Технология сварки алюминия

Сварка алюминия

Алюминий и его сплавы (Амг2, АмгЗ, Лмг5, Амг6, АМц) нашли широкое применение в различных отраслях промышленности из-за малого удельного веса, высоких механических свойств, высокой коррозионной стойкости и хорошей свариваемости. Алюминиевые сплавы свариваются всеми существующими способами дуговой сварки, но преимущественно,неплавящимся электродом в инертных газах (способ ТИГ),

аргоновая сварка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Схема дуговой сварки вольфрамовым электродом в аргоне (ТИГ)

1-заготовки; 2-дуга; 3-сварной шов; 4-присадочный металл;

               5-сопло; 6-защитный газ; 7-контактный наконечник;

               8-вольфрамовый электрод; 9-источник питания.

 

 Основными затруднениями при сварке сплавов являются:

  • наличие на поверхности изделия тугоплавкой окисной пленки А12О3пл = 2050°С, g — 3.9 г/см3),
  • склонность к порообразованию из-за водорода,
  • склонность к образованию горячих трещин,
  •  большие деформации изделия из-за высоких значений термического коэффициента.

Окисная пленка, кроме высокой температуры плавления, имеет пониженную электро- и теплопроводность, хорошо адсорбирует влагу, что приводит к блужданию дуги и к росту содержания водорода в зоне плавлении металла (образованию пор). Шлаковые включения на основе А12О3 составляют 25-35% дефектов сварного шва.

Основные меры борьбы с окисной пленкой: перед сваркой — механическая или химическая очистка (травление деталей), а при сварке — удаление ее за счеткомпонентов покрытия или флюса, таких как КС1, NaCl или механизма катодного распыления в полупериод обратной полярности (бомбардирования поверхности катода – изделия ионами защитного газа — аргона).

Основной причиной порообразования алюминиевых сплавов является водород, который может поступать в зону дуги. Источники водорода:  окисная пленка, сварочные материалы (при недостаточной их прокалке или очистке),  технологическая смазка. Наиболее склонны к порообразованию сплавы АМг из-за большего коэффициента диффузии водорода магния и образования окисной пленки MgO·Н2O. Поры составляют 40-50% дефектов сварного шва.

При использовании переменного тока электропроводность дуги различна в разные полупериоды полярности. Она выше в полупериод прямой полярности (катод- вольфрамовый электрод), когда происходит термоэмиссия электронов за счетвысокой температуры плавления вольфрама и низкой его теплопроводности и автоэлектронная эмиссия. При обратной полярности (катод-изделие) электропроводность дуги ниже, т. к. присутствует только автоэлектронная эмиссия из-за низкой температуры плавления изделия. Кроме того, требуется повышенное напряжение для повторного возбуждения дуги, рис. 2. В соответствии с различным напряжением дуги в разные полупериоды различна и величина тока, т. е. в сварочной цепи появляется постоянная составляющая тока (выпрямляющий вентильный эффект) из-за различий теплофизических свойств электрода и изделия.

ассиметрия дуги переменного тока

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Асимметрия дуги переменного тока при

сварке вольфрамовым электродом в аргоне:

Uист — напряжение источника тока, Uд — напряжение душ, Iд— ток дуги.

Величина постоянной составляющей зависит от величины тока, скорости сварки, металла изделий. Ее наличие ухудшает качество сварных швов на алюминиевых сплавах и снижает стойкость вольфрама. Для уменьшения ее величины применяют различные способы (неполярные конденсаторы, диоды спараллельным подключением балластного сопротивления и др.), которые входят в состав установки.

Необходимость сварки переменным током алюминиевых сплавов вызвана тем, что при сварке постоянным током прямой полярности затруднено удаление окисной пленки с поверхности алюминия, а при сварке на обратной полярности происходит перегрев и расплавление вольфрамового электрода.

