газов. Стабильность дуги сравнима с аргоном. Угол наклона пистолета или горелки более важен при сварке алюминия в инертном защитном газе.Рекомендуется передний угол хода 30 °.

Наконечник электродной проволоки должен быть больше алюминия. В Таблице 7-21 приведены технологические схемы сварки алюминия дуговой газовой сваркой.

Сварка алюминия GMAW

Техника для сварки алюминия

Проволока электрода должна быть чистой. Дуга зажигается, когда электродная проволока выступает примерно на 1/2 дюйма.(12,7 мм) от чашки.

Часто используется метод зажигания дуги примерно на 1,0 дюйма (25,4 мм) перед началом сварки, а затем быстрое подведение дуги к начальной точке сварки, изменение направления движения и продолжение обычной сварки. В качестве альтернативы дуга может быть зажжена за пределами сварной канавки на начальном выступе.

При окончании или прекращении сварки аналогичная практика может сопровождаться изменением направления сварки на противоположное и одновременным увеличением скорости сварки для уменьшения ширины ванны расплава до разрыва дуги.Это помогает предотвратить появление кратеров и трещин. Обычно используются вкладки стока.

Установив дугу, сварщик перемещает электрод вдоль стыка, сохраняя угол переда от 70 до 85 градусов относительно работы.

Обычно предпочтительнее использовать струны из бисера. Следует следить за тем, чтобы угол переда не изменялся или не увеличивался по мере приближения к концу сварного шва. Скорость движения дуги контролирует размер валика.

При сварке алюминия этим процессом важно поддерживать высокие скорости перемещения.При сварке одинаковой толщины угол между электродом и рабочим углом должен быть одинаковым с обеих сторон сварного шва.

При сварке в горизонтальном положении наилучшие результаты достигаются, если направить пистолет немного вверх. При сварке толстых листов с тонкими пластинами полезно направлять дугу в сторону более тяжелого участка.

Небольшой угол обратной стороны иногда бывает полезен при сварке тонких секций с толстыми. Корневой проход стыка обычно требует короткой дуги для обеспечения желаемого проплавления.При последующих проходах можно использовать дугу немного большей длины и более высокое напряжение дуги.

Оборудование подачи проволоки для сварки алюминия должно быть хорошо отрегулировано для обеспечения эффективной подачи проволоки. Используйте лайнеры нейлонового типа в кабельных сборках. Для алюминиевой проволоки и размера электродной проволоки необходимо выбрать соответствующие приводные ролики.

Труднее протолкнуть алюминиевую проволоку чрезвычайно малого диаметра через длинные кабельные сборки пистолета, чем стальную проволоку. По этой причине для электродных проволок малого диаметра используются катушки-пистолеты или недавно разработанные пистолеты с линейным двигателем подачи.

Требуются пистолеты с водяным охлаждением, кроме слаботочной сварки. Для сварки алюминия используются как источник питания постоянного тока (CC) с согласованным механизмом подачи проволоки с измерением напряжения, так и источник питания постоянного напряжения (CV) с механизмом подачи проволоки постоянной скорости. Кроме того, механизм подачи проволоки с постоянной скоростью иногда используется с источником питания постоянного тока.

В целом, система CV предпочтительнее при сварке тонких материалов и использовании электродной проволоки любого диаметра. Это обеспечивает лучшее зажигание и регулировку дуги.Система CC предпочтительна при сварке толстого материала с использованием электродной проволоки большего диаметра.

Качество сварки с этой системой кажется лучше. Источник питания постоянного тока с умеренным падением напряжения от 15 до 20 вольт на 100 ампер и механизм подачи проволоки с постоянной скоростью обеспечивают наиболее стабильную подводимую мощность к сварному шву и высочайшее качество сварки.

Конструкция сварного соединения алюминия

Кромки могут быть подготовлены к сварке распиловкой, механической обработкой, круговым строганием, фрезерованием или дуговой резкой.

Полностью автоматическая однопроволочная сварка алюминия методом MIG

Газовая вольфрамо-дуговая сварка (GTAW)

Меры предосторожности

Процесс газовой вольфрамовой дуговой сварки (TIG) используется для сварки более тонких профилей алюминия и алюминиевых сплавов.При использовании этого процесса следует упомянуть несколько мер предосторожности.

1. Переменный ток рекомендуется для универсальных работ, так как он обеспечивает половину цикла очищающего действия. В Таблице 7-22 приведены графики процедуры сварки для использования процесса на разной толщине для получения различных сварных швов. Сварка переменным током, обычно с высокой частотой, широко используется как в ручном, так и в автоматическом режиме. Необходимо строго соблюдать процедуры и уделять особое внимание типу вольфрамового электрода, размеру сварочного сопла, типу газа и расходу газа.При ручной сварке длина дуги должна быть небольшой и равной диаметру электрода. Вольфрамовый электрод не должен выступать слишком далеко за конец сопла. Вольфрамовый электрод следует содержать в чистоте. Если он случайно коснулся расплавленного металла, его необходимо исправить.
2. Сварка алюминия Следует использовать источники сварочного тока, предназначенные для дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде газа. Новое оборудование обеспечивает программирование, предварительную и последующую подачу защитного газа, а также пульсирование.
3. Сварка алюминия Для автоматической или машинной сварки можно использовать отрицательный электрод постоянного тока (прямая полярность). Очистка должна быть чрезвычайно эффективной, поскольку катодная бомбардировка не помогает. При использовании отрицательного электрода постоянного тока можно получить чрезвычайно глубокое проникновение и высокие скорости. В Таблице 7-23 приведены графики процедуры сварки отрицательным электродом на постоянном токе.
4. В качестве защитных газов для сварки алюминия используются аргон, гелий или их смесь. Аргон используется с меньшим расходом.Гелий увеличивает проникновение, но требуется более высокая скорость потока. При использовании присадочной проволоки она должна быть чистой. Оксид, не удаленный с присадочной проволоки, может содержать влагу, которая создает полярность в наплавленном шве.

Ручная сварка алюминия MIG

Сварка на переменном токе

Характеристики процесса

Сварка алюминия методом газовой вольфрамо-дуговой сварки на переменном токе дает эффект очистки от оксидов.

В качестве защитного газа используется аргон. Лучшие результаты достигаются при сварке алюминия переменным током с использованием оборудования, предназначенного для создания сбалансированной волны или равного тока в обоих направлениях.

Дисбаланс приведет к потере мощности и снижению очищающего действия дуги. Характеристики стабильной дуги — это отсутствие щелчков или трещин, плавное зажигание дуги и притяжение добавленного присадочного металла к сварочной ванне, а не склонность к отталкиванию.Стабильная дуга приводит к меньшему количеству включений вольфрама.

Ручная сварка алюминия MIG

Техника для сварки алюминия

Для ручной сварки алюминия переменным током электрододержатель удерживается в одной руке, а присадочный стержень, если он используется, — в другой. Первоначальная дуга зажигается на пусковом блоке для нагрева электрода.

Затем дуга разрывается и снова зажигается в суставе. Этот метод снижает вероятность появления включений вольфрама в начале сварки. Дуга удерживается в начальной точке до тех пор, пока металл не станет жидким и не образуется сварочная ванна.

Создание и поддержание подходящей сварочной ванны очень важно, и сварка не должна продолжаться перед лужей.

Если требуется присадочный металл, он может быть добавлен к передней или передней кромке бассейна, но с одной стороны от центральной линии. Обе руки двигаются в унисон с легкими движениями вперед и назад вдоль сустава. Вольфрамовый электрод не должен касаться присадочного стержня.

