Сварка алюминия и его сплавов

 

Технически чистый алюминий в технике имеет сравнительно ограниченное применение вследствие низкой прочности и высокой пластичности.

Больше частью в технике применяют  сплавы алюминия :дюралюмины и силу мины.

Основные затруднения при сварке алюминия и его сплавов следующие: на поверхности расплавленного металла постоянно образуется тугоплавкая пленка окиси алюминия AL2O3 , препятствующая сплавлению между собой частиц металла; высокая температура плавления окиси  алюминия (2050ᴼ С) и низкая температура плавления алюминия (658ᴼС) крайне затрудняют процесс управления сваркой.

Высокая теплопроводность алюминия и его сплавов  требует применения специальных технологических приемов, а на массовых деталях – предварительного подогрева.

Алюминий и его сплавы сваривают при помощи  электродуговой, аргонодуговой и газовой сварки. Независимо от способа сварки алюминиевые изделия перед сваркой должны проходить специальную подготовку, заключающуюся в обезжиривании  металла и удалении с его поверхности пленки окиси  алюминия. Такой подготовке необходимо также подвергать  присадочную проволоку  и  электродные стержни перед нанесением на них покрытия.

Подготовка под сварку алюминия и его сплавов

Поверхность алюминия и его сплавов обезжиривают растворителями (применяют органические растворители: бензин авиационный, ацетон технический, затем удаляют окисную пленку механической зачисткой  или химическим травлением. Химический способ удаления состоит  из следующих операций: травление в течение 0,5-1 мин (состав : раствор  едкого натра технического  45-55 г   и  фтористого натрия технического  40-50 г на литр воды ), промывка в проточной воде, нейтрализация в  25-30%-ном водном растворе  азотной кислоты в течение 1-2 мин, промывка в проточной воде, затем в горячей воде, сушка до полного удаления влаги. Обезжиривание и травление рекомендуется  делать   не более чем за 2-4 часа до сварки.

Листовой металл толщиной до 5 мм сваривают  без разделки кромок. Детали толщиной до 20-25 мм  можно сваривать  без  предварительного подогрева. При толщине более 20 мм детали перед сваркой рекомендуется  предварительно подогреть  до  300-400 ᴼС, литые силуминовые  детали  подогревают до  250-300 ᴼС.

Электродуговая сварка алюминия и его сплавов может осуществляться  вручную угольным или  металлическим электродом  или металлическим электродом по слою флюса  автоматами. Ручная дуговая сварка алюминия   угольным электродом  производится на постоянном токе  прямой полярности (минус на электроде). Наиболее целесообразно применять угольные электроды  при сварке алюминия и его сплавов по отбортовке без присадочного  металла. Сварку стыковых, угловых и тавровых соединений  выполняют с применением  присадочного металла – прутков из алюминия и алюминиевых сплавов. Для сварки большинства деформируемых  сплавов применяют проволоку марки АК.  При сварке силумина можно применять литые силуминовые прутки . Ориентировочные режимы сварки  угольным или графитовым электродом алюминия и его сплавов приведены в табл.1.

Ориентировочные режимы сварки алюминия

Флюсы, предназначенные для дуговой сварки угольным электродом, применяют  и при газовой сварке. Составы флюсов приведены в таблицы  2

Флюся для сварки алюминия

и 3.

состав флюсов для сварки алюминия и его сплавов для

Ручная дуговая сварка   алюминия и его сплавов  

При ручной дуговой сварке металлическим электродом применяют металлические электроды, стержни которых изготовляют из сварочной проволоки  (ГОСТ  7871- 75, если нет более свежего выпуска). Состав электродных покрытий  приведен в табл. 4

Электродное покрытие

и 5.

Состав электрода для хлористого лития

Электродные покрытия  замешивают на дистиллированной воде. Применение жидкого стекла для покрытий не допускается.  Толщина слоя покрытия в зависимости  от диаметра электродного стержня  дана в табл.6.

Толщина покрытия

 

сварку производят на постоянном токе  обратной полярности.  Режимы сварки приведены в табл. 7.

режимы сварки металлическим электродом

Автоматическая сварка алюминия

Сваривают преимущественно металлическими плавящимися электродами  на обычных автоматах, имеющих постоянную скорость подачи  электродной проволоки, без разделки кромок.  Для сварки применяют флюсы АН-А1, УФОК-А1 и МАТИ-1, состав которых приведен в таблице 8.

Состав флюсов для автоматической сварки алюминия

Режимы автоматической сварки плавящимся  электродом  даны в таблице 9.

Автоматическая сварка алюминия, для двойного шва

Аргонодуговая сварка алюминия

Основное преимущество этого способа в том, что отпадает необходимость во флюсах и электродных покрытиях. Для сварки применяют осушенный от влаги аргон  с чистотой не менее 99,8 %. Сварку ведут ручным,  полуавтоматическим  и автоматическим способами.

Для ручной сварки используют неплавящиеся  вольфрамовые электроды и специальные держатели. Диаметр присадочной проволоки (мм) для ручной сварки берут в зависимости от толщины свариваемого  металла (мм).

Толщина свариваемого металлаДо 22-5Более 5
Диаметр присадочной проволокиДо 1,0 – 1,51,5-33-4

 

Сварку можно выполнять на постоянном токе обратной полярности или на переменном токе. При сварке на переменном  токе применяют осцилляторы. Ориентировочные режимы ручной сварки алюминия и его сплавов неплавящимся  электродом даны в таблице 10.

Режимы сварки

Автоматическую сварку ведут неплавящимися электродами с помощью специальных автоматов. Сварка неплавящимся электродом  может быть без подачи  и с подачей  присадочного  материала. Режимы автоматической сварки  неплавящимся электродом даны в таблице 11-13.

Режимы автоматической аргонодуговой сварки

   Газовая сварка алюминия и его сплавов

   Этот способ сварки алюминия и его сплавов малоэффективен. Основной его недостаток  , это необходимость применения флюсов  и малая концентрация тепла по сравнению с дуговой  сваркой. Мощность пламени выбирают в зависимости  от толщины свариваемого металла.

Толщина металла, мм0,5-0,81,01,21,5-2,03,0-4,0
Мощность пламени ацетилена, л/мин507575-100150-300300-500

 

Пламя должно быть нормальным. В качестве присадочного металла применяют сварочную проволоку  из алюминия и его сплавов. Диаметр присадочной проволоки  зависит от толщины свариваемого металла.

Толщина металла, мм<1.5>1.5>3>5>7
Диаметр присадочной проволоки, мм1.5-22.5-33-44-4.54.5-5.5

 

Сварные швы, выполняемые   дуговой и газовой сваркой  электродами  с покрытием  или с применением флюсов , подвергают  последующей обработке.  Оставшийся после сварки на поверхности  швов  шлак  способен интенсивно разъедать металл, поэтому шлак необходимо тщательно удалять промывкой горячей водой.

Термическая обработка дюралюминия и силумина после сварки

   Для сварных соединений, выполненных из дюралюминия и силумина, отжиг алюминия после сварки  при температуре  300-370ᴼС с выдержкой в течение  1,5 – 2 ч с  последующим  медленным охлаждением. Изделия из закаленного  дюралюминия  после сварки рекомендуется  подвергать закалке в воде после нагрева до 500-510 ᴼС с последующим старением. Закалку со старением применяют  для особо ответственных изделий.