Как варить алюминий в аргоне? Технология аргонодуговой сварки алюминия

Об особенностях и некоторых способах сварки алюминия, мы говорили на странице:
"Сварка
алюминия и его сплавов. Как варить алюминий?". Алюминий можно сваривать
разными способами, но аргонодуговая сварка алюминия получила большое распространение.
Рассмотрим подробно технологию сварки алюминия в среде аргона.

Подготовка основного и присадочного металла под сварку

Подготовка сварных кромок

Перед сваркой алюминиевые кромки необходимо очистить от оксидной плёнки на
поверхности металла Al2O3, имеющей большую твёрдость и
высокую температуру плавления. Эта плёнка не расплавляется в жидком алюминии,
поскольку температура её плавления превосходит не только температуру плавления
алюминия, но и температуру его кипения. Плёнку можно удалять механическим или
химическим способом, но делать это надо непосредственно перед сваркой, т.к.
плёнка вновь очень быстро образуется на поверхности после зачистки.

Качество сварных соединений во многом зависит от выбора конструктивных элементов
разделки кромок. Согласно ГОСТ 23949, в зависимости от свариваемой толщины,
рекомендуются следующие формы разделок кромок и размеры швов:

Как варить алюминий в аргоне? Технология аргонодуговой сварки 
  алюминия

При толщине металла менее 5мм, сварка в стык выполняется без разделки на подкладках
(схема а) на рисунке).

При стыковой сварке листов толщиной 5-15мм рекомендуется чашеобразная разделка
с углом раскрытия 30-40° с каждой стороны и радиусом 6мм (схема б) на рисунке).
Рекомендуется выполнять подварочный шов с обратной стороны.

Если выполняется сварка листов толщиной 5-20мм, то рекомендуется двусторонняя
разделка с углом раскрытия 20-30° с каждой стороны и радиусом притупления 6мм
(схема в) на рисунке.

При сварке больших толщин металла, более 20мм, рекомендуется двухсторонняя
чашеобразная разделка с углом раскрытия 25-30° с каждой стороны и притуплением
кромок. Величина притупления 6мм (схема в) на рисунке.

Подготовка проволоки и прутков для сварки

Особое внимание нужно уделить очистке сварочной проволоки от оксидной плёнки.
Наилучшим способом является электролитическое полирование. Но после обработки
плёнка сразу же начинает вновь окисляться. Чтобы это предотвратить, её упаковывают
в полиэтилен. И именно в таком виде, согласно государственным стандартам, происходит
поставка проволоки для сварки алюминия. Прутки для ручной аргонодуговой сварки
алюминия после обработки хранят в герметичных пеналах.

Выбор способа сварки в зависимости от толщины свариваемого
алюминия

Сварка алюминия в аргоне может производиться плавящимся и неплавящимся электродом.
Неплавящийся электрод может использоваться при ручной, полуавтоматической и
автоматической
сварке. Для повышения стабильности дуги рекомендуется использовать осцилляторы
или импульсные возбудители. Таким способом целесообразно сваривать металл толщиной
до 10-12мм. Для больших толщин он экономически неприемлем из-за низкой производительности,
а также из-за сильного перегрева зоны
термического влияния, поэтому, применяется сварка плавящимся электродом.

Для сварки металла толщиной 0,5-2,0мм применяют, как правило, однопроходную
сварку без присадочного металла на съёмных или остающихся подкладках. При этом
не рекомендуется выводить конец присадочного прутка за пределы газовой защиты,
чтобы избежать его окисления. Длина дуги не должна превышать 2,5мм.

Сварка металла толщиной 6-8мм производится "левым способом" для уменьшения
перегрева свариваемого металла.

Для сварки металла, толщиной 8-12 мм уже рекомендуется использовать плавящиеся
электроды. Но если сварка плавящимися электродами невозможна, то применяют "правый"
способ сварки для облегчения наблюдения за процессом.

Режимы ручной и автоматической сварки алюминия в аргоне неплавящимся
вольфрамовым электродом

Скорость сварки необходимо согласовывать не только с силой тока, но и с расходом
аргона. При большой скорости сварки, неправильном наклоне сопла горелки и малом
расходе аргона зона сварки может оказаться недостаточно защищена, что приводит
к окислению кристаллизующегося металла.

Диаметр сварочной горелки должен быть согласован с диаметром вольфрамового
электрода, который обычно равен 2-5мм. В зависимости от этой величины выбирают
силу тока, из расчёта 60-70А на миллиметр диаметра электрода. Ориентировочные
режимы ручной и автоматической сварки вольфрамовым электродом в аргоне представлены
в таблицах ниже. При механизированной сварке сила тока должна быть немного больше,
чем ручной сварке.

Режимы ручной дуговой сварки

Тип соединения, подготовка кромок Толщина свариваемых кромок, мм Диаметр электродной проволоки, мм Диаметр присадочной проволоки, мм Сила тока, А Расход аргона, л/мин Число проходов
Стыковое, отбортовка кромок 1,0 1,0 40-50 35-50 1
2,0 2,0 80-90 65-80 1
Стыковое, без разделки, одностороннее 3,0 3,0-4,0 2,0-3,0 100-130 80-110 1
Стыковое, без разделки, двухстороннее 5,0 4,0-5,0 3,0-4,0 200-240 160-200 2
Стыковое, V-образная разделка 10 5,0-6,0 4,0-5,0 250-300 240-280 5

Режимы автоматической сварки

Тип соединения Толщина металла, мм Диаметр электродной проволоки, мм Диаметр присадочной проволоки, мм Сила тока, А Расход аргона, л/мин Скорость сварки, м/ч Скорость подачи проволоки, м/ч Рабочее напряжение, В
Стыковое, без разделки 3,0 4,0 2,5 180-200 14-16 18-20 95-100 12
Стыковое, без разделки 6,0 5,0 2,5 250-290 16-18 17-18 90-100 14
Стыковое, без разделки. Сварка на подкладке
трёхфазной дугой
2,0 2,5 2,5 520-550 14-16 7-8 35-45

Для сварки алюминиевого сплава типа АМг6 толщиной 10мм рекомендуются следующие
режимы: диамтер электродной проволоки 5мм, присадочной — 4мм. Сила тока 580-600А,
расход аргона 25-28л/мин, рабочее напряжение 16-17В, скорость сварки 10м/ч.

Режимы автоматической и полуавтоматической сварки алюминия
в аргоне плавящимся электродом

При сварке плавящимся электродом и особенно тонкой электродной проволокой на
полуавтоматах, необходим правильный выбор параметров, с учётом особенностей
алюминиевых сплавов. Большое значение имеет их теплопроводность, при повышении
которой глубина проплавления уменьшается с увеличением свариваемой толщины.

Важную роль играет рабочее напряжение дуги. Его значение зависит от трёх составляющих:
состава защитного газа (марки аргона), силы сварочного тока и скорости подачи
электродной проволоки. Ориентировочные режимы сварки указаны в таблице:

Режимы автоматической и полуавтоматической сварки сварки алюминия плавящимся
электродом в аргоне

Толщина металла, мм Диаметр электродной проволоки, мм Тип соединения и подготовка к сварке Сила тока, А Рабочее напряжение, В Скорость подачи проволоки, м/ч Скорость сварки, м/ч Расход аргона, л/мин Число проходов
4 1,0-1,5 Стыковое, без разделки сварка двухсторонняя 120-250 19-55 325-360 25-29 10-12 2
10 1,6-2,0 250-300 25-30 290-325 15-25 14-18 2
5-6 2,0 Стыковое, без разделки, на подкладке 260-300 23-25 250-290 15-25 11-12 1
15-16 2,5-3,0 Без разделки, сварка односторонняя 380-430 24-28 145-215 11-15 12-16
20-22 3,0 420-480 30-33 215-250 11-15 14-18 2-4
25-30* 4,0 Двухсторонняя, с Х-образной разделкой 480-540 28030 145-215 11-15 15-20 4-6
5 2,5 400-420 26-32 11-15 16-22 5-8
*При сварке металла толщиной 40-50мм последующие проходы
выполняются при режиме: сила тока 420-450А, напряжение 26-28В, скорость
сварки 23-25м/ч

При сварке горизонтальных швов силу тока следует уменьшить на 10%, а при сварке
вертикальных швов — на 17%.

Видео: аргонодуговая сварка алюминия

Техника аргонодуговой сварки алюминия

Как варить алюминий в аргоне? Технология аргонодуговой сварки 
  алюминия

При
выполнении автоматической и полуавтоматической сварки алюминия большое значение
имеет расстояние от мундштука до края газового сопла и от края газового сопла
до изделия. На рисунке показаны оптимальные значения этих величин:

При увеличении этих расстояний ослабляется газовая защита (если не увеличивать
расход газа) и перегревается электродная проволока. А при уменьшении этих значений,
газовое сопло быстро загрязняется сварочными брызгами и возникает опасность
расплавления конца токоведущего мундштука.

Сварку
вертикальных швов необходимо производить снизу вверх. При
сварке стыковых соединений горелку, как правило, располагают перпендикулярно
к плоскости стыка, а при сварке тавровых соединений в нижнем положении — под
углом 40-45°.

При сварке металла малой толщины и при выполнении корневых швов в соединении
больших толщин, не допускаются поперечные колебания сварочной горелки. Такие
движения возможны только при выполнении верхних слоёв многослойного шва при
сварке металла большой толщины. В процессе сварки необходимо регулировать расход
аргона. При недостаточном расходе защитного газа горение дуги становится неустойчивым.
При чрезмерном расходе газа происходят завихрения в его потоках. Эти завихрения
захватывают воздух, он попадает в зону сварки и окисляет металл сварного шва
и зоны термического влияния.

При выполнении многопроходных швов после каждого прохода поверхность предыдущего
шва должна быть зачищена до металлического блеска и протёрта ацетоном или спиртом.

Применение импульсно-дуговой сварки

Импульсно-дуговая сварки позволяет повысить производительность сварочных работ,
благодаря такой технике, создаётся направленный струйный перенос металла, уменьшается
его разбрызгивание, а также повышается стабильность электрической дуги.

Применение импульсно-дуговой сварки очень перспективно для сварки алюминиевых
конструкций. Благодаря высокой концентрации энергии в импульсе, при оптимальном
времени импульсов и пауз можно обеспечить стабильное проплавление и правильное
формирование корня шва, а также значительно уменьшить сварочные деформации.

При сварке металла толщиной 6мм плавящимся электродом диаметром 1,6мм рекомендуются
следующие режимы: частота следования импульсов 100 имп./с. Сила тока I=160-180А,
рабочее напряжение U=18-21В, скорость сварки v=18-25м/ч. Сварка производится
за один проход.

При сварке металла большой толщины рекомендуется применять электроды диаметром
более 2мм. К примеру, используя проволоку диаметром 4мм, можно сваривать алюминиевые
сплавы (типа АМг-61) толщиной 90мм при Х-образной разделке за 5 проходов при
следующих режимах сварки: I=450-500А, U=22-25В, v=21-24м/ч.

Сварка больших толщин из-за высокой теплопроводности металла требует предварительного
и сопутствующего подогрева до температуры 150°.

Качество и механические свойства алюминиевых соединений

Свойства сварных соединений при аргонодуговой сварке алюминия зависят от типа
свариваемого сплава. У термически упрочняемых и термически не упрочняемых сплавов
свойства отличаются. Механические свойства сплавов при сварке неплавящимся электродом
и некоторые другие показатели представлены в таблице:

Марка сплава Толщина металла, мм Образец Состояние образца Присадочный материал Временный предел прочности, МПа Угол загиба, град
АД1 1,5 Основной металл
Металл шва
Отжиг после сварки 86,3
83,5
АМц 1,5 Основной металл
Металл шва
То же 121
121
АМг3 2,0 Основной металл
Металл шва
То же 230
220,7
АМг6 2,0 Основной металл
Металл шва
То же 361
367
Д20 2,0 Основной металл
Металл шва
Закалка и искусственное старение 443
272
АМг6АМ 19,0 Металл шва АМг6 273-328 95-180

С увеличением свариваемой толщины, при сварке чистого алюминия, прочность сварного
соединения снижается. Наилучшей свариваемостью обладают алюминиевые сплавы системы
Al-Zn-Mg. Благодаря их свойству самозакаливаться и искусственному старению после
сварки удаётся получить сварные соединения, по прочности близкие основному металлу.


Источник

Author: serj