Химический состав и механические свойства некоторых типовых марок алюминия и его сплавов

440 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Продолжение табл. 12.2

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ СВАРКИ 441

Рис. 12.1. Некоторые свойства алюминия в зависимости от температуры:

а - механические; б — растворимость водорода

ристостью - первостепенная задача технологов. Для предотвращения пористости удаляют окисную пленку, влагу и жировые загрязнения с по­верхности свариваемых материалов, осушают инертные газы, при сварке используют подогрев и механическое воздействие на жидкий металл сва­рочной ванны (ультразвуковые колебания, магнитное перемешивание).

5. Алюминиевые сплавы с большим эффективным интервалом кри­сталлизации склонны к образованию горячих трещин. Металл шва скло­нен к образованию трещин в связи с грубой столбчатой структурой, вы­делением по границам зерен легкоплавких эвтектик, развитием значи­тельных внутренних деформаций и напряжений из-за высокой литейной усадки. На сплавах повышенной прочности (например, легированных цинком и магнием) возможно появление холодных трещин, вызванных действием остаточных напряжений и выпадением интерметаллидов.

6. Значительная усадка металла шва и высокий коэффициент линей­ного расширения приводят к большим остаточным деформациям и ко­роблению конструкции. Для уменьшения коробления рекомендуют ис­пользовать жесткие приспособления, изготовленные из материалов с низкой теплопроводностью.

7. При дуговой сварке неплавящемся вольфрамовым электродом возможно загрязнение сварного шва вольфрамовыми включениями. При сварке используют электроды из чистого вольфрама ЭВЧ, из вольфрама с оксидом лантана (ЭВЛ) или оксидом иттрия (ЭВИ-1) по ГОСТ 23949-80.

442 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ СВАРКИ 443

8. При сварке нагартованных или термически упрочненных алюми­ниевых сплавов снижается прочность сварного соединения по сравнению с прочностью основного металла.

Для алюминия и его сплавов используют все виды сварки плавлени­ем. Наибольшее применение нашли автоматическая и полуавтоматиче­ская дуговая сварка неплавящимся и плавящимся электродом в среде инертных защитных газов, автоматическая дуговая сварка с использова­нием флюса (открытой и закрытой дугой), электрошлаковая сварка, руч­ная дуговая сварка плавящимся электродом, электронно-лучевая сварка. Сварка, как правило, осуществляется в цехах с высокой культурой произ­водства

Для получения качественных сварных соединений перед сваркой с поверхности заготовок удаляют жировую смазку, которой покрывают полуфабрикаты при консервации. Поверхности обезжиривают ацетоном, уайт-спиритом или другими растворителями. Окисную пленку удаляют шабером или металлическими проволочными щетками из нагартованной хромоникелевой стали непосредственно перед сваркой. Можно также производить химическое травление в течение 0,5 ... 1 мин в растворе 1 л воды, 50 г натрия едкого технического, 45 г натрия фтористого техниче­ского с последующей промывкой в воде и осветлением (1 ... 2 мин) алю­миния и сплавов типа АМц в 30 ... 35 % растворе азотной кислоты. После повторной промывки осуществляют сушку сжатым воздухом при Т = 80 ... 90 °С до полного испарения влаги. После химического травле­ния допустимая продолжительность хранения заготовок перед механиче­ской зачисткой свариваемых поверхностей составляет до 4 суток. После механической зачистки для ответственных узлов рекомендуют произво­дить сварку в течение 3 часов.

Для очистки поверхности алюминиевой сварочной проволоки реко­мендуют производить химическую обработку: обезжиривание, травление в 15 %-ном растворе натрия едкого технического в течение 5 ... 10 мин при Т = 60 ... 70 °С, промывка в воде, сушка, дегазация (прокалка при Т= 300 °С в течение 10 ... 30 мин на воздухе или в течение 5 часов в ва­кууме при 0,13 Па).

Дуговую сварку в среде инертных газов осуществляют неплавящи-мися (вольфрамовыми чистыми, лантанированными и иттрированными) и плавящимися электродами. Используемые инертные газы: аргон выс­шего и первого сорта по ГОСТ 10157-79, гелий повышенной чистоты, смесь аргона с гелием. Выбор конкретного способа сварки определяется конструкцией изделия и условиями производства.

Сварка неплавящимся электродом диаметром 2 ... 6 мм использует­ся для узлов с толщиной стенки до 12 мм. Толщины 3 мм сваривают за один проход на стальной подкладке, толщины 4 ... 6 мм - за два прохода (по проходу с каждой стороны), более 6 мм - за несколько проходов с предварительной разделкой кромок (V- или Х-образной). Присадочный металл выбирают в зависимости от марки сплава: для технического алю­миния - проволоку марок АО, АД или АК, для сплавов типа АМг - про­волоки той же марки, но с увеличенным (на 1 ... 1,5 %) содержанием магния для компенсации его угара. Диаметр проволок 2 ... 5 мм.

Ручную дуговую сварку вольфрамовым электродом ведут на специ­ально для этого разработанных установках типа УДГ. При других усло­виях питание дуги при сварке неплавящимся электродом может осущест­вляться от других источников переменного тока. Использование источ­ников переменного тока связано с тем, что при сварке постоянным током обратной полярности допустим сварочный ток небольшой величины из-за возможного расплавления электрода, а при сварке постоянным током прямой полярности не происходит удаления окисной пленки с поверхно­сти алюминия. Расход аргона составляет 6 ... 15 л/мин. При переходе на гелий расход газа увеличивается примерно в 2 раза. Напряжение дуги при сварке в аргоне 15 ... 20 В, а в гелии 25 ... 30 В. Рекомендуемые режимы сварки приведены в табл. 12.3.

12.3. Рекомендуемые режимы сварки вольфрамовым электродом

444 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

При выполнении швов на алюминии вручную особое внимание уде­ляется технике сварки. Угол между присадочной проволокой и электро­дом должен быть примерно 90°. Присадка подается короткими возврат­но-поступательными движениями. Недопустимы поперечные колебания вольфрамового электрода. Длина дуги 1,5 ... 2,5 мм. Вылет электрода от торца наконечника горелки 1 ... 1,5 мм. Сварку ведут обычно справа на­лево ("левый" способ), чтобы снизить перегрев свариваемого металла. При автоматической сварке вольфрамовым электродом качество и свой­ства шва по его длине более стабильны, чем при ручной сварке.

Производительность сварки вольфрамовым электродом можно по­высить в 3 ... 5 раз, если использовать трехфазную дугу (рис. 12.2). Бла­годаря более интенсивному прогреву за один проход на подкладке свари­вают листы толщиной до 30 мм. Сварку осуществляют как ручным, так и механизированным способом (табл. 12.4).

Сварку плавящимся электродом выполняют полуавтоматом или авто­матом в чистом аргоне либо в смеси из аргона и гелия (до 70 % Не) на посто­янном токе обратной полярности проволокой диаметром 1,5 ... 2,5 мм. Ре­жимы сварки плавящимся электродом сплавов типа АМг приведены в табл. 12.5.

При использовании газовой смеси (30 % Аг и 70 % Не) увеличива­ются ширина и глубина провара и улучшается форма шва.

Для обеспечения большей устойчивости процесса переноса капель с плавящегося электрода, особенно при сварке в различных пространст­венных положениях, используют наложение на основной сварочный ток импульсов тока заданных параметров с частотой 50 ... 100 Гц.

Рис. 12.2. Схема сварки трехфазной дугой (о) и поперечное сечение сварного шва (6):

I - сопло; 2,3- электроды; 4 - изделие

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ СВАРКИ 445