За последние 193 года с момента своего открытия алюминий получил достаточно широкое распространение. Обладая такими достоинствами как: лёгкость, прочность, податливость штамповке, высокую коррозийную стойкость, высокая теплопроводность и электропроводность, хорошие парамагнитные свойства, его соединения абсолютно не токсичны. Благодаря своим свойствам он применяется во многих отраслях современной промышленности, от пищевой, до авиационной и космической. Широкое применение деталей из этого металла потребовало разработать технологический процесс сварки деталей. Особое место среди методов сварки алюминиевых деталей занимает технология сварки алюминия аргоном.

Сварка алюминия аргоном

Сварка алюминия аргоном

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Одним из существенных недостатков материала являются трудности, с которыми сталкиваются при сварке деталей из него. Этот недостаток связан с тем, что алюминий образует быструю и прочную химическую связь с кислородом. Говоря проще, его верхний слой моментально образовывает плёнку, представляющую собой окись алюминия. Основные трудности, возникающие при сварке алюминия, вызваны его химическими и физическими особенностями:

  • Существенная разница между температурой плавления самого металла (она составляет 660°C), и температурой плавления окисной поверхностной плёнки (достигает температуры 2060°C).
  • Большое количество сплавов алюминия с другими металлами. Это необходимо для придания требуемых свойств. Различные легирующие добавки изменяют температуру плавления, следовательно, необходимо создавать соответствующие условия для сварки таких деталей.
Температура плавления алюминия и его окисной пленки

Температура плавления алюминия и его окисной пленки

Трудности, связанные с первой особенностью, решаются достаточно легко с помощью современного оборудования. Однако следует помнить, что коэффициент теплового расширения внешней оксидной плёнки в три раза меньше, чем этот коэффициент самого алюминия. При некачественном прогреве внутри образуются трещины и пустоты. Кроме этого поверхностная плёнка является более рыхлой. Она обладает высокой гигроскопичностью и худшими защитными свойствами.

Для преодоления второй проблемы, необходимо знать какой состав сплава требуется сварить. Сегодня в промышленном производстве в алюминий добавляют различные химические элементы: медь, магний, марганец и даже кремний. Все эти сплавы делятся на следующие группы:

  • Сплавы, в состав которых входят алюминий, медь и марганец. Они называются дюралюмины.
  • Сплавы алюминия, кремния и марганца. Они получили название – авиали.
  • На основе алюминия и меди с добавлением различных элементов. Например, железа и никеля.
  • С добавлением цинка.
Процесс сварки аргоном

Процесс сварки аргоном

Все эти они имеют соответствующие обозначения в соответствии с ГОСТ. Но, следует помнить, что из всего перечня сплавов хорошо свариваются не все. К ним относятся: сплавы марки АД, АМ, АВ, М и Д20. Для сварки определённого вида сплава необходимо использовать подходящую для него сварную проволоку и соответствующие флюсы и присадки. Их перечень приведен в ГОСТ 7871-75.

Для проведения качественной сварки следует учитывать следующие особенности:

  • трудности, связанные с расплавлением верхней оксидной плёнки;
  • относительно невысокую температуру плавления самого алюминия;
  • необходимость в мощном источнике энергии;
  • обязательная заварка образующегося кратера;
  • тщательная зачистка шва, перед тем как приступить к сварке.
Сварочный шов

Сварочный шов

В настоящее время применяются следующие виды сварочных процессов:

  1. В окружении инертных газов. Применяются вольфрамовые электроды и добавочные бруски. Такой режим называется AC TIG.
  2. В окружении инертных газов с автоматизированной подачей сварочной проволоки. Такой способ получил наименование DC MIG.
  3. Без использования газовой защитной оболочки. В этом случае место сварки покрывается плавящими электродами. Этот режим именуется ММА.

Независимо от выбранного способа сварки сплавов алюминия, главной задачей является разрушение образованного слоя оксидной плёнки на поверхности свариваемых деталей. Для этого используется переменный или постоянный ток разной полярности. В этом случае можно добиться так называемого катодного распыления верхней оксидной плёнки.

Сварка алюминия аргоном

Из перечисленных способов сварки наибольшей популярностью пользуются: аргонодуговая сварка АС TIG и полуавтоматическая импульсная сварка MIG. Очень часто первый вид сварочного процесса называют или аргонной, или аргоновой, или сваркой аргоном. Каждый из этих терминов подразумевает один и тот же технический процесс: сварка вольфрамовым электродом в среде аргона.

Для реализации такого сварочного процесса необходимы следующие элементы:

  • мощный источник переменного тока (желательно с изменяющейся частотой);
  • высокочастотный HF преобразователь для зажигания сварочной дуги.

Изменение частоты переменного тока в сторону увеличения и уменьшения в определённых пределах позволяет обеспечивать более точный контроль над состоянием дуги. Можно регулировать фокусировку ширины.

Это необходимо при сварке тонких деталей и сварки в труднодоступных местах.

Кроме изменения частоты применяется изменение баланса переменного тока. Изменение баланса позволяет управлять процессом так называемого «раскисления» поверхностного слоя алюминия. Иногда его называют предварительной чисткой. Количество и качество подобной чистки зависит от состава металла, его чистоты и скорости сварки. Однако настройка слишком высокого баланса значительно снижает стабильность создаваемой дуги. Низкий баланс приводит к тому, что не удаётся расплавить поверхностную оксидную плёнку.

Высокочастотный HF преобразователь обеспечивает надёжное образование сварочной дуги.

Для проведения такой сварки используются вольфрамовые электроды и присадочные прутки или проволока. В соответствии с ГОСТ электроды должны иметь диаметр от 1,6 до 2,4 мм, а прутки диаметром от 1,6 до 4 мм. В качестве защитного газа применяют инертный газ (обычно это аргон) отсюда и пошло название процесса сварки. Правда существуют аппараты, в которых применяется гелий с высокой степенью очистки.

Cварочный аппарат MIG

Cварочный аппарат MIG

Все параметры: интервал изменения частоты и баланса переменного тока, размеры электродов и присадочного прутка, размер дуги, скорость подачи газа зависит от технических возможностей оборудования и состава и формы свариваемых деталей. Чтобы не допускать ошибок при сварке, разработаны специальные таблицы, которые позволяют выставлять требуемые параметры.

Кроме таблиц, опытными сварщиками разработаны инструкции по сварке алюминия. Согласно инструкции целесообразно обеспечивать угол между свариваемой поверхностью и электродом выдерживать в пределах 70-80°, между электродом и присадочным бруском или проволокой близким к 90°. Длину сварочной дуги необходимо выдерживать в пределах от 1,5 мм до 2,4 мм. Горелка должна двигаться медленно и не обгонять присадочный пруток. Таким образом, будет обеспечена наилучшая защита образованного шва.

Технология аргонодуговой сварка алюминия

Технология аргонодуговой сварка алюминия

Для получения лучшего качества сварки следует алюминиевую деталь располагать на горизонтальной поверхности. В качестве подложки лучше использовать прокладку из меди или стали. Будет обеспечен надёжный отвод тепла во время сварочного процесса. Это необходимо при сварке тонких деталей, так как перегрев может вызвать прожигание самой детали.

Размеры сварочной ванны выбираются исходя из размеров свариваемых деталей. Скорость движения горелки должна выбираться в соответствии с силой сварочного тока и скоростью подачи аргона.

Повышенный расход газа приводит к эффекту засасывания воздуха в зону дуги, что снижает эффект воздействия инертного газа. Если газ вытекает медленно, или применяется слишком большая скорость сварки, это тоже приводит к ухудшению качества защиты места шва. Обычно специалисты включают подачу аргона за 3-5 секунд до зажигания дуги и выключают через 5 секунд после сварки.

Последовательность проведения сварочных работ

Сварка аргоном алюминия осуществляется в следующей последовательности:

  1. Подготовка сварочного аппарата, ванны для сварки, подбор электродов и дополнительных брусков, подбор необходимого флюса.
  2. Подготовка свариваемых деталей. Этот процесс производится в три этапа:
  • непосредственная очистка и обезжиривание частей алюминиевых деталей, которые будут свариваться. Обезжиривание поверхности производится растворителями, например ацетоном или уайт-спиритом;
  • при необходимости производят разделку кромок. Это делается для деталей, толщина которых превышает 4 мм. Если толщина деталей не превышает 2 мм, то специалисты советуют произвести, так называемую отбортовку;
  • предварительное удаление оксидной плёнки. Эту операцию производят механическим воздействием на поверхность свариваемых деталей. Её производят либо с помощью наждачной бумаги или металлической щётки из нержавеющей стали (желательно, чтобы толщина проволоки у щётки не превышала 0,15 мм).
  1. Непосредственная сварка. Она осуществляется в соответствии с существующими инструкциям и рекомендациями и подробно описана в предыдущем пункте.

Кроме всех приведенных преимуществ, профессионалы отмечают, что с помощью технологии сварки алюминия аргоном можно производить разнородную сварку. Именно применение аргона и соответствующей горелки позволяет сваривать металлы с разными температурами плавления и коэффициентами расширения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 
Порекомендуйте эту статью:
Оцените статью:
Очень плохоПлохоСреднеХорошоотлично (голосов: 3, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 
Наверх!

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Подпишитесь на нашу рассылку! Будьте в курсе новинок, современных трендов, технологий!