Особенности сварки сплавов на основе алюминия

Сварка деталей из алюминия и его сплавов затрудняется по следующим причинам: · очень плохая сплавляемость металла из-за образования на его поверхности тугоплавкой оксидной пленки А12О3; · при нагреве до 400...450 ºС алюминий сильно теряет свою прочность и деталь может разрушиться от легкого удара или от действия собственной массы; · металл, минуя пластическое состояние, при нагреве сразу переходит из твердого в жидкое состояние; · коэффициент линейного расширения алюминия в 2, а теплопроводность в 3 раза больше, чем у стали; · поглощение растворенным металлом воздуха способствует образованию пор. Наиболее эффективные средства для удаления оксидной пленки – химическое взаимодействие с элементами из группы галогенов. В природе известно много соединений, содержащих галогены, но для использования в качестве сварочного флюса они должны иметь невысокую (600...700 °С) температуру плавления. Этим требованиям удовлетворяют соли щелочных и щелочно-земельных металлов (NaF, NaCl, KC1, Na3AlFe6, BaCl2, CaF2 и др.). У сварки с применением флюса много положительных сторон. Однако ее нельзя применять в различных пространственных положениях. Кроме того, коррозионная стойкость шва снижается из-за остатков флюса на его поверхности. Алюминий и его сплавы сваривают дуговой, аргонодуговой и газовой сваркой. Поверхности обезжиривают растворителями и очищают от нагара, масла и грязи не более чем за 2...4 ч до сварки. Дуговую сварку выполняют угольными или плавящимися электродами. Сварку угольными электродами ведут на постоянном токе прямой полярности. Детали толщиной до 2 мм сваривают без присадочного металла и разделки кромок, а свыше 2 мм и с зазором, составляющим 0,5...0,7 от толщины свариваемой детали, с разделкой кромок. Оксидную пленку удаляют с помощью флюса АФ-4А. Сварку плавящимися электродами проводят короткой дугой при обратной полярности из расчета не более 40 А на 1 мм диаметра электрода со скоростью 0,4...0,6 м/мин. Перед заваркой трещину разделывают в виде канавки по всей длине. Аргонодуговую сварку выполняют неплавящимся вольфрамовым электродом на установках УД Г-301 и УДГ-501. В зависимости от толщины стенки свариваемой детали выбирают диаметр электрода и силу тока. Чем тоньше стенки, тем меньше диаметр электрода и сила тока.

Сварка цветных металлов.

В процессе фазового перехода легкие компоненты улетучиваются, выгорают, это пагубно сказывается на состоянии шва. Он растрескивается. Тугоплавкие окислы – еще одна проблема. Иногда необходимо увеличить рабочий ток, чтобы пробить оксид. При сварке цветных металлов и сплавов нередко расплав становится слишком текучим, необходимо изолировать ванну расплава. Для некоторых сплавов необходимо ограничить не только контакт с кислородом, но и другими компонентами воздуха. Азот в качестве защитной атмосферы для некоторых сплавов не годится.

Подготовительный этап заключается в удалении жирных пятен, очищении деталей от грязи. Окислы зачищают до блеска, свариваемые поверхности протравливают перед работой. На толстых деталях формируют кромки. Сварку цветных металлов и их сплавов проводят в нижнем положении, некоторые расплавы по текучести напоминают ртуть. Выбор электродов, режима работы зависит от химического состава сплава. При выборе сварочного аппарата необходимо правильно оценивать свариваемость сплава, учитывать температуру плавления, толщину заготовки.

Характеристика сварки и наплавки под слоем флюса.

Этот вид наплавки по сути является развитием ручной наплавки с электродами с толстым качественным покрытием. Наплавка под слоем флюса разработана коллективом под руководством акад. Е.О. Патона в 1938–1939 гг. Сущность электродуговой наплавки под слоем флюса заключается в том, что сварочная дуга горит между голым электродом и изделием под слоем гранулированного флюса с размерами зерен 0,5…3,5 мм и толщиной 10…40 мм При использовании этого способа можно повысить мощность сварочной дуги за счет увеличения допустимой плотности тока до 150...200 А/мм 2 (при ручной дуговой сварке плавящимся электродом не превышает 15...30 А/мм 2) без опасности перегрева электрода. Производительность сварочно-наплавочных работ повышается в 6...7 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой. Горение дуги под слоем флюса способствует резкому снижению теплообмена с внешней средой, в результате чего удельный расход электроэнергии при наплавке металла уменьшается с 6...8 до 3...5 кВт-ч/кг. Значительно улучшаются условия формирования наплавленного металла и его химический состав. Так, содержание кислорода в наплавленном слое в 20 раз и более, а азота – втрое ниже, чем при наплавке открытым электродом