Сварка алюминия и его сплавы

1.Характеристика сварки алюминия и его сплавы.

1.1Удаление  оксидной плёнки.

1.2 Материалы  для сварки алюминия и его  сплавов.

2. Обзор  наиболее распространенных способов  сварки алюминия и его сплавов.

2.1. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами алюминия и его сплавов.

2.3. Аргонодуговая сваркаи и сварка в среде защитных газов с подачей присадочной проволоки.

3. Контроль качества сварки.

4.Список литературы. 

1. Характеристика  сварки алюминия и его сплавы.

Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 600°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку с периодом а=0.4041нм. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность - 2.7г/см3 против 7.8г/см3 для железа и 8.94г/см3 для меди. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты: А999 (99.999% Al); высокой чистоты: А995 (99.995% Al), А99, А97, А95 и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99.0% Al). 

Технический алюминий изготавливают в виде листов, профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов и маркируют АДО и АД1.

  Характеристика сварки алюминия и его сплавов,  применяемые материалы.

Технология  сварки алюминия и его сплавов  достаточно многообразна, виды

сварки перечислены выше и имеют ряд особенностей. К числу основных

особенностей  сварки алюминия и его сплавов  любым из перечисленных методов

относятся: необходимость удаления окисной  пленки с поверхности свариваемых

изделий, тщательная подготовка под сварку, предварительный подогрев и др. В

работе [2] приведены основные трудности  сварки алюминия и его сплавов. К

ним относятся:

  Резкое падение прочности при высоких температурах может привести к

разрушению (проваливанию) твердого металла нерасплавившейся части кромок

под действием  веса сварочной ванны. В связи  с высокой жидкотекучестью,

алюминий  может вытекать через корень шва.

  В связи с большой величиной коэффициента линейного расширения

и низким модулем упругости сплав имеет  повышенную

склонность  к короблению. Уровень сварочных деформаций в 1.5-2 раза выше,

чем у  аналогичных стальных конструкций.

   Вследствие высокой теплопроводности алюминия необходимо применение

мощных  источников теплоты. С этой точки  зрения в ряде случаев желательны

подогрев  начальных участков шва до температуры 120-1500С или применение

предварительного  и сопутствующего подогрева.

  Металл шва склонен к возникновению трещин в связи с грубой столбчатой

структурой  металла шва и выделением по границам зерен легкосплавных

эвтектик, а также развитием значительных усадочных напряжений в результате

высокой литейной усадки алюминия (7%).

В настоящем  разделе приводятся основы технологии сварки алюминия и его

сплавов и применяемые сварочные материалы.

  Наиболее  распространенные деформируемые  сплавы - это сплавы алюминия с марганцем (АМц) и магнием (АМг), а также термоупрочняемые сплавы с медью типов Д1 и Д6 (дюралюминий). Из литейных сплавов чаще всего применяются различные виды силумина (сплава алюминия с кремнием) типов Ал2. Ал4 и Ал9. 

  1.1Удаление оксидной плёнки. 

В естественных условиях производства и хранения алюминий покрывается слоем

окиси, предохраняющим его от коррозии. На воздухе зачищенная поверхность

сразу же покрывается новым слоем окиси, толщина которого восстанавливается

практически в течение нескольких дней, надежно защищая металл от

дальнейшего окисления.

  Окисная пленка на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс

сварки. Обладая высокой температурой плавления она не

растворяется  в жидком металле в процессе сварки. Попадая в ванну, она

затрудняет  сплавление между собой частиц металла  и ухудшает формирование

шва.

Важной  характеристикой окисной пленки алюминия является ее способность

адсорбировать газы, в особенности водяной пар. Поэтому, окисная пленка

является  источником газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной

возникновения в нем несплошностей различного рода.

  При сварке плавлением алюминиевых сплавов наиболее рациональным типом

соединений  являются стыковые. Для устранения окисных включений в металле

швов  используют удаляемые подкладки  из коррозионно-стойкой стали, других

металлов  с повышенной температурой плавления, а также меди, благодаря ее

высокой теплопроводности. Используют также  остающиеся подкладки из

свариваемого  алюминиевого сплава или разделку кромок с обратной стороны

шва, что обеспечивает удаление окисных  включений из стыка в канавку

подкладки.   [pic]

  Подкладка, формирующая обратную сторону стыкового шва, имеет канавку,

различные формы.Чаще всего используют канавки прямоугольной формы которые обеспечивают стабильные условия для формирования шва и удаления окисных пленок при довольно значительных смещениях линии стыка и дуги от оси канавки.  

      1.3. Материалы для сварки алюминия  и его сплавов. 

      Сварочная  проволока.  При   дуговой  сварке   большинства   соединений

требуется проволока, металл которой заполняет  зазоры, а  также  обеспечивает

формирование  шва в соответствии с размерами, установленными  ГОСТ  14806-80.

Кроме того, проволока позволяет изменять состав шва, что особенно важно  при

сварке  различных  алюминиевых  сплавов.  Требуемый  для  легирования  состав

проволоки выбирают с учетом химического состава  свариваемых  кромок  и  доли

участия проволоки в образовании шва. Для дуговой  сварки  в  инертных  газах

содержание каждого элемента в проволоке можно рассчитать. 

   Доля проволоки в металле шва  зависит от типа соединения, толщины

свариваемых кромок, формы и размеров шва, зазоров.

   В зависимости от предъявляемых  к соединениям требований, для  сварки

каждого из алюминиевых сплавов обычно применяют несколько марок проволок.

Наиболее  простым подходом является применение универсальной проволоки,

которая обеспечивает сварным соединениям  достаточно высокие   значения всех

основных  характеристик: стойкость против горячих  трещин, прочность,

пластичность  и коррозионную стойкость. Остальные  рекомендованные проволоки

обеспечивают  соединениям повышенные значения одной  из названных

характеристик при удовлетворительных значениях всех остальных.

                    

                   Маркеровка сварочной проволки  

|А99, А97, А95 |А99           |А99           |СвА85Т        |А99   |А99   |

|АД0,АД1       |СвА5          |СвА5          |СвА5          |СвА97 |СвА97 |

|АМг3          |СвАМг3        |СвАМг5        |СвАМг5        |АВч   |АВч   |

|АМг5          |СвАМг5        |СвАМг63       |СвАМг6        |СвАМг5|Св1557|

|АМг6          |СвАМг6        |СвАМг63       |СвАМг61       |СвАМг6|Св1557|

|Прим. Проволоку с обозначением «Св»  поставляют по ГОСТ 7871-75, остальную   
 
 

   Проволока может применяться в двух назначениях: 

   как электродная проволока при  полуавтоматической или автоматической

сварке  в защитных газах (в шведском стандарте  называется «Autrod») 

   как присадочный материал при  аргонодуговой сварке неплавящимся  электродом

(в  шведском стандарте называется «Tigrod») 
 

   2. Обзор наиболее распространенных  способов сварки  алюминия и  его

сплавов. 

   Для алюминия и его сплавов  применяют практически все промышленные  способы

сварки  плавлением. К основным методам сварки относятся: ручная дуговая

сварка  покрытыми электродами (ММА), аргонодуговая  сварка неплавящимся

вольфрамовым  электродом с подачей присадочной  проволоки (ТIG),плазменная

сварка, полуавтоматическая сварка в защитном газе – бывает как минимум

четырех разновидностей (импульсная полуавтоматическая сварка, традиционная

полуавтоматическая  сварка, полуавтоматическая сварка с  управляемым

массопереносом  на инверторном источнике питания, полуавтоматическая сварка

на  источниках питания типа ВД-306ДК с  комбинированной вольтамперной

характеристикой). Другие виды сварки алюминия и его  сплавов, такие как

автоматическая  сварка под слоем флюса и газовая  сварка применяются

значительно реже и рассматриваться не будут. Каждый способ сварки имеет

свои  особенности, которые необходимо учитывать для наиболее эффективного их

использования при изготовлении изделий различного назначения. 

   2.1 . Ручная дуговая сварка покрытыми  электродами  алюминия и его

сплавов. 

   Ручную дуговую сварку покрытыми  электродами применяют при изготовлении

конструкций из технического алюминия, сплавов АМц и АМг, содержащих до 5 %

магния, а также силумина. Толщина свариваемого металла лимитируется

диаметром электрода. Минимальный диаметр  электрода обычно составляет 4 мм,

что вызвано  трудностями сварки электродами  малого сечения вследствие

высокой скорости их плавления. Алюминиевый  электрод расплавляется в 2-3

раза  быстрее стального. В связи с  этим толщина свариваемого металла  должна

быть  свыше 4 мм.