Горячий конец присадочного стержня не должен выниматься из аргонового экрана.Необходимо поддерживать короткую длину дуги, чтобы обеспечить достаточное проплавление и избежать подрезов, чрезмерной ширины сварного шва и, как следствие, потери контроля проплавления и контура сварного шва.

Одно правило — использовать длину дуги, приблизительно равную диаметру вольфрамового электрода. При разрыве дуги в кратере сварного шва могут возникнуть усадочные трещины, что приведет к дефектному сварному шву.

Этот дефект можно предотвратить, постепенно увеличивая длину дуги и добавляя в кратер присадочный металл.Затем быстро разорвите и повторно зажгите дугу несколько раз, добавляя в кратер дополнительный присадочный металл, или используйте педаль, чтобы уменьшить ток в конце сварного шва. Прихватывание перед сваркой помогает контролировать деформацию.

Прихваточные швы должны быть достаточного размера и прочности, а их концы должны быть вырезаны или заострены конусом перед сваркой.

Конструкция сварного шва

Конструкции соединений применимы к процессу газовой вольфрамо-дуговой сварки с небольшими исключениями.Неопытным сварщикам, которые не могут поддерживать очень короткую дугу, может потребоваться более широкая подготовка кромок, прилегающий угол или расстояние между стыками.

Соединения могут быть сплавлены с помощью этого процесса без добавления присадочного металла, если сплав основного металла также является удовлетворительным присадочным сплавом. Крайние и угловые сварные швы выполняются быстро без добавления присадочного металла и имеют хороший внешний вид, но при этом очень важно их точное прилегание.

Постоянный ток, прямая полярность

Характеристики процесса

Этот процесс с использованием гелиевых и торированных вольфрамовых электродов полезен для многих автоматических сварочных операций, особенно при сварке тяжелых профилей.Поскольку существует меньшая склонность к нагреванию электрода, для заданного сварочного тока можно использовать электроды меньшего размера. Это будет способствовать сохранению узкого валика сварного шва.

Использование постоянного тока прямой полярности (dcsp) обеспечивает больший подвод тепла, чем при использовании переменного тока. В сварочной ванне выделяется больше тепла, поэтому она становится глубже и уже.

Методы

Для зажигания дуги следует использовать ток высокой частоты. Запуск от касания приведет к загрязнению вольфрамового электрода.Нет необходимости образовывать лужу, как при сварке на переменном токе, поскольку плавление происходит в момент зажигания дуги. Следует проявлять осторожность, чтобы зажглась дуга в зоне сварки, чтобы предотвратить нежелательную маркировку материала.

Используются стандартные методы, такие как отводы и ножные регуляторы нагрева. Они полезны для предотвращения или заполнения кратеров, для регулировки силы тока при рабочем нагреве и для корректировки изменения толщины сечения. При сварке постоянным током горелка постоянно перемещается вперед.Присадочная проволока равномерно подается в переднюю кромку сварочной ванны или укладывается на стык и плавится по мере продвижения дуги.

Во всех случаях кратер должен быть заполнен до точки над валиком сварного шва, чтобы исключить кратерные трещины. Размер галтели можно регулировать, варьируя размер присадочной проволоки. DCSP адаптируется к ремонтным работам. Предварительный нагрев не требуется даже для тяжелых секций, а зона термического влияния будет меньше с меньшими искажениями.

Конструкции сварных соединений алюминия

При использовании постоянного тока с ручным управлением концентрированное тепло дуги обеспечивает превосходное закрепление корня.Поверхность корня может быть толще, канавки уже, а нарост можно легко контролировать, варьируя размер присадочной проволоки и скорость перемещения.

Сварка прямоугольным переменным током (TIG)

Методы

Для зажигания дуги следует использовать ток высокой частоты. Запуск от касания приведет к загрязнению вольфрамового электрода. Нет необходимости образовывать лужу, как при сварке на переменном токе, поскольку плавление происходит в момент зажигания дуги. Следует проявлять осторожность, чтобы зажглась дуга в зоне сварки, чтобы предотвратить нежелательную маркировку материала.

Используются стандартные методы, такие как отводы и ножные регуляторы нагрева. Они полезны для предотвращения или заполнения кратеров, для регулировки силы тока при рабочем нагреве и для корректировки изменения толщины сечения. При сварке постоянным током горелка постоянно перемещается вперед.

Присадочная проволока равномерно подается в переднюю кромку сварочной ванны или укладывается на стык и плавится по мере продвижения дуги. Во всех случаях кратер следует заполнить до точки над валиком сварного шва, чтобы устранить трещины кратера.

Размер скругления можно регулировать, варьируя размер присадочной проволоки. DCSP адаптируется к ремонтным работам. Предварительный нагрев не требуется даже для тяжелых секций, а зона термического влияния будет меньше с меньшими искажениями.

Конструкции сварных соединений алюминия

При использовании постоянного тока с ручным управлением концентрированное тепло дуги обеспечивает превосходное закрепление корня. Поверхность корня может быть толще, канавки уже, а нарост можно легко контролировать, варьируя размер присадочной проволоки и скорость перемещения.

Экранированная сварка металло-дуговой сваркой

В процессе дуговой сварки металлическим электродом с защитным слоем используется электрод с покрытием из твердого флюса или экструдированного флюса.Покрытие электродов аналогично покрытию обычных стальных электродов. Покрытие из флюса обеспечивает газовый экран вокруг дуги и лужи расплавленного алюминия, а также химически объединяет и удаляет оксид алюминия, образуя шлак.

При сварке алюминия процесс довольно ограничен из-за разбрызгивания дуги, неустойчивого управления дугой, ограничений на тонкий материал и коррозионного действия флюса, если он не удален должным образом.

Экранированная углеродно-дуговая сварка

Для соединения алюминия можно использовать процесс дуговой сварки в среде защитного угля.Для этого требуется флюс, и он дает сварные швы такого же внешнего вида, прочности и структуры, что и сварные швы, полученные при кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной сварке. Сварка в среде защитного угля производится как вручную, так и автоматически.

Угольная дуга используется в качестве источника тепла, а присадочный металл подается от отдельного присадочного стержня. После сварки необходимо удалить флюс; в противном случае возникнет сильная коррозия.

Ручная дуговая сварка в среде защитного угля обычно ограничивается толщиной менее 3/8 дюйма.(9,5 мм), выполненная тем же способом, что и при ручной дуговой сварке других материалов углем. Подготовка стыков аналогична той, что используется при газовой сварке. Используется стержень, покрытый флюсом.

Сварка на атомарном водороде

Этот процесс сварки заключается в поддержании дуги между двумя вольфрамовыми электродами в атмосфере газообразного водорода.

Процесс может быть ручным или автоматическим с процедурами и методами, близкими к тем, которые используются при кислородно-ацетиленовой сварке.

Поскольку водородный экран, окружающий основной металл, исключает кислород, для объединения или удаления оксида алюминия требуется меньшее количество флюса.Увеличивается видимость, меньше флюсовых включений, наплавлен очень прочный металл.

Сварка шпилек

Приварка алюминиевых шпилек может быть выполнена с помощью обычного оборудования для дуговой сварки шпилек, с использованием методов разряда конденсатора или разрядки конденсатора тянутой дугой.

Обычный процесс дуговой приварки шпилек можно использовать для приваривания алюминиевых шпилек диаметром от 3/16 до 3/4 дюйма (от 4,7 до 19,0 мм).

К сварочному пистолету для приварки алюминиевых шпилек добавлен специальный адаптер для контроля защитных газов высокой чистоты, используемых во время сварочного цикла.Дополнительный вспомогательный элемент управления для контроля врезания шпильки по завершении цикла сварки существенно повышает качество сварки и снижает потери от разбрызгивания.

