Ручная дуговая сварка алюминия и его сплавов покрытым электродом применяется не так часто, однако такой технологический процесс является наиболее дешевым и простым. Сварка алюминия электродом с покрытием подходит больше для полевых условий и небольших ремонтных мастерских.
Электроды по алюминию покрыты составом из хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, которые расплавляются под воздействием дуги и энергично вступают в реакцию с оксидом алюминия с образованием комплексных соединений, переходящих в шлаки или летучие соединения. Через покрытие, при необходимости можно дополнительно осуществить легирование металла шва. Но в основном легирование металла шва осуществляется подбором соответствующего состава стержня.
Ручная дуговая сварка покрытым электродом применяется при изготовлении конструкций из технического алюминия, сплавов АМг и АМц, содержащих до 5 процентов магния и алюминиево-кремнистых сплавов.
Толщина свариваемых деталей ограничивается диаметром электрода, который, как правило, составляет 4-5мм. Сварка электродами малого диаметра сопряжена с трудностями вследствие высокой скорости плавления (быстрее стального в 2-3 раза) стержня электрода. В связи с этим толщина свариваемого металла не должна быть меньше 4-х мм. Электроды для сварки алюминия диаметром 3,0мм выпускают длиной 225-300мм, а диаметром 4-5мм длиной 350-450мм.
Смотрите также: “Сварка алюминия“
Электроды для сварки алюминия и алюминиевых сплавов: технические особенности
Алюминий относится к тому типу металлов, которые труднее всего сваривать. Свойства этого металла существенно усложняют процесс сварки, поэтому на крупных предприятиях очень редко используется ручная сварка электродами. Для этого применяется специальная техника.
Однако в домашних условиях или в небольших мастерских использование спецтехники может быть дорогим и невыгодным. Поэтому в таких условиях допускается применение ручной дуговой сварки.
Основные особенности алюминия, которые усложняют сварочный процесс:
- Оксидная плёнка. Образуется на поверхности алюминиевых изделий и создаёт дополнительные проблемы, так как для её расплавки нужна температура более 2000оС. При том, что сам алюминий начинает плавиться при 600оС.
- Тяжело сделать цельный шов. Метал быстро окисляется и на расплавленных каплях появляется тугоплавкая плёнка. Поэтому приходится принимать меры по снижению уровня кислорода в окружающей среде (с помощью специального оборудования это сделать проще, чем вручную).
- Алюминий быстро плавится и сильно растекается. При сварочных работах нужно использовать теплоотводящие подкладки.
- Склонность к образованию кристаллизационных трещин. В большинстве алюминиевых сплавов находится кремний. Из-за этого при сварке швов могут образоваться расколы.
- Высокий показатель линейного расширения. В процессе затвердения шва форма может деформироваться.
- Для сварки конструкция и деталей из алюминия нужно применять ток в 1,5 раза сильнее, чем при работе с другими металлами.
[ads-pc-2][ads-mob-2]
ТОП лучших электродов
Оптимальное решение вопроса о том, какие электроды лучше для инвертора – Ресанта 220 В модели МР-3. Благодаря рутиловому покрытию обеспечивается стабильность дуги, легкий розжиг, минимальное разбрызгивание, прочность и не подверженность шва разрушению микропорами и трещинами. Как правило, такой расходник применяется для обычных сталей толщиной 3-4 мм.
В категории самых широко востребованных электродов с основным покрытием лидируют следующие экземпляры:
- ESAB УОНИИ 13/55. Применяются для сварки стальных деталей из низколегированных и низкоуглеродистых сплавов. Поперечник сердечника варьируется от 2 до 5 мм, что позволяет соединять заготовки до 8 мм толщиной.
- Lincoln Electric УОНИ 13/55. Электроды с максимальной эксплуатационной нагрузкой. Диаметр 4 мм. Способны сваривать при низкой температуре – до -40 град. и высокой влажности воздуха. Предназначены для легированных, углеродистых и арматурных сталей.
- PlasmaTec Monolith ЦЧ-4. Применяется преимущественно для тонколистового материала, например, для различных емкостей и трубопроводов. При диаметре сердечника 3 мм обеспечивает качественный аккуратный шов.
