Учебное пособие

Сварка

Сварка алюминия и его сплавов

Алюминий обладает малой плотностью, высокой тепло- и электропроводностью. Применяется как в чистом виде, так и в виде сплавов с марганцем, медью, магнием и кремнием. Наибольшее применение получили сплавы алюминия с марганцем марки АМц, сплавы алюминия с магнием марок АМг и АМгб. Из алюминиевомагниевокремнистых сплавов применяются АВ, В92 и АД 33.

Поверхность алюминия и его сплавов покрыта тугоплавкой оксидной пленкой, плавящейся при температуре 2050°С. Эта пленка очень затрудняет сплавление основного и присадочного металлов, поэтому свариваемые кромки необходимо тщательно очистить механическим или чаще всего химическим способом. Следует иметь в виду, что при нагреве до 400...500°С прочность алюминия резко падает и деталь может разрушиться даже под действием собственного веса. [an error occurred while processing this directive]

Дуговую сварку строительных конструкций производят угольным или плавящимся электродом. При сварке угольным электродом присадочным материалом служат прутки из алюминия А0, А1 или сплавов АМц, АК. Наличие кремния в присадочном материале повышает текучесть металла, снижает усадку и уменьшает опасность образования трещин в металле шва. Сварку выполняют постоянным током прямой полярности. Диаметр электрода выбирают в пределах 6... 15 мм в зависимости от толщины свариваемых кромок. Сварочный ток соответственно составляет 150...500 А. Перед сваркой присадочный пруток и свариваемые кромки покрывают флюсом. При сварке плавящимся электродом применяют стержни из сварочной проволоки СвА97, СвАМц, СвАК5 (ГОСТ 7871—75) или проволоки из сплава того же состава, что и свариваемый металл. Сварку производят постоянным током обратной полярности возможно короткой дугой. Сварочный ток определяют из расчета 25...30 А на 1 мм диаметра электрода.

Для удаления оксидной пленки применяют флюс АФ-4А, содержащий 28% хлористого натрия, 50% хлористого калия, 14% хлористого лития и 8% фтористого натрия. При сварке металлическим электродом применяют различные покрытия, которые также в основном содержат хлористый натрий, хлористый калий, фтористый калий, фтористый натрий, криолит, сернокислый натрий, хлористый литий и др. В качестве связующего вещества применяют декстрин или густой раствор поваренной соли. Покрытие наносят на стержень электрода слоем толщиной 1... 1,2 мм. Листы толщиной до 3 мм сваривают с отбортовкой, а при толщине металла 4...8 мм — без скоса кромок. Листы толщиной более 8 мм сваривают со скосом кромок с углом раскрытия 60...70°. Кромки листов толщиной более 8 мм перед сваркой нагревают до температуры 200...250°С. После сварки швы тщательно очищают от шлаков и остатков флюса (промывка горячей водой, протирка щеткой и ветошью). Для более полной очистки применяют травление 5%-ным раствором азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и сушкой.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку по флюсу применяют для листов и деталей с толщиной кромок более 8 мм. Применяют электродную проволоку СвАМц диаметром 2...3 мм. Флюс АН-А1, состоящий из 20% хлористого натрия, 50% хлористого калия и 30% криолита, наносят на свариваемый шов слоем толщиной 10...35 мм. Сварку производят постоянным током обратной полярности при напряжении дуги 38...44 В. Вылет электрода — 25...40 мм. Ток составляет 300...450 А. Скорость сварки 12...20 м/ч.

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов получила наибольшее распространение благодаря хорошим качествам сварного шва. При этом нет необходимости применять сложные флюсы и покрытия, остатки которых могут вызвать коррозию металла шва. Сварку производят постоянным током обратной полярности или переменным током, но с обязательным применением осциллятора и балластного реостата. Ручную сварку выполняют вольфрамовым электродом на установках УДГ-300 и УДГ-500.

При толщине свариваемых кромок до 6 мм применяют электроды диаметром до 4 мм, а для кромок больших толщин — до 6 мм. Сварочный ток определяют из расчета 30...45 А на 1 мм диаметра электрода. Расход аргона составляет 6...15 л/мин. Сварку производят при минимальной длине дуги (менее 2 мм). Это обеспечивает энергичное разрушение оксидной пленки вследствие катодного распыления и улучшенную защиту зоны сварки аргоном. Сварку выполняют на специализированном автомате АДСВ-2.

Полуавтоматическую и автоматическую сварку в аргоне плавящимся электродом выполняют специальными шланговыми полуавтоматами и автоматами. Сварку производят постоянным током обратной полярности. Применяют сварочную проволоку марок СвА97, СвАМц, СвАК или того же состава, что и свариваемый металл. Металл толщиной до 10 мм сваривают без разделки кромок, при больших толщинах кромок применяют V- и Х-образные разделки шва. Сварочный ток при электродной проволоке диаметром 2,0 мм составляет 250... 300 А. Скорость сварки достигает 30... 40 м/ч.

Газовая сварка алюминия и его сплавов дает хорошие результаты при правильном выборе режима сварки и применении флюсов. Листы толщиной до 3 мм сваривают с отбортовкой кромок на высоту примерно утроенной толщины листа. При толщине листов до 5 ми, сварку производят без скосе хромок с зазором до 0,5 мм. Листы толщиной 5...15 мм сваривают с односторонним, а при большей толщине — с двусторонним скосом кромок. Угол разделки составляет 60...70°. Сварку нахлесточных соединений применять нe следует, так как флюс, затекающий в зазор между листами, вызывает коррозию и разрушение шва. Кромки соединения и присадочную проволоку очищают от оксидной пленки механическим и химическим способом. Механическую очистку производят обезжириванием в щелочном растворе с последующей очисткой металлической щеткой. Сварку следует выполнять не позднее чем через 2 ч после очистни. Хнмическую очистку производят в такой последовательности: кромки обезжиривают и протравливяют в 5%-ном растворе каустическом соды; затем соединяемые части промывают водой, насухо тряпкой и просушивают. Сварку следует выполнять «е позднее чем через 8 ч после очистки. Флюс накосят на свариваемые кромки и присадочную проволоку в вида пасты или насылают в разделку шва в виде порошка. Флюсы хранят в герметически закрытых сосудах, так как они очень интенсивно поглотаю влагу из воздуха.

Сварку выполняют левым способом нормальным кламенем или с небольшим избытком ацетилена. Следует учесть, что большой избыток ацетилена способствует образованию пор в сварном шве. Большую опасность представляет избыток кислорода, который злачительно затрудняет сварку, интенсивно окисляя алюминий. Угол наклона мундштука горелки в начале сварки устанавливают 70...80°, в затем уменьшают до нормального значения 30...45°.

При сварке силуминов рекомендуется предварительно нагреть издедие до 200...250°С, а после сварки произвести отжиг при температуре 300...350°С с последующим медленным охлаждением. Швы на сварных соединениях нз проката проковывают легкими ударами в холодном состоянии. Остатки флюса и шлака тщательно удаляют с помощью металлической щетки и горячей воды.