Используется обратная полярность: электрод-пистолет положительный, а деталь — отрицательный. Небольшой цилиндрический или конусообразный выступ на конце алюминиевой шпильки инициирует дугу и помогает установить большую длину дуги, необходимую для сварки алюминия.

Процессы

Процессы приварки шпилек неэкранированного конденсатора или разрядки конденсатора с натянутой дугой используются с алюминиевыми шпильками от 1/16 до 1/4 дюйма.(От 1,6 до 6,4 мм) диаметром.

Конденсаторная сварка использует низковольтную электростатическую накопительную систему, в которой энергия сварки накапливается при низком напряжении в конденсаторах с высокой емкостью в качестве источника питания. В процессе приварки шпильки конденсаторным разрядом небольшой наконечник или выступ на конце шпильки используется для зажигания дуги.

В процессе приварки шпилек с разрядом протянутой дуги используется шпилька с заостренным или слегка закругленным концом. Для зажигания дуги не требуется зубчатый наконечник или выступ на конце шпильки.В обоих случаях цикл сварки аналогичен обычному процессу приварки шпилек. Однако использование выступа на основании шпильки обеспечивает наиболее стабильную сварку.

Короткое время горения дуги в процессе разряда конденсатора ограничивает плавление, что приводит к неглубокому проникновению в заготовку. Минимальная толщина алюминиевой заготовки, которая считается практичной, составляет 0,032 дюйма (0,800 мм).

Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка — это процесс соединения плавлением, при котором заготовка бомбардируется плотным потоком высокоскоростных электронов, и практически вся кинетическая энергия электронов при ударе преобразуется в тепло.

Электронно-лучевая сварка обычно проводится в вакуумированной камере. Размер камеры является ограничивающим фактором для размера сварного изделия. Обычные дуговые и газовые нагреватели плавятся чуть больше, чем поверхность. Дальнейшее проникновение происходит исключительно за счет отвода тепла во всех направлениях от этого пятна расплавленной поверхности. Зона слияния расширяется по мере необходимости.

Электронный луч способен к настолько интенсивному локальному нагреву, что почти мгновенно испаряет отверстие по всей толщине стыка.Стенки этого отверстия расплавляются, и по мере того, как отверстие перемещается по стыку, все больше металла на продвигающейся стороне отверстия расплавляется. Это дефект вокруг отверстия отверстия и затвердевает вдоль задней стороны отверстия, чтобы сделать сварной шов.

Интенсивность луча можно уменьшить, чтобы получить частичное проникновение с такой же узкой конфигурацией. Электронно-лучевая сварка обычно применяется для кромочных, стыковых, угловых, сквозных и точечных сварных швов. Присадочный металл применяется редко, кроме наплавки.

Сварка сопротивлением

Способы контактной сварки алюминия (точечная, шовная и оплавление) важны при производстве алюминиевых сплавов. Эти процессы особенно полезны при соединении высокопрочных термообрабатываемых сплавов, которые трудно соединить сваркой плавлением, но можно соединить методом контактной сварки практически без потери прочности.

Естественное оксидное покрытие алюминия имеет довольно высокое и непостоянное электрическое сопротивление.Чтобы получить точечные или шовные сварные швы максимальной прочности и однородности, обычно необходимо уменьшить это оксидное покрытие перед сваркой.

Сварка Точечная сварка

Сварные швы с одинаково высокой прочностью и хорошим внешним видом зависят от стабильно низкого поверхностного сопротивления между рабочими местами. В большинстве случаев перед точечной или шовной сваркой алюминия необходимо выполнить некоторые операции по очистке.

Подготовка поверхности к сварке обычно заключается в удалении жира, масла, грязи или идентификационной маркировки, а также в уменьшении и улучшении консистенции оксидной пленки на поверхности алюминия.Удовлетворительное качество точечной сварки в процессе эксплуатации в значительной степени зависит от конструкции соединения.

Точечные сварные швы всегда должны выдерживать поперечные нагрузки. Однако, когда можно ожидать растяжения или комбинированных нагрузок, следует провести специальные испытания для определения фактической прочности соединения при эксплуатационной нагрузке. Прочность точечной сварки при прямом растяжении может варьироваться от 20 до 90 процентов прочности на сдвиг.

Сварка швов

Шовная сварка алюминия и его сплавов очень похожа на точечную сварку, за исключением того, что электроды заменены колесами.

Места, оставленные аппаратом для шовной сварки, могут перекрываться, образуя газонепроницаемое или непроницаемое для жидкости соединение. Регулируя синхронизацию, машина для шовной сварки может производить точечную сварку с равномерным интервалом, равную по качеству тем, которые производятся на обычной машине для точечной сварки, и с большей скоростью. Эта процедура называется точечной сваркой или прерывистым швом.

Сварка алюминия оплавлением

Все алюминиевые сплавы можно соединять оплавлением. Этот процесс особенно подходит для выполнения стыковых или угловых соединений между двумя частями одинакового поперечного сечения.Он был адаптирован для соединения алюминия с медью в виде стержней и трубок. Полученные таким образом соединения выходят из строя за пределами области сварного шва при приложении растягивающих нагрузок.

Газовая сварка алюминия

Газовая сварка алюминия выполнялась с использованием пламени как ацетилена, так и водорода. В любом случае требуется абсолютно нейтральное пламя. В качестве присадочного стержня используется флюс. Этот процесс также не слишком популярен из-за низкого тепловложения и необходимости удаления флюса.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка используется для соединения чистого алюминия, но не подходит для сварки алюминиевых сплавов.Сварка под флюсом используется в некоторых странах, где нет инертного газа.

Другие процессы

Большинство процессов сварки в твердом состоянии, включая сварку трением, ультразвуковую сварку и холодную сварку, используются для алюминия. Алюминий также можно соединять пайкой и пайкой. Пайка может выполняться большинством методов пайки. Используется наполнитель из сплава с высоким содержанием кремния.

Для дополнительного чтения

Газовая сварка алюминия

Пайка алюминия

Подробнее о сварке алюминия методом TIG

Как правильно сваривать алюминий

Что действительно важно при сварке алюминия

Рамы велосипедов или мотоциклов, прицепы для грузовиков, профили рельсовых транспортных средств, материалы для космических путешествий — алюминий является ЭТОМ материалом, когда речь идет о снижении веса и сохранении устойчивости.Кроме того, привлекает внимание красиво сваренный алюминиевый шов.

Благодаря низкой плотности и хорошей прочности алюминий стал неотъемлемой частью современного производства. Помимо всех преимуществ, при обработке этого металла есть еще и свои хитрости. Любой, кто когда-либо случайно прожег дыру в алюминиевом листе, знает, о чем мы говорим. Сварка алюминия требует специальных знаний и навыков. Узнайте больше о том, что важно для сварки алюминия и как правильно сваривать алюминий, в этом блоге.

Что затрудняет сварку алюминия

Алюминий обладает одним свойством, затрудняющим сварку этого металла: как только алюминий подвергается воздействию окружающего воздуха, он образует тонкий слой оксида алюминия. И именно этот слой придает металлу безошибочный серебристо-серый вид. Но это также делает алюминий коррозионно-стойким к воздействию воды, кислорода и даже многих химикатов. Он, так сказать, защищает алюминий. Эта защита в первую очередь должна быть буквально «взломана», потому что, как и сплошная броня, оксидный слой препятствует образованию соединения дуги и сварочной ванны.

