СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка алюминия и его сплавов

Температура плавления чистого алюминия 657°. Алюминий об­ладает высокой теплопроводностью и электропроводностью. В про­цессе нагревания легко образует окись алюминия, плавящуюся при темпераутре 2060°. В технике используются различные сплавы алюминия, например с марганцем (сплавы АМц), медью (сплавы Д), кремнием (сплавы AJI и АК), магнием (сплавы АМг). Они отличают­ся большей прочностью, чем чистый алюминий, а некоторые из них, например сплав AJI (силумин), хорошо отливаются.

Алюминий и большинство его сплавов типа АМц и АМг хорошо под­даются сварке.

Сплавы типа дуралюмина (сплавы Д), например Д16Т, свари­ваются плохо. Это обусловлено тем, что в сварном шве получается структура литого металла, прочность которого в два раза меньше прочности основного прокатанного металла. Кроме того, вследствие значительной усадки металла шва и его низкой пластичности, так же как и основного металла, в процессе сварки в швах часто возни­кают трещины.

Тепловое действие при сварке вызывает отжиг основного метал­ла, что приводит к снижению показателей его механических свойств.

Дуговую сварку алюминия и его сплавов выполняют как уголь­ным, так и металлическим электродами. Для удаления тугоплавкой пленки окиси алюминия применяют флюс, подсыпаемый в шов при сварке угольным электродом, наносимый на металлический элект­род в виде покрытия при ручной сварке или насыпаемый на шов при автоматической сварке. Наибольшее распространение имеет флюс АФ-4А состава: 28% хлористого натрия, 50% хлористого калия, 14% хлористого лития, 8% фтористого натрия.

В качестве присадочной проволоки при сварке угольным элект­родом применяют прутки из алюминия АО и А1 или из алюминиевых сплавов АМц или АК (содержащие 5% кремния) по ГОСТ 4784—49.

Кремний делает присадочный металл более жидкотекучим, а также уменьшает усадку и возможность образования трещин. При сварке проволокой АК металл шва получается менее пластичный с пределом прочности около 10 кгс/мм?, относительным удлинением около 90% и более хрупкий. Сплав АМц содержит от 1 до 1,6% марганца, остальное — алюминий. Металл шва при сварке прово­локой АМц имеет предел прочности около 11 кгс/мм2, относитель­ное удлинение 12%. В качестве металлического электрода приме­няют также проволоку из алюминия АО и А1 или сплавов АМц и АК.

Чтобы шлак и остатки флюса не разъедали поверхность метал­ла, их после сварки удаляют щеткой, а затем шов промывают го­рячей водой.

Режимы сварки алюминиевых сплавов приведены в табл. 52.

Составы покрытий, применяемых при сварке алюминия метал­лическим электродом, приведены в табл. 53.

Использование жидкого стекла для этих покрытий не допускает­ся. Вместо него применяют декстрин. Покрытие № 1 не требует свя­зующего вещества и разводится в воде (50 см3 воды на 100 г сухого вещества). Разведенный на воде замес тщательно размалывается в шаровой мельнице, а затем в виде коллоидного раствора наносится на электрод. Электроды сушат на воздухе, а затем их прокаливают при 140—150° в течение 30—40 мин. Толщина слоя покрытия № 1 и № 3 берется равной 1—1,2 мм, а № 2—0,4—0,5 мм. Вместо пок-

рытия К° 1 можно применять смесь из 65% флюса АФ-4А и 35% криолита.

Листы толщиной до 1,5—2 мм сваривают с отбортовкой кромок без присадочного металла; листы толщиной от 3 до 5 мм сваривают без скоса кромок. При толщине листов свыше 5 мм применяют одно­сторонний скос кромок с углом раскрытия 60°.

При ручной сварке зазор между кромками должен быть:

Толщина листов, мм. . до 12 14—20 25 и более Зазор, мм (не более) . . 1 2 2,5

' Местные зазоры на длине

до 300 мм (не более) . до 3 до 4 до 4

Если сварка выполняется проволокой АМц, то перед сваркой и во время ее кромки листов толщиной 18—25 мм подогревают до 300-^ 400° и до 200—300° при сварке проволокой АК. Температуру нагре­ва контролируют термокарандашом или свинцовой проволокой.

Длина нагреваемого участка должна быть не менее 200 мм. Сварка производится на поддерживающих подкладках постоянным током при обратной полярности из расчета 45—55 а на 1 мм диаметра элек­трода. Металл толщиной до 14 мм сваривается электродом диаметром 6 мм при токе 300—400 а, металл толщиной свыше 14 мм — элект­родами диаметром 8 мм при токе 400—550 а. При толщине до 14 мм шов сваривается в 1—2 слоя, при толщине свыше 14 мм — в 2—3 слоя. Сварка производится в нижнем и полувертикальном положе­ниях.

Для получения мелкозернистой структуры металла шва охлаж­дение детали после сварки должно быть замедленным. После остыва­ния сварной шов следует слегка проковать.

Чтобы уменьшить внутренние напряжения деталей из литых сплавов, их после сварки отжигают при 300—350° с последующим медленным охлаждением.

Листы из алюминиевого сплава АМц средних толщин (8 мм и вы­ше) подвергают автоматической и полуавтоматической сварке по флюсу плавящимся электродом из проволоки АМц. Диаметр проволо­ки равен 2,5—3,5 мм, применяется флюс состава № 1 (см. табл. 53). Высота слоя флюса должна равняться 10—35 мм. Сварка ведется на постоянном токе при обратной полярности. Берется ток 320—440 а, напряжение дуги 38—44 в, скорость сварки 12—20 м/час, вылет электрода 25—45 мм. За один проход обеспечивается проплавле­ние листов на 2/3 их толщины. Сварка производится с двух сторон, по одному проходу с каждой стороны. Первый шов сваривается на стальной подкладке, плотно прижатой с помощью сварочного прис­пособления к свариваемым листам. Листы собирают с зазором не более 2 мм и укладывают при сварке горизонтально или с наклоном не более 15 мм на 1 м.

После сварки шлаки и остатки флюса удаляют, промывая поверх­ность шва горячей водой и протирая волосяными и стальными щет­ками или хлопчатобумажными концами. В случае необходимости Для лучшего удаления остатков флюса поверхность швов травят 5°о - ным раствором азотной кислоты, затем промывают горячей водой и просушивают.

Отдельные дефекты в швах вырубают, вышабривают или выс­верливают и в случае необходимости заваривают дуговой сваркой металлическим электродом или аргоно-дуговой сваркой.

При сварке сплава АМц могут образовываться горячие трещины, если основной металл содержит примеси: железа свыше 0,25% и кремния свыше 0,2%. При содержании железа и кремния менее 0,25 °о каждого следует применять электродное покрытие с добавкой 3% 45%-ного ферросилиция, просеянного через сито с 900 отв/см2. Это покрытие имеет марку А1Ф и следующий состав: 33% криолита, 32% хлористого калия, 18% хлористого натрия, 9% хлористого лития, 5% фтористого натрия, 3% ферросилиция. При автомати­ческой сварке полуоткрытой дугой сплава АМц, в составе которого находится менее 0,25% железа и кремния, применяется флюс АН-А1Ф, содержащий 1,5% ферросилиция.

Автоматическая сварка алюминия по слою флюса является сов­ременным процессом, значительно улучшающим технологию изго­товления сварных сосудов и аппаратов из алюминия. Наилучшие результаты по чистоте и качеству металла шва дает аргоно-дуговая или гелие-дуговая сварка алюминия вольфрамовым или плавящим­ся электродом.

Сварка литых алюминиевых сплавов (типа силумин) произво­дится по той же технологии, что и прокатанных сплавов, но с пред­варительным подогревом до 250—300°