Характеристики электродов для сварки алюминия дуговой сваркой
Дуговая сварка — выгодный и простой вариант при обработке конструкций из алюминия или его сплавов. При этом используются покрытые плавящиеся электроды.
Одна из главных особенностей алюминиевых электродов — быстрая скорость плавления. Поэтому сварка происходит в 2-3 раза быстрее, чем при работе с другими металлами.
При остановке сварки (или при обрыве дуги) на конце стержня, а также на поверхности кратера сварочной ванны образуется слой шлака. Из-за этого сложно повторно разжигать дугу. Рекомендуется варить одним электродом непрерывно, до полного расплавления расходника.
Обмазка алюминиевых электродов
Покрытие электродов, предназначенных для работы с конструкциями из чистого алюминия или его сплавов, изготавливается из хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов. Такой состав покрытия позволяет ему вступать в реакцию с оксидом алюминия во время горения сварочной дуги. При этом образуются комплексные соединения, которые переходят в шлаки.
В зависимости от конкретной задачи подбираются расходники с разным составом покрытия. Некоторые виды позволяют осуществлять легирование металла шва, благодаря добавлению в состав обмазки дополнительных элементов. Хотя чаще всего легирование производится за счёт особого состава стержня.
Важные особенности металла
Алюминий был впервые получен в 1825 г., а спустя 30 лет была разработана первая технология промышленного производства и очистки металла. До начала XX столетия себестоимость материала была сопоставима с золотом, но впоследствии цена упала из-за внедрения методики электролиза.
Алюминий широко используется для изготовления различных конструкций, отличается небольшим удельным весом, легко поддается штамповке, не формирует ядовитых или канцерогенных соединений и является устойчивым к коррозионным процессам при нормальных условиях эксплуатации.
Химические свойства
В естественных условиях на поверхности металла находится оксидный слой, устойчивый к воздействию чистого кислорода, азотной и серной кислот. При повышении температуры азотная кислота разрушает пленку, аналогичное воздействие оказывает концентрированная соляная и разбавленная водой серная кислота.
При сварке азотная кислота разрушает металл.
Ингибиторами образования пленки являются олово или галлий, которые вводят в состав сплава.
Чистый алюминий вступает в реакцию с кислородом воздуха и галогенами (за исключением фтора, для соединения с которым требуется нагрев).
Физические свойства
Основные свойства материала:
- Металл имеет серебристо-белый цвет, удельный вес составляет 2,712 г/см³ (в 3 раза ниже, чем у углеродистых сталей).
- Температура перехода в жидкую фазу находится в диапазоне +658…660°С (зависит от степени очистки от примесей), расплав начинает кипеть при +2519°С.
- Материал образует сплавы с другими металлами, которые отличаются повышенными механическими характеристиками. Например, введение кремния позволяет получить силумин, используемый для литья деталей, а соединение с магнием (дюралюминий) применяется в автомобильной и авиационной промышленностях.
- Алюминий отличается повышенной электропроводностью (на уровне 65% по сравнению с очищенной медью), а также хорошо пропускает тепло, что позволяет применять металл при производстве радиаторов. Отполированные пластины обладают повышенной отражающей способностью.
Электроды для инверторной сварки
От неопытных сварщиков часто можно услышать вопрос по поводу того, можно ли сваривать алюминий при помощи инвертора. И какие при этом электроды использовать. Ответ на этот вопрос очень простой — если у вас нет специального оборудования, и вы решили проводить сварку электродами, обязательно нужно использовать инвертор.
Так как алюминий — металл трудносвариваемый, применение инвертора обеспечит формирование ровного и качественного шва. Вот основные преимущества инвертора:
- Потребляет сравнительно мало электричества. При этом достигается высокий КПД.
- Защищает от перепадов напряжения, позволяет поддерживать стабильный ток на протяжении всего сварочного процесса.
- Компактность аппарата. Имеет небольшие габариты, удобно использовать в любых условиях.
- Можно работать с трудносовместимыми сплавами.
- Можно использовать электроды любого типа. Поэтому все покрытые электроды, которые могут применяться для сварочных работ с алюминиевыми конструкциями, подойдут для инвертора.
ВАЖНО! При сварке алюминия нужно использовать постоянный ток обратной полярности. В таком случае образуется катодное распыление, которое разрушает оксидную плёнку на поверхности металла. Если же использовать прямую полярность — плёнка не разрушится, и сварить конструкцию будет очень сложно.
При обратной полярности должна быть стабильная подача сильного тока. Так как снижение силы тока может привести к плохому горению сварочной дуги и формированию плохого шва. Инвертор поможет поддержать нужный уровень тока и обеспечить стабильную сварку.
Наплавка деталей из алюминиевых сплавов
Основные затруднения при наплавке изделий из алюминиевых сплавов
Все алюминиевые сплавы, использующиеся для производства деталей, подразделяются на литейные и деформируемые. В свою очередь, эти сплавы могут быть термоупрочняемыми и не упрочняемыми термической обработкой, а также нагартованными, т. е. имеющими поверхностно-пластическое упрочнение. В зависимости от этих условий для восстановления деталей из алюминиевых сплавов электродуговой наплавкой требуется применять различные технологические приемы сварки, использовать дополнительное оборудование для подогрева изделий либо выбирать такие технологические установки, которые позволяют модулировать тепловложение в изделие. Наряду с этими проблемами при восстановлении деталей из алюминиевых сплавов возникают затруднения, связанные с особенностями теплофизических и металлургических свойств самого материала.
Основной трудностью при наплавке алюминиевых сплавов является устранение окисной пленки с поверхности наплавляемого и присадочного материалов. Поверхность алюминия и его сплавов покрыта тугоплавкой оксидной пленкой, плавящейся при температуре 2050 °С. Эта пленка очень затрудняет сплавление основного и присадочного металлов, поэтому свариваемые кромки необходимо тщательно очистить механическим или химическим способом. Следует иметь в виду, что при нагреве до 400…500 °С прочность алюминия резко падает и деталь может разрушиться даже под действием собственного веса.
Окисная пленка образуется на поверхности алюминия практически мгновенно из-за очень высокой активности алюминия по отношению к кислороду. Толщина окисной пленки зависит от условий эксплуатации изделия и длительности воздействия на него окислительной среды. Однако из-за своей высокой плотности толщина окисной пленки обычно не превышает 0,1 мм. Наличие на поверхности окисной пленки препятствует сплавлению металла, а попадание ее в сварочную ванну вызывает пористость наплавленного валика. Пористость возникает обычно из-за диссоциации окислов и попадания в сварной шов вместе с пленкой паров воды и органических загрязнителей. Чтобы исключить вредное воздействие окисной пленки, перед наплавкой алюминиевые изделия должны подготавливаться по следующей технологии:
- промывка горячей водой для устранения органических загрязнителей;
- выжигание масла газовой горелкой (для деталей, работающих в масляной ванне);
- зачистка поверхности механическим путем – точение, фрезерование, зачистка металлической щеткой.
Устранение окисной пленки может осуществляться химическим путем: травление в 10 %-ном растворе щелочи с последующей промывкой в воде и пассивированием в 3 %-ном растворе азотной кислоты.
Изделия из алюминиевых сплавов обычно наплавляют на переменном токе или на постоянном токе обратной полярности. Это связано с тем, что при этих условиях окисная пленка в процессе горения дуги разрушается под действием так называемого «механизма катодного разрушения». Сочетание предварительной подготовки металла с воздействием механизма катодного разрушения окисной пленки позволяет получать наплавленный валик достаточно высокого качества.
Алюминиевые сплавы обладают высокой теплопроводностью и имеют большой коэффициент литейного расширения. Поэтому для наплавки алюминиевых изделий требуется применять мощные источники тепла с высокой степенью концентрации тепловой энергии. Кроме того, для ремонтно-восстановительных работ требуются жесткие зажимные приспособления с целью исключения коробления при наплавке.
Дополнительные трудности при наплавке алюминиевых изделий возникают из-за склонности некоторых сплавов к трещинообразованию.
Появление горячих трещин связано с большой литейной усадкой сплава в процессе кристаллизации и превышением темпа деформации металла над его деформационной способностью в области температурного интервала хрупкости. Борьба с трещинообразованием может осуществляться как технологическим, так и металлургическим путем. К технологическим мероприятиям относятся использование предварительного подогрева изделия, оптимизации параметров режима сварки, импульсного тепловложения. Металлургические мероприятия включают применение присадочных материалов повышенной чистоты, легирование наплавленного валика компонентами, повышающими пластичность сплава, модификацию металла тугоплавкими элементами.
Наплавка изделий из алюминиевых сплавов может осуществляться как плавящимся электродом, так и неплавящимся (вольфрамовым) с подачей присадочной проволоки. В качестве защитной среды используют инертные газы аргон или гелий. Для наплавки неплавящимся электродом используют установки типа УДГ-500, УДАР, ИСВУ-315, ТИР-300Д. Для наплавки изделий из алюминиевых сплавов трехфазной дугой неплавящимися электродами используют установку типа УДГТ-315. Для наплавки изделий плавящимся электродом используют сварочные выпрямители типа ВДГ-500, ВС-600 или другие аналогичные с жесткой характеристикой, применяемые для полуавтоматической сварки.
Популярные марки электродов по алюминию
Теперь опишем распространенные марки, как называются эти марки и какие особенности имеют материалы, носящие эти названия.
Промышленностью стран СНГ выпускаются электроды серий ОЗА и ОЗАНА, а также электроды серии УАНА. Покрытие электродов серии ОЗА и ОЗАНА имеет высокую гигроскопичность и низкую прочность и состоит из хлористых и фтористых солей лития и калия, интенсивно взаимодействующих с оксидами алюминия, переводя их в шлак.
- Изделия ОЗА-1 изготавливаются из алюминиевой проволоки СвА1 предназначены для сваривания чистого алюминия, а электродами ОЗА-2, изготовленные с проволоки СвАКЗ, СвАК5 или СвАК10, свариваются алюминиево-кремниевые сплавы.
- Изделия ОЗАНА-1 изготавливаются из алюминиевого материала АД1 и АВ2Т и предназначаются для сваривания чистого алюминия, а ОЗАНА-2 с проволокой СвАКЗ или СвАК5 – для сваривания алюминиево-кремниевых сплавов.
- Электроды серии УАНА предназначаются для сварки и наплавки деталей и конструкций из деформируемых и литейных сплавов из алюминия.
ОК
Шведская компания ESAB, заводы которой находятся на территории России, выпускает серию щелочно-солевых электродов для сварки алюминия. Здесь можно выделить несколько основных марок, которые получили широкое распространение и часто применяются при проведении сварочных работ.
ОК 96.10
К сведению: товар снят с производства и больше не поставляется на территорию РФ. Возможный аналог на замену: сварочные электроды ESAB OK AlMn1 (см. ниже).
Эта марка отличается особым составом обмазки, которая изготовлена из солей фтора и хлора. Сделанная как композитный материал, такая обмазка обеспечивает ряд преимуществ при эксплуатации:
- сварочная дуга находится в стабильном состоянии;
- достигается минимальное разбрызгивание металла;
- шлаковая корка легко отделяется от поверхности шва;
- шов получается ровный и аккуратный.
Основное предназначение электродов ОК 96.10 — сваривание конструкций или деталей из чистого алюминия.
ОК AlMn1 (96.20)
Электроды с солевым покрытием стержня для сварки в любом пространственном положении. Применяются в следующих случаях:
- сборные конструкции не находятся под значительными нагрузками;
- сварка сплавов с содержанием не более 3% магния или марганца.
ОК AlSi12 (96.50)
Щелочно-солевые электроды, стержень которых изготавливается из сплава алюминия и марганца. Их можно использовать только для сварки алюминиевых сплавов:
- медных (в том числе и дюралюминий);
- магниевых;
- марганцевых.
ЛЭЗ
Довольно часто ищут электроды по алюминию от этого производителя. Но, к сожалению, в ассортименте нет такой продукции. Поэтому придётся выбирать электроды других производителей.
FOXWELD
Этот производитель выпускает вольфрамовые электроды, которые предназначены для аргонодуговой сварки алюминия. Относятся к неплавящимся расходникам, так как имеют очень высокую температуру плавления. Для их применения потребуется специальное оборудование для подачи аргона.
Монолит
Один из крупнейших производителей электродов — «Монолит-Центр», также не производит изделия для работы с алюминием или его сплавами.
Уана 6
Электроды этой марки подходят для сварки алюминиевых конструкций, а также изделий из сплавов алюминия с магнием.
UTP 48 (UTP 480)
Алюминиевые электроды, которые содержат 12% кремния (Si). Улучшенное покрытие разработано для сварки:
- алюминия;
- дюралюминия;
- силумина.
Подходят для ручной дуговой сварки. Позволяют формировать ровный, мелко чешуйчатый шов. Сварочная дуга горит стабильно и равномерно. Шлаковые образования на поверхности обработанного метала легко удаляются. Подробнее здесь.
Оливер
не выпускает электроды для сварки алюминия и его сплавов.
ОЗА-1
Плавящиеся электроды с солевым покрытием, которые часто используются при работе с алюминием. Высокотехнологичная конструкция изделий позволяет эффективно использовать их для наплавки и сварки любых алюминиевых деталей или конструкций.
Электроды ОЗА позволяют сваривать качественные швы, которые отличаются высокой стойкостью к воздействию коррозии. О них уже упоминалось выше.
Смотрите также: Проволока для сварки алюминия.
Полезные советы по сварке алюминия
Чтобы достичь высокого качества сварки алюминия и его сплавов, профессионалы советуют придерживаться некоторых рекомендаций:
Марки электродов по алюминию и их особенности
- электрод следует подбирать в соответствии с составом сплава — производители часто указывают на упаковке подходящие марки;
- толщина электрического проводника должна подходить величине изделия — тонкие элементы нужно варить тонким стержнем;
- после многократной просушки металлических стержней снижается их качество — это следует учитывать во время работы;
- для удаления оксидного покрытия требуется зачистка металлической щеткой и обработка растворителем;
- чем толще материал обрабатываемых изделий, тем дольше длится прокалка сварочных проводников;
- для оптимальной проплавки варить лучше при умеренном токе;
- при работе над толстыми деталями эффективно варить частями, не охватывая сразу все изделие;
- для подбора величины сварочного тока можно пользоваться формулой: 1 мм толщины изделия соответствует току 25—30 ампер.
Работать с алюминиевыми сплавами очень непросто — с этим согласится каждый сварщик, независимо от опыта работы. Проблема кроется в оксидной пленке, а также высокой текучести алюминия. Чтобы добиться качественных и надежных швов, стоит разработать индивидуальный технологический подход. Большое число испорченных стыков — не повод отказываться от алюминиевых изделий.
Процесс сварки алюминия
Видео по теме: Сварка алюминия электродами
Публикации по теме
Методы сварки нержавейки и чёрного металла
Основные параметры вольфрамовых электродов для аргонной сварки
Назначение и описание характеристик электродов LB 52U
Выбор электрода для алюминия
Алюминий — непростой металл для сварки. Это усложняет процесс выбора расходников, особенно для начинающих или неопытных сварщиков. Вот несколько советов, которые помогут выбрать наиболее подходящие электроды для проведения сварочных работ. А также парочка советов по подготовке и проведению самого процесса.
- Состав электрода.
Нужно отталкиваться от того, какой состав сплава у свариваемой конструкции. Расходник должен точно подходить к конкретному сплаву. Как правило, эта информация указывается каждым производителей на упаковке и маркировке. Поэтому обязательно обратите на это внимание. - Особое внимание следует уделить толщине расходника. Она не должна превышать толщину свариваемой детали более чем на 1 мм. Если сваривать тонкие конструкции толстым электродом, поверхность металла гарантировано будет прожжена.
- Конечно, нужно делать прокалку электродов перед использованием. Однако тут есть один нюанс. Если изделия просушивались более одного раза, их использовать уже неэффективно. После многоразовой просушки значительно снижается качество покрытия.
- Перед сваркой алюминиевых конструкций рабочую поверхность металла обязательно нужно обработать. Как правило, сначала она очищается металлической щёткой, а затем обезжиривается при помощи растворителя. Таким способом убирается оксидная плёнка и металл становится пригодным для сварки.
ВНИМАНИЕ! Новичку нужно быть очень аккуратным при сварке алюминиевых деталей. Дело в том, что алюминиевые электроды очень быстро плавятся, что значительно ускоряет процесс сварки. А так, как алюминий обладает высокой текучестью, все действия нужно выполнять оперативно, так как есть риск образования слишком толстого шва. Поэтому начинающему сварщику лучше работать с толстыми деталями, так как там легче контролировать эти моменты. А тонкие детали и прожечь легко.
Видео
Небольшой ролик, где умелец рассказывает и показывает попытку сварить алюминий.
- При сварке толстых деталей лучше всего использовать метод локального нагрева по участкам. Проварили один участок, удалили шлак, промыли и зачистили шов — и можно переходить к следующему участку.
- Для эффективной сварки алюминиевых конструкций также рекомендуется нагревать рабочую поверхность до температуры в рамках от 150 до 200оС.
- Есть также рекомендации по силе тока. Она, как правило, зависит от толщины свариваемых деталей. При этом можно учитывать следующее соотношение — 25 ампер на каждый миллиметр толщины.
Способы сварки алюминиевых сплавов
Газовая сварка алюминия и его сплавов
Дает хорошие результаты при правильном выборе режима сварки и применении флюсов. Кромку соединения и присадочную проволоку очищают от оксидной пленки. Механическую очистку производят обезжириванием в щелочном растворе с последующей очисткой металлической щеткой. Химическую очистку производят в такой последовательности: кромки обезжиривают и промачивают в 5 %-ном растворе каустической соды, затем соединяемые кромки промывают водой и насухо протирают ветошью и просушивают. Сварку следует выполнять не позднее чем через 8 часов после очистки. Флюс наносят на свариваемые кромки и присадочную проволоку в виде пасты или насыпают в разделку шва в виде порошка. Флюсы хранят в герметично закрытых сосудах, так как они очень интенсивно поглощают влагу из воздуха.
Сварку выполняют «левым способом», нормальным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Следует учесть, что большой избыток ацетилена способствует образованию пор в сварном шве. Большую опасность представляет избыток кислорода, который значительно затрудняет сварку. Наклон мундштука горелки в начале сварки устанавливают 70…80 градусов, а затем уменьшают до нормального значения – 30…45 градусов. Мощность сварочного пламени зависит от толщины металла. Сварные соединения из проката алюминиевых сплавов проковывают легкими ударами в холодном состоянии. Остатки флюса и шлака тщательно удаляют с помощью металлической щетки и горячей воды. В настоящее время в связи с развитием аргонодуговой сварки этот способ используют редко.
Ручная дуговая сварка вольфрамовым электродом на переменном токе в среде инертных газов
Электрическая дуга горит между изделием и неплавящимся электродом. Присадочный материал вводят в сварочную ванну без подключения к источнику тока. Как правило, сварку вольфрамовым неплавящимся электродом проводят на переменном токе в среде аргона.
Данный метод применяют для сварки стыковых, угловых и тавровых швов, а также для заварки различного рода дефектов изделий при толщине стенок от 1 до 12 мм, в зависимости от мощности источника питания и теплоемкости изделия. Использование однофазной дуги, горящей с вольфрамового электрода в среде инертного газа, для ремонтной сварки изделий больших толщин неэффективно вследствие большой теплопроводности алюминиевых сплавов.
Установка для сварки состоит из охлаждаемой воздухом или водой сварочной горелки с вольфрамовым электродом (рис. 4), системы подачи защитного газа и охлаждающей жидкости и специального трансформатора. Охлаждающую воду можно брать от водоразборного крана и после прохождения через установку отводить в канализацию. В случае применения охлаждающего устройства определённую часть воды постоянно вновь охлаждают. В этом случае отпадает необходимость в