Особенности сварки алюминия и его сплавов
Особенности сваривания алюминиевых сплавов обусловлены их физико-химическими свойствами. Трудносвариваемость алюминия объясняется наличием окисной пленки на поверхности изделий. Данная пленка имеет высокую температуру плавления, при этом плавление самого металла осуществляется при температуре примерно втрое меньшей – 660 °С. Повышенная жидкотекучесть материла затрудняет процесс управления сварочной ванной. Это приводит к необходимости применения теплоотводящих подкладок.
За счет легкой окисляемости алюминия образуется тугоплавкая пленка на каплях расплавленного материала. Это создает трудности при соединении шва. Чтобы исключить образование пленки необходимо создать надежную защиту сварочной области от проникновения воздуха. Большая усадка материала может повлечь деформацию сварного соединения после затвердевания и окончательного охлаждения.
При сварке сплавов алюминия нужно учитывать склонность к появлению кристаллизационных трещин и пор.
При сваривании алюминиевых сплавов используются различные технологии в зависимости от условий работы. Наиболее популярные способы сварки:
- автоматическая дуговая с применением флюса. Подбор флюса должен быть тщательным. Уделяется внимание его составу, он должен быть сделан из химически чистых элементов;
- аргонодуговая вольфрамовым электродом. Достоинство способа – в отсутствии необходимости применять флюс;
- контактная стыковая с использованием специальных машин. В данном случае можно добиться непрерывного плавления материала;
- технологичная точечная сварка;
- шовное сваривание применяется при наличии оборудования достаточной мощности с ионными прерывателями.
Сварка алюминиевых сплавов предполагает тщательную подготовку металла к технологическому процессу.
Процесс обезжиривания алюминиевых изделий происходит в специальном водном растворе. Важной подготовительной работой считается удаление поверхностной пленки. Окисная пленка удаляется посредством металлических щеток. При завершении обработки кромки нужно еще раз обезжирить поверхность растворителем. Как только процедура зачистки завершена необходимо начать сварку деталей в течение трех часов.
Для получения шва хорошего качества металл подвергается нагреву. Подогрев с последующим охлаждением помогает исключить возникновение кристаллизационных трещин, сократить коробление. При сваривании больших деталей применяется метод локального подогрева конкретной сварочной области.
Возврат к списку
Сварка деталей из алюминиевых сплавов
Основной сплав, применяемый в автотракторной
технике — силумины (AL+Si)
АЛ-2; 4; 9.
Они обладают высокими
технологическими свойствами и коррозийной
стойкостью. Температура плавления
чистого алюминия 659о C.
Сварка затруднена из-за особых физико-химических свойств:
1. Наличие окисной пленки AL2O3tпл=2050оCв сварочной ванне, каплях металла на конце электрода – поры в шве.
2. При нагреве становится хрупким и резко переходит из твёрдого состояния в жидкое, а из-за того, что не изменяет цвета — трудно определить начало плавления металла.
3. Высокая теплопроводность – в 3 раза больше чем у малоуглеродистой стали и из-за большего коэффициента линейного расширения при нагреве и усадке при остывании, что вызывает внутреннее напряжения и трещины.
4. Большая жидкотекучесть алюминиевого сплава.
Технология сварки
Подготовка поверхности при tболее 5 мм (рис. 13.1), разделка:
t1=3…4мм;
= 90 … 100.
Рис.13.1. Разделка поверхности при сварке изделий толщиной более 5 мм
Сколы разделывают под углом 45…50 градусов. Резьбу рассверливают до полного удаления витков.
Пробоинам придают овальную форму и из листа t=2…3 мм, вырезается заплата перекрывающая пробоину по периметру на 5…9 мм. Зачищают до блеска при
Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности, используя электроды марки 03А-2 со стержнем из проволоки АК близкой по составу к силуминам, Св-АК-3, Св-АК-10, покрытие 03А-2 в состав входят хромистые и фтористые соли лития, калия, натрия, химически растворяющие и переводящие в шлак окись алюминия.
На переменном токе приводит к разбрызгиванию
металла и при этом плохо формирует шов.
Электроды прокаливают при температуре
200-300 оC, в течение
1…1,5 ч для улучшения качества шва
используют флюс АФ-4А , режимы сварки
имеются в справочной литературе, частично
приведены в таблице 13.
4.
Таблица 13.4
Параметры режима сварки деталей из алюминиевых сплавов
Толщина металла, мм | Диаметр электрода, мм | Сила тока, А | Длина дуги, мм |
4-6 | 5 | 140-170 | 4-5 |
7-9 | 5 | 160-210 | 4-5 |
10-13 | 6 | 190-250 | 5-7 |
Аргонно-дуговая сварка
Из сопла наконечника горелки подаётся
аргон, который окружая дугу, создаёт
сосредоточенный нагрев и предохраняет
жидкий металл шва от влияния кислорода
и азота воздуха.
