Контакты :+7 (921) 993-75-75
+7 (905) 209-34-10


 

Сварка алюминия и его сплавов

Сварка алюминия и его сплавов, все виды сварки в Петербурге: +7 (921) 993 75 75,  +7 (905) 209 34 10


При изготовлении сварных конструкций используют чистый алюминий, а также сплавы на его основе, которые делятся на:

  • Литейные. Применяются для отливок. Сварка алюминия из подобных сплавов актуальна для исправления литейных дефектов.
  • Деформируемые. Применяются в форме проката, поковок и пр. Бывают термоупрочняемыми и нетермоупрочняемыми.

Почти все термоупрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы являются трудносвариваемыми, поэтому их целесообразно использовать только тогда, когда изделие можно подвергнуть термической обработке.

Специалисты компании WeldingProf обладают высоким профессионализмом и опытом. Мы работаем со всеми видами металлов. Звоните, наши специалисты ответят на ваши вопросы.

Сварка алюминия и его сплавов - +7 (921) 993 75 75,  +7 (905) 209 34 10


Марки деформируемых термоупрочняемых сплавов классифицируются следующим образом:

  1. ВАД1, ВД17, Д1, Д16, Д18, Д19, М40 – сплавы на основе алюминия, меди и магния.
  2. В92, В92Ц – сплавы на основе алюминия, магния и цинка.
  3. АВ, АД31, АД33, АД35, АК6, АК6-1, АК8 – сплавы на основе систем из алюминия, магния и кремния и алюминия, магния, кремния и меди.
  4. АК2, АК4-1, АК4 – сплавы на основе системы из алюминия, магния, меди, железа и никеля.
  5. Д20 и Д21 – сплавы из алюминия, меди и марганца.
  6. ВАД23 – сплавы  на основе системы из алюминия, марганца, меди, лития и кадмия.
  7. В93, В94, В95, В96 – сплавы на основе системы из алюминия, магния, меди и цинка.

Нетермоупрочняемые – это свариваемые сплавы, поэтому именно они наиболее распространены при проведении работ по сварке алюминия.

Марки деформируемых нетермоупрочняемых сплавов классифицируются следующим образом

  1. АМц – сплавы на основе системы из алюминия и марганца.
  2. АМг – сплавы на основе системы из алюминия и магния.
  3. АД и АД1 – технический алюминий.

Сварка алюминия и его сплавов — возможные проблемы и их решения

  1. При сварке алюминия и его сплавов возможно появление тугоплавкого оксида алюминия с температурой плавления 2050°С. Плотность Al2O3 выше, чем у алюминия, поэтому сплавление кромок соединения становится более сложным. Кроме того, частички этой пленки загрязняют металл в области шва. Чтобы удалить пленку, перед сваркой требуется очистить поверхность кромок и прилегающего металла. При этом с особенной тщательностью проверяется поверхность присадочного металла. Это делается путем травления или механически. Удалить оксидную пленку можно при помощи флюсов, обеспечивающих ее растворение и последующее разрушение, либо катодного распыления. Катодное распыление можно использовать при сварке на обратной полярности. В случае с аргонной сваркой неплавящимся электродом обратную полярность не применяют в связи с нерациональным распределением тепла между изделием и электродом. Поэтому сварку проводят на переменном токе, когда пленка разрушается в полупериоды обратной полярности.
  2. При больших температурах быстро снижается прочность, поэтому твердый метал части кромок, которые не успели расплавиться, может разрушить масса сварочной ванны. Алюминий характеризуется большой жидкотекучестью и может вытечь через основу шва. При нагреве его цвет остается практически неизменным, поэтому во время сварочных работ трудно держать под контролем размеры сварочной ванны. Во избежание провалов и прожогов при сварке первых слоев швов или однослойной сварке металла на высокой погонной энергии применяют специальные формирующие графитовые, стальные или керамические подкладки.
  3. Из-за низкого модуля упругости и высокого коэффициента линейного расширения для сплавов из алюминия характерна повышенная склонность к деформации. Чтобы ее уменьшить, можно выбирать подогрев, оптимальные режимы сварки и другие технологические мероприятия.
  4. Сварка алюминия может быть затруднена пористостью, которая обуславливается водородом и снижает прочность и пластичность металла. Поры обычно появляются у линии сплавления и в металле шва. Наиболее склонны к образованию пор сплавы категории АМг.

Чтобы этого избежать, требуется предельно тщательно химически чистить сварочную проволоку, а также очищать механическим способом и обезжиривать свариваемые кромки. Когда производится сварка металла большой толщины, пористость можно снизить предварительным и сопутствующим подогревом до температуры примерно в 150–250°С.

  1. Так как алюминий отличается высокой теплопроводностью, при его сварке необходимо наличие мощных тепловых источников. Иногда можно предварительно подогреть начальные участки сварного шва до 120–150°С или произвести сопутствующий подогрев.
  2. В металле шва при сварке могут появиться горячие трещины – их вызывают процессы внутренней деформации и напряжение, возникающее, когда металл сварочной ванны начаинает кристаллизоваться. Чтобы свести к минимуму или вообще исключить вероятность их появления, можно добавить в сварные швы особые модификаторы для улучшения кристаллической структуры шва. Кроме того, следует избегать близкого расположения швов.

Особенности сварки алюминия инертными газами

При сварке алюминия инертными газами применяются плавящиеся или неплавящиеся (вольфрамовые) электроды. Инертные газы, используемые для сварки – это гелий повышенной чистоты, аргон первого или высшего сорта и аргоново-гелиевые смеси.

Электроды из вольфрама могут быть лантанированными или иттрированными. Для сварки металла толщиной до 12 мм целесообразно использовать вольфрамовый электрод диаметром 2-6 мм. При выборе присадочной проволоки, диаметр которой составляет 2-5 мм, необходимо обращать внимание на марку сплава алюминия. Так, для технического алюминия можно выбрать проволоку марки АД, АК или АО, для сплавов группы АМг – проволоки подобных марок, в составе которых имеется повышенное количество магния: это позволяет компенсировать его угар.

При ручной аргонной сварке с помощью электрода из вольфрама можно использовать установки переменного тока типа УДГ, где уровень расхода аргона равен 6-15 л/мин. Для сварки металла можно использовать и гелий при условии, что его расход выше расхода аргона в 1,8–2,2 раза. При аргонной сварке напряжение дуги находится на уровне 15–20 В, при гелиевой сварке – 25-30 В.

При толщине алюминиевых листов не больше 3 мм можно выполнять сварку за один проход на подкладке. При толщине металла от 4 до 6 мм можно не выполнять скос кромок и осуществлять сварку за два прохода с обеих сторон. При сварке металлических листов, толщина которых составляет более 6 мм, необходимо производить V-образную разделку и увеличить количество проходов до 4-х. Также можно сделать Х-образную разделку. Для протяженных швов применяется автоматическая сварка.

Чтобы в несколько раз повысить производительность сварки электродом из вольфрама, можно применять трехфазную дугу. Благодаря источнику нагрева большей мощности имеется возможность произвести сварку алюминия толщиной до 30 мм всего за один проход.

Нагрев металла происходит непрерывно, так как всегда присутствует одна из трех дуг – одна независимая, которая горит между электродами, и две зависимые, которые горят между электродами и изделием.

Сварку плавящимися электродами можно осуществлять в чистом аргоне или в аргоново-гелиевой смеси. Диаметр используемой проволоки составляет 1,5–2,5 мм. Необходимое условие – наличие постоянного тока обратной полярности. Разделку кромок можно выбрать как V-образную, так и X-образную, при этом угол раскрытия должен составлять 70–90°. Также можно применить рюмкообразную разделку кромок.

На скорость сварки влияет сечение шва – она может достигать 40 метров в час. Проволоку следует подавать со скоростью не выше 400 метров в час. Если используется смесь из 70% гелия и 30% аргона, увеличивается ширина и глубина провара, благодаря чему можно осуществить сварку листов толщиной до 16 мм за 1 проход и толщиной за 30 мм – за 2 прохода. В этом случае форма сварного шва становится более благоприятной.



Дуговая автоматическая сварка алюминия

Дуговую сварку алюминия и сплавов из него выполняют закрытой дугой под флюсом или наполовину открытой дугой по слою флюса.

При автоматической сварке по слою флюса можно использовать фторидно-хлоридные флюсы марок АН-А4 и АН-А1. Марку АН-А1 применяют для сварки технического алюминия, марку АН-А4, которая не содержит хлорид натрия – для сплавов на основе магния и алюминия. Дело в том, что для подобных сплавов недопустимо наличие во флюсе хлорида натрия, так как алюминий и магний восстанавливают натрий из флюса, который затем попадает в шов, из-за чего в металле возникает пористость и снижается его пластичность.

Автоматическая сварка листов производится по слою флюса, так как даже в нерасплавленном состоянии флюс отличается высокой электропроводностью, что способствует шунтированию электрической дуги и нарушению стабильности всего процесса. Толщина и ширина слоя флюса зависят от толщины листа алюминия (обычно, толщина составляет 7-16 мм, ширина – 25-45 мм). Чтобы исключить протекание жидкого металла с обратной стороны шва, необходимо наличие формирующей подкладки из стали. Питание дуги происходит за счет постоянного тока обратной полярности.

Автоматическая сварка под флюсом выполняется с помощью расщепленного электрода на постоянном или переменном токе обратной полярности. Используются флюсы с низким уровнем электропроводности, например флюсы из керамики марок ЖА-64А и ЖА-64.



Сварка алюминия газом

Для газовой сварки алюминия  применяется ацетилен, расход которого составляет примерно 100 л/ч на 1 мм толщины листа металла.

Присадочным прутком служит алюминиевая проволока, диаметр которой равен 1,5–5,5 мм – точное значение зависит от толщины изделия.

Чтобы избежать окисления металла и удаления появляющихся оксидов, применяют особые флюсы – так, это может быть марка АФ-4А. В процессе сварки флюс предварительно наносится на свариваемые кромки в виде пасты, разведенной в воде, или вводится с присадочным прутком. В разведенном состоянии флюс хранится максимум 8-10 часов.

Если толщина заготовок составляет более 4 мм, лучше произвести разделку кромок, более 8 мм – осуществить местный или общий подогрев. Сварку делают “левым” способом. Когда работа закончена, флюсы удаляют путем промывания сварных швов двухпроцентным раствором хромовой кислоты или обыкновенной теплой водой.



Ручная дуговая сварка

Дуговую ручную сварку покрытыми электродами применяют для заготовок из чистого алюминия, алюминиево-кремниевых сплавов, а также для некоторых сплавов АМг и АМц. При сварке используется постоянный ток обратной полярности, работу обычно выполняют на большой скорости без поперечных колебаний. Если толщина металла составляет более 10 мм, лучше произвести разделку свариваемых кромок.

Обычно применяют стыковое соединение. Тавровые и нахлесточные соединения использовать не рекомендуется, так как возможно затекание шлака в зазоры, и при промывке его трудно будет удалить. А из-за этого может начаться коррозия.

Перед началом сварки требуется произвести подогрев деталей до температуры 100–400°С – точные цифры зависят от их толщины. Для изготовления металлического стержня электрода используют проволоки, чей состав приближен к составу основного металла. При работе со сплавами АМг применяют проволоки с высоким содержанием магния – это позволяет компенсировать его угар в процессе сварки. Основные составляющие электродного покрытия – это хлористые соли натрия и калия, а также криолит.

Угольный электрод целесообразно применять при ручной сварке неответственных конструкций. Необходимое условия для сварки – постоянный ток прямой полярности. Электродами служат стержни из графита или угля. Если толщина свариваемого изделия превышает 2,5 мм, необходимо произвести разделку кромок. Диаметр присадочного прутка должен составлять 2-8 мм. Флюс, доведенный до консистенции пасты, наносят на пруток или на свариваемые кромки.



Электрошлаковая сварка

Электрошлаковую сварку применяют для изделий толщиной 50-250 мм, при этом особую эффективность она показывает при работе с изделиями большой толщины. Сварка осуществляется на переменном токе с помощью пластинчатых электродов или плавящихся мундштуков. Основой используемых флюсов должны служить галогениды щелочных и щелочноземельных металлов. Формирование шва происходит при помощи графитовых или медных водоохлаждаемых кристаллизаторов. Скорость сварки – около 6-8 метров в час. Прочность получаемых сварных соединений составляет примерно 80–100% от уровня прочности доминантного металла.



Плазменная сварка

Для этого вида сварки характерны глубокое проплавление и высокая концентрация энергии в точке нагрева, поэтому этот способ считается одним из наиболее перспективных.

Среди преимуществ плазменной сварки необходимо отметить следующие:

  • Небольшая область термического влияния.
  • Стабильность и простой контроль процесса (особенно в сравнении с ручной дуговой сваркой).
  • Высокая скорость.

Благодаря глубокому проплавлению серьезно возрастает доля основного металла, который участвует в формировании сварного шва. Однако при ведении горелки вдоль стыка и сборке деталей для сварки необходимо соблюдать предельную точность. Для алюминиевых сплавов необходимо обеспечить питание дуги переменным током.



Электронно-лучевая сварка алюминия и его сплавов

Электронно-лучевую сварку можно назвать одним из самых эффективных методов соединения алюминиевых изделий и сплавов из него.

Преимущества такого способа сварки таковы:

  • Минимальное повреждение конструкций.
  • Большая скорость сварки.
  • Минимальное снижение прочности алюминия в области термического воздействия.
  • Минимальные вложения тепла.
  • Плотные качественные швы.

Разрушение оксидной пленки алюминия происходит в связи с воздействием на нее паров металла, а также ее разложением в вакуумной среде. Кроме того, вакуум помогает удалять водород из сварного шва.