Технология и режим газовой сварки алюминия

Алюминий и его сплавы широко применяют в промыш­ленности в виде листов, труб и другого профильного мате­риала. Сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легировани­ем их Мп, Мб, 51, Ш, Сг и другими элементами. Алюминие­вые сплавы делят на две группы — деформируемые и ли­тейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой ~К дефор­мируемым неупрочняемым сплавам алюминия относят спла­вы А1 с М§ или Мп,,а к термически упрочняемым — дюр-алюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В-95. Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силуми­ны — сплавы А1 с 5] (4—12% 51). Литейные сплавы при­меняют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Основной трудностью при сварке А1 является образова­ние на его поверхности оксидной пленки (А1₂0₃) с темпера­турой плавления 2050°С, которая затрудняет плавление металла и сплавление свариваемых кромок. Оксидная плен­ка имеет плотность 3,85 г/см⁸ и остается на поверхности сва­рочной ванны. Другая трудность при сварке А1 заключается в том, что при нагреве А1 не меняет цвет, и поэтому трудно уловить момент начала его плавления. Для этого требуются опыт и навык сварщика.

При сварке А1 необходимо учитывать низкую температу­ру плавления и высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени. При сварке А1 возникают также значительные остаточные на­пряжения и деформации, связанные с высокими значения­ми коэффициента теплового расширения этих сплавов. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимо­сти от толщины свариваемого металла:

Толщина свариваемого

металла, мм..... до 1,5 1,6—3,0 3,1—5,0 5,1—10,0 10—15 Диаметр присадочной

проволоки, мм..,, 1,5—2,5 2,5—3 3—4 4—6 6—8

Для сварки А1 и его сплавов согласно ГОСТ 7871—75 используют 11 марок присадочной проволоки: Св-А97, Св-А5с, Св-АМц, Св-МчЗ, Св-АМг5, Св-АМгб, Св-АМг7, Св-АКЗ, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При сварке А1 ис­пользуется сварочная проволока Св-АК5. Сплавы алюми­ний-магний сваривают сварочной проволокой Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АМгЗ, Св-АМг5, в качестве присадка исполь­зуют проволоку Св-АМц и Св-АК5. Согласно ГОСТ 7871—75, применяют следующие диаметры сварочной проволоки: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10; 11; 12 мм. Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую поверхность, без трещин, закатов и вмятин. Проволока поставляется в бух­тах, масса бухты не должна превышать 40 кг. При сварке литейных алюминиевых сплавов применяют присадочной металл того же состава, что и основной. Основным видом соединений при газовой сварке деталей из А1 и его сплавов являются стыковые соединения. Применение тавровых, угловых и особенно нахлесточных соединений не рекомен­дуется. Зазор между свариваемыми деталями следует устанавливать, руководствуясь данными, приведенными в табл. 48.

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выпол­няют без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно де­лается У-образный скос кромок (угол 30—35°- с каждой стороны). При толщинах -свыше 12 мм рекомендуется дву-

сторонняя Х-образная разделка кромок (угол 30—35° с каждой стороны). Разделку кромок осуществляют меха­ническим способом. Кромки свариваемых деталей и при­садочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30—40 мм с каждой стороны шва и обез­жирить. Присадочную проволоку и свариваемые кромки промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, состав­ленном из 20—25 г едкого натра и 20—30 г углекислого натрия на 1 дм³ воды при температуре 65°С с последующей промывкой в проточной воде. После этого кромки и приса­дочную проволоку травят в течение 2 мин в 25%-ном ра­створе ортофосфорной кислоты или в 15%-ном растворе азотной кислоты. После травления детали и проволоку промывают в горячей, а потом в холодной воде и протирают ветошью.

Для удаления оксидов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения оксидной пленки при сварке А1 и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содер­жат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочно-земельных элементов, к которым добавляют не­большое количество фтористых соединений. Флюсы нано­сят на свариваемые кромки или нагретую сварочную про­волоку в виде порошка или пасты; приготовленной на воде или спирте. Для разведения флюса применяется фарфоро­вая, стеклянная или эмалированная посуда, разводят флюс, в необходимом количестве из расчета хранения его 4—5 ч. Более длительное хранение флюса в разведенном состоя­нии снижает его активность. Состав флюсов, применяемых при газовой сварке алюминия, приведен в табл. 49..

Большое распространение при газовой сварке А1 и его сплавов получил флюс № 6, который выпускается под мар-

кой АФ-4А. Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в раз­веденный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготов­ленные кромки детали и на прилегающие к шву поверх­ности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

Содержащиеся во флюсах фтористые соединения раство­ряют в расплавленном состоянии оксид алюминия. Хлори­стые соли лития отнимают кислород от оксида алюминия. Все флюсы для сварки А1, особенно те, которые со­держат хлористый литий, очень гигроскопичны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках и открывают лишь перед употреблением. При выполнении прихватки флюс наносят только на присадочный металл. После сварки остатки флюса необходимо удалять с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для предотвращения коррозии сварного соединения. Сварные швы очищают металлической щеткой с последующей промывкой 2%-ным раствором азот­ной кислоты, затем горячей*'водой и просушкой.

При газовой сварке А1 и его сплавов пламя берется нор­мальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускает­ся^ так как свободный кислород окисляет алюминий, а из­быток горючего газа приводит к сильной пористости шва. Мощность сварочного пламени выбирается из раочета рас­хода ацетилена 75 дм³/ч на 1 мм толщины свариваемого из­делия. Расход ацетилена в зависимости от толщины свари­ваемого металла приведен ниже:

Толщина металла, мм. •. §. 1,5 1,6—3 3,1—5 5,1 -10 Расход ацетилена, дм³/ч.. 50—100 100—200 200—400 400—-700

Продолжение

Толщина металла, мм.. • •. 10,1—15 15,1—25 25,1—50 Расход ацетилена, дм'/ч.... 700—1200 900—1200 900—1200

Сварку выполняют восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядр"а до свариваемой поверхности 3—5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол.наклона мунд­штука горелки к поверхности свариваемого металла в нача­ле сварки должен составлять почти 90°, а затем по мере про­грева свариваемых деталей угол устанавливается в зависи­мости от их толщины. Мундштук горелки располагают под углом 20—45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40— 60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сва­рочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм поперечных колебаний не'делают, а при больших толщинах в процессе сварки горелки выполняют различ­ные поперечные колебания. При сварке алюминиевых дета­лей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При газовой сварке А1 необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50—100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении. Сварочный процесс должен вы­полняться непрерывно, отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые де­тали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать до температуры 300—350°С. Подогрев осуще­ствляется в электрических, газовых печах или газовыми горелками. Литые детали из алюминиевых сплавов свари­вают с общим подогревом до температуры 250°С, отливки из силумина — до температуры -350—400°С. При заварке трещин концы их засверливают, разделывают до опреде-. ленного угла и заваривают от середины к краям. Длинные трещины заваривают обратноступенчатым способом.