Сварка и наплавка деталей из алюминиевых сплавов

Блоки цилиндров, картера сцеплений, головки блоков, крышки распределительных шестерен, впускные трубопроводы, корпуса масляных насосов и другие детали машин изготавливают из алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ9.

Характерными дефектами этих деталей являются трещины, отколы, пробоины, раковины. Сложность их сварки обуславливается следующими причинами:

· алюминиевые сплавы обладают большой теплопроводностью, теплоемкостью и скрытой теплотой плавления, поэтому сварка должна выполняться мощным и концентрированным источником тока (теплопроводность алюминия в три раза выше теплопроводности стали);

· низкая удельная плотность (2,7 г/см³) и температура плавления (660 ⁰С) алюминия по сравнению с тугоплавкой пленкой, образующейся на поверхности шва, Al₂O₃ (3,85 г/см³) и температура ее плавления (2050⁰С) затрудняют процесс сварки;

· высокий коэффициент линейного расширения (в два раза больше, чем в стали) приводит к деформациям и короблению алюминиевых деталей;

· высокий коэффициент усадки (1,8 %) приводит к возникновению больших внутренних напряжений при остывании в местах сварки, в результате которых могут появиться трещины;

· повышенная склонность к образованию пор, вызываемых выделением водорода, требует предварительного подогрева детали до 100…130 ⁰С;

· алюминиевые сплавы при плавлении не меняют цвета, что затрудняет определение начала плавления металла, результатом чего может быть проваливание стенки детали под силой тяжести расплавленного металла.

Для восстановления деталей из алюминиевых сплавов в подвижных ремонтных мастерских войскового звена применяют газовую и электродуговую сварку, а на авторемонтных предприятиях кроме этого применяют аргонодуговую и другие способы сварки.

Газовая сварка деталей из алюминиевых сплавов ведется строго нейтральным пламенем. Мощность горелки выбирается из расчета расхода ацетилена 0,075…0,1 м³/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

В качестве присадочного материала используют сварочную проволоку марки СвАМц. Могут быть также использованы прутки, отлитые из выбракованных алюминиевых деталей.

Для разрушения окисной пленки используют флюс АФ-4А (состоящий из хлористого натрия – 28 %, хлористый калий – 50 %, хлористый литий – 14 %, фтористый натрий – 8 %), АН-4А, АН-А201. Флюс образует с окислами легкоплавкие с небольшой плотностью растворы, которые выплывают на поверхность сварочной ванны в виде шлака.

Подготовка деталей к сварке включает механическую обработку трещины (зачистка, разделка), химическое обезжиривание ацетоном и каустической содой, промывку водой, осветление 20 % - ным раствором азотной кислоты и повторную промывку водой.

Сварка ведется непрерывно, без отрыва пламени от сварочной ванны, концом присадочной проволоки размешивается расплавленный металл. После сварки деталь медленно охлаждают, сварочный шов освобождают от шлака и промывают горячей водой от остатков неиспользованного флюса.

Электродуговая сварка алюминиевых деталей осуществляется постоянным током при обратной полярности. Катод, присоединенный к детали, способствует разрушению окисной пленки. На катоде возникает ярко светящиеся и кипящее на поверхности катодное пятно, в котором окисная пленка алюминия быстро разрушается и оттесняется к краям пятна. Кроме того, сварка обратной полярностью позволяет увеличить скорость процесса и уменьшить коробление детали.

Для сварки используют электроды ОЗА-2, изготовленные из проволоки Cв-АК5 с покрытием, в состав которого входит флюс АФ-4А. Это покрытие очень гигроскопично, поэтому электроды перед применением необходимо просушить при 200…300 ⁰С в течение 1,0…1,5 ч.

Сила сварочного тока принимается равной (30…40) d_э. Диаметр электрода d_э выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла: при толщине детали 4…9 мм - d_э 5 мм, при толщине детали 10…18 мм - d_э = 6 мм.

В процессе сварки электрод устанавливается перпендикулярно шву и перемещается без поперечных колебаний со скоростью 0,4…0,6 м/мин. Длина дуги не должна быть больше диаметра электрода. В связи с трудностью повторного зажигания дуги из-за образования шлака сварка ведется непрерывно. Повторное зажигание дуги производится за кратером.