Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов

Офицальный представитель

Made in Germany

Главная Сварка алюминия

Статьи о сварке

  • Сварочные процессы
  • Сварочное оборудование и материалы
  • Сварка металлов
  • Автоматизация и роботизация
  • Разное о сварке

Читайте также.

  • Как выбрать сварочный инвертор (продолжение)

Рассылка новых материалов

ПОДПИСЫВАЙСЯ вКонтакте!

Специфика работ

Процесс аргонодуговой сварки

Процесс аргонодуговой сварки.

Одной из главных проблем при сварке алюминия является быстрое его окисление на воздухе. На поверхности алюминия появляется очень тугоплавкий оксид алюминия (плавится при температуре выше 2000ºС), образует плотную пленку. Перед началом или в процессе работ эту пленку необходимо удалить.

Воздействие высокой температуры существенно уменьшает механическую прочность алюминия, что может привести к разрушению материала на участках, примыкающих к сварному шву. Кроме того, алюминий имеет повышенную текучесть расплава, которая усложняет удержание его в зоне сварного шва. Цвет алюминия не изменяется при прогреве, что не позволяет точно контролировать зону и степень разогрева.

Алюминий имеет повышенный коэффициент линейного расширения при низком модуле упругости, что объясняет его стремление к деформации. Для устранения риска появления деформаций в сварочной зоне необходимо проведение, например, предварительного подогрева.

Повышенная теплопроводность алюминия для его сварки требует более высокое количество тепла, поэтому увеличиваются энергозатраты и мощность источника тока. Для алюминия и особенно для сплавов его с магнием характерно появление водородной пористости в сварном шве. При сварке велик риск горячего растрескивания материала сварного шва, вызванного напряжениями при его кристаллизации.

Сложности процесса и способы их преодоления

Схема устройства сварочной горелки

Рисунок 1. Схема устройства сварочной горелки.

  1. Покрытие поверхности оксидом Al2O3. Этот налет обладает большей плотностью, чем сам металл и тугоплавкостью. Это затрудняет сплавление кромок, а сварной шов загрязняется оксидом. Перед выполнением сварочных работ кромки должны быть очищены. Оксидная пленка образуется и непосредственно при проведении сварки. Для разрушения Al2O3 на аппаратах постоянного тока устанавливают обратную полярность. Оксид удаляется методом катодного напыления. При переменном токе, разрушение оксида приходится на витки обратной полярности.
  2. Под воздействием высоких температур прочность алюминия резко падает. Разрушение металла может произойти под весом сварочной ванны. Ее размеры тяжело контролировать визуально, ввиду того, что изменение цвета при нагреве алюминия практически невидимо. Прожог приведет к вытеканию металла через корень шва. Во избежание этого аргонная сварка алюминия производится на керамических или графитовых формирующих подкладках.
  3. Алюминий склонен к деформации. Избежать коробления можно, используя предварительный подогрев.
  4. Образование пор на шве под воздействием водорода. Пористость снижает технические характеристики конструкции. Наиболее подвержены образованию пор сплавы АМг. Перед проведением сварочных работ стыкуемые кромки обезжиривают. При сварке толстостенных изделий проводят предварительный подогрев до 200°C.
  5. Высокая теплопроводность алюминия обуславливает использование мощных источников нагрева. В отдельных случаях необходим предварительный подогрев.
  6. Образование на шве горячих трещин. Для улучшения структуры шва используются специальные модификаторы.

Режимы аргонной сварки

Для получения качественного сварного соединения цветных и черных металлов, необходимо правильно выбирать режимы аргоннодуговой сварки. Это делается на основе опыта, также можно посмотреть в справочных таблицах. Соответственно, оборудование должно обладать возможностью изменять ток под конкретные нужды.

Читайте так же:
Марка многожильного медного кабеля

Выбор тока и полярности

Для сваривания цветных металлов в среде аргона используется ток постоянной или переменной полярности. Ни в коем случае нельзя работать обратной его величиной, потому что в процессе возникнут сложности, связанные с плохим горением дуги и чрезмерно высоким напряжением.

Заряженные частицы двигаются в сторону положительного потенциала, поэтому электрод будет сильнее нагреваться и быстрее сгорит.

Выбор силы тока

Выбор величины тока для сварки опирается на три главных фактора: род тока, диаметр электрода и толщина свариваемых деталей. Чтобы не держать все эти цифры в голове, составим таблицу. В ней расписаны все величины в зависимости от тех или других критериев.

Диаметр электрода (мм)Переменный ток (А)Постоянный ток прямой полярности (А)
1 – 220 – 10065 – 160
3100 – 160140 – 180
4140 – 220250 – 340
5200 – 280300 – 400
6250 – 300350 – 450

Напряжение

Для качественного сваривания деталей различной толщины при использовании аргонно-дуговой сварки, рекомендуется выставлять напряжение не более 14 В. При таком значении обеспечивается длина дуги порядка 1,5-3 мм, что является оптимальной величиной. Также обеспечивается хорошая глубина провара, что является главным критерием прочности соединения деталей.

Шов после сварки

Скорость выполнения сварки

Она сугубо индивидуальна, поэтому выбирается мастером на месте. Главное, не спешить, потому что сварка цветных металлов весьма капризна.

Количество аргона

Также наряду с выбором диаметра электрода рассчитывается и расход подаваемого защитного газа. Это делается исходя из типа металла, из которого изготовлены свариваемые детали, толщины и ширины шва. Это определяется на практике.

Сварочный инвертор

Расстояние от электрода до детали

Оно зависит от толщины свариваемого металла и способа его стыковки. Например, для соединения встык достаточно 3-5 мм. Если детали свариваются под углом, то рекомендуемое расстояние должно быть не менее 0.5 см и не более 8 мм.

Сварка алюминия

Сварка алюминия
Сварка алюминия

Свариваемость

  • На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al2O3, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
  • Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
  • Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
  • Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
  • Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
  • Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, — несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
  • К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике — особенно при сварке алюминия в домашних условиях — приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.

Сварной шов с включениями и порами
Сварной шов с включениями и порами

Способы сварки алюминия

  • сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
  • сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
  • сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

Подготовка металла к сварке

  • Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
  • Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки

Сварка встык с отбортовкой
Сварка встык с отбортовкой

  • Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, напильником или металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия УАНА и ОЗАНА, позволяющие сваривать все основные виды алюминиевых сплавов. В частности, для сварки деталей из алюминия технической чистоты используются электроды ОЗАНА-1, деталей из алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11) — ОЗАНА-2.

Сварочный шов сделанный электродом ОЗАНА-2
Сварочный шов сделанный электродом ОЗАНА-2

Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев — до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С — для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.

Сразу же после сварки необходимо удалить шлак со шва, промыть его горячей водой и обработать стальной щеткой. Наличие шлака в зазорах и углах может вызвать коррозию металла.

В силу своих недостатков, сварка алюминия покрытыми электродами не пользуется особым почитанием среди мастеров сварки. Предпочтение отдается аргонной сварке алюминия.

Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (режим AC TIG)

При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

Вольфрамовые электроды с синим цветовым кодом
Вольфрамовые электроды с синим цветовым кодом
Присадочные прутки для сварки алюминия
Присадочные прутки для сварки алюминия

В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры — диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа — зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

Тип соединенияТол-
щина метал-
ла, мм
Диаметр элек-
трода, мм
Диаметр приса-
дочной прово-
локи, мм
Сва-
рочный ток, А
Расход аргона, л/мин
С отбортовкой кромок1,0
1,5
2,0
1,0
1,6-2,0
1,6-2,0
45-50
70-75
80-85
4-5
5-6
7-8
Встык без разделки кромок, одностороннее2,0
3,0
4,0
1,5-2,0
3,0-4,0
3,0-4,0
1,0-2,0
2,0-3,0
2,0-3,0
55-75
100-120
120-150
5-6
7-8
8-10
Встык без разделки кромок, двустороннее4,0
5,0
6,0
3,0-4,0
4,0-5,0
4,0-5,0
3,0-4,0
3,0-4,0
3,0-4,0
120-180
200-250
240-270
7-8
8-10
8-10

Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом — около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

Положение и направление движения горелки с электродом
Положение и направление движения горелки с электродом

Горелка движется вслед за присадочным прутком, а не идет впереди него. Этим обеспечивается лучшая защита шва. Важность этого требования подтверждает фото ниже, на котором шов слева выполнен рекомендуемым способом, а шов справа — иным, при котором горелка двигалась впереди прутка.

Сварочные швы при движении прутка перед горелкой (слева) и за горелкой (справа)
Сварочные швы при движении прутка перед горелкой (слева) и за горелкой (справа)

Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника — приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

TIG сварка алюминия
TIG сварка алюминия
TIG сварка алюминия
TIG сварка алюминия

Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

Сварка алюминия полуавтоматами (режим DC MIG)


Инверторный сварочный полуавтомат непрерывной и импульсной сварки MIG-MAG
Инверторный сварочный полуавтомат непрерывной и импульсной сварки MIG-MAG

Процесс MIG-сварки происходит в три раза быстрее процесса TIG-сварки, однако качество последнего выше.

По своему принципу технология сварки алюминия полуавтоматом не отличается от технологии сварки стали. Однако имеются некоторые технические особенности:

  • Алюминий и его сплавы нельзя сваривать постоянным током прямой полярности — только обратной (по причине, о которой говорилось выше).
  • Алюминиевая проволока значительно мягче стальной, поэтому имеет склонность образовывать петли при незначительном сопротивлении в рукаве. Чтобы этого не происходило, желательно иметь 4-х роликовый механизм подачи, короткий рукав и тефлоновый вкладыш в него, снижающий сопротивление трения.

Смятие алюминиевой проволоки в механизме автоматической подачи проволоки
Смятие алюминиевой проволоки в механизме автоматической подачи проволоки
Вкладыш должен выступать как можно ближе к роликам
Вкладыш должен выступать как можно ближе к роликам

  • Так как алюминий при нагреве расширяется сильнее чем сталь, алюминиевая проволока может застрять в токосъемнике (токопроводящем наконечнике). Чтобы этого не произошло, можно использовать наконечник с чуть большим диаметром отверстия (например для алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм использовать наконечник для стальной проволоки диаметром 1,0 мм). Также для алюминиевой проволоки продаются специальные токосъемники, маркирующиеся обычно «Al».

Токосъемник (токопроводящий наконечник) сварочного полуавтомата
Токосъемник (токопроводящий наконечник) сварочного полуавтомата

  • Проволока из алюминия плавится быстрее стальной, поэтому при сварке необходимо обеспечить нужную скорость ее подачи — более высокую, чем стальной. Иначе придется часто менять расплавившийся наконечник.

Марка сварочной проволоки должна соответствовать материалу. Перед ее покупкой нужно изучить информацию о видах алюминиевых сплавов, для сварки которых она используется. Нехватку информации поможет компенсировать эксперимент, без которого в любом случае не обойтись, если вы пробуете варить алюминий впервые.

MIG сварка алюминия полуавтоматом

MIG сварка алюминия полуавтоматом

Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне аналогична проведению сварочных работ меди или чугуна, однако в данном методе присадочная проволока подается уже в среде аргона через сопло газовой горелки.

Это делает весь процесс более контактным и с большей возможностью к контролю в полуавтоматическом режиме.

Поскольку алюминий крайне мягкий металл, то проволоку подают не ровно по шву, а как можно шире для захвата свариваемых кромок между собой.

Сварочный выпрямитель

Работа дуговой электрической сварки с баласного реостата или инверторного преобразователя практически невозможна без использования выпрямителей. Узнайте все о выпрямителях, прочитав статью о оснащении и принципе работы сварочных выпрямителей.

На сегодняшний день существует множество различных видов сварки, которые различают по механическим и термическим параметрам. Читайте детали о классификации видов сварки здесь.

Как правильно варить аргонодуговой сваркой

Для аргонно-дуговой сварки нужно соблюдение следующих условий:

проведение работ с присадочным прутком

Область применения аргонодуговой сварки

Технологический процесс проведения работ позволяет использовать этот метод для ремонта и изготовления деталей и конструкций любых цветных металлов и тугоплавких сталей. В настоящее время благодаря особенностям оборудования сварные работы с использованием защитной среды аргона можно проводить как в промышленных условиях, так и в быту.

Можно условно обозначить сферы применения метода сварки в аргоне по разновидности обрабатываемых металлов. А именно:

    Аргонодуговая сварка алюминия – сложность обработки алюминиевого сплава с помощью обычного электродного метода состоит в том, что металл имеет хорошую теплопроводность и не меняет свой цвет при нагревании. Обеспечить высокое качество шва на алюминии можно только в среде защитных газов. Сварка алюминиевых сплавов требует использования присадочных материалов, проволока в таком случае будет иметь однородный состав.

Техника безопасности при аргонодуговой сварке

Проведение работ с использованием среды защитного газа регламентируются согласно ГОСТ 12.3.003-86. В ГОСТе требования, предъявляемые к промышленному применению, но их рекомендуется соблюдать и в бытовых условиях.

В первую очередь ограничения связаны с вредными веществами, образующимися в процессе выполнения работ и другими потенциально опасными ситуациями.

Некоторые положения этого ГОСТ приведены ниже:

безопасность при сварке

Маска для сварки или специальные очки являются обязательным условием для выполнения работ. Хорошо зарекомендовали себя маски «хамелеоны». Сварочные маски со стеклами «хамелеонами» самостоятельно меняют затемнение в зависимости от воздействия излучения.

Комплектующие и расходные материалы

Помимо приобретения установки понадобится купить расходники для аргонно-дуговой сварки и постоянно следить за их наличием и исправностью. Так для выполнения работ понадобится:

    Смесь для сварки – хотя основной процент имеет доля аргона, он не подается на горелку в чистом виде. Качественная аргоновая смесь имеет от 10 до 50 процентов углекислоты в своем составе. Допустимо использование составов с гелием. Перед приобретением следует уточнить у консультанта, для каких целей используется смесь.

Недостатки аргонодуговой сварки

Как и у любого метода, у аргонодуговой сварки есть свои недостатки. К ним относится:

    Большое количество дополнительно используемого оборудования.

При этих недостатках у метода проведения сварочных работ в среде аргона есть и свои положительные стороны.

Преимущества аргонодуговой сварки

На выбор аргонно-дуговой сварки должны повлиять преимущества, которые не могут быть достигнуты ни одним другим методом обработки металла. А именно:

    Незначительный нагрев поверхности металла. Для титана и чугуна и других цветных металлов сильное прогревание критично. Использование метода сварки с использованием аргона позволяет выполнить сварные работы качественно.

Возможности аргонодуговой сварки практически безграничны, а техника наложения шва настолько проста, что позволяет выполнить работы даже без профильного образования и практики. Именно это и объясняет популярность оборудования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector