Заваряване на алуминий

Заварените структури използват чист алуминий и неговите сплави:

• кован, използвани под формата на изковки, валцовани продукти и т.н., се подразделят на нерезистентни и топлинно укрепени.
• Леярна (AL), Използва се за отливки - заваряването на такива сплави се използва за коригиране на дефектите при леене.

Несъдържащи топлина алуминиеви сплави са заваряеми и най-често се използват за заваряване. Следните марки са класифицирани като деформационни сплави без топлина:

• АД и AD1 - технически алуминий;
• AMC - алуминиево-манганови сплави (на базата на системата Al-Mn);
• AMg-алуминиево-магнезиеви сплави (на базата на системата Al-Mg).

Мнозинството топлоустойчиви деформируеми алуминиеви сплави се отнася за трудно заваряващи се сплави, поради което тяхното използване за заварени конструкции е препоръчително само в случаите, когато е възможно термична обработка на продукта. Основни категории от деформируеми чрез топлина сплави:

• D1, D16, D18, D19, M40, VAD1, VD17 - алуминий-мед-магнезий (dural), на базата на системата Al-Cu-Mg;
• В92, В92Ц, АЦМ - алуминий-магнезий-цинк;
• AK6, AK6-1, AK8, AD31, AD33, AD35, AB - базирани на системи Al-Mg-Si и Al-Mg-Si-Cu;
• AK2, AK4, AK4-1 - на базата на системата Al-Mg-Cu-Fe-Ni;
• D20 и D21 са алуминий-мед-манган;
• VAD23 - на базата на системата Al-Mn-Cu-Li-Cd;
• B93, B94, B95, B96 - на базата на системата Al-Mg-Cu-Zn.

Основните трудности при заваряването на алуминий и неговите сплави и методите за разтваряне

1. образуване огнеупорен алуминиев оксид Al2O3 (Точка на топене 2050 ° С) с по-висока плътност от алуминий, което усложнява легиращи съединения ръбове и помага за спояване замърсяване метални частици на филма. Преди заваряване, отстраняване на филм е необходимо за почистване на повърхността и ръбовете на съседен основен метал, и особено добре пълнител метална повърхност (поради голяма повърхност и относително нисък обем) механични средства или химическо почистване.

Оксидният филм, образуван при заваряване на алуминий, се отстранява или чрез катодното разпрашване, или с потоци, които осигуряват тяхното разтваряне или унищожаване чрез прехвърляне към летливи съединения.

Катодното разпрашаване е възможно при заваряване с обратна полярност. Когато аргон заваряване консуматив електрод обратна полярност не се прилага поради неравномерно разпределение на топлина между електрода и заготовката (70 и електрода 30 на обекта за заваряване). Поради тази причина, заваряването се извършва на променлив ток, при който разрушаването на филма се извършва в полупериоди на обратна полярност.

2. При високи температури силата намалява рязко, а твърдият метал на ненаместената част на ръбовете може да се срути под действието на масата на заваръчния басейн. Алуминият е силно течен и може да тече през корена на ставата. Той практически не променя цвета си при загряване, така че по време на заваряването е трудно да се контролират размерите на заваръчния басейн. За да се избегне прогаряне през или неуспехи когато се използва еднослойно метално заваряване или заваряване на първите слоеве на многопропускливи заваръчни шевове при висока работеща енергия, се използват формовани изделия от керамика, стомана или графит.

3. Поради високата стойност на коефициента на линейно разширение и ниския модул на еластичност, алуминиевите сплави имат повишена тенденция към измятане (Деформации). За да се намалят деформациите, могат да се използват специални технологични мерки (оптимални заваръчни режими, отопление и др.).

4. Заваряването се възпрепятства не само от появата на оксиден филм, но и от водород шупливост, намаляване на еластичността и якостта на метала. Порите се появяват главно в заваръчния метал, както и в линията на сливане. Сплавите от типа AMg се считат за особено склонни към образуване на пори.

В тази връзка е необходимо да се извърши много задълбочено химическо почистване на заваръчната тел и механично почистване и обезмасляване на заварените ръбове. При заваряване на метал с голяма дебелина, за да се намали порьозността, се получава предварително и придружаващо нагряване до температура от 150 до 250 ° С.

5. От гледна точка на високата топлопроводимост на алуминий, е необходимо да се заварява мощни източници на топлина. В някои случаи се препоръчва предварително загряване на началните сечения на заварката до температура от 120-150 ° C или свързаното с тях загряване.

6. При заваряване в метал може да се образува шев горещи пукнатини, който се причинява от процесите на вътрешна деформация и напрежение по време на кристализацията на метала на заваръчния басейн. За да се намали вероятността от появата им, могат да се добавят специални модификатори към заварените стави, за да се подобри кристалната структура на съединението и също така е необходимо да се избегне близостта на шевовете.

Заваряване в околната среда на инертни газове

Заваряването на алуминий в средата на инертните газове се извършва чрез не-консумативни (волфрамови) или топилни електроди. Като инертни газове се използва аргон от високо или първо качество, хелий с висока чистота или смеси от аргон с хелий.

Волфрамови електроди могат да бъдат итритирани или лантанизирани. Използването на волфрамов електрод с диаметър от 2 до 6 мм е подходящо за заваряване на метали с дебелина до 12 мм. В зависимост от степента на алуминиевата сплав се избира запълващ проводник с диаметър от 2 до 5 мм. Например, за технически марка алуминиева тел може да се прилага AO, AC или AD, за сплави от тип AlMg - тел и други марки, но с повишено количество на Mg (1-1.5), за да се компенсира неговите изпарения.

Ръководство аргон заваряване волфрамов електрод може да се извърши на инсталации AC тип UDG (UDG-300, UDG-500) със скорост на потока от аргон от 6 до 15 л / мин. Заваряването на метал може да се извърши и в хелий, като консумацията на хелий е 1.8-2.2 пъти по-голяма от аргон. При заваряване в аргон, напрежението на дъгата е 15-20 V, докато се заварява в хелий 25-30 V.

Таблица. Препоръчителни режими на метално заваряване с волфрамов електрод

Заваряването на алуминиеви листове с дебелина до 3 мм може да се извърши в един проход върху облицовката. Дебелината на метала от 4 до 6 mm може да бъде заварена без скосяване на ръбовете за два прохода от двете страни. За заваряване на метал с дебелина повече от 6 mm се изисква V-образно рязане и увеличаване на броя на проходите до четири (за дебелина от 8 до 15 mm). Възможно е също и X-образно рязане. Разширените фуги се извършват чрез автоматично заваряване.

Трифазна дъга може да се използва за подобряване на заварката на волфрамов електрод (3-5 пъти). По-мощен източник на топлина позволява заваряването на алуминий до дебелина до 30 мм в един проход на облицовката.

Фигура. Заваряване на алуминий с трифазна дъга и тип заварка

Металът се загрява непрекъснато, защото винаги има една от трите кукулативни дъги - една независима дъга, изгаряща между волфрамовите електроди, и две зависими дъги, които горят между продукта и електродите.

заваряване с консумируем електрод се извършва както в чист аргон, така и в смес от аргон с хелий (до 70 хелий) с проводник с диаметър 1.5-2.5 mm при постоянен ток с обратна полярност. Режещият ръб може да бъде V-образна или X-образна с ъгъл на отваряне 70-90 ° (за поставяне при рязане на върха на факела) или винеоподобна тъпност - 6 mm.

Фигура. Процедурата за запълване на рязането при заваряване на плоча с консумируем електрод (тел) в среда на инертен газ

Скоростта на заваряване зависи от съединението и може да достигне 40 m / h. Тел се захранва със скорост до 400 m / h. С използването на смес от аргон и от 30 до 70 от хелий увеличава дълбочината на проникване и ширина, които позволяват едно преминаване за извършване на лигавицата на метална заварка с дебелина 16 мм, и в две преминавания - 30 мм. Завареният шев става по-благоприятен в този случай (вижте снимката по-долу).

Фигура. Форми на шевове при заваряване на дебел метален метал с консумируем електрод (тел) в среда на инертен газ

Автоматично дъгово заваряване

Автоматичното заваряване на алуминий и неговите сплави се извършва чрез полуотворена дъга над поточен слой или затворена дъга под поток.

Автоматично заваряване консуматив електрод над слоя на поток могат да бъдат произведени с използването на флуорид-хлорид флюсове класове AN-AN-А1 и А4. Поток клас AN-A1 използва за технически алуминиеви съединения, поток клас AN-А4, която не съдържа натриев хлорид, - в продължение на алуминиево-магнезиеви сплави. За сплавите от този тип присъствието на NaCl в поток е невалиден, защото поради алуминий и магнезий от натриев поток се намалява, което влиза в ставата и води до порьозност в метала и намаляване на пластичност.

Автоматично заваряване на листове се провежда върху слой от флюс, тъй като дори нестопено поток е с висока електрическа проводимост, шунтове електрическа дъга процес и дава стабилност. Широчината и дебелината на изсипва поток зависи от дебелината на алуминиевото фолио (като правило, с ширина 25-45 mm и 7-16 mm в дебелина). За да се избегнат течове на метални течности от задната страна на заваръчния шев, се изисква стоманена облицовка. Арката се захранва от постоянен ток на обратна полярност.

Автоматичната дъгова заварка обикновено се извършва чрез разделен електрод с променлив ток или при постоянен ток с обратна полярност. Нанасяйте потоци с намалена електрическа проводимост, например керамични потоци от марки ЖА-64 и ЖА-64А.

Газова заварка

При газово заваряване на алуминий, ацетиленът се използва главно като горивен газ. Консумацията на ацетилен е около 100 л / час на 1 мм от дебелината на заварения метал.

Диаметърът на пълнежния прът, който е тел от алуминий или неговите сплави, обикновено е 1,5-5,5 мм, в зависимост от дебелината на продукта, който ще се заварява.

За да се предотврати окисляването на метала и да се отстранят оксидите, използвайте специални потоци, например марки AF-4A (50 KCl, 28 NaCl, 14 LiCl, 8 NaF). При заваряване потокът се въвежда или с пълнежен прът или се нанася предварително върху заварените краища под формата на разредена паста във вода. Потокът в разредено състояние не може да се съхранява повече от 8-10 часа.

Когато дебелината на заготовките е повече от 4 мм, е желателно да се извърши рязането на ръбовете. При дебелина на листа над 8 мм се извършва общо или локално отопление. Заваряването се извършва по "левия" начин. В края на заваряването, за да се отстрани потока, заварките се измиват с топла вода или 2-хромова киселина.

Ръчно дъгова заварка

Ръчно дъгова заварка покрити с електроди Използва се за заготовки от търговски алуминий, алуминиево-силиконови сплави, AMg сплави (с магнезиево съдържание до 5) и AMC с дебелина на продукта повече от 4 мм. Извършва се на постоянен ток с обратна полярност, обикновено при високи скорости без напречни колебания. С дебелина на метала от 10 mm и повече, е желателно да се режат заварените ръбове.

Като правило се използва челно съединение. Не се препоръчва използването на връзки и връзки, тъй като шлаката може да изтече в празнините, което затруднява премахването по време на измиване. Остатъците от шаски могат да доведат до корозия.

Преди заваряване е необходимо частите да се затоплят до температура 100-400 ° C, в зависимост от дебелината им. Металният прът на електрода е направен от жици със състав, който приближава състава на основния метал (например, OZA-1 електроди). За сплави AMG се използва тел с повишено количество магнезий (с 1,5-2), за да се компенсира неговият въглероден оксид по време на заваряване. Основните компоненти на покритието с електроди са крилолит, флуорид и хлоридни соли на калий и натрий.

Ръчно заваряване въглероден електрод Прилага се само за несъответстващи дизайни. Извършва се на постоянен ток с директна полярност. Като електроди се използват въглеродни или графитни пръчки. Когато дебелината на заварения продукт е повече от 2,5 мм, ръбовете се изрязват. Диаметърът на пълнителя е 2-8 мм. Слоят за потока се прилага или върху пръта, или върху заварените ръбове под формата на паста.

Електромагнитно заваряване

Електромагнитно заваряване на алуминий и неговите сплави се извършва за дебелини от 50 до 250 мм и е особено ефективно за големи дебелини. Извършва се на променлив ток чрез топене на дюзи или плочи електроди, като се използват флюсове на основата на халогениди на алкалоземни и алкални метали (например AN-301 и AN-302). Слеят се образува чрез медни водоохлаждащи или графитни кристализатори. Скоростта на заваряване е 6-8 m / h. Получените заварки имат якост, равна на 80-100 якост на основния метал.

Плазмено заваряване

Плазменото заваряване поради високата концентрация на енергия в точката на нагряване и дълбоко проникване се счита за обещаващ начин за свързване на алуминий и неговите сплави.

Основните предимства на плазмената заварка на алуминий:

• висока скорост;
• стабилност и простота на контрола на процеса в сравнение с ръчната дъгова заварка;
• много по-малка зона на топлинно влияние.

В резултат на дълбокото проникване процентът на основния метал, участващ в образуването на заварената става, рязко нараства, но се изисква точност при сглобяване на частите за заваряване и прокарване на горелката над съединението. За алуминиеви сплави е необходимо да се захранва плазмената дъга с променлив ток.

Заваряване с електронен лъч

Електронното заваряване е един от ефективните начини за съединяване на продукти от алуминий и неговите сплави.

Основните предимства на заваряването с електронен лъч от метал:

• получаване на плътни качествени шевове;
• минимална топлинна мощност;
• минимално омекване на алуминий в засегнатата от топлина зона;
• висока скорост на заваряване;
• минимална деформация на конструкциите.

Филмът от алуминиев оксид се разрушава от действието на метални пари върху него, както и от разлагането му във вакуум. Вакуумът помага също така да се отстрани водородът от заваряването.