Оксидный слой имеет температуру плавления 2050 ° C, сам алюминий плавится прибл. 660 ° C.Таким образом, чтобы растрескать оксидный слой только сваркой, необходимо нагреть поверхность в три раза выше. При таком высоком потреблении энергии существует большой риск того, что алюминий расплавится, как только оксидный слой разрушится. По этой причине очень важно подготовить алюминий к процессу сварки: нужно удалить оксидный слой.

Если вы соблюдаете и выполняете следующие 5 пунктов, вы делаете все правильно при сварке алюминия

1.Подготовить правильно

После удаления всей консистентной смазки и остатков смазки можно начинать удаление слоя оксида алюминия . С одной стороны, это хорошо работает с кистью или флисом, т.е. е. механически. Щетка оставляет на мягком алюминии царапины, которые часто нежелательны и к тому же выглядят не очень красиво. Вместо этого мы рекомендуем использовать синтетический флис, содержащий частицы, связанные с синтетикой, с помощью которых слой можно удалить сравнительно аккуратно. Поскольку алюминий снова окисляется через несколько минут, в зависимости от условий окружающей среды, возможно, вам придется пройти всю процедуру подготовки несколько раз.Черные, сажистые остатки после сварки на металле указывают на загрязнения из газа, основного материала или сварочной проволоки. Чистота при сварке алюминия очень важна.

С другой стороны, оксидный слой также может быть разрушен в процессе сварки при сварке переменным током, когда есть изменение между положительной и отрицательной полуволнами. Оксидный слой разрушается положительной полуволной. Глубина сварки, так называемое проплавление, достигается за счет отрицательной полуволны.Электрод также снова остывает. В результате получается идеальная комбинация двух полуволн при сварке на переменном токе.

Особенно при сварке на переменном токе необходимо учитывать еще одну вещь: электродом вы привариваете шар спереди, так называемый калот. С его помощью вы можете толкать расплавленный оксидный слой вперед, как комья, чтобы они не попали в сварной шов.

Если вы хотите сваривать более толстые алюминиевые листы — чуть более 10 мм -, мы рекомендуем предварительно нагреть заготовку.Без предварительного нагрева во время сварки в заготовку будет уходить слишком много тепла, что значительно затруднит формирование сварного шва.

2. Выбор сварочной горелки

Другой совет: При сварке алюминия сварочной горелкой MIG целесообразно использовать изогнутую шейку горелки с изгибом не менее 22 градусов. Это означает, что у вас всегда есть принудительный контакт, который позволяет проводу лучше работать и обеспечивает хорошую передачу тока.

Алюминий также можно сваривать, используя гибридный процесс лазера и лазерной сварки MIG. Однако наиболее широко используемый процесс сварки алюминия — это процесс TIG на переменном токе.

3. Специальное оборудование для сварки алюминия

В процессе сварки TIG:
При сварке алюминия на переменном токе в процессе сварки TIG важно правильно выбрать вольфрамовый электрод , так как в нем не должно быть оксидов.По этой причине вам следует использовать нелегированный зеленый электрод из чистого вольфрама, особенно для сварки алюминиевых сплавов, который обеспечивает хорошую стабильность дуги. Однако вольфрамовые компоненты электрода могут излучать, что, в свою очередь, может загрязнять основной материал, вызывая накопление небольшого количества остатков в сварном шве. Вы можете увидеть это через маленькие белые точки, что указывает на ошибку привязки. Здесь вступает в игру упомянутая ранее сварка сферического колпачка, чтобы вытеснить оксиды, как комья, вперед.Пурпурный E3 ^® , изготовленный из редкоземельных элементов или смешанных оксидов, является альтернативой электродам из чистого вольфрама. Он состоит из вольфрама в качестве материала носителя и лантана в качестве легирующего элемента. Кроме того, существуют редкоземельные элементы, такие как итрий, которые придают E3 ^® исключительную стабильность.

4. Проволока и подача проволоки

В зависимости от основного материала и желаемых свойств шва выбирается дополнительный материал. Сплавы AlMg имеют более высокую прочность, чем, например, присадочная проволока из AlSi.

5. Правый защитный газ

Инертные газы — аргон или смеси аргона — используются в качестве защитных газов при сварке алюминия. Чистый аргон используется при толщине листа прибл. 12,5 мм. В случае более толстого материала аргон смешивается с гелием, чтобы получить более высокую температурную связь в процессе сварки. Доля гелия в защитном газе варьируется от 25% до 75% в зависимости от рекомендации.

Еще одно примечание о газе:
Вы всегда должны помнить о точке росы защитного газа.Аргон 4.6 в основном используется для сварки, его чистота составляет 99,996% и, следовательно, точка росы -62 ° C. Если поставщик газа соответствует этим требованиям, у вас не будет проблем с газом, который идет прямо из баллона. Однако влага всегда может проникнуть через газопровод, например, в процесс сварки, что в свою очередь увеличивает точку росы. Поэтому регулярно проверяйте газовые трубы на предмет конденсации. Если влажность слишком высока, углеводороды могут попасть в сварной шов и сделать его пористым или дефектным.

Наши рекомендации по сварке алюминия

После того, как сварочная станция была настроена для сварки алюминия, мы рекомендуем оставить ее настроенной исключительно для сварки алюминия и настроить другую станцию ​​для сварки стали. Конечно, только там, где это возможно. Таким образом, вы можете быстро перейти со стали на алюминий, не меняя все и не настраивая заново. Вы просто меняете рабочее место.

А после сварки алюминия

После сварки некоторые алюминиевые сплавы должны пройти процесс закалки, на степень которого можно повлиять.Таким образом, вы можете напрямую влиять на прокаливаемость при выборе алюминиевого сплава. К упрочняемым сплавам относятся AlZnMgCu, AlZnMg, AlMgSi и AlCuMg, в то время как AlMn, AlMgMn, AlMg, AlSi и AlSiCu относятся к незакалываемым алюминиевым сплавам. В зависимости от состава алюминиевого сплава, введенной температуры и температуры во время процесса старения структура решетки этого металла изменяется и, следовательно, его механические свойства. Чтобы предотвратить преждевременное выпадение растворенных элементов сплава и контролировать их распределение, необходимо обеспечить правильную температуру старения после сварки упрочняемого алюминия.Поскольку температура старения также влияет на уровень прочности, в принципе применимо следующее: достижимая прочность уменьшается с повышением температуры. Это означает, что наивысшая прочность достигается при холодном отверждении, которое обычно происходит при комнатной температуре. Любая диффузия подавляется внезапным охлаждением. На данный момент это лишь небольшая справочная информация об аутсорсинге алюминия после сварки. Если вы хотите узнать больше, вы можете найти хорошую специализированную литературу в Интернете, например, на сайте www.hochschule-technik.de или www.maschinenbau-wissen.de.

По общему признанию, сварка алюминия немного сложнее, чем сварка стали. Но если вы будете реализовывать наши советы и рекомендации, то скоро станете настоящим специалистом по сварке алюминия.

Удаление дыма также является важной проблемой при сварке алюминия. Узнайте больше по этой теме в нашей бесплатной электронной книге:

Руководство по сварке алюминия — Miracle Welding

Алюминий в сварочных операциях: характеристики, сплавы и серии

По сравнению с другими материалами, используемыми в сварочных операциях, алюминий имеет отличительные характеристики, которые требуют особых процедур обращения и создают уникальные проблемы.Свойства алюминия и его различных сплавов влияют на то, насколько хорошо материал подходит для процесса сварки и на характеристики конечного продукта. Например:

• Он имеет гораздо более низкую температуру плавления, чем сталь (1222 градуса по Фаренгейту по сравнению с 2500 градусами по Фаренгейту). Это качество позволяет выполнять сварочные операции при более низких температурах для получения сравнимого сварного шва.
• Он имеет оксидный слой с температурой плавления 3700 градусов по Фаренгейту, который действует как изолятор, что может вызвать проблемы при сварке при более низких температурах.
• Он теряет силу при нагревании и восстанавливает силу при охлаждении. В отличие от стали, алюминий остается прочным при более низких температурах, что делает его пригодным для использования в криогенных системах транспортировки сжиженного природного газа (СПГ).

