Материал: Технологические основы современных способов сварки. учебное пособие. Пешков В.В., Коломенский А.Б

Пленку оксидов, находящуюся под жировой смазкой, удаляют механическими способами или химическим травлением. При механических способах свариваемые кромки на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, шабером или металлической щеткой. Для щеток рекомендуется использовать проволоку из нержавеющей стали диаметром не более 0,15 мм. Зачистка кромок шабером или металлической щеткой предпочтительнее, так как не создает опасности загрязнение шва абразивом.

Оксидные пленки могут быть удалены химическим способом. При этом способе подготовки поверхностей под сварку детали травят в течение 0,5-1 мин. в реактиве состава: 50 г едкого натра технического и 45 г фтористого натрия технического на 1 л воды. После травления следует промывка в проточной воде и осветление в течение 1-2 мин. в 30-35%-ном растворе азотной кислоты для алюминия и сплавов типа АМц или в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты для сплавов типа АМг и В95. После повторной промывки в проточной воде обработка заканчивается сушкой сжатым воздухом при темпера-

туре 0-90°С до полного испарения влаги.

Подготовленная таким образом поверхность сохраняет свои свойства в течение 3-4 дней. При более длительном хранении необходима повторная зачистка кромок.

Для очистки поверхности алюминиевой сварочной проволоки рекомендуется следующая ее обработка: промывка растворителем до обезжиривания; травление в 15%-ном растворе

технического едкого натра в течение 5-10 мин при 60-70°С;

промывка в холодной воде; сушка; дегазация при 350°С в т е- чение 5-10 мин. в вакууме 0,1 Па. Операция вакуумной дегазации может быть заменена подкалкой в атмосфере воздуха при

300°С в течение 10-30 мин.

Для уменьшения пористости швов и удаления адсорбированной влаги после химической обработки рекомендуется сва-

рочную проволоку отжигать в инертном газе при 200-480°С в

221

течение 30-80 мин. Отжиг проволоки в аргоне снижает содержание адсорбированной влаги не менее чем в 5 раз.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Этот вид сварки применяется в основном при изготовлении неответственных, малонагруженных конструкций из технического алюминия, алюминиевых сплавов типа АМц и АМг, содержащих до 5% Mg, а также изделий из силумина.

Технологическая прочность, механические свойства и коррозионная стойкость сварных соединений, выполняемых покрытыми электродами для сварки алюминия и его сплавов, определяются в первую очередь составом стержней электродов, так как легирование металла шва через покрытие исключительно сложно и трудновыполнимо из-за высокой химической активности Al.

Сварка покрытыми электродами выполняется, как правило, при толщине листов от 4 мм и более. Металл толщиной 10 мм и выше предварительно подогревают. Температуру предварительного подогрева выбирают в зависимости от толщины

металла в интервале 100-400°С. Сварку производят постоянным током (из расчёта до 60 А на 1 мм диаметра электрода) обратной полярности, как правило, без колебаний конца электрода. Электроды применяют диаметром 4-8 мм. Металл толщиной до 10 мм сваривают без разделки кромок. Зазор в стыке не должен превышать 0,5-1 мм. Сварку выполняют обычно с двух сторон. Угловые швы имеют катеты не менее 6x6 мм, что вызвано трудностями сварки электродами малого сечения вследствие высокой скорости их плавления.

Соединения, полученные, например, сваркой покрытыми электродами ЭА-1 (хлористый калий – 40%; хлористый натрий

– 30%; криолит – 30%), обладают удовлетворительными меха-

ническими свойствами: σв до 83,4 МПа и угол загиба до 180°.

Автоматическая сварка по флюсу. Сварка плавящимся электродом по флюсу используется при изготовлении конструкций типа ёмкостей, котлов, цистерн из технического алю-

222

миния и сплава АМц, как правило, достаточно большой толщины (10-30 мм). Сварка производится на постоянном токе обратной полярности. Флюсы состоят из галогенидов, при сварке практически не взаимодействующих с жидким алюминием, и криолита. Например, флюс АН-1А: NaCl – 20%; KCl – 50%; Na3AlF6 – 30%.

С обратной (корневой) стороны шва для предотвращения протёков жидкого металла необходима стальная формирующая подкладка.

Благодаря высокой концентрации энергии при сварке алюминия по флюсу достигается глубокое проплавление основного металла, поэтому металл толщиной 20-25 мм и более может свариваться без разделки кромок. Сварка может выполняться одной электродной проволокой или двумя, одновременно подаваемыми в сварочную ванну (сварка расщепленным электродом).

Ориентировочные режимы однопроходной сварки по слою флюса приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Режимы однопроходной сварки алюминиевых сплавов по слою флюса одиночным электродом на формирующей под-

кладке

При сварке по флюсу обеспечиваются достаточно высокие механические свойства сварных соединений (табл. 3.2).

Из-за малой жесткости проволоки, колебания её конца отклонения от оси шва могут привести к непроварам. В этом случае более благоприятные результаты даёт сварка сдвоен-

223

ным электродом, так как увеличиваются размеры сварочной ванны и время пребывания металла в жидком состоянии, а следовательно, улучшается дегазация и уменьшается пористость.

Таблица 3.2 Механические свойства сварных соединений алюминиевых сплавов, выполненных однопроходной сваркой по слою

флюса

Сварка в инертных газах – наиболее распространённый способ сварки, применяющийся для изготовления сварных конструкций из алюминиевых сплавов ответственного назначения. Сварка выполняется неплавящимся вольфрамовым электродом (ручная и механизированная) и плавящимся электродом (полуавтоматическая и автоматическая). В качестве защитного инертного газа используют в основном аргон первого сорта или гелий высокой чистоты, а для сварки плавящимся электродом – смесь аргона с гелием. Выбор вида сварки в инертных газах определяется толщиной металла, конструкцией изделия и масштабом производства.

Дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом

в среде инертных газов является наиболее универсальным способом сварки. Этим способом можно выполнить сварку в различных пространственных положениях и в труднодоступных местах. Формирование шва наилучшее. Этот способ обеспечивает получение плотных швов, малонасыщенных газами. При этом достигается высокая прочность и пластичность сварных соединений, близкие к прочности и пластичности основного металла.

Сварка неплавящимся электродом может производиться одной, двумя или тремя дугами.

224

При двухдуговой сварке с растянутой ванной создаются благоприятные условия для предупреждения образования пор.

Трёхфазная дуга является одним из наиболее мощных концентрированных источников тепла, её мощность более чем в 2 раза превышает мощность однофазной дуги при том же токе и напряжении. Трёхфазная дуга отличается высокой устойчивостью. При сварке трёхфазной дугой постоянно горит, по крайней мере, одна дуга, поэтому на осциллограмме не наблюдается значительных пиков зажигания и нулевых площадок тока. Применение сварки трёхфазной дугой даёт увеличение производительности труда в 3-5 раз и позволяет снизить расход электроэнергии на 20-40%. Однако сварку трёхфазной дугой применяют редко из-за сложности оборудования и неудобства работы.

Сварка неплавящимся электродом целесообразна для алюминия и его сплавов толщиной до 12 мм. Металл толщиной до 3 мм сваривают за один проход на стальной подкладке; при толщине металла 4-6 мм сварку выполняют с двух сторон, а начиная с толщины 6-7 мм применяют разделку кромок (v- или x-образную). Соединение с отбортовкой кромок целесообразно для металла толщиной 0,8-2 мм.

Питание дуги осуществляется от источника переменного тока, что обеспечивает разрушение оксидной плёнки за счёт эффекта катодного расплавления.

Для обеспечения надёжной газовой защиты для каждого режима сварки устанавливают оптимальный расход газа (от 4 до 12 л/мин при ручной и до 30 л/мин при автоматической). Чрезмерный расход газа приводит к его турбулентному истечению и засасыванию в зону дуги воздуха, то есть к наруш е- нию газовой защиты. При малом истечении газа (или чрезмерно большой скорости сварки) защита зоны сварки будет недостаточной. Надёжность защиты в процессе сварки определяется также диаметром и формой сопла горелки, расстоянием сопла от поверхности свариваемого изделия. Рекомендуются сле-

225