Для сварки применяются электроды по ГОСТ 23949-80 марок:

-ЭВЧ- чистый вольфрам (W=99.7%),

-ЗВЛ- вольфрам с окисью лантана (La2O3 =1,1…1,4%),

-ЭВИ- вольфрам с окисью иттрия (Y2O3 = 1,5.. .3,5%),

-ЭВТ- вольфрам с окисью тория (Тh2O3 =1,5… 2,0%)

Электроды ЭВЧ используют для сварки на переменном токе, а остальные на переменном и постоянном токах. Выбор величины тока для определенного диаметра, в связи с указанным выше, зависит от рода и полярности тока, состава газа и марки вольфрама. На стойкость электрода также влияет форма его заточки, рис. 3.

заточка вольфрамовых электродов

Рис. 3. Заточка вольфрамовых электродов для сварки: а — постоянным током; б — переменным током; в — правильная; г – неправильная.

Устройство установки УДГ-180 и порядок работы

С учетом особенностей сварки на переменном токе установка содержит источник питания дуги — трансформатор, дроссель для регулирования сварочного тока, осциллятор — стабилизатор для первичного возбуждения дуги и для повышения устойчивости горения дуги при переходе с прямой на обратную полярность. Блочная схема установки приведена из рис.4.

Кроме того,установка содержит схему управления на печатных платах, газовый клапан и вентилятор.

блочная схема удг

 

 

 

 

 

Рис.4. Блочная схема установки УДГ – 180.

Органы управления, расположенные на лицевой панели установки показаны на рис.5.

Перед сваркой тумблером 4 устанавливаем режим ТИГ, вставляем вольфрамовый электрод в цангу горелки с вылетом от 3 до 10 мм в зависимости от диаметра и сопла горелки.Ориентировочно устанавливаем требуемый сварочный ток по шкале 2 (точность задания тока по шкале в режиме ТИГ порядка 20%). Подаем напряжение сети на установку выключателем 9, открываем вентиль на баллоне с аргоном и с помощью редуктора устанавливаем необходимый расход аргона.

общий вид удг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5. Общий вид установки УДГ 180: 1 — ручка регулирования сварочного тока; 2 — шкала установки тока; 3 — регулировка «Длительности продувки после сварки»; 4 — тумблер выбора режима «ММА-ТИГ»; 5 — токовые разъемы для подключения электродержателя (ММА режим сварки покрытым-электродом) или горелки (ТИГ) и кабеля с клеммой; 6 — вход газового тракта; 7 — выход газового тракта (ТИГ); 8 — разъем включения установки от кнопки на горелке (ТИГ); 9 — переключатель «Сеть».

Включение холостого хода и газового клапана осуществляется Нажатием кнопки на горелке, рис.6. Возбуждение дуги выполняется без касания за счет работы осциллятора. Отключение подачи газа, схемы возбуждения и вторичного напряжения производится при отпускании кнопки на горелке. Прекращение подачи газа происходит за плавно регулируемое время от 2±1 до 20±5 сек. с помощью потенциометра 3 на лицевой панели в режиме ТИГ.

аргоновая горелка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6. Горелка для сварки вольфрамовым электродом в аргоне.

 Выбор режима сварки.

Выбор диаметра вольфрама производится в зависимости от величины тока (табл.1), а тока – по толщине свариваемого металла.

Таблица 1

       dэ,мм  толщина металла,мм       Сварочный ток, А
         1,6                  1,5         40 — 60
         3,0                  2,0         60 — 100
         4,0                  3,0        100 — 170

Параметры режима аргоно-дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом приведены в табл.2.

Таблица 2

    S,мм        d,э    D,пр мм     Iсв,мм    Vсв, м/ч   Q,л/мин
    1,5          4,0     2,0      80 — 100     15 — 20      7 — 8    
    2,0    100 — 120
    3,0    150 — 170     10 — 16     12 — 16

Прочность сварного сплава АМг6 составляет 0,8-0,95 прочности основного металла.

1 Comment on "Технология сварки алюминия"

  1. Отличная статья..

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: