Сварка цветных металлов - Алюминиевые сплавы
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 16:10
- Просмотров: 37196
Алюминий - металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 658 °С. Обладает высокой тепло-и электропроводностью и низкой прочностью (до 100 МПа).
Сплавы алюминия по объему применения занимают второе место после железа. Из них изготавливают емкости для химической и пищевой промышленности, корпуса ракет и судов, самолеты, вагоны, посуду и многое другое. Это обусловлено малой массой и хорошими механическими свойствами сплавов алюминия. Прочность некоторых из них достигает прочности сталей - 600 МПа и более.
Алюминиевые сплавы делят на литейные (силумины), содержащие кремний, и деформируемые, которые, в свою очередь, делят на упрочняемые термической обработкой и не упрочняемые: технический алюминий АДО, АД 1, сплавы А1-Мп (АМц) и Al-Mg (магналии), например АМг1...АМг6. Термически упрочняемые - это сплавы Al-Cu-Mg (Д16, Д19, ВД17 - дуралюмины), сплавы Al-Mg-Si, иногда с добавкой меди (авиали АВ, АД31, АК6, АК8), сплавы Al-Cu-Mg-Fe-Ni (АК2, АК4), сплавы Al-Cu-Mn (Д20, ВАД23), сплавы Al-Zn-Vg-Cu (В93, В96) и сплавы Al-Mg-Zn (В92Ц, АЦМ). Все они имеют высокую прочноитных газов. В качестве защитного газа применяют аргон. Сварка производится вольфрамовым электродом с помощью специального держателя (см. фиг. 102). Применяемый при сварке алюминия и его сплавов аргон должен быть достаточно чистым. В аргоне не допускается наличие влаги, содержание кислорода не должно превышать 0,03% и азота-0,3%. 217 При сварке в среде аргона флюс не применяется, что освобождает производство от трудоемкой операции очистки от остатков флюса и шлака после сварки. Кроме того, при сварке в среде аргона можно применять нахлесточные соединения, недопустимые при сварке с применением флюса. Последнее вяз но с тем, что при нахлесточном соединении трудно полностью удалить остатки флюса и шлак, а это может вызвать коррозию и разрушение нахлесточного сварного соединения. text/javascriptсть, например дуралюмин Д1 - 400 МПа, а сплав В95 - 520 МПа.
В марках сплавов приняты следующие буквенные обозначения: А алюминиевый сплав, JI - литейный, К - для ковки и штамповки, Мг магниевый, Мц - марганцевый, Д - дуралюмин, АВ - авиаль. Цифрами после букв указывают условный номер сплава.
Технический алюминий и все термически не упрочняемые сплавы хорошо свариваются. Из термически упрочняемых к свариваемым относят АВ, АД31, АД33, АД35, Д20, ВАД1, АЦМ, В92Ц.
СВАРИВАЕМОСТЬ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Теплопроводность алюминия в три раза выше, чем у низколегированной стали, у него больше теплоемкость и скрытая теплота плавления. Для расплавления алюминия нужно больше теплоты, чем для такого же объема стали, поэтому для его сваркиtable border= требуется повышенна/pя тепловая мощность и более высокая ее концентрация.
Алюминий легко окисляется, его высокая коррозионная стойкость изделий из алюминия обеспечивается мгновенно возникающей на поверхности пленкой окиси алюминия А120з, которая непропускает воздуха к металлу. Эта пленка имеет прочность до 200 МПа и плотность 3,6 г/см3, она тяжелее алюминия, ее температура плавления 2050 °С. При нагреве металл под пленкой расплавляется раньше ее. Разламываясь при сварке на нерасплавившиеся куски, пленка тонет в сварочной ванне, образуя включения в металле шва.
Поэтому при сварке надо раздроблять и измельчать окисную пленку. Это можно сделать, применяя в электродных покрытиях или во флюсах соединения хлора, например NaCl, LiCl, которые, проникая при сварке в образующиеся в окисной пленке из-за ее нагрева и расширения микротрещины, образуют с алюминием летучие соединения. Окисная пленка подмывается и при испарении этих соединений отрывается от поверхности алюминия, раздробляется и частично уносится шлаком. Другой путь - катодное распыление окисной пленки в результате ударов тяжелых ионов о поверхность катода при дуговом разряде. Катодное распыление на поверхности детали может происходить при сварке на постоянном токе обратной полярности, когда катод - свариваемое изделие. Однако при этом резко увеличивается нагрев электрода. Поэтому чаще применяют дуговую сварку на переменном токе. Коэффициент линейного расширения алюминия в два раза выше, чем у железа. Значит при сварке алюминиевых сплавов деформации и коробления деталей будут больше, чем на сталях. Расплавленный алюминий обладает большой жидкотекучестью, что затрудняет формирование шва при сварке со сквозным проплавлением кромок: легко образуются прожоги, неравномерно формируется проплав.
Жидкий алюминий в одном объеме может растворить до 600 объемов водорода. Но при затвердевании растворимость быстро снижается, водород бурно выделяется из расплава, в сварном шве образуются поры. Поэтому перед сваркой необходимо тщательно готовить все сварочные материалы и поверхность свариваемых деталей, не допуская попадания влаги - главного поставщика водорода в зону сварки. Влага, разлагаясь, может также увеличить окисление металла в сварочной ванне. При сварке желательно понижать скорость охлаждения жидкого металла, чтобы больше выделяющегося из металла водорода успело выйти на поверхность сварочной ванны. Для этого металл перед сваркой можно подогревать до температуры 150...300 °С. Однако нагрев может снизить механические свойства сварного соединения.
Для борьбы с пористостью в зоне сварки можно создавать окислительную атмосферу, добавляя, например, в аргон до 1,5 % кислорода.
При нагреве алюминий не меняет свой цвет вплоть до расплавления. Это затрудняет контроль за состоянием металла, за образованием сварочной ванны и плавлением присадочной проволоки.
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Алюминиевые сплавы сваривают ручной дуговой сваркой угольными или штучными электродами, дуговой сваркой в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродами, дуговой сваркой под флюсом и по слою флюса, газопламенной и контактной сваркой.
Почти при всех способах сварки (кроме контактной) применяют электродную или присадочную проволоку. ГОСТ 7871-75 предусматривает 14 марок проволоки для сварки алюминия диаметром 0,8... 12,5 мм: из технического алюминия Св А97, Св А85Т, Св А5; алюминиево-марганцевую Св АМц; алюминиево-магниевую Св АМгЗ, Св АМг4, Св АМг5, Св 1557, Св АМг61, Св АМгбЗ; алюминиевокремниевую Св АК5, Св АК10 и алюминиево-медистую Св 1201. Проволока диаметром до 4 мм на заводе-изготовителе очищается химической обработкой, наматывается на катушки и упаковывается в полиэтиленовые мешки вместе с порошком силикагеля - индикатором влажности. Если упаковка негерметична, порошок становится розовым. Проволока большего диаметра может быть в мотках, перед сваркой ее надо очистить от консервирующей смазки горячей водой или паром, затем травить 5... 10 мин в 2...5 %-м растворе щелочи NaOH при температуре 60...70 °С, промыть в проточной воде при температуре 50 °С, в холодной проточной воде и осветлить в 15 %-м растворе азотной кислоты в течение 2...5 мин при температуре 60...70 °С.
При ручной дуговой сварке применяют неплавящиеся угольные электроды СК (сварочные круглые) диаметром 4, 6, 8, 10 и 18 мм и длиной до 250 мм (ГОСТ 10720-75). Штучные электроды делают из проволоки, соответствующей составу свариваемого сплава, с обмазкой на основе хлористых и фтористых солей. Для сварки используют электроды ОЗА-1, для заварки дефектов литья ОЗА-2. При дуговой сварке в защитных газах применяют неплавящиеся вольфрамовые электроды и инертные газы: аргон первого или второго сорта и гелий (см. гл. 7), либо их смеси.
Флюсы применяют при всех способах сварки алюминия, кроме дуговой в защитных газах и контактной. Назначение их - убрать окисную пленку А1203. Поэтому основа всех флюсов - это смеси хлористых и фтористых солей калия, натрия, бария, лития. Марки флюсов разли^ чаются сочетанием этих солей и добавками.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи