Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 67. Сварка алюминия

Алюминий и его сплавы широко применяются в промышленности в виде листов, труб и другого профильного материала Сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легированием их марганцем, магнием, кремнием, никелем хромом и другими элементами.

Алюминиевые сплавы делятся на две группы — деформируемые и литейные. Деформируемые в свою очередь подразделяются на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относятся слтавы алюминия с магнием или марганцем, а к термически упрочняемым — дюралюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В 95. Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силумины— сплавы алюминия с кремнием (кремния — 4—13%). Литейные сплавы применяют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Основной трудностью при сварке алюминия является образование на его поверхности окисной пленки (А1203) с температурой плавления 2050° С, которая затрудняет, плавление металла и сплавление свариваемых кромок. Окисная пленка имеет плотность 3 85 г/см3 и остается на поверхности сварочной ванны.

Другая трудность при сварке алюминия заключается в том, что при нагреве алюминий не меняет цвет, и поэтому трудно уловить момент начала его плавления. Для этого требуются опыт и навык сварщика. При сварке алюминия необходимо учитывать низкую температуру плавления и высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени. При сварке алюминия возникают также значительные остаточные напряжения и деформации, связанные с высокими значениями коэффициента теплового расширения этих сплавов.

Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла:

Для сварки алюминия и его сплавов согласно ГОСТ 7871—63 используют 11 марок присадочной проволоки: Св-А-97, Св-А5с, Св-АМц, Св-МчЗ, Св-АМг5, Св-АМгб, Св-АМг7, Св-АКЗ, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При сварке алюминия используется сварочная проволока Св-АК5. Сплавы алюминий ма!нии свариваются сварочной проволокой Св А1<5, Св-АКЮ, Св-АМгЗ, Св АМг5, в качестве присадка используют проволоку Св-АЛ1ц и Св-АК5

Согласно ГОСТ 7871—63 применяются следующие диаметры сварочной проволоки 0,8, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2,0, 2,2, 2,5, 2,8, 3,0, 3,2, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 7,0, 8А 9,0, 10, 11, 12 мм

Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую поверхность, без трещин, закатов и вмятин Проволока поставляется в бухтах, масса бухты не должна превы шать40 кг.

При сварке литейных алюминиевых сплавов применяют присадочный металл того же состава, что и основной.

Основным видом соединений при газовой сварке деталей из алюминия и его сплавов являются стыковые соединения Применение тавровых, угловых и особенно нахлесточных соединений не рекомендуется.

Зазор между свариваемыми деталями следует устанавливать, руководствуясь данными, приведенными в табл. 49

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выполняются без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно делается V-образный скос кромок (угол 30—35°с каждой стороны) При толщинах свыше 12 мм рекомендуется двусторонняя Х-образная разделка кромок (угол 30-35° с каждой стороны). Разделка кромок осуществляется механическим способом.

Кромки свариваемых деталей и присадочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30—40 мм с каждой стороны шва и обезжирить. Присадочную проволоку и свариваемые кромки промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, составленном из 20—25 г едкого натрия и 20—30 г углекислого натрия на 1 дм3 воды при температуре 65° С с последующей промывкой в проточной воде. После этого кромки и присадочную проволоку травят в течение 2 мин в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты или в 15%ном растворе азотной кислоты. После травления детали

и проволоку промывают в горячей, а потом в холодной воде и протирают ветошью.

Для удаления окислов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения окисной пленки при сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений.

Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приготовленной на воде или спирте. Для разведения флюса применяется фарфоровая, стеклянная или эмалированная посуда, разводится флюс в необходимом количестве из расчета хранения его 4—5 ч. Более длительное хранение флюса в разведенном состоянии снижает его активность. Состав (в%) флюсов, применяемых при газовой сварке алюминия, приведен в табл. 50.

Большое распространение при газовой сварке алюминия и его сплавов получил флюс № 6, который выпускается под маркой АФ-4Л. Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготовленные кромки детали и на прилегающие к шву поверхности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

Содержащиеся во флюсах фтористые соединения растворяют в расплавленном состоянии окись алюминия. Хлористые соли лития отнимают кислород от окиси алюминия Все флюсы для сварки алюминия, особенно те, которые содержат хлористый литий, очень гигроскопичны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках и открывают лишь перед употреблением. При выполнении прихватки флюс наносят только на присадочный металл. После сварки остатки флюса необходимо удалять с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для предотвращения коррозии сварного соединения.

Сварные швы очищают металлической щеткой с последующей промывкой 2%-ным раствором азотной кислоты, затем горячей водой и просушкой.

При газовой сварке алюминия и его сплавов пламя берегся нормальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускается, так как свободный кислород окисляет алюминий, а избыток горючего газа приводит к сильной пористости шва. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого изделия. Расход ацетилена в зависимости от толщины свариваемого металла приведен ниже.

Сварка выполняется восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхности 3—5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла вначале сварки должен составлять почти 90°, а затем по мере прогрева свариваемых деталей угол устанавливается в зависимости от их толщины. Мундштук горелки располагают под углом 20—45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40—60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сварочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм горелкой поперечных колебаний не делают, а при больших толщинах в процессе сварки горелки выполняют различные поперечные колебания. При сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При газовой сварке алюминия необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50—100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении.

Сварочный процесс должен выполняться непрерывно,отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые детали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать до температуры 300—350° С. Подогрев осуществляется в электрических, газовых печах или газовыми горелками. Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с общим подогревом до температуры 250° С, отливки из силумина — до температуры 350—400° С.

При заварке трещин концы их засверливают, разделывают до определенного угла и заваривают от середины к краям. Длинные трещины заваривают обратноступенчатым способом.

вверх страницы