Сварка алюминия и его соединений полуавтоматом

Сварка алюминия полуавтоматом – особый технологический процесс, в результате которого получают сплошной шов. Соединение алюминиевых деталей и конструкций имеет свои особенности. Процесс выгоден экономически, высокопроизводителен и механизирован.

Схема сварки алюминия полуавтоматом.

Промышленность использует соединение алюминиевых конструкций при изготовлении судов. Сварка металла применяется при производстве цистерн, паровых турбин, котлов, цельнометаллических конструкций.

Плюсы и минусы создания алюминиевых сварных конструкций

Производство новых изделий сопровождается усовершенствованием литых или кованых конструкций, их заменой на современные комбинированные элементы, содержащие алюминиевые детали. Внедрение полуавтомата в процесс соединения конструкций приводит к таким прогрессивным результатам, как:

Таблица характеристик алюминиевых сплавов.

• экономия металла;
• уменьшение трудоемких работ;
• установление минимальной себестоимости.

Свойства алюминия позволяют создавать легкие конструкции, использующие минимум топлива. Металл обладает прочностью и легкостью. Он имеет низкую температуру плавления в 660 °C, которая влияет на технологию обработки изделий. Металл обладает высокой коррозийной устойчивостью, образует оксидную пленку на поверхности.

Для сваривания конструкций применяют сплавы или чистый алюминий. Его соединения делятся на 2 группы:

• системы легирования марки АМц;
• более сложные процессы легирования Al-Mg-Cu или Al-Zn-Mg-Cu.

Затруднения, возникающие при соединении алюминиевых конструкций

Влияние режимов сварки на форму шва.

В процессе создания сварного шва формируется трудно расплавляемая пленка из окисла А1203, имеющая плотность, превышающую аналогичные параметры у алюминия. Оксидное образование покрывает кромки шва, затрудняет соединение деталей с другими металлами. Перед началом работы сварщик проводит мероприятия по очистке металла методом травления. Используют активные флюсы, растворяющие окисел, переходящие в летучие соединения. Излишки шлака в виде едкой щелочи и неиспользованный флюс приводят к появлению коррозии алюминия. Водород способствует образованию пор и создает большие трудности в работе.

Опытному рабочему не стоит большого труда установить начало плавления металла, т. к. в процессе нагревания цвет алюминия не изменяется. Высокие температуры при сварочных работах вызывают разрушение металла в местах нерасплавившихся кромок швов. Алюминий обладает высокой текучестью и удаляется при сварке через основание швов. Во избежание прожогов сварщик применяет графитовые или стальные прокладки. При повышении температуры до 500 °С конструкция может полностью разрушиться.

Полуавтомат для сварки алюминия создает соединение между деталями, которое легко коробится из-за значительной величины линейного расширения материала. В процессе работы металлические листы крепят специальными прижимами на стенды.

Большое внимание уделяется работе по подготовке алюминиевой проволоки для сварки. Используют несколько способов ее очистки:

Схема устройства сварочного полуавтомата.

1. Механический.
2. Химический.
3. Электрический.

Для работы готовят необходимый инструмент:

• наждачные принадлежности;
• металлические щетки.

При использовании химического способа очистки лучше сразу приготовить:

• флюсы для сварочных работ;
• средства для травления.

Сварка алюминия полуавтоматом используется для соединения конструктивных деталей, имеющих толщину кромки более 8 мм.

Виды соединений сплавов алюминия

Таблица характеристик электродов для сварки.

Листы сваривают с соблюдением корректного режима соединения для предотвращения дефектов, влияющих на механические параметры сварного шва. Алюминиевые сплавы имеют высокую теплопроводность, образуют окислы и обладают значительной отражающей величиной. Имея неоднородную структуру, сплав характеризуется различными параметрами упругости и пластичности в шве.

Алюминиевые сплавы маркируются согласно ГОСТ 4784-97, который включает в свой перечень сам металл и его деформируемые соединения. В них содержание примесей составляет не более 1,0%. Высокопрочные и умеренно прочные соединения металла обладают стойкостью к коррозии, образуют двойные соединения с другими металлами.

ГОСТ 7871-75 предлагает применять для сварочных работ проволоку из алюминия. Оксидная пленка, покрывающая сплавы, не разрушается при высокой температуре, заполняет швы, снижая свойства свариваемых деталей. Сварка алюминия полуавтоматом осуществляется с применением проволоки большого диаметра, уменьшением количества присоединенных элементов в образовавшемся шве.

Работы по подготовке кромок конструкций к соединению полуавтоматом

Опытный сварщик уделяет большое внимание подготовке деталей к работе. Для алюминиевых листов имеются рекомендации по их обработке перед сваркой.

Не разрешается обрабатывать поверхность с помощью зернистого полотна или абразивных веществ.

Основные характеристики покрытых электродов для сварки алюминия.

Непременным условием подготовки деталей для работы является их тщательная очистка от грязи, пыли, имеющихся окислов.

Для работы необходимо запастись такими материалами, как:

• ветошь;
• бензин;
• уайт-спирит;
• водный раствор щелочи КОН;
• щетки;
• 20% азотная кислота.

С помощью ветоши удаляют смазку с поверхности алюминиевой детали. Используют для этих целей теплый водный раствор жидкого натриевого стекла. Раствор имеет температуру 60-70°C, а работа длится не более 3-5 мин.

Следующий этап подготовки состоит в обработке проволоки в 5% щелочном растворе при температуре 60-70°C в течение 3 мин, с последующим погружением в холодную воду и обработкой щетками. Детали выдерживают в азотной кислоте 20% концентрации при температуре 60-70°C в течение 7 мин. Затем их просушивают с применением горячего воздуха. Проволоку обрабатывают аналогичным методом. Просушку деталей осуществляют в камерах или на воздухе, предохраняя их от доступа пыли, влаги и грязи.

Подготовка и подача проволоки для работы

Положение электрода при сварке.

Сварка полуавтоматом выполняется с помощью проволоки с пределом текучести 120, состоящей из Si, Fe, Cu, Mn (0,12), Mg (4,95). Предел текучести других марок находится в диапазоне 120-55, а прочность имеет границы от 290 до 165.

Алюминиевая проволока применяется в автомате Mig/Mag . Определенный ее вид позволяет создать достаточную прочность и устойчивость шва. Выбирая присадочный материал, необходимо установить его химический состав, который должен совпадать с аналогичным у свариваемых деталей.

Немаловажный параметр – температура плавления проволоки. Выбирают для работы материал чистый: без следов ржавчины, грязи, краски, масла. Процесс плавления должен быть равномерным, без брызг, трещин и образования пор в свариваемом металле.

Алюминий соединяется проволокой СВ-97, СВ-АМц, СВ-А85. Транспортировка присадочного материала осуществляется в бухтах. Неиспользованный материал закрывается специальной бумагой.

Для сварки с аргоном применяют проволоку с флюсом. Материал по ГОСТ-7871-75 изготавливается прессовым или тянутым методом с диаметром 4 мм и создает стабильные свойства шва, надежные сварные соединения.

Технологический процесс соединения деталей полуавтоматом

Режимы сварки алюминиевых шин неплавящимся электродом в среде аргона.

Для работы понадобится: полуавтомат, заправленный проволокой, горелка, электрод, аргонно-гелиевый баллон.

Сварочные работы без участия газа выполняются со следующим набором инструментов:

• флюсовая проволока;
• сварочный аппарат.

Работа не очень сложная для опытного сварщика, но качество шва определяется техническими параметрами используемого сырья.

Технологический процесс сварки алюминия начинается после установки проволоки и ее заправки в систему, с последующей подачей к горелке. Для создания наибольшей температуры устанавливают клемму со знаком «-» на электрод.

Баллон, заправленный аргоном, присоединяется к полуавтоматическому оборудованию. Дальнейшая работа ведется по подготовке детали к сварке. Ее поверхность тщательно обезжиривается и очищается от загрязнений на стыке деталей. Из алюминия образуют проплавленный кратер с последующим его наполнением расплавленным сырьем. В дальнейшем горелка передвигается, а кратер несколько смещается в сторону, заполняясь жидким алюминием.

Тщательно контролируют во время работы положение электрода относительно свариваемой детали. Он должен быть удален от нее на 15 мм. Крайний участок сварочного шва обрабатывается аргоном для исключения формирования оксидного покрытия.

Часто применяется сварка полуавтоматом без аргона. Флюсовая или порошковая проволока представляет стальную трубу, а внутренняя ее часть – флюс. Он нагревается до установленной температуры, а затем сгорает, формируя оболочку из защитного газа.

На держатель подключают минус, а изделие попадает под знак «+», т. е. используется прямое подключение. Сварочный шов выполняется единой полосой или разбивается на короткие участки по 5 см.

Для работы по соединению алюминиевых деталей используют несколько моделей полуавтоматов, оснащенных микропроцессорными устройствами. Они работают от напряжения на входе в 230 В, с потребляемой мощностью 6 кВт. В полуавтомате используется рабочая проволока диаметром 0,6-1,2 мм. Имеется система защиты устройства от излишнего нагрева во время работы.

Сварка алюминия полуавтоматом, выполненная с соблюдением технологического процесса, позволяет снизить трудоемкость работ, произвести соединение деталей на конкретных участках заготовок металлических листов.