СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

СВАРКА АЛЮМИНИЯ

Высокая активность алюминия с кислородом способ­ствует созданию на его поверхности тугоплавкой пленки оксида алюминия (А1303), которая препятствует сплавле­нию основного и электродного металлов. Это происходит из-за большой разницы температур, требуемых для плав­ления. Так как для плавления основного металла требует­ся всего 658°С, а оксид алюминия плавится при темпера­туре 2050°С, то в массиве сварочного шва появляются непровары и шлаковые включения. Это отрицательно ска­зывается на механической прочности сварного соедине­ния и чтобы преодолеть эту технологическую трудность, нужно применять ряд специальных способов. Сваривае­мости алюминия мешают органические водосодержащие загрязнения (пыль, жировая пленка и т. д.), имеющиеся на кромках свариваемых деталей, а легирование некото­рых сплавов повышенной прочности цинком и магнием становится причиной появления холодных трещин. Ад­сорбированная влага, газонасыщенность основного и присадочного материалов способствуют появлению боль­шого количества пор. Учитывая все вышеизложенные яв­ления, препятствующие нормальному свариванию алю­миния, кромки и поверхности перед сваркой нужно тща­тельно готовить.

Подготовительный этап включает в себя обязательную очистку свариваемых деталей и проволоки от следов крас­ки, жировых включений, а имеющуюся пленку оксида удаляют механическим или химическим путем. Для обез­жиривания используют авиационный бензин, уайт-спи­рит, ацетон технический и растворители, изготовленные на их основе. После обезжиривания свариваемые поверх­

ности подвергают химической обработке. Процесс хими­ческой обработки включает в себя:

— травление свариваемых деталей в растворе едкого натра (NaOH) и натра фтористого (NaF) в соотношении 1:1 продолжительностью 1-2 минуты;

— промывку в горячей проточной воде при температу­ре не ниже 50^, а после этого — в холодной воде;

— осветление в течение 1—-2 минуты при комнатной температуре в растворе азотной кислоты (HN03) с кон­центрацией не ниже 350—425 г/л;

— промывку в горячей проточной воде с последую­щей естественной сушкой.

Для удаления оксидной пленки часто применяют сва­рочный флюс АФ-4А.

Обезжиривание, травление и осветление выполняют не позже чем за 2—4 часа до начала сварочных работ. Для этого сварочную проволоку разделяют на мотки массой не более 5 кг таким образом, чтобы в процессе обработки витки не соприкасались друг с другом. Обработку прово­дят при вертикальном положении мотка; Поверхность об­работанных деталей и проволоки должна быть серебрис­то-матового цвета без загрязнений и желтого налета. В случаях, когда сварочная проволока не используется сразу же после химической обработки, ее упаковывают в полиэтиленовую пленку и хранят в герметической таре. Срок такого хранения ни в коем случае не должен превы­шать 36 часов, а если это условие не соблюдается, то про­водят повторную обработку. При этом количество повтор­ных обработок сварочной проволоки должно быть более двух. Нельзя брать проволоку и касаться свариваемых по­верхностей голыми руками. Лучше всего для этого исполь­зовать чистые хлопчатобумажные рукавицы.

Непосредственно перед сварочными работами кромки деталей и прилегающие к ним участки зачищают шабе­ром до металлического блеска. Отрезок времени между химической обработкой и механической зачисткой не должен быть более 4 часов. Нельзя для этого использовать обработку абразивными кругами или шлифовальной бу­магой, в также нельзя применять пескоструйные и дро­беструйные аппараты, так как это может привести к по­явлению шлаковых включений в массиве шва и к другим

дефектам, что будет отражаться на качестве сварного со­единения.

Предсварочную сборку деталей выполняют при помо­щи механических приспособлений, обеспечивающих же­сткое крепление. Для этого используют специальные кон­дукторы, прижимные устройства, тиски, различного вида струбцины и т. д. Свариваемые детали сжимают между собой так, чтобы зазор между ними был минимальный. Усилие сжатия для деталей толщиной до 4 мм должно быть не менее 1,2 кН (10 кгс), а при большей их толщине не менее 0,3 кН. Жесткое закрепление деталей снижает вероятность коробления и деформаций. Если сварку осу­ществляют без прижимных приспособлений, то ее вы­полняют на предварительных прихватках. Для прихватки используют ту же сварочную проволоку, что и для основ­ной сварки. Количество прихваток и расстояние между ними должно обеспечить жесткую фиксацию сваривае­мых деталей относительно друг друга.

Сварку стыковых соединений обычно выполняют на подкладках с канавкой, обеспечивающих сохранение сва­рочной ванны и формирование обратной стороны шва. Для подкладок применяют пластины из нержавеющей стали или меди, предварительно выполнив в них канав­ки, ширина которых должна быть не менее двух-трех - кратной толщины свариваемых деталей. При сварке боль­шими токами применяют специальные прокладки с во­дяным охлаждением. При толщине свариваемых деталей до 3 мм прихватку выполняют на всю их глубину, а при большей их толщине глубина прихватки будет зависеть от формы разделки и требований, которым должно отвечать сварное соединение.

Ручную сварку покрытыми электродами применяют при изготовлении мало на груженных конструкций из тех­нического алюминия Амц, АМг и силумина. Использо­вание постоянного тока обратной полярности и предва­рительный подогрев для средних толщин (250—300°С) обеспечивает требуемое проплавление при умеренны* сварочных токах. Для деталей большой толщины темпера­туру предварительного подогрева увеличивают до 400°С,

Сварочную проволоку подбирают, учитывая требова­ния, изложенные в табл. 13.

Ручная дуговая сварка изделий из чистого алюминия может производиться электродами ОЗА-1, а сварка изде­лий из силуминов — электродами ОЗА-2 или ОЗАНА, которые по техническим характеристикам превосходят электроды серии ОЗА. Использование электродов серии ОЗАНА обеспечивает мелкокапельный перенос электро­дного металла, хорошее формирование шва в любых про­странственных положениях, неплохую отделяемость шла­ковой корки. Скорость плавления алюминиевого электро­да в 2-3 раза выше скорости плавления стального электрода. Это обстоятельство становится решающим при выборе ре­жимов сварки. Сварку выполняют Непрерывно в пределах одного электрода, так как шлаковая пленка, создающаяся на кратере и конце электрода, препятствует повторному зажиганию дуги. Сварочный ток рекомендуют устанавли­вать в пределах 60 А на 1 мм диаметра электрода.

Дуговая сварка в среде защитных газов позволяет зна­чительно повысить качество сварных соединений, так как исключает возможность появления оксидной пленки при высокой температуре сварочной ванны. Для этого приме­няют как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды.

Основные режимы при ручной дуговой сварке

Сварка неплавящимся электродом в среде аргона обес­печивает наилучшее формирование шва, снижает веро­ятность деформаций. Питание сварочной дуги осуществ­ляют от источника переменного тока с падающей внеш­ней характеристикой. Этот вид сварки обеспечивает устойчивое горение дуги, что в свою очередь положитель­но сказывается на структуре сварочного шва (пористость, остаточные напряжения и деформации и т. д.). Основные режимы, выбираемые при ручной дуговой сварке, отра­жены в табл. 14.

Сварку лучше всего выполнять на максимальной ско­рости в ручном или автоматическом режимах, снижая до минимума размеры сварочной ванны. Такой режим свар­ки позволит уменьшить вероятность окисления металла, что положительно сказывается на качестве шва. Сварку лучше выполнять без перерыва, а в случаях вынужденных перерывов ранее наложенный шов перекрывают на 10— 20 мм. В процессе сварки вольфрамовый электрод по от­ношению к изделию составляет 60—80", а по отношению к присадочной проволоке — 80—90°. При этом присадоч­ный материал должен постоянно находиться в зоне газо­вой защиты, а после окончания сварки доступ защитного газа прекращают только после остывания вольфрамового электроду. Предотвращению образования трещин способ­ствует интенсивная подача сварочной проволоки в зону сварочной ванны. Образованная при этом в конце сварки пирамидальная наплавка снимается механическим спо­собом. В случаях, когда сварка ведется на прихватках, ре­комендуют предварительный подогрев.

Плавящиеся электроды лучше использовать в среде Те­лия. Качество и надежность сварного соединения во мно­гом зависят от степени защиты, правильного подбора сварочной проволоки и правильного подбора режимов. Питание дуги осуществляют от источника постоянного тока с жесткой внешней и вольт-амперной характеристи­кой. Для снижения вероятности возникновения окисной пленки и для надежного ее разрушения в случае появле­ния сварку лучше выполнять при обратной полярности. Режимы сварки подбирают по табл. 15.

При сварке плавящимся электродом усиливается ве­роятность проявления пористости шва, которая во мно-

гом зависит от правильного режима сварки, подготовки свариваемых поверхностей и степени защиты ванны от воздуха, влаги и загрязнений. Хороших результатов по­зволяют добиться технологии сварочных работ в автома­тическом режиме и плазменная сварка, на особенностях которых мы остановимся лозже.