Особенности сварки алюминия

мас. % [5]

|Компонент |Марки покрытия |

|ОЗА1 |ОЗА 2 |МВТУ |АФ1 |А1Ф |

|Хлористый натрий |18,2 |30 | | |18,0 |

|Хлористый калий |32,5 |50 |20,0 | |32,0 |

|Хлористый литий |9,1 | |24,0 | |9,0 |

|Фтористый калий | | |39,0 | | |

|Криолит |35,0 20 | | |35,0 33,0 | |

|Фтористый натрий |5,2 | |17,0 | |5,0 |

|Ферросилиций | | | | |3,0 |

|Флюс АФ-4А | | | |65,0 | |

С течением времени при хранении электроды увлажняются, поэтому перед

сваркой их необходимо подсушить при температуре 150 – 200 0С.

Сварочные флюсы. Для полуавтоматической сварки под слоем флюса применяют

флюсы АН-А1, АН-А4, 48-АФ-1, МАТИ-1а, МАТИ-10.Состав флюсов в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Состав флюсов для сварки алюминия и его сплавов, мас.% [5]

|Компонент |Марка флюса |

|АН-А1 |АН-А4 |48-АФ-1 |МАТИ-1а |МАТИ-10 |

|20,0 | | | | | |

|Хлористый калий |50,0 |57,0 |47,0 |47,0 |30,0 |

|Хлористый литий | | | |8,0 | |

|Фтористый барий | |28,0 47,0 | | |68,0 |

|Фтористый натрий | | | |42,0 | |

|Фтористый калий | | |2,0 | | |

|Фтористый литий | |7,5 | | | |

|Фтористый алюминий | |7,5 | | |2,0 |

|Криолит |30 | |3,0 | | |

|Фторцирконат калия | | |2,0 | | |

|Окись хрома | |2,0 | | | |

Флюс должен храниться в герметически закрываемой таре, а перед

употреблением просушиваться при температуре 200 – 250 0С в течении 2 часов.

Наиболее приемлемым типом сварного соединения для алюминия является

стыковое. Соединений внахлестку и тавровых избегают, так как возможно

затекание шлака в зазоры, из которых его трудно удалить при промывке после

сварки. Наличие шлака в зазоре может вызвать коррозию металла. Поэтому,

этот метод сварки алюминия наиболее редко применяется в промышленности.

Отличие от ручной дуговой сварки стальных металлоконструкций заключается в

том, что алюминий имеет значительно более высокую теплопроводность, чем

сталь (см. п.1). Это приводит к тому, что шлак при ручной дуговой сварке не

успевает, в ряде случаев, удаляться из расплавленного металла сварного

соединения ввиду малого времени нахождения сварочной ванны в расплавленном

состоянии

и остается в соединении в виде дефектов.

2.2. Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей

присадочной проволоки (ТIG).

Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей

присадочной проволоки (ТИГ) наиболее распространенный способ сварки,

применяющийся для изготовления сварных конструкций из алюминиевых сплавов

ответственного назначения. Основным преимуществом процесса дуговой сварки

вольфрамовым электродом в среде защитного газа является отсутствие шлаковых

включений, возможность работы на малых токах дуги (от 5А), возможность

сварки тонких листов, включая фольгу, высокая устойчивость горения дуги во

всем диапазоне токов, технологичность процесса. Благодаря этому процесс

широко используется при сварке алюминия и его сплавов.

2.2.1. Сварка вольфрамовым электродом переменным

симметричным током.

Питание дуги осуществляется переменным током от источников с падающими

внешними характеристиками. Существует справедливое мнение, что

аргонодуговую сварку необходимо производить на штыковых или крутопадающих

внешних вольт-амперных характеристиках. Это обусловлено тем, что в

указанном случае минимален пусковой бросок тока, что резко улучшает

свойства сварного соединения. Переменный ток дуги при сварке алюминия

обеспечивает разрушение окисной пленки. Для повышения стабильности горения

электрической дуги и эффективного разрушения окисной пленки, кроме падающей

внешней характеристики источника и постоянной работы осциллятора используют

дополнительную индуктивность (дроссель) в цепи дуги (обеспечивает

дополнительную ЭДС самоиндукции и не позволяет погаснуть электрической

дуге). Осцилляторы выполняют две функции – бесконтактное зажигание

электрической дуги и стабилизацию сварочного тока в момент прохождения

через ноль специальными стабилизаторами, синхронизированными со сварочным

током и включенными, как правило, параллельно электрической дуге. Последние

устройства обычно совмещают с осцилляторами. Электрическая дуга горит между

изделием и неплавящимся вольфрамовым электродом. Для повышения стабильности

горения электрической дуги рекомендуется тщательно затачивать конец

вольфрамового электрода. Симметричность тока обеспечивает равную

проплавляющую и очищающую способность электрической дуги. Это самый простой

и распространенный способ аргонодуговой сварки.

2.2.2. Сварка вольфрамовым электродом переменным

асимметричным током.

По сравнению с аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом

симметричным током, сварка асимметричным током алюминиевых сплавов

расширяет технологические возможности за счет регулирования параметров тока

прямой и обратной полярности. Как правило, регулировка асимметричности

осуществляется в пределах 30% от амплитудного значения параметра.

Преобладание составляющей тока прямой полярности приводит к увеличению

глубины проплавления и скорости сварки, а также к повышению стойкости

вольфрамового электрода. Преобладание тока обратной полярности улучшает

очистку свариваемого металла от окисной пленки и улучшает качество

формирования шва. Выбор правильного режима сварки в этом случае является

задачей технолога.

Для аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов неплавящимся вольфрамовым

электродом переменным асимметричным током используются установки УДГУ-

351АС/DC и УДГУ-501AC/DC.

2.2.3. Импульсная сварка вольфрамовым электродом.

В ряде случаев целесообразно использовать сварку вольфрамовым

электродом импульсной дугой. Подача импульсов осуществляется, как правило,

с частотой до 50 или свыше 100Гц и эти импульсы накладываются на базовое

напряжение на дуге. Импульсы имеют остроугольную или прямоугольную форму и

служат для улучшения формирования сварного шва (при частоте следования 1-50

Гц) и для улучшения удаления окисной пленки (при частоте следования более

100 Гц). Наиболее часто такие импульсы применяются при сварке

тонколистового металла. Для сварки в импульсном режиме выпускаются

приставки к установкам УДГУ-351АС/DC и УДГУ-501AC/DC (типа ППС-01 -пульт

пульсирующей сварки). Пульт пульсирующей сварки ППС-01 позволяет

регулировать максимальное и минимальное значения импульсов тока, а

также их продолжительность. В стандартном исполнении он позволяет

регулировать частоту следования импульсов до 10 Гц, по спецзаказу- до 30Гц.

Это обеспечивает снижение вероятности прожогов свариваемого металла и

улучшает формирование сварного соединения.

2.3. Плазменная сварка.

Плазменная сварка является дальнейшим развитием и усовершенствованием

аргонодуговой сварки вольфрамовым неплавящимся электродом. Плазменная

сварка – это сварка плавлением, при которой нагрев производится сжатой

дугой. Сжатая дуга – это дуга, столб которой сжат с помощью сопла

плазменной горелки, потока газа или внешнего электромагнитного поля.

Промышленное развитие получили сварочные плазменные горелки, где

стабилизация и сжатие дуги осуществляется с помощью сопла плазменной

горелки и потока плазмообразующего газа.

При свободном горении дуги температура столба достигает 5000-6000К и

столб дуги имеет форму усеченного конуса (рис.2.2, а). При ограничении

возможности свободного расширения дуги температура ее возрастает. Кроме

того, при сжатии столб дуги принимает практически цилиндрическую форму

(рис.2.2, б), стабилизируется анодное пятно на изделии, тепловой поток

становится более сосредоточенным, глубина проплавления возрастает,

снижается нагрев основного металла, прилегающего к шву.

[pic]

Рис.2.2. Схемы сопловых частей аргонодуговой (а) и плазменной (б) горелок

Сжимающее дугу сопло, через которое проходит плазма, имеет два важных

размера – диаметр выходного отверстия dc и длину lc. Расстояние, на котором

установлен электрод от выходного отверстия сопла, называется углублением

электрода ly, а расстояние между внешней поверхностью (торцом) сопла и

свариваемым изделием – рабочим расстоянием Н. Рекомендуется длину

цилиндрической части сопла lc выполнять в диапазоне 0.5-2 dc . Соотношение

lc/ dc носить название калибра и является важной характеристикой сварочной

плазменной горелки, так как определяет давление сжатой дуги на сварочную

ванну и возможность возникновения аварийного режима работы горелки –

двойного дугообразования (дуга горит между электродом и соплом, соплом и

изделием). Чем меньше длина цилиндрической части сопла, тем меньше

вероятность возникновения этого аварийного режима.

По сравнению с аргонодуговой сваркой неплавящимся вольфрамовым электродом

плазменная сварка имеет следующие преимущества:

• Меньшее влияние возможного изменения расстояния от торца сопла до изделия

на геометрические размеры зоны проплавления;

• Меньшее влияние изменения тока на форму дуги, а, следовательно, и на

стабильность проплавления металла;

• Высокая надежность зажигания дуги благодаря дежурной дуге;

• Отсутствие включений вольфрама в сварном соединении;

• Повышенная скорость сварки;

• Меньшее тепловложение и, следовательно, коробление изделий.

Если принять одинаковую скорость сварки, то при плазменной сварке необходим

ток в два раза меньший по сравнению с аргонодуговой сваркой, сварные швы

более узкие и с уменьшенной зоной термического влияния, благодаря чему

уменьшается деформация конструкций. Недостатком плазменной сварки является

то, что применяются водоохлаждаемые плазменные горелки и значительно

усложняется и удорожается оборудование.

Плазменная сварка алюминия и его сплавов в связи с необходимостью

разрушения и удаления окисной пленки выполняется сжатой дугой постоянного

тока обратной полярности. Электрод в такой горелке служит анодом. В табл.

2.4 приведены рекомендуемые значения допустимого сварочного тока прямой и

обратной полярности для вольфрамовых электродов различных марок и

диаметров.

Таблица 2.4.

Допустимые значения постоянного тока прямой и обратной полярности для

электродов различных марок [8]

|Диаме|Максимальный сварочный ток (А) для вольфрамовых электродов при |

|тр |полярности |

|элект| |

|рода,| |

|мм | |

|ЭВЧ |ЭВЛ |ЭВТ-15 |ЭВИ-3|

| |ной | |ной | |ной | |ной |

|Постоянный |87 |33 |23 |1,8 |225 |

|Переменный |220 21 |20 |2,0 |415 | |

Механические свойства сварных соединений из сплава АМг6 толщиной 3,2 мм,

выполненных на постоянном токе обратной полярности следующие: предел

прочности .В = 32,3 – 33,4 кгс/мм2 (316,9 – 327,7 МПа), угол загиба . = 78

– 81 град. [5]

2.4. Механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом.

2.4.1. Механизированная сварка плавящимся электродом непрерывным током

Механизированную сварку плавящимся электродом применяют для получения

стыковых, тавровых, нахлесточных и других соединений алюминия и его сплавов

толщиной 4-6 мм и более. Этот способ является самым производительным среди

ручных видов сварки. За границей наиболее распространенный среди видов

сварки алюминия.

Отличием механизированной сварки алюминия от традиционной механизированной

сварки сталей является: использование аргона в качестве защитного газа,

тефлоновых подающих каналов вместо стальных, специальной формы роликов в

подающем механизме, специальных мундштуков на горелках. В СССР ввиду

отсутствия дешевых тефлоновых каналов этот метод сварки был незаслуженно не

востребован.

Электрическая дуга при этом способе сварки горит между изделием и

плавящимся электродом (проволокой), который подается в зону дуги обычно с

постоянной скоростью.

Надежное разрушение пленки окислов при механизированной сварке плавящимся

электродом достигается лишь при питании дуги постоянным током обратной

полярности. Механизм удаления окисной пленки в этом случае заключается в

разрушении и распылении ее тяжелыми положительными ионами, бомбардирующими

катод (эффект катодного распыления).

Недостатком способа сварки алюминия плавящимся электродом является

некоторое снижение по сравнению со сваркой неплавящимся электродом

показателей механических свойств. В частности, уменьшение прочности шва об

ясняется тем, что электродный металл, проходя через дуговой промежуток,

перегревается в большей степени, чем присадочная проволока при сварке

неплавящимся электродом. Также происходит худшее удаление окисной пленки,

т.к. при аргонодуговой механизированной сварке непрерывным током сварочный

процесс сопровождается короткими замыканиями, в момент которых катодное

распыление отсутствует.

Для устранения этих недостатка в сварочной установке ВД-306ДК применены

принципиально новые технические решения: низковольтная постоянная подпитка

сварочной дуги напряжением 10-11В, которая накладывается на общую картину

сварочного напряжения.

Для сварки, как правило, применяют проволоку диаметром 1.2-1.6 мм, так как

из-за недостаточной жесткости сварка алюминиевой проволокой меньшего

диаметра затруднена. Применение проволоки большего диаметра принципиально

возможно, однако сварные соединения в этом случае получаются

крупночешуйчатые, что ухудшает их внешний вид и механические свойства.

Установки для механизированной сварки состоят из выпрямителя (ВД-306ДК и

т.д.), механизма подачи (ПДГО-508, ПДГО-510 и т.д.) со специальными

роликами.

Конструкция механизма подачи должна обеспечивать надежное и стабильное

поступление мягкой алюминиевой проволоки. Обычно в таких механизмах

предусматривают две пары специальных ведущих и прижимных роликов, что

уменьшает возможность проскальзывания проволоки и ее сминания.

Наиболее применимы сварочные горелки немецкой фирмы «Abicor Binzel» с

тефлоновым подающим каналом. Следует отметить, что в виду использования

аргона, как защитного газа, чаще всего применяют водоохлаждаемые модели

горелок. Сопло горелки должно обеспечивать надежную защиту инертным газом

жидкой сварочной ванны. Диаметр сопла горелки для механизированной сварки

алюминия обычно 18-22 мм.

Ориентировочные режимы механизированной аргонодуговой сварки алюминия

плавящимся электродом приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6.

Ориентировочные режимы механизированной аргонодуговой сварки алюминия и его

сплавов плавящимся электродом. [5]

|Тип |b, мм |dЭЛ.ПР.,|IСВ, А |UД, В |VCВ, |Расход |Число |

|ия | | | | | |л/мин | |

|Встык, |4-6 |1,5-2,0 |140-240 |19-22 |20-30 |6-10 |2 2 2 |

|без |8-10 12|1,5-2,0 |220-300 |22-25 |15-25 |8-10 | |

|разделки| |2,0 |280-300 |23-25 |15-18 |10-12 | |

|Встык, с|5-8 |1,5-2,0 |220-280 |21-24 |20-25 |8-10 |2-3 3-4|

|Vобразно|10-12 |2,0 |260-280 |21-25 |15-20 |8-12 | |

|й | | | | | | | |

|на | | | | | | | |

|е | | | | | | | |

|Встык, с|12-16 |2,0 2,0|280-360 |24-28 |20-25 |10-12 |2-4 4-8|

|Х |20-25 |2,0 |330-360 |26-28 |18-20 |12-15 |10-40 |

|образной|30-60 | |330-360 |26-28 |18-20 |12-15 | |

|Тавровое|4-6 |1,5-2,0 |200-260 |18-22 |20-30 |6-10 |1 2-6 |

|, |8-16 |2,0 2,0|270-330 |24-26 |20-25 |8-12 |10-40 |

|угловое |20-30 | |330-360 |26-28 |20-25 |12-15 | |

|и | | | | | | | |

Особый интерес при механизированной сварке алюминия вызывает

использование источника питания ВД-306ДК с механизмом подачи ПДГО-508(510)

(полуавтоматический модуль мультисистемы «Сорока»). Использование этого

источника вызывает большой промышленный интерес в виду того, что в нем

применены принципиально новые технические решения: низковольтная постоянная

подпитка сварочной дуги напряжением 10-11В. Особенностью низковольтной

подпитки напряжения на сварочной дуге является наложение постоянно

действующего отрицательного потенциала. Это обеспечивает непрерывное

горение электрической дуги, улучшает удаление окисной пленки, обеспечивает

более мягкий переход капель электродного металла в сварочную ванну,

уменьшает разбрызгивание и улучшает стабильность горения электрической дуги

и качество формирования сварного соединения. Высоковольтная подпитка служит

для облегчения зажигания дуги. Таким образом, в указанной схеме стало

возможным производить регулирование продолжительности коротких замыканий и

их частоты, возможность регулирования тока короткого замыкания. Установка

имеет также возможность регулировки угла наклона вольтамперных

характеристик и возможность производить сварку на значительном удалении от

источника питания (до 20м). Последнее обеспечивается за счет применения

обратных связей по току и напряжению на дуге. Для реализации последнего

необходимо применять подающий механизм ПДГО-510Т и выпрямитель ВД-306ДК.

Следует напомнить, что этот источник обеспечивает высококачественную сварку

Страницы: 1, 2, 3, 4

МЕНЮ

Особенности сварки алюминия

ИНТЕРЕСНОЕ