Сварка алюминия и его сплавов. Как варить алюминий?

Сварка алюминия и его сплавов. Как варить алюминий?

Сварка
алюминия
и его сплавов может быть выполнена всеми
способами сварки, известными в настоящее время. В промышленности и технике
существует достаточно много разных марок алюминия и алюминиевых сплавов.

Чтобы понять, как варить алюминий разных марок, нужно знать,
что технология и особенности сварки (включая режимы сварки) примерно одинаковы
для всех алюминиевых сплавов, в том числе и сам алюминий. При этом, их физико-химические
могут существенно отличаться.

Особенности сварки алюминия

1. Поверхность алюминия и его сплавов обволакивает тугоплавкая плёнка, состоящая
из оксида алюминия Al2O3. Температура плавления этой плёнки 2050°C и она существенно
затрудняет сплавление основного и присадочного материала. Поэтому, сварочные
кромки необходимо очистить от плёнки механическим способом.

Однако, чаще всего, очистка делается химическим способом, при использовании
флюсов, т.к. при очистке механическим способом плёнка достаточно быстро образуется
вновь из-за высокой активности алюминия, вступающем во взаимодействие с кислородом.

2. Вторая особенность это резкое снижение прочности алюминия при сильном его
нагревании. При температуре 400…500°C алюминиевые детали могут разрушаться даже
под действием собственного веса.

3. Основная трудность при сварке алюминия заключается в случае повышенных требований
к его коррозионной стойкости в агрессивных, химически активных средах. Коррозия
проявляется, в основном, при высокой температуре, либо при постоянных перепадах
температуры, а также при большой концентрации кислотных паров. В первую очередь
коррозия разрушает металл сварного шва и металл в
зоне термического влияния.

Причинами появления коррозии могут быть дефекты
сварного шва (газовые поры, непровары, шлаковые включения в виде пор, флокены).
Кроме этого, причиной коррозии может быть загрязнение сварного шва различными
примесями в процессе сварки. Особенно опасными являются примеси кремния и железа.
Поэтому, при сварке алюминия необходимо исключить попадание этих элементов в
металл сварного шва. Подробнее о сварных дефектах при сваривании алюмиевых конструкций
мы рассказывали здесь.

Марки алюминиевых сплавов, наиболее применяемые для сварки

Сплавы алюминия классифицируются на две группы: термически упрочняемые и, соответственно,
термически не упрочняемые. Среди термически не упрочняемых марок для сварки
применяются алюминиево-магниевые сплавы марок АМг. Их химический состав соответствует
ГОСТ 4784, а сортамент листов — ГОСТ 1946. См. таблицу:

Марка Основные элементы, % Примеси, %
Mg Mn V Si Ti Be Cu Zn
АМг 2,0-2,8 0,15-0,4* 0,4 0,4 0,1
АМг3 3,2-3,8 0,3-0,6 0,5-0,8 0,5 0,05
АМг5п 4,7-5,7 0,2-0,6 0,4 0,4 0,2
АМг5н 4,8-5,5 0,3-0,6 0,02-0,2 0,5 0,5 0,05
АМг6м 5,8-6,8 0,5-0,8 0,4 0,02-0,1 0,0001-0,005 0,4 0,1
АМг6т 6,0 По ТУ ОП38-56

Обозначения: п-полунагартованные; м-отожжённые; н-нагартованные; т-закалённые
и подверженные естественному старению.
* или хром в таком же соотношении

С увеличением процентного содержания магния до 7%, свариваемость металлов ухудшается.
При содержании магния до 3% увеличивается риск образования трещин, но сварной
шов становится более плотным.

Для уменьшения количества пор в сварном шве выбирают присадочную проволоку,
в которой содержание магния выше, чем в свариваемом металле. Благодаря этому,
пористость шва снижается.

Для сварки высокопрочных конструкций применяются термически обрабатываемые
алюминиевые сплавы — дюрали. Марки дюралей Д1, Д16 и Д19 широко используются
при сварке плавлением. Сплав Д20 относится к удовлетворительной группе
свариваемости сталей.

Магниево-алюминиевые сплавы с содержанием алюминия до 11% удовлетворительно
свариваются при сварке плавлением. А при таком способе сварки, как контактная
сварка, свариваемость этих металлов
хорошая.

Видео: сварка алюминия для начинающих

Очистка свариваемых кромок алюминиевых деталей

Пред тем, как приступить к сварке алюминия, сварные кромки деталей и прилегающие
к ним участки основного металла должны пройти механическую очистку, и это касается
всех
видов сварки. Кроме того, они должны быть тщательно протравлены.

После травления детали промывают водой и сушат в тёплом воздухе. При такой
очистке допускается хранение деталей перед сваркой в течение двух суток. Состав
травителей для алюминия и его сплавов приведён в таблице:

Дуговая сварка алюминиевых строительных металлоконструкций

Для дуговой сварки строительных металлоконструкций применяют для сваривания
алюминиевых частей между собой угольные электроды. В этом случае в качестве
присадочного материала используют прутки из алюминия марок А0 и А1, или алюминиевых
сплавов АМц и АК.

В этом случае для сварки выбирают ток постоянный, прямой полярности. Диаметр
электрода обычно выбирают в пределах 6-8мм, исходя из толщины свариваемых кромок.
Величина сварочного тока составляет 150-500А.

Кроме угольных электродов часто применяется проволока Св-АВ00, Св-А1, Св-АМц,
Св-АК5 или же используют проволоку из такого же сплава, как и свариваемые детали.
Сварку осуществляют постоянным током обратной полярности, с максимально возможной
короткой дугой. Силу сварочного тока определяют из расчёта 25-30А на миллиметр
диаметра электрода.

Перед сваркой алюминия присадочные
прутки и свариваемые кромки покрывают слоем флюса для удаления с их поверхности
плёнки из оксида алюминия Al2O3. Хорошие результаты показал флюс АФ-4А. В его
состав входит 28% хлористого натрия (NaCl), 50% хлористого калия (KCl), 14%
хлористого лития (LiCl) и 8% фтористого натрия (NaF).

Алюминиевые листы толщиной до 3мм сваривают с отбортовкой. Если толщина составляет
3-8мм, сварка производится без скоса кромок. При толщине листов более 8мм, применяют
разделку сварных кромок с общим углом раскрытия 60-70° и перед сваркой выполняют
предварительный подогрев до температуры 200-250°C. После окончания сварки с
поверхности сварных швов удаляют шлак и остатки флюса, промывают водой и протирают
ветошью. Для более эффективной очистки используют 5%-ный раствор азотной кислоты
HNO3. После протравки кислотой также выполняют промывание сварного соединение
водой с последующей просушкой.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия под флюсом

Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом применяют в случае, когда
толщина свариваемых алюминиевых листов или кромок деталей превышает 8мм. В этом
случае применяют сварочную проволоку Св-А1 или Св-АМц. Диаметр проволоки 2-3мм.

Применяемый при автоматической или полуавтоматической сварки алюминия флюс
имеет следующий состав: 20% хлористого натрия (NaCl), 50% хлористого калия (KCl),
30% криолита. Толщина наносимого флюса составляет 10-35мм, в зависимости от
толщины свариваемых деталей.

Выполняют сварку постоянным током обратной полярности. Напряжение дуги составляет
38-44В, величина вылета электрода 25-40мм. Силу тока устанавливают 300-450А.
Рекомендуемая скорость сварки составляет 12-20м/ч.

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов

Аргонодуговая сварка алюминия нашла широкое применение в промышленности и строительстве
благодаря высокому качеству
сварки. При этом, нет необходимости применять защитные флюсы и покрытия,
которые, в дальнейшем, могут вызвать коррозию металла сварного шва.

Сварку алюминия в аргоне выполняют постоянным током обратной полярности. Можно
производить сварку переменным током, но, для этого необходимо использовать балластный
реостат и осциллятор.

При толщине свариваемых алюминиевых деталей до 6мм электроды выбирают диаметром
до 4мм. Если толщина свариваемых кромок более 6мм, то применяют электроды диаметром
6мм. Сила сварочного тока выбирается из расчёта 30-45А на 1мм диаметра электрода.
Расход аргона при аргонодуговой сварке алюминия обычно составляет 6-15л/мин.

Сварку выполняют при максимальной короткой дуге (менее 2мм). Такая технология
сварки позволяет разрушать оксидную плёнку на поверхности алюминиевых деталей.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия в среде
аргона

Автоматическую и полуавтоматическую аргонодуговую сварку алюминия выполняют
специальными шланговыми автоматами и полуавтоматами. Для сварки устанавливают
постоянный ток обратной полярности.

Сварочную проволоку применяют следующих марок: Св-АВ00, Св-А1, Св-АМц, Св-АК.
Возможно применение проволоки из того же материала, что и свариваемые детали.
Детали толщиной до 10мм сваривают без разделки, при большей толщине свариваемого
металла выполняют V- или X-образные разделки кромок. Сила тока для проволоки
диаметром до 2мм, составляет 250-300А. Рекомендуемая скорость сварки 30-40м/ч.
Более подробно о сварке алюминиевых конструкций в среде аргона мы рассказываем
в
этой статье. В ней вы также найдёте видеоролик об аргонодуговой сварке алюминия.


Источник

Author: serj