Аргонодуговая сварка алюминия


Аргонодуговая сварка алюминияХотя аргонодуговая сварка подходит для многих типов металла, чаще всего ее связывают со сваркой алюминия, особенно тонкопрофильного. Конечно, для сварки алюминия подходят и многие другие процессы сварки, но в случае тонкопрофильных материалов удобнее всего аргонодуговая. Широкое применение алюминия в автомобилестроении привело к ее настоящему расцвету. Высокие механические характеристики и хороший внешний вид сделали ее первоочередным выбором для профессиональных гоночных команд, автомобильных энтузиастов и любителей.

Трудности сварки алюминия

Хотя этот процесс действительно хорошо подходит для сварки алюминия, для того, чтобы обеспечить максимально простую и эффективную работу, нужно помнить о нескольких особенностях алюминия. Алюминий в чистом виде плавится при температуре меньше 650ºC и перед плавлением не меняет цвет, как это делает большинство других металлов. Поэтому очень сложно определить момент, когда алюминий достаточно раскален и готов расплавиться. Кроме того, слой оксида, который так быстро образуется на поверхности алюминия, имеет почти в три раза более высокую температуру плавления (1760ºC). Еще больше дело осложняет то, что температура кипения алюминия (1582ºC) меньше температуры плавления оксида. Более того, оксид тяжелее и при плавлении опускается и застывает в алюминии. Учитывая все вышесказанное, нетрудно понять, почему перед сваркой так важно удалить с поверхности алюминия слой оксида. К счастью, фаза обратной полярности переменного тока очень эффективно удаляет оксид в пространстве перед сварочной дугой.

Температура

Алюминий – превосходный проводник тепла. Поэтому в начале сварки алюминия требуется большое тепловложение – большая часть тепла уходит на нагрев окружающего основного металла. Через некоторое время после начала сварки большая часть этого тепла распространится в пространство перед дугой и разогреет его настолько, что для сварки станет требоваться меньше тепла. Если продолжать сварку до конца пластины, теплу станет некуда рассеиваться и его скопится столько, что это затруднит сварку и оператору нужно будет снизить силу сварочного тока. Именно поэтому аппараты Lincoln Precision TIG® рекомендуется использовать с педальным регулятором Amptrol™ – он позволяет легко менять силу тока, не отрываясь от сварки. Некоторые алюминиевые сплавы имеют тенденцию к образованию трещин. Это объясняется тем, что в граничном диапазоне температур, когда металл частично жидкий и частично твердый или когда он только застыл, его недостаточно высокая прочность на разрыв не может противостоять усадочному напряжению в ходе охлаждения. С проблемами такого рода можно справиться с помощью подходящего состава присадочного металла и процедуры сварки, а также более коротких валиков сварного шва. Некоторые эксперты в начале каждого шва (первых 2-3 см) рекомендуют пользоваться обратно-ступенчатым способом сварки, а затем возвращаться к обычному методу. 

Заполнение зазора

Металл в сварочной ванне представляет собой смесь присадочного и основного материала, которая должна обладать заданной прочностью, вязкотекучестью, устойчивостью к образованию трещин и коррозии. В таблице ниже приведены рекомендуемые присадочные металлы для различных сплавов алюминия.

Максимальная производительность наплавки достигается использованием проволок или прутков самого большого приемлемого диаметра и наибольшей силы тока. Оптимальный диаметр проволоки для определенной задачи зависит от приемлемой силы тока, которая, в свою очередь, зависит от сети питания, типа соединения, состава и толщины материала и пространственного положения сварки.

 

Рекомендуемые присадочные металлы для различных сплавов алюминия

 

Рекомендуемый присадочный металл (1)

 Основной металл

Максимальная прочность в состоянии после сварки

Макс. отн. удлинение

EC
1100

1100
1100, 4043

EC 1260
1100, 4043

2219
3003
3004
5005

2319
5183, 5356
5554, 5356
5183, 4043, 5356

(2)
 1100, 4043
5183, 4043
5183, 4043

5051
5052
5083
5086

5356
5356, 5183
5183, 5356
5183, 5356

5183, 4043
5183, 4043, 5356
5183, 5356
5183, 5356

5050
5052
5083
5086

5356, 5183
5554, 5356
5356, 5554
5556

5183, 5356, 5654
5356
5554, 5356
5183, 5356

6061
6063
7005
7039

4043, 5183
4043, 5183
5356, 5183
5356, 5183

5356(3)
5356(3)
5183, 5356
5183, 5356

Примечание:   
(1)  Рекомендации указаны для материалов с «нулевой» закалкой.
(2) Жидкотекучесть сварных соединений для этих металлов мало зависит от металла наплавления. Относительное удлинение этих металлов обычно ниже остальных перечисленных здесь металлов.
(3) Для сварки сплавов 6061 и 6063 при необходимости в максимальной электропроводимости используйте присадочный металл 4043. Однако если Вам требуются и прочность, и электропроводимость, лучше использовать 5356 и увеличить усиление сварного шва, чтобы компенсировать меньшую электропроводимость 5356.


Качественное наплавление

Образец аргонодуговой сваркиВысокое качество сварки возможно только при использовании чистой проволоки высокого качества. В противном случае в сварочную ванну может быть занесено много грязи из-за относительно большой площади поверхности проволоки по сравнению с объемом наплавления.

Чаще всего сварочная проволока бывает загрязнена маслом или гидрооксидом. Из-за жара от сварки из них начинает выделяться водород, что приводит к возникновению пористости. Алюминиевые сварочные проволоки Lincoln ER4043 и Lincoln ER5356 изготавливаются в условиях строгого контроля и упаковываются так, чтобы предотвратить загрязнение во время хранения. Так как присадочная проволока имеет легирование, которое может оказаться разбавлено основным металлом, качество наплавления зависит от состава как самой проволоки, так и основного металла.

Чистка, чистка и еще раз чистка

Перед сваркой изделия обычно проходят формовку, обрезание, распиловку или машинную обработку. После этих операций могут оставаться различные загрязнения, которые должны быть удалены для обеспечения высокого качества сварки. Особенно тщательно нужно удалять масла, другие углеводороды и мелкие частицы металла. Края разрезов должны быть чистыми и ровными. Для упрощения очистки в ходе производства нужно быстро удалять любые смазки.

Чтобы снизить вероятность образования пористости и окалины, необходимо обеспечить чистоту рабочей поверхности. Водород приводит к пористости, а кислород – образованию окалины. Оксиды, смазки и масла могут содержать и кислород, и водород, что приводит к низкому качеству соединений и низким механическим и электрическим свойствам. Очистка должна проводиться непосредственно перед сваркой. В таблице ниже приведены описания самых распространенных процедур сварки:

 

Распространенные методы очистки алюминиевых поверхностей перед сваркой

 Типы чистки

 Удаляемые составы

Только сварочная поверхность

Изделие полностью

Масло, смазка,
влага и пыль
и пыль

Протрите умеренно щелочным растворителем и просушите
Протрите углеводородным растворителем, например, ацетиленом или спиртом.
Протрите фирменным растворителем
Протрите края любым из вышеперечисленного

Обезжиривание в парах растворителя
Обезжиривание распрыскиванием
Обезжиривание парами
Погружение в щелочной растворитель
Погружение в фирменные растворители

Оксиды

Протрите края сильным щелочным растворителем, затем водой, затем азотной кислотой. После этого следует споласкивание водой и сушка.
Протирание фирменными восстановителями.
Механическое удаление, например, щеткой, полировкой или шлифовкой. В случае сварки критического назначения непосредственно перед сваркой зачистите все соединения и прилегающие поверхности.

Погружение в сильный щелочной растворитель, затем воду, затем азотную кислоту.
После этого следует споласкивание водой и сушка.
Погружение в фирменные растворители.