Большинство, если не все алюминиевые сплавы демонстрируют эти свойства, поскольку они состоят в основном из алюминия с меньшим процентным содержанием других элементов. В следующем списке представлена ​​классификация серий алюминия и соответствующих им легирующих элементов:

• Серия 1xxx (чистый алюминий) — Элементы не добавлены намеренно
• серия 2ххх (термообработка) — Медь
• Серия 3ххх (без термической обработки) — Марганец
• Серия 4ххх (без термической обработки) — Кремний
• серия 5xxx (без термической обработки) — магний
• Серия 6xxx (термообрабатываемая) — магний и кремний
• серия 7xxx (термообработка) — цинк
• Серия 8ххх — Прочие элементы

Рекомендации по сварке алюминия

При планировании проекта сварки алюминия необходимо учитывать несколько факторов, чтобы обеспечить наилучший сварной шов.Три ключевых момента:

Чистота алюминиевой поверхности

Любые загрязнения на поверхности алюминиевой заготовки могут помешать процессу сварки. Помимо потенциального изменения химической реакции, происходящей во время сварочных операций, они могут ослабить прочность сварного шва. В частности, склонность алюминия притягиваться к кислороду и реагировать с ним, образуя тонкий оксидный слой на поверхности, требует тщательной очистки и подготовки поверхности алюминия перед началом любых сварочных операций.

Размер алюминиевой заготовки

Алюминиевые листы и пластины доступны различной толщины для широкого спектра применений. В зависимости от толщины заготовки, используемой при сварке, некоторые методы сварки могут не подходить, в то время как другие могут быть идеальными. Например:

• Стыковые и угловые швы, как правило, не подходят для соединения алюминиевых пластин менее 1/8 дюйма (3/2 мм).
• Дуговая сварка по металлу подходит для более тяжелых алюминиевых материалов толщиной до 2 1/2 дюймов (63.5 мм) толщиной.

Теплопроводность алюминия

Алюминий имеет относительно низкую температуру плавления металла. Это качество в сочетании с высокой степенью теплопроводности требует тщательного баланса подачи тепла, чтобы избежать как преждевременного рассеивания тепла, так и плавления. Алюминий проводит тепло в три-пять раз быстрее, чем сталь, и каждый из его сплавов имеет немного другой уровень теплопроводности.

Чтобы учесть эти факторы, сварщики склонны использовать более высокие тепловыделения, чтобы обеспечить более высокую скорость сварки, и предварительно нагревают более толстые куски алюминия перед выполнением любой сварочной операции.Во время процесса предварительного нагрева технические специалисты нагревают алюминий не более чем до 400 градусов по Фаренгейту, чтобы уменьшить изменчивость, вызванную проводимостью. Однако, поскольку слишком длительное воздействие слишком высокой температуры может снизить прочность сварного шва в термообработанных и закаленных алюминиевых сплавах, заготовка нагревается в течение минимально возможного времени.

Методы сварки алюминия

Принимая во внимание эти соображения, профессионалы отрасли могут выбрать лучшие методы для различных алюминиевых материалов, размеров деталей и предполагаемых областей применения.К наиболее распространенным методам сварки алюминия относятся следующие:

Газовая дуговая сварка металла (GMAW)

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), также известная как сварка в среде инертного газа (MIG), использует инертный газ и постоянный ток обратной полярности для сварки двух кусков алюминия вместе. Он подходит для сварки алюминиевых пластин толщиной от 1/16 дюйма до нескольких дюймов. Как метод сварки, он является быстрым и универсальным, предлагая высокие скорости сварки для широкого спектра материалов и предполагаемых областей применения.

Газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW)

При дуговой сварке вольфрамовым электродом (GTAW), также называемой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), для создания дуги используется газ вольфрам. В отличие от GMAW, он лучше подходит для более тонких алюминиевых пластин или профилей из алюминиевых сплавов.

Дуговая сварка в среде защитного угля (SCAW)

Дуговая сварка в среде защитного угля (SCAW) — это ручной или автоматический процесс сварки, в котором для образования дуги используется углеродный газ. Угольная дуга в сочетании с присадочным материалом из отдельного присадочного прутка используется для завершения сварки.Хотя флюс требуется на протяжении всей операции сварки, его необходимо удалить в конце. Конечные продукты, произведенные в процессе сварки SCAW, имеют сварные швы, идентичные продуктам, полученным в результате кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной сварки.

Дуговая сварка защищенного металла (SMAW)

При дуговой сварке защищенным металлом (SMAW) сварщики используют электрод, покрытый экструдированным или сильно погруженным флюсом. Это покрытие защищает сварной шов, образуя газовый экран вокруг дуги и расплавленного материала.Он также объединяет оксид алюминия для образования шлака, который можно удалить в конце процесса сварки или во время чистовых операций.

Сварка на атомарном водороде

При сварке атомарным водородом используется атмосфера газообразного водорода для поддержания дуги между двумя вольфрамовыми электродами. Процесс, методы и результаты аналогичны кислородно-ацетиленовой сварке, и производители могут автоматизировать процесс или выполнять его вручную.

Сварка шпилек

Приварка шпилек использует обычные инструменты для дуговой приварки шпилек и специальный адаптер сварочной горелки (который позволяет контролировать высокочистый защитный газ) для приваривания шпилек диаметром от 3/16 до 3/4 дюйма.В этом процессе используются методы разряда конденсатора или разрядки конденсатора тянутой дугой.

Электронно-лучевая сварка

При электронно-лучевой сварке сварщики бомбардируют алюминиевые детали высокоскоростным потоком электронов. Этот поток соединяет соединения вместе, преобразуя кинетическую энергию электронов в тепловую энергию при контакте с заготовкой (заготовками). Поскольку этот процесс может быть опасным, он обычно происходит в откачанной камере.

Сварка сопротивлением

Существует три основных метода контактной сварки: оплавление, шовная сварка и точечная сварка.Каждый из этих процессов подходит для соединения алюминия и алюминиевых сплавов, включая высокопрочные, поддающиеся термической обработке алюминиевые сплавы.

Ответ на ваши молитвы о сварке алюминия чудесной сваркой

Компания Miracle Welding обладает более чем 39-летним опытом производства и сварки высококачественной продукции. Знания и навыки, полученные в результате этого опыта, позволяют нам в значительной степени понять нюансы операций по сварке алюминия, в том числе то, как используемые сплавы, размеры деталей и используемые методы влияют на качество сварного конечного продукта.

От MIG и TIG до дуговой сварки и контактной сварки — у нас есть ноу-хау, чтобы удовлетворить все ваши потребности в сварке алюминия. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы узнать больше о наших сварочных возможностях, или запросите расценки, чтобы обсудить спецификации вашего следующего сварочного проекта с одним из наших экспертов.

A Руководство по сварке алюминия

Газовая сварка металла и дуговой сварки

Подготовка основного металла: При сварке алюминия операторы должны позаботиться о том, чтобы очистить основной материал и удалить любые оксид алюминия и углеводородные загрязнения из масел или режущих растворителей.Оксид алюминия на поверхности материала плавится при 110 ° C, а алюминий, находящийся под ним, плавится при 650 ° C. Следовательно, оставление 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 привести к еще большему проникновению оксидов в обрабатываемую деталь.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 свести к минимуму 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 заготовки может помочь избежать растрескивания сварного шва.Температура предварительного нагрева не должна превышать 110 ° C — используйте индикатор температуры, чтобы предотвратить перегрев. Кроме того, выполнение прихваточных швов в начале и в конце свариваемой области облегчит предварительный нагрев. Сварщикам также следует предварительно нагреть толстый кусок алюминия при его приваривании к тонкому. если происходит холодная притирка, попробуйте использовать вкладки для притирки и притира.

Метод проталкивания: В случае алюминия отталкивание пистолета от сварочной ванны вместо его вытягивания приведет к лучшему очищающему действию, уменьшению загрязнения сварных швов и лучшему 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 его 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 основного материала. Чем больше оператор может сузить диапазон плавления металла, тем легче будет сваривать сплав. Возьмите проволоку диаметром 1,2 или 1,6 мм. 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 250 до 760 см / 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 или бугорчатую форму. По мере охлаждения сварного шва выпуклая форма кратера компенсирует силы сжатия.

Выбор источника питания: При выборе источника питания для GMAW алюминия сначала рассмотрите метод передачи — дуговая распылением 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, превышающий 350 А, оптимальные результаты дает cc.

Импульсная передача обычно выполняется 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 перемещается 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 сварка с переносом распылением.Использование импульсного процесса GMAW на алюминии также позволяет лучше контролировать подвод тепла, облегчая сварку в нестандартном положении и позволяя оператору сваривать тонкодисперсный материал при низких скоростях и токах подачи проволоки.

Механизм подачи проволоки: Предпочтительным методом подачи мягкой алюминиевой проволоки на большие расстояния является двухтактный метод, в 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 вкладышей 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 прямее, 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 отдельную подкладку горелки для сварки алюминия. Во избежание истирания проволоки старайтесь удерживать оба конца гильзы, чтобы устранить зазоры между гильзой 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 0,38 мм больше диаметра 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 свести к минимуму тепловыделение и уменьшить трудности с подачей проволоки.

Хранение алюминия и подготовка к сварке

Хранение алюминия и подготовка к сварке

Один из наиболее часто задаваемых вопросов в процессе сварки алюминия: «Следует ли очистить основной металл перед сваркой?» Чтобы правильно ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего определить требования к готовому сварному изделию.Если требуются стабильные, непористые, высокопрочные и высококачественные сварные швы, то основной металл необходимо тщательно очистить с использованием правильно разработанной и выполненной процедуры. Качество сварочной проволоки является предметом постоянной озабоченности дизайнеров, инженеров и сварщиков, однако подготовка основного металла и чистота имеют такое же или даже большее значение и часто игнорируются. Производители алюминиевых листов, пластин, прутков, стержней и других готовых профилей обычно отправляют свою продукцию с защитным покрытием из масла или другого углеводорода для защиты поверхности.В зависимости от условий и времени хранения алюминиевые изделия покрываются маслом, чернилами, жиром, грязью, влагой и переменным слоем гидратированного оксида. Эти загрязнения содержат водород и разрушаются дугой во время сварки, выделяя атомарный водород, который поглощается расплавленным алюминием в сварочной ванне. Во время затвердевания этот водород выходит из раствора и объединяется в пузырьки в алюминии, которые мы видим пористостью.

Общая температура плавления алюминиевых сплавов составляет около 12000F, в то время как температура плавления оксидов алюминия составляет 37000F.Оксид алюминия не плавится в процессе сварки, и если он присутствует в чрезмерном количестве, он может легко вызвать дефекты типа неплавления и оксидных включений. Имея это в виду, мы представляем следующие рекомендации по правильному хранению, подготовке соединений, очистке и сварке алюминия:

ХРАНЕНИЕ И ОБРАЩЕНИЕ:

Основной металл:

· Расположите основной металл вертикально и на расстоянии друг от друга. для обеспечения циркуляции воздуха и минимизации точек контакта с конденсатом.

· Хранить в помещении, желательно в отапливаемом помещении с по возможности постоянной температурой. Также желателен контроль влажности, если это возможно. (см. обсуждение «Атмосферные условия влияют на качество сварки»)

Электрод:

· Хранить в отапливаемом помещении с равномерным контролем температуры и, если возможно, с контролем влажности.

· Подержите электрод в зоне сварки в течение 24 часов перед распаковкой, чтобы его температура выровнялась с температурой окружающей среды.

· Храните распакованный материал в отапливаемом шкафу. Используйте пылезащитные чехлы на все сварочное оборудование.

ПОДГОТОВКА СОЕДИНЕНИЯ:

Газовая резка с кислородным топливом:

· Не рекомендуется для алюминия, поскольку он оставляет большую зону термического влияния с вредным эвтектическим плавлением и тяжелыми оксидными пленками

Углеродная резка, снятие фаски и строжка:

· Не рекомендуется широко и не используется по тем же причинам, что и газовая резка. Если он используется, перед сваркой необходимо удалить большую часть механической поверхности.

Плазменная резка, снятие фасок и строжка:

· Этот процесс имеет некоторые ограничения и требует тщательного контроля. Если он используется, он требует настройки источника питания (DCEN) и использования небольших отверстий для получения высокой скорости и концентрированного тепла. Зоны термического влияния будут склонны к образованию трещин, особенно для сплавов серий 2ХХХ, 6ХХХ и 7ХХХ, и перед сваркой потребуется механическое удаление поверхности на 1/8 дюйма или более. Сплавы серий 1XXX, 3XXX и 5XXX не так склонны к образованию трещин, и, как правило, с помощью этого процесса их можно сваривать или резать.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА:

Сверление, строжка, опиловка, фрезерование или фрезерование обеспечивают наилучшую поверхность для сварки. Запрещается использовать смазочные или охлаждающие жидкости, а инструменты должны быть острыми, чтобы не размазать металл.

Хранение алюминия и подготовка к сварке

ПИЛА:

· Скорость полотна:

Круглая быстрорежущая сталь (8000 футов в минуту)

Круглый твердый сплав (12000 футов в минуту)

Ленточная пила (5000 футов в минуту)

· Форма зуба и расстояние между зубьями:

Круглый (std.расстояние, большой передний угол)

Лента (от 3 до 4 зубьев на дюйм)

· Запрещается использовать смазочные или охлаждающие жидкости, а поверхности ленточной пилы перед сваркой должны быть удалены опиловкой.

ШЛИФОВАНИЕ:

· Шлифование круга не рекомендуется, поскольку оно размазывает поверхность алюминия и может осаждать органические связующие с круга во время шлифования.

· Дисковое измельчение может использоваться с размером зерна, предпочтительно от 30 до 50, и скоростью от 4000 до 6000 футов в минуту.Следует использовать только гибкие диски, а давление при шлифовании должно быть умеренным, чтобы предотвратить нагрев поверхности или размазывание алюминия. Запрещается использовать смазочные материалы или охлаждающие жидкости.

ОЧИСТКА ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА

Влажность:

· Незначительные следы влаги на алюминии могут вызвать сильную пористость сварного шва. Сварочный присадочный металл и основной металл должны быть доставлены в зону сварки за 24 часа, чтобы позволить всем температурам материала выровняться.Перед сваркой следует провести проверку точки росы (см. Обсуждение «Атмосферные условия влияют на качество сварки»). Если необходимо использовать предварительный нагрев, нагрейте его не выше 1500F и помните, что при сжигании газообразного топлива образуется вода в качестве побочного продукта сгорания.

Смазочные материалы:

· Перед удалением оксидов с алюминия металл необходимо обезжирить. Лучше всего это делать с помощью растворителя. Толуол — лучший универсальный растворитель для этой цели. Ацетон — плохой растворитель масел и смазок и менее эффективен, чем толуол.Хлорированные растворители также являются хорошими обезжиривающими средствами, но не рекомендуются для этого применения, поскольку представляют собой проблемы для окружающей среды, а их пары могут разлагаться на токсичные или ядовитые газы в присутствии тепла. Перед сборкой сварные швы следует промыть растворителем и насухо протереть чистой тканью, например марлей. Нельзя использовать магазинные тряпки, поскольку они содержат мыло и другие органические соединения, полученные в результате процессов стирки и кондиционирования, используемых для их обработки. Не используйте сжатый воздух для продувки или сушки очищенных растворителем участков, так как он часто содержит влагу и масло.

Оксиды:

· Очистка проволочной щеткой:

Удаление оксидов должно производиться после обезжиривания и лучше всего с помощью металлической щетки из нержавеющей стали. Проволочные щетки необходимо часто очищать тем же растворителем, что и основной металл. Чистку проволочной щеткой можно проводить вручную или с помощью механической щетки. Если используется мощность, поддерживайте низкие обороты и давление, чтобы избежать нагрева и размазывания поверхности металла. Щетки со сжатым воздухом должны выпускать воздух назад, а не вперед, к щетке, где сжатый воздух может загрязнить основной металл.

· Химическая очистка:

Химическая очистка раскисляет и протравливает алюминий. Эти чистящие средства содержат кислоты и могут создавать проблемы при обращении с ними и их утилизации. Если они используются, основной металл необходимо тщательно промыть и высушить, а перед сваркой его следует фрезеровать или зачистить проволочной щеткой.

· Очистка травлением:

В этом процессе используется травление горячим гидроксидом натрия и промывка азотной кислотой. Он эффективно удаляет тяжелые оксиды, грубо обработанные, распиленные или смазанные поверхности, а также углеводороды.Однако в результате процесса остается пористая поверхность, содержащая гидратированные оксиды, которые поглощают влагу во время хранения быстрее, чем поверхность фабрики в заводских условиях. Перед сваркой эта поверхность должна быть отфрезерована или обработана проволочной щеткой.

Какой тип сварки используется для алюминия? | Металлические супермаркеты

Для сварки алюминия требуются разные методы сварки, разные защитные газы, разные спецификации и другая обработка перед сваркой и после сварки, чем при сварке стали. Процессы сварки, которые подходят для обоих видов сварки, могут потребовать изменений, чтобы их можно было использовать для сварки алюминия.Алюминий сравнительно легко сваривается, но прежде всего необходимо выбрать правильный процесс сварки.

Почему сложно сваривать алюминий?

Прежде чем описывать различные сварочные процессы, которые используются для соединения алюминия, важно понять некоторые трудности, присущие сварке алюминия. Одна из проблем — это присадочный металл. Во-первых, некоторые алюминиевые сплавы нельзя сваривать без присадочных материалов. Сплавы, такие как 6061, будут растрескиваться при затвердевании, если их сваривать без присадочного металла.Кроме того, необходимо выбрать правильный наполнитель. Например, сварка сплава 6061 с присадочным металлом 6061 приведет к разрушению сварного шва. Вместо этого при сварке основного материала 6061 следует использовать алюминиевый присадочный металл 5356 или 4043. Еще одна проблема с алюминиевым присадочным металлом — подача. Если используется механический процесс подачи проволоки, скорее всего, потребуются специальные приводные системы. Это связано с тем, что алюминий имеет меньшую прочность колонны, чем сталь, и, скорее всего, будет деформироваться и запутываться, если не используются специальные системы подачи проволоки, такие как пушпульный пистолет.Это особенно верно для более тонких алюминиевых присадочных материалов (например, диаметром 0,8 мм или 1 мм).

Алюминий также имеет большую теплопроводность, чем сталь. Тепло, выделяемое при запуске процесса сварки алюминия, рассеивается быстрее, чем при сварке сплава на основе железа. Следовательно, полное проплавление может не произойти, пока сварка не продвинется достаточно далеко от начала. Это известно как холодный старт. Необходимо следить за тем, чтобы при сварке алюминия не происходил холодный пуск.Еще один результат повышенной теплопроводности — кратеры большего размера. К моменту, когда будет достигнут конец сварного шва, будет больше тепла, чем в начале. Это тепло хорошо рассеивается в алюминии и может образовывать большие кратеры. Алюминий очень подвержен образованию кратеров, поэтому кратеры следует заделывать, чтобы не произошло разрушения в конце сварного шва.

Алюминий также требует различной предварительной и послесварочной обработки. Алюминий образует оксидный слой, который имеет более высокую температуру плавления, чем сам алюминий.Чтобы избежать попадания нерасплавленных частиц оксида алюминия в сварной шов, перед сваркой следует использовать процесс удаления оксида, такой как очистка проволочной щеткой или химическая очистка. Некоторые алюминиевые сплавы, такие как 6061-T6, искусственно состарены для повышения их прочности. Тепло от сварки сводит на нет преимущества, полученные от искусственного старения, и значительное снижение прочности будет обнаружено в зоне термического влияния. Следовательно, для таких сплавов может потребоваться искусственное старение после сварки.

Какой тип сварки используется для алюминия?

Следующие способы сварки могут использоваться для алюминия:

• • GTAW / TIG
  • GMAW / MIG
  • Лазерная и электронно-лучевая сварка
  • Сварка сопротивлением

GTAW / TIG

Одним из наиболее популярных способов сварки алюминия является дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), также известная как сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).GTAW — отличный процесс для алюминия, потому что он не требует механической подачи проволоки, что может создать проблемы с подачей. Вместо этого сварщик рукой подает присадочный материал в лужу. Кроме того, процесс GTAW является чрезвычайно чистым, что предотвращает загрязнение алюминия атмосферой.

GMAW / MIG

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW) или сварка в среде защитного газа (MIG) — еще один отличный выбор для сварки алюминия. Газовая дуговая сварка, как правило, имеет более высокие скорости наплавки и более высокие скорости перемещения, чем GTAW.Однако GMAW использует механическую систему подачи проволоки. Из-за этого может потребоваться двухтактный пистолет или пистолет для катушки, чтобы была возможна подача алюминиевой проволоки. Также важно не использовать защитный газ 100% CO2 или 75% аргон / 25% CO2. Такой газ является приемлемым выбором для стали, но алюминий не может справиться с химически активным газом CO 2. Следуйте рекомендациям производителя присадочного металла в отношении типа защитного газа.

Лазерная и электронно-лучевая сварка

Процессы лучевой сварки часто позволяют сваривать алюминий.Кроме того, поскольку удельная мощность процессов лучевой сварки настолько высока, холодный запуск вызывает меньшую озабоченность. При лазерной сварке светоотражающая способность материала может быть проблемой. Кроме того, оптимизация защитного газа является ключом к предотвращению пористости. Электронно-лучевая сварка обычно не имеет этих проблем, потому что она не использует свет в качестве энергетической среды и выполняется в вакууме.

Сварка сопротивлением

Контактная сварка возможна при сварке алюминия. Однако трудности возникают из-за электрической и теплопроводности алюминия.Время разработки параметров может быть значительным, и для решения этих проблем могут потребоваться специальные наконечники и оборудование для контактной сварки.

Процессы, не рекомендуемые для сварки алюминия

Есть несколько процессов, которые не подходят для сварки алюминия. Любой сварочный процесс с использованием флюса, такой как сварка штучной сваркой, дуговая сварка порошковой проволокой и дуговая сварка под флюсом, как правило, не являются эффективными методами сварки алюминия. Часто сварные швы, созданные этими процессами, приводят к большой пористости.

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 90 магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины.Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

Можно ли приваривать алюминий к стали?

Алюминий можно легко соединить с большинством металлов с помощью механического крепления или склеивания. Однако для сварки алюминия со сталью требуются другие методы, такие как дуговая сварка и сварка трением, которые более подробно описаны ниже.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:

contactus @ twi.co.uk

Содержание

Алюминий (и его сплавы) намного легче стали и имеют плотность около 2,70 г / см ³ по сравнению с диапазоном от 7,75 до 8,05 г / см ³ для сталей. Это означает, что сопоставимый объем стали примерно в три раза тяжелее алюминия.

Многие отрасли промышленности используют сталь для различных конструкций.Однако из-за плотности стали ее использование приводит к значительному снижению веса. Новые законы об охране окружающей среды вынуждают транспортную отрасль соблюдать строгие ограничения на выбросы парниковых газов. Один из способов помочь снизить выбросы — уменьшить вес конструкции автомобиля. Замена различных стальных конструкций на алюминиевые сплавы в настоящее время имеет большое промышленное значение. Во многих случаях не всегда возможно заменить всю стальную конструкцию алюминиевыми сплавами, поэтому необходимо соединить два материала.

Алюминиевые сплавы могут быть сравнительно легко соединены со сталями с использованием таких методов, как склеивание, механическое крепление или пайка, но когда требуется высокая структурная целостность, предпочтительна сварка. Однако сварка алюминиевых сплавов со сталью затруднена.

Алюминиевые сплавы и сталь сильно различаются по металлургическим и физическим свойствам, таким как теплопроводность и температура плавления. Как правило, температура плавления стали составляет около 1370 ° C, что более чем в два раза превышает температуру плавления алюминия, который плавится при температуре около 660 ° C.Каждый из этих металлов практически не растворим в другом, не считая их сильно различающихся температур плавления. В расплавленном состоянии они реагируют с образованием хрупких интерметаллических фаз. Ясно, что вышеуказанные проблемы могут создавать проблемы при сварке плавлением, такой как дуговая сварка стали и алюминия. Полученные сварные соединения будут иметь неудовлетворительные свойства и из-за их хрупкости часто нежелательны для многих промышленных применений.

Применение процессов сварки плавлением для соединения стали с алюминием, как хорошо известно, является трудным из-за различных точек плавления, теплопроводности, коэффициентов расширения и склонности к образованию хрупких интерметаллических соединений.Поскольку растворимость Fe в Al очень низкая (около 0,04 мас.%), При температурах> 350 ° C, когда диффузия Fe в Al становится значительной, начинается осаждение интерметаллических соединений Fe-Al. Значительное осаждение интерметаллидов может происходить значительно ниже точки плавления алюминия (660 ° C для чистого Al). Точная степень осаждения интерметаллидов обусловлена ​​диффузией и зависит от времени и температуры взаимодействующих границ раздела Fe и Al.

Использование лазеров для создания паяного соединения между сталью и алюминием является логическим шагом, поскольку высокая интенсивность тепла на небольшой площади, генерируемой лазером, означает, что стабильная среда пайки может быть локально создана и быстро перемещена для создания соединение с минимальным временем диффузии, чтобы вызвать чрезмерное образование интерметаллических соединений.Фазовая диаграмма Fe-Al показывает диапазон твердых интерметаллических фаз, которые могут быть образованы, а именно: Fe3Al (892HV), FeAl (470HV), FeAl2 (1060HV), Fe2Al5 (1013HV) и FeAl3 (892HV). Эти фазы характеризуются чрезвычайно высокой твердостью, пластичностью, близкой к нулевой, и очень низкой вязкостью разрушения. Следовательно, если термически полученное соединение между сталью и алюминием должно содержать некоторые или все эти фазы, толщина слоя интерметаллического соединения должна быть как можно более тонкой, если в соединении должны быть достигнуты хорошие механические характеристики.При дуговой сварке стали и алюминия необходимо использовать определенные подходы, чтобы избежать образования интерметаллических соединений. Первый — нанести на сталь алюминиевое покрытие. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения покрытия алюминий можно приваривать к алюминиевому покрытию дуговой сваркой. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы дуга не нагревала алюминий с покрытием до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллических соединений.

Биметаллические переходные вставки — еще одно средство для уменьшения образования интерметаллидов при сварке плавлением. Вставки состоят из одной части из алюминия, а другой части из стали, соединенных между собой прокаткой, сваркой взрывом, сваркой трением, оплавлением или сваркой горячим давлением. Затем биметаллическое переходное соединение индивидуально приваривается к основному алюминию и стали. Обычно массивный алюминий сначала приваривается к алюминиевой части переходной вставки, поскольку это создает больший теплоотвод, когда объемная сталь приваривается дуговой сваркой к стальной половине переходной вставки.

Основная цель при соединении этих материалов — поддерживать как можно более низкую температуру сварки и минимизировать время воздействия высоких температур на сварной шов. Вот почему для изготовления биметаллических переходных вставок между алюминиевыми сплавами и стальными объемными компонентами используются такие процессы, как сварка трением (в основном сварка трением ротором).

Сварка трением с вращением — это процесс соединения в твердом состоянии, при котором одна деталь вращается относительно другой под действием сжимающей осевой силы.Трение между поверхностями вызывает нагревание, в результате чего интерфейсный материал пластифицируется. Сила сжатия вытесняет пластифицированный материал с поверхности раздела, способствуя появлению металлургических механизмов соединения. Не переходя в жидкое состояние, сварные швы трением остаются намного холоднее во время обработки. Кроме того, сварка трением выполняется быстро, что предотвращает длительное воздействие высоких температур на сварной шов. Следовательно, сварка трением используется в коммерческих целях для соединения ряда разнородных материалов, поскольку образование интерметаллических соединений значительно снижается.

Несмотря на преимущества сварки трением для уменьшения образования интерметаллидов между алюминиевыми сплавами и сталями, все же следует соблюдать осторожность при выборе параметров. Часто при сварке стали и нержавеющей стали с алюминиевым сплавом используется прослойка из чистого алюминия, что резко снижает образование интерметаллидов. Интерметаллические соединения между сталями, сваренными трением, и алюминиевыми сплавами основаны на железе и алюминии, следовательно, можно было бы ожидать, что хрупкие соединения также будут образовываться между сталью и чистым алюминием, но это не так.Чистый алюминий намного мягче алюминиевого сплава. Это означает, что температура, необходимая для того, чтобы более мягкий чистый алюминий растекся и образовал сварной шов, намного ниже, чем у алюминиевого сплава. Более низкие температуры помогают уменьшить образование хрупких соединений.

Из-за сложности создания прочных сварных швов между этими материалами многие промышленные применения для соединения алюминиевых сплавов со сталью включают механические крепежные детали. При использовании механических креплений и в зависимости от области применения необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить гальваническую коррозию.Гальваническая коррозия преимущественно возникает на алюминиевом сплаве. Чтобы предотвратить это, требуется изоляция алюминиевого сплава от стали, что обычно происходит с помощью изоляционного покрытия или краски.

Как TWI может помочь?

TWI имеет долгую историю сотрудничества со своими членами для решения проблем, связанных с соединением разнородных комбинаций материалов, включая использование точечной контактной сварки, сварки трением, лазерной сварки, электронно-лучевой сварки и пайки, а также многих других процессов.

Если вам нужна помощь в любом из этих процессов, свяжитесь с нами, отправив нам электронное письмо:

[email protected]