Таблица 13.5
Параметры режимов аргонной сварки деталей из алюминиевых сплавов
Толщина металла, мм | Сварочный ток, А | Диаметр электрода, мм | Диаметр присадочной проволоки, мм |
До 1,0 | 60-80 | 2 | 1,2-2,0 |
1,0-1,5 | 90-100 | 3 | 1,6-2,0 |
1,5-2,0 | 100-120 | 3 | 1,6-2,0 |
2,0-3,0 | 130-140 | 3-4 | 2,0-2,5 |
3,0-4,0 | 200-220 | 4-5 | 2,5-3,0 |
4,0-6,0 | 280-300 | 6 | 2,5-3,0 |
В качестве присадочной проволоки
применяют прутки того же состава что и
основной металл.
Большое распространение
имеют проволоки Св-АК12, Св-АК10, Св-АК5,
диаметр которых принимают на 1 мм меньше,
чем при газовой сварке.
Достоинства:
1. Высокая производительность процесса в 3…4 раза выше кислородно- ацетиленовой.
2. Возможность сварки тонкостенных конструкций.
3. Снижение интенсивности излучения дуги в 4…8 раз меньше, чем при обычной дуговой сварке. Дуга в среде аргона беднее ультрафиолетовыми и видимыми лучами — богаче инфракрасными, аргон охлаждает дугу- более защитные очки.
Недостатки:
1 – высокая стоимость этого процесса, в 3 раза больше кислородно – ацетиленовой;2 – требует дополнительную очистку аргона от кислорода, паров воды, азота и других газов — это тоже ведет к удорожанию и создаёт дополнительные неудобства.
Диаметр присадочного прутка определяют
по толщине свариваемого материала и с
этим же связаны режимы сварки.
Для аргоно-дуговой сварки используются горелки ГРАД-200(400)(А) с водяным охлаждением. Цифра в маркировке означает максимальную величину сварочного тока. До I=200 А используют горелки с естественным охлаждением АР-3 и АР-10.
Газовая сварка
Сварку деталей из алюминиевых сплавов выполняют нормальным пламенем с использованием флюсов типа АФ-4А. В качестве присадочного материала используют проволоки Св-АК5,Св-АК12 или проволоки того же состава, что свариваемый металл. При сварке деталей толщиной 3-5мм применяют проволоку диаметром 4-5мм, при толщине 6…8мм — диаметр 5-7мм и при толщине 9…12 мм- диаметр 6…8мм. Режим сварки устанавливают по толщине свариваемого материала по таблице 13.6.
Таблица 13.6
Параметры режимов газовой сварки деталей из алюминиевых сплавов
Толщина металла, мм | Номер наконечника | Давление кислорода, кПа | Расход ацетилена. |
3-4 | 2,3 | 20-23 | 200-300 |
5-7 | 3,4,5 | 23-27 | 400-650 |
8-10 | 4,5,6 | 27-30 | 600-800 |
11-15 | 6,7 | 30-35 | 800-1200 |
дм3/чПри сварке деталей, толщина стенки которых больше 5мм применяют правый способ, если меньше — левый способ ведения горелки.
Флюсы и электродные покрытия вызывают
коррозию шва — остатки флюса удаляют
ветошью с теплой водой и прочищают
щеткой до блеска.
Восстановление деталей из алюминиевых сплавов
1. Блок цилиндров: трещины, обломы, пробоины, нарушение размера гнезд вкладышей коренных подшипников.
Трещины — концы насверливают диаметр 3 мм, разделывают их. Т=200 °С, Горелка №4, местный нагрев инфракрасными излучателями. Температуру нагрева контролируют при помощи термочувствительных карандашей. Наплавку ведут вдоль оси гнезд, после нанесения каждого валика, поворачивают блок вокруг продольной оси. Промывка горячей водой с металлической щеткой — потом 10% раствор азотной кислоты — опять горячая вода. Затем контроль – если низкое качество шов вырубают и сварка повторяется. Шов наплывов иметь не должен. После восстановления и механической обработки гидравлические испытания.
2. Головка цилиндров.
Трещины длиной менее 150 мм на поверхности
сопряжения с головкой заваривают.
Диаметр сверла 4 мм. Разделка под углом
90 градусов t=3мм.
Электрод 03А-2 диаметр 5 мм с наклоном в
сторону перемещения без поперечных
колебаний. Кислородно-ацетиленовая
сварка; горелка №4; пруток- СвАЛ-4 диаметр
6мм, флюс АФ-4А, зачистка, промывка,
проверка качества шва, испытание.
3. Корпус водяного насоса: материал сплав АЛ-4.
Кислородно-ацетиленовая сварка; горелка №3; флюс АФ-4А; пламя горелки нейтральное.
4. Картера сцепления, КПП, крышки и т.д.
Ремонтируют аргонно-дуговой сваркой с присадочной проволокой марки АЛ.
Сварка алюминиевых сплавов — Журнал Light Metal Age
Опытные сварщики скажут вам, что, по сравнению со сваркой стали, сварка алюминия и его сплавов не трудна, а отличается . Сталь, будучи одним из распространенных строительных материалов, большинство сварщиков, включая меня, начали с того, что научились сваривать сталь. Поскольку алюминий завоевал особую долю рынка в области транспорта, сварка алюминия представляет собой сложную задачу в различных транспортных средствах, особенно с учетом того, что автомобильный рынок требует модели из нескольких материалов при создании своих автомобилей.
Соединение алюминия с самим собой и другими материалами легко осуществляется с помощью клеевых или самонарезающих заклепок. Однако сварка алюминия с самим собой и другими материалами во многих случаях является наиболее прочным и экономичным методом соединения, и технология сварки алюминия развивается быстрыми темпами.
Сварщики должны учитывать ряд различий между сталью и алюминием. Алюминий на 1/3 плотнее стали и имеет температуру плавления не менее 1/2 температуры плавления стали (хотя оксид алюминия, защищающий алюминий от коррозии, имеет более высокую температуру плавления, чем сталь, и его следует удалять перед сваркой). Кроме того, теплопроводность алюминия в пять-шесть раз больше, алюминий не окрашивается, как сталь, при нагревании, а тепловое расширение алюминия примерно в два раза больше, чем у стали. Эти и другие факторы необходимо учитывать в зависимости от типа алюминиевого сплава или стали.
С учетом различных свойств каждого материала алюминиевые сплавы можно сваривать любым из методов, используемых для сварки стали.
Фактически, сварка трением с перемешиванием (СТП) алюминиевых сплавов в твердом состоянии без плавления значительно более распространена в различных применениях, чем СТП стали, несомненно, из-за гораздо более высокой температуры плавления стали. СТП имеет много преимуществ по сравнению с обычной сваркой плавлением, поскольку во время СТП не происходит затвердевания. Освещение в статьях новых разработок в области СТП алюминиевых сплавов было и остается обширным в Эпоха легкого металла. FSW алюминия постоянно развивается, о чем свидетельствуют международные патенты по этой теме, представленные ранее (например, LMA, , июнь 2018 г.) и несколько патентов, перечисленных ниже.
Поскольку автомобильная промышленность приняла стратегию использования нескольких материалов для окраски кузова и крышек, особое значение приобретает сварка алюминиевых и стальных деталей, свойства каждой из которых сильно различаются. Хотя биметаллические переходные соединения использовались и используются для облегчения сварки алюминия со сталью, специальные методы сварки металлов в среде инертного газа (MIG) (US8907240 и US8742294) и методы контактной точечной сварки (US8502105 и US487206), представленные здесь, были разработаны для выполнения сварных соединений алюминия/стали без биметаллических переходов.
Кроме того, поскольку контактная точечная сварка является предпочтительным методом сварки автомобильных деталей из листового металла, международный календарь патентов для выпуска LMA за декабрь 2020 г. будет посвящен множеству последних изобретений в области контактной точечной сварки листа алюминиевого сплава с самим собой и стальной лист, который в последнее время активно развивается автомобильными компаниями и их поставщиками. Следите за этим.
– Джозеф C. Бенедык, редактор из алюминиевого сплава, и пару элементов бугеля, изготовленных из алюминиевого сплава, причем элементы бугеля включают в себя цилиндрические части основания, приваренные трением к противоположным концам трубы, причем каждый из элементов бугеля включает концевую часть, имеющую пару отверстий для крепления подшипника выровнены друг с другом в радиальном направлении базовой части. Отклонение длины между центральной осью отверстий под подшипник в одном из элементов бугеля и центральной осью отверстий под подшипник в другом элементе бугеля по отношению к эталонной длине устанавливается в диапазоне от +2,0 мм до — 2,0 мм.
Процесс сварки трением для изготовления карданного вала из алюминиевого сплава, включающий этап трения, этап обнаружения смещения положения, этап остановки вращения и этап высадки.
US8921696 — ЖГУТ ПРОВОДОВ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ — Sumitomo Wiring Systems, Ltd., Autonetworks Technologies, Ltd. и Sumitomo Electric Industries, Ltd. — Жгут проводов, обладающий превосходной прочностью на отрыв в месте соединения, где жилы электрических проводов соединяются вместе, даже если по крайней мере один из электрических проводов имеет небольшой диаметр. Жгут проводов включает изолированные провода, жилы которых частично оголены, и металлический лист, с которым связаны оголенные жилы, при этом связанные жилы сварены предпочтительно ультразвуковой сваркой, а проводники, включающие элементарные провода, имеют соединительную часть, где элементарные провода соединены вместе, при этом соединительная часть находится внутри металлического листа.
Элементарные проволоки и металлический лист предпочтительно изготовлены из меди, медного сплава, алюминия и/или алюминиевого сплава и предпочтительно изготовлены из одного и того же металла или одного и того же сплава. По крайней мере, один из проводников предпочтительно имеет площадь поперечного сечения 0,35 мм 9 .0036 2 или меньше.
US8907246-Провод с подвесной по потоку для сварки различных материалов, метод для лазерной сварки различных материалов и метод для сварки MIG различных материалов-Кабушики Кайша Кобе-Шо (Япония) — порошковая проволока для сварки различных материалов, способ лазерной сварки различных материалов и способ сварки MIG различных материалов, которые могут улучшить прочность на растяжение при сдвиге участка сварного соединения и сопротивление отслаиванию поверхности раздела сварного участка при сварке алюминия или алюминиевого сплава материал и стальной материал. Порошковая проволока имеет цилиндрическую оболочку из алюминиевого сплава, содержащего Si в количестве от 1,5 до 2,5 % по массе и Zr в количестве от 0,05 до 0,25 % по массе, остальное – алюминий и неизбежные примеси, и флюс, заполняющий эту оболочку и содержащий фторид цезия в количестве от 20 до 60% по массе, и уплотняющая доля флюса, составляющая от 5 до 20% по массе от общей массы проволоки.
US8742294 — СВАРКА MIG МЕЖДУ АЛЮМИНИЕВЫМИ И СТАЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ И ПРОЦЕСС СВАРКИ MIG — Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. (Япония) — Сварка MIG между алюминиевыми и стальными элементами получается внахлест и стального элемента друг с другом и выполнение сварки MIG с использованием присадочной проволоки (положительный полюс), изготовленной из алюминиевого сплава серии 4000 или 5000, на торцевой поверхности алюминиевого элемента внахлестку, при этом алюминиевый элемент имеет толщину P в диапазоне от 0,5 до 2,0. мм, а стальной элемент имеет толщину Q, удовлетворяющую следующей формуле: 0,6 < Q/P < 0,8.
US8740042 — СВАРКА ТРЕНИЕМ И СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ — Nippon Light Metal Company, Ltd. и Nikkeikin Aluminium Core Technology Company Ltd. (Япония) — Изобретение обеспечивает простую конструкцию свариваемой трением детали а также способ изготовления указанной детали. Свариваемая трением деталь 1 изготавливается сваркой трением первого элемента 10 и второго элемента 20 вместе.
Первый элемент 10 изготовлен из алюминиевого сплава и имеет участок 11 с однородным поперечным сечением, форма и размер поперечного сечения которого не изменяются. Второй элемент 20 изготовлен из алюминиевого сплава и имеет участок 21 с однородным поперечным сечением, форма и размер поперечного сечения которого не изменяются. В соответствии с изобретением участки 11 и 21 с одинаковым поперечным сечением сварены вместе трением для образования детали 1. Зона термического влияния «Н», вызванная сваркой трением, образуется только на участках 11 и 21 с одинаковым поперечным сечением. Участок 11 с однородным поперечным сечением первого элемента 10 и участок 21 с однородным поперечным сечением второго элемента 20 соответственно имеют цилиндрическую форму, предпочтительно с одинаковым размером сечения.
US8728389 — ИЗГОТОВЛЕНИЕ РЕЗЕРВУАРОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА L1 2 РЕЗЕРВУАРОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА И ДРУГИХ СОсудОВ СПОСОБОМ ПРОФИЛИРОВАНИЯ, ПРОФИЛИРОВАНИЯ И СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ.
порошков сплавов в полезные компоненты, такие как резервуары и другие сосуды, имеющие повышенную прочность и вязкость разрушения. В вариантах осуществления порошки включают алюминиевый сплав, имеющий когерентность L1 2 Al 3X дисперсоиды, где X представляет собой по крайней мере один первый элемент, выбранный из скандия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция, и по крайней мере один второй элемент, выбранный из гадолиния, иттрия, циркония, титана, гафния и ниобия. Остальное в основном представляет собой алюминий, содержащий по меньшей мере один легирующий элемент, выбранный из кремния, магния, марганца, лития, меди, цинка и никеля. Порошок спрессовывается в заготовку, имеющую плотность около 100 процентов. Резервуары формируют путем прокатки консолидированных заготовок в листы, вырезания заготовок из указанных листов, прокатки заготовок в цилиндрические формы и сварки трением с перемешиванием швов с образованием цилиндров. Купола из сплава L1 2 формируются из прокатного листа и привариваются к цилиндру трением с перемешиванием.
Круглые основания вырезаются из прокатного листа и привариваются трением с перемешиванием к куполообразному цилиндру, образуя днища резервуара.
US8673209 — ИЗДЕЛИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ КОМБИНАЦИИ И СПОСОБЫ ИСКУССТВЕННОГО СТАРЕНИЯ — Alcoa, Inc. (США) — Изделия из алюминиевых сплавов, обладающие растворяющей способностью, при толщине около 4 дюймов или менее термически обработанный, закаленный и искусственно состаренный, а в деталях, изготовленных из изделий, с улучшенным сочетанием прочности, вязкости разрушения и коррозионной стойкости сплав, состоящий в основном из: примерно от 6,8 до примерно 8,5 мас. % Zn, от примерно 1,5 до примерно 2,00 мас. % Mg, от примерно 1,75 до примерно 2,3 мас. % Cu; примерно от 0,05 до примерно 0,3 мас. % Zr, менее примерно 0,1 мас. % Mn, менее примерно 0,05 мас. % Cr, остальное Al, случайные элементы и примеси и способ их получения. Сплав по изобретению применим для изготовления конструктивных элементов коммерческих самолетов, включая, но не ограничиваясь этим, верхнюю обшивку крыла и стрингеры, крышки лонжеронов, стенки лонжеронов и нервюры сборной или цельной конструкции.
Сплав по изобретению может быть подвергнут старению в 2 или 3 этапа при превышении требований SCC для применений, для которых в первую очередь предназначен сплав по изобретению. Гибкость изобретения в этом отношении полезна для его применения в системах из нескольких сплавов или из нескольких материалов, соединенных сваркой или соединением и впоследствии подвергнутых старению.
US8502105 — СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПЛАСТИН ИЗ РАЗНЫХ МЕТАЛЛОВ И СОЕДИНЯЕМОГО КОРПУСА ИЗ РАЗНЫХ МЕТАЛЛОВ — Mazda Motor Corporation и Kobe Steel, Ltd. (Япония) стальной лист с помощью клея, этап предварительного нагрева, заключающийся в зажимании обеих металлических пластин внахлест на этапе притирки, между парой электродов для точечной сварки и приложения к ним давления, и подачи тока между парой электродов, этап охлаждения, заключающийся в нагнетании давления на оба металла пластин при более высоком усилии прессования, чем в начале этапа предварительного нагрева в состоянии, когда проводимость между электродами остановлена, и продолжая это нагнетание давления в течение заданного времени охлаждения, и этап сварки, при котором обе металлические пластины оказывают давление при прессовании усилие выше, чем в начале этапа предварительного нагрева, и сварка обеих металлических пластин с применением тока выше, чем ток проводимости val ue на этапе предварительного нагрева между парой электродов.
US8502104 — СПОСОБ НАРАЩИВАНИЯ ДЕТАЛИ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА — SNECMA Services (Франция) — Раскрыт способ наплавки детали из алюминиевого сплава с помощью сварки. Способ включает этапы ручного нанесения слоя порошка алюминиевого сплава на деталь в зоне наплавки и приваривания порошкового слоя к детали лазерной сваркой. Маска с размером отверстия, соответствующим размерам зоны наплавки, располагается на детали, и слой порошка наносится на деталь как в зоне наплавки, так и внахлест на маску вокруг зоны наплавки. . Высота слоя порошка относительно поверхности детали калибруется перед этапом сварки. Задачей изобретения является создание способа наплавки детали, при котором возникает ограниченная зона термического влияния и небольшие деформации в зоне наплавки, и, кроме того, его можно использовать. для сборки корпуса вентилятора ТРД без необходимости демонтажа корпуса.
US8487206 — СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ МЕЖДУ СТАЛЬНЫМ ИЗДЕЛИЕМ И АЛЮМИНИЕВЫМ МАТЕРИАЛОМ, МЕТОД ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ СОЕДИНИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ И ЭЛЕКТРОДНЫЙ ЧИП ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СОЕДИНЕННОМ ИЗДЕЛИИ — 0a2 Совместное изделие — Kobepan Steel, Ltd.
продукт из стального изделия и алюминиевого материала, причем совместное изделие образуется путем соединения стального изделия, имеющего толщину листа t 1 от 0,3 до 3,0 мм, с алюминиевым материалом, имеющим толщину листа t 2 от 0,5 до 4,0 мм точечной сваркой, при этом площадь наггетов в стыковой части составляет от 20 х t 2 0,5 до 100 х t 2 0,5 мм 2 где площадь участка равна межфазного реакционного слоя от 0,5 до 3 мкм составляет 10 x t 2 0,5 мм 2 и более, а разница между толщиной межфазного реакционного слоя в центре детали соединения и толщиной межфазного реакционного слоя слой в точке, удаленной от центра соединительной детали на расстояние, равное одной четверти диаметра соединения, составляет 5 мкм или менее, и при этом алюминиевый материал представляет собой чистый алюминий или материал из алюминиевого сплава.
US8420226 — СВАРНЫЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СПОСОБ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ — Constellium France (Франция) — Настоящее изобретение в целом относится к сварным элементам из алюминиевого сплава и, в частности, к сварному конструктивному элементу из двух или более частей из различных сплавы и/или сплавы.
Эти конструктивные элементы могут быть использованы, например, в самолетостроении. Конструктивный элемент, содержащий по меньшей мере две детали из алюминиевого сплава с разным балансом свойств, при этом указанные по меньшей мере две детали сварены, причем одна из указанных частей либо (i) выбрана из алюминиевого сплава, отличного от другой из указанных по меньшей мере двух частей, и/ или (ii) выбран из начального состояния, отличного от другого из указанных по меньшей мере двух частей, и при этом по меньшей мере одна из указанных по меньшей мере двух частей была предварительно состарена перед сваркой, и при этом указанный конструктивный элемент подвергся термическую обработку после сварки, придающую окончательный отпуск каждой из указанных по меньшей мере двух частей. Детали предпочтительно сваривают сваркой трением с перемешиванием. Еще одним предметом изобретения является способ изготовления конструктивного элемента.
US8343635 — МНОГОСЛОЙНЫЙ ЛИСТ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ — Kobe Steel, Ltd.
(Япония) — Прилагается многослойный лист, подвергнутый нагреву, соответствующему пайке, например трубка радиатора из алюминиевого сплава или многослойный лист, такой как лист для пайки алюминиевым сплавом. Многослойный лист может иметь уменьшенную толщину и обладает превосходными усталостными свойствами. Многослойный лист из алюминиевых сплавов содержит сердцевинный слой (2), плакированный по меньшей мере расходуемым слоем (3). Этот многослойный лист представляет собой многослойный лист, подлежащий пайке или сварке для изготовления теплообменника, или представляет собой многослойный лист, который подвергается нагреву, соответствующему пайке. Сердцевинный слой (2) содержит конкретную композицию серии 3000. В этом сердцевинном слое (2) регулируется средняя плотность количества дисперсных частиц определенного размера. В результате могут быть значительно улучшены усталостные свойства, которые определяют растрескивание.
US8174848 — АРМАТУРА ДЛЯ ДИСПЛЕЯ ДИСПЛЕЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКСТРУДИРОВАННОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ — Dongyang Gangchul.
, Ltd. экструзионные элементы из сплава, а также устройство и способ их изготовления, в которых, в то время как ряд цельных экструзионных элементов из алюминиевого сплава упирается друг в друга, используется сварочная головка, чтобы заставить соприкасающиеся части подвергаться трению, возникающему в результате высокоскоростного вращения, так что элементы расплавляются и свариваются друг с другом за счет возникающего тепла трения.
US8132424 — Льдогенераторы с экструдированным теплообменником — Integrated Marine Systems, Inc. (США) — Теплообменник льдогенератора имеет форму цилиндра. В некоторых вариантах цилиндр изготовлен из штампованного металла, такого как алюминиевый сплав. Теплообменник включает внутреннюю и внешнюю цилиндрические стенки и один или несколько холодильных каналов, расположенных между внутренней и внешней стенками. Внутренние и внешние стены отделены друг от друга соединительными конструкциями, определяющими холодильные проходы.
Теплообменник можно экструдировать в виде прямоугольной панели, а затем придать ей цилиндрическую форму. В качестве альтернативы теплообменник может быть экструдирован в виде цилиндра или в виде аркообразного цилиндрического сегмента, в котором несколько таких сегментов впоследствии соединяются вместе (например, сваркой) в цилиндр. Также раскрыты льдогенераторы, в которых лед образуется как на внутренней, так и на внешней стенках цилиндра.
US7939182 — ПРИПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ — Aluminium Pechiney (Франция) — Присадочная сварочная проволока на основе алюминия изготавливается из алюминиевого сплава, содержащего от 0,1 до 6 масс. % титана, включая одну часть в виде частиц TiB 2 , частиц TiC или их комбинации, и другую часть в виде свободного титана. Присадочную проволоку можно использовать при сварке материалов на основе алюминия. Настоящее изобретение предлагает сварочные проволоки, которые позволяют, по сравнению с известными сварочными проволоками, добиться лучшего измельчения наплавленного валика, т.
е. более мелкого и более равномерного зерна, и которые одновременно позволяют получить хорошую механическую прочность сварного соединение.
US7810700 — ТЕРМООБРАБОТКА СОЕДИНЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, СВАРЕННЫХ ТРЕНИЕМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ, — Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. (Япония) — Способ соединения элементов из алюминиевого сплава, включая этапы: получения соединенного тела, включая: (а) контактирующие элементы из алюминиевого сплава, каждый из которых изготовлен из алюминиевого сплава серии 6000 с состоянием Т4; и (b) выполнение операции сварки трением с перемешиванием на контактном участке элементов из алюминиевого сплава, в котором они удерживаются в контакте друг с другом, чтобы образовать зону перемешивания на контактном участке; и выполнение на полученном соединенном теле обработки с предварительным старением, которая представляет собой обработку с искусственным старением и которая завершается до того, как твердость в зоне перемешивания достигает максимальной твердости, при этом обработка с предварительным старением выполняется до образования зон GP в зоне перемешивания соединенного тела .
US7360676 — СВАРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА — Universal Alloy Corporation (США) — Настоящее изобретение предлагает усовершенствованный сварной узел, например, изготовленный трением, трением с перемешиванием или лазерной сваркой, и предлагает новый процесс для сварки дисперсионно-упрочненных алюминиевых сплавов, имеющих повышенную прочность сварного шва, а также повышенную прочность в околошовной зоне термического влияния. Кроме того, новый процесс приводит к улучшению коррозионных свойств в зоне сварного шва и термического влияния. Способ сварки дисперсионно-твердеющих алюминиевых сплавов для улучшения прочностных свойств в зоне термического влияния и в зоне сварки, включающий этапы обеспечения свариваемых элементов из дисперсионно-твердеющего алюминиевого сплава и подвергания указанных элементов первому этапу старения в течение времени и температуры для образования упрочняющих осадков. После этого состаренные элементы сваривают для получения сварного узла, имеющего зону сварки.
Сварные элементы подвергаются второму этапу старения для повторного осаждения упрочняющих выделений в зоне сварного шва.
US7176401 — СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВАРКИ ШПИЛЬКИ НА АЛЮМИНИЕВОЙ ОСНОВЕ — Newfrey LLC (США) — Способ приварки шпильки (11) предоставляется. В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрена система сварки приварной шпильки (11). В другом аспекте настоящего изобретения используется приварная шпилька (11) с по существу конической концевой частью (29). Еще один аспект настоящего изобретения включает способ сварки, при котором шпильку (11) из алюминия или алюминиевого сплава приводят в контакт с основным материалом (14) из алюминия или алюминиевого сплава, прикладывают напряжение между шпилькой (11) и основанием. материала (14), шпилька (11) слегка приподнимается над основным материалом (14), возникает дуга, оплавляется кончик шпильки (11) и участок основного материала (14), который необходимо расплавить, прикладывают давление к кончику шпильки (11) и секции основного материала (14), которая была расплавлена, и шпилька (11) и основной материал (14) свариваются вместе, ток делится как минимум на три стадий и постепенно увеличивается от начала до конца по мере того, как генерируется основная дуга, и/или расплавленный конец шпильки из алюминия или алюминиевого сплава (11) прикладывается под давлением к расплавленному основному материалу (14) менее чем через пять миллисекунд после ток дуги был отключен.
US7150799 — ИНОКУЛЯЦИЯ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ — Корпорация General Motors (США) и Университет Цзилинь (Китай) — Настоящее изобретение в широком смысле относится к методам повышения механической прочности металлических сварных швов и касается, в частности, способа модифицирования сварных швов алюминиевых сплавов с целью улучшения структуры зерна сварного шва. Сварной шов между деталями из алюминиевого сплава модифицирован материалом для улучшения зернистой структуры сварного шва и, таким образом, повышения его механической прочности. Инокулят может представлять собой соединение на основе Ti или Na в форме пасты, порошка или пленки, которую наносят на листы перед сваркой. Модифицирование способствует зарождению желательного равноосного зерна внутри расплавленного наггета сварного шва по мере того, как сварной шов охлаждается и затвердевает.
US7150797 — ПРИПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ СВАРКЕ ЛИТЫХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО MG, МЕТОД СВАРКИ И СВАРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ — Nissan Motor Co.
, Ltd. и Шова Денко К.К. (Япония) — Присадочный материал из алюминиевого сплава для использования при сварке металлических элементов, например, с помощью лазерной сварки, включая по крайней мере один литой алюминиевый элемент, содержащий Mg, включает алюминий или алюминиевый сплав в качестве основного материала и серии Al-K-F поток. Флюс серии Al-K-F содержится от 2 до 4 массовых % по отношению ко всему присадочному материалу.
US7100885 — РЕЙКА КРЕПЛЕНИЯ СИДЕНЬЯ, СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ КОММЕРЧЕСКОГО САМОЛЕТА — Airbus Deutschland GmbH (Германия) — Рейка крепления сиденья к полу пассажирского самолета состоит из верхней части сиденья и нижняя секция крепления рельса. Обе секции изготовлены из разных металлов. Верхняя часть изготовлена из титанового сплава для защиты от коррозии. Нижняя часть рельса изготовлена из алюминиевого сплава для снижения веса. Соединение между двумя секциями выполнено в виде термического соединения, например, в виде лазерной сварки, которая предпочтительно представляет собой сварку встык для экономии сварочного материала.
US7055732 — УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ПЛАЗМОСТОЙКИЕ СВАРНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ. одну плазмостойкую поверхность и, в частности, поверхность, стойкую к галогенсодержащей плазме. Алюминий широко используется в качестве конструкционного материала для оборудования для производства полупроводников, иногда из-за его проводящих свойств и, как правило, из-за простоты изготовления и доступности по разумной цене. Однако алюминий восприимчив к реакции с галогенами, такими как хлор, фтор и бром. Нами был открыт способ изготовления изделия сложной формы из алюминиевого сплава, в котором для формирования изделия применялась сварка, где на поверхность изделия, включая сварной шов, наносится анодированное алюминиевое покрытие, и где анодированное алюминиевое покрытие наносится равномерная, обеспечивающая улучшенные характеристики по сравнению с ранее известными в данной области техники для сварных изделий, подвергающихся воздействию агрессивной плазменной среды.
US7028404 — УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В СБОРЕ — Dana Corporation (США) — Устройство и способ изготовления компонента рамы транспортного средства, позволяющие осуществить процесс предварительной термообработки в относительно быстром и простым способом, чтобы облегчить последующее выполнение гибки или другого процесса деформации. Сначала предоставляется заготовка, из которой должен быть изготовлен компонент рамы транспортного средства. Заготовка предпочтительно представляет собой конструктивный элемент с закрытым каналом, выполненный из алюминиевого сплава и имеющий круглую или коробчатую форму поперечного сечения. Заготовку подвергают процессу сканирующей термообработки, при этом заготовку подвергают термообработке непрерывно и в продольном направлении от одного конца к другому. Предпочтительно заготовку поддерживают вертикально во время процесса сканирующей термообработки для предотвращения деформации ее формы.
Процесс сканирующей термообработки предпочтительно представляет собой процесс ретроградной термообработки, при котором заготовку быстро нагревают до достаточной температуры, обеспечивающей ее полное или частичное размягчение, с последующим относительно быстрым охлаждением. На третьем этапе способа на заготовке проводят процесс деформации в течение периода времени, следующего за процессом ретроградной термообработки, при котором заготовка сохраняет характеристики полного или частичного размягчения. Любой желаемый процесс деформации может быть выполнен на заготовке, включая гидроформовку, магнитно-импульсную сварку или и то, и другое.
US7022939 — СКВОЗНАЯ СВАРКА ОСНОВНЫХ МЕТАЛЛОВ АЛЮМИНИЯ ИЛИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ — Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha (Япония) для выполнения сквозной сварки нового метода сварки нового метода основной металл из алюминия или алюминиевого сплава с использованием пучков высокой энергии, т.
е. лазерных лучей, при этом образуется среда защитного газа (среда инертного газа) для покрытия места сварки в подводном шраме, даже среда защитного газа (среда инертного газа) для покрытия места сварки, облучаемого высокоэнергетическими лучами. Поскольку прежняя среда защитного газа, покрывающая затопленный рубец, толкает замочную скважину против силы тяжести и/или силы давления последнего защитного газа, подаваемого на сторону лазерного облучения, то образование свисающих валиков и результирующий выступ сварка основного металла предотвращается.
Техника сварки алюминия и алюминиевых сплавов
Алюминий — легкий металл с удельным весом 2,7 г/см³. Температура плавления алюминия составляет 660 градусов Цельсия. Теплопроводность алюминия большая (в 3 раза больше, чем у малоуглеродистой стали).
Характеристики сварки алюминия и алюминиевых сплавов Алюминий легко соединяется с кислородом с образованием оксида алюминия (Al2O3) при высокой температуре плавления (2050 градусов Цельсия) и удельном весе, превышающем его собственный удельный вес (вес алюминия составляет 3,85 г/см³).
Фазовый переход алюминия из твердого состояния в жидкое не меняет цвет, поэтому трудно наблюдать сварочную ванну при дуговой сварке
При высоких температурах жидкий алюминий растворяет газ, особенно h3, который склонен вызывать кавитацию.
При высоких температурах алюминий и алюминиевые сплавы имеют очень низкую износостойкость, при температурах, близких к температуре плавления, сварной шов может разрушиться под собственным весом.
Зависит от толщины заготовки, которая может быть сварена разделкой, сваркой со скосом, сваркой без фаски
Согните кромку, если толщина заготовки меньше или равна 1,5 мм.
Скошенные, если толщина заготовки превышает 4 мм
Заготовка толщиной 5-15 мм, скошенная с одной стороны под углом (70 ± 5) градусов.
Заготовка толщиной более 15 мм, фаска с обеих сторон.
Подготовить свариваемую кромку тщательно зачистить валик, ширина зачистки (30 ÷ 35) мм
Подробная технология сварки
Детализация должна обеспечивать равномерную гладкость поверхности между деталями и зазор между деталями.
Техника сварки
Рифленые сварные швы должны обеспечивать надежный захват и расстояние между болтами.
Расстояние между анкерами и зазор между двумя частями
Газовая сваркаПламя, используемое для сварки, является нейтральным пламенем. При использовании избыточного кислорода для горения будет образовываться оксид алюминия, который подвержен образованию шлака. Если используется ацетиленовое пламя, сварной шов будет легко размазываться.
Мощность пламениВыберите пламя для пайки в соответствии с толщиной припоя.
Мощность пламени в зависимости от толщины сварного шва:
Выбор сварочных электродов:Стержневые электроды:
Используйте вторичный сварочный электрод для сварки того же состава, что и свариваемые металлические детали.
Стандартные сварочные электроды:
Диаметр сварочного прутка:
Выберите диаметр прутка в зависимости от толщины свариваемого металла:
Сварочный флюс: Алюминий и алюминиевые сплавы, для исключения оксида алюминия и предотвращения окислительного плавления металлов, для каждого типа сварочного материала используйте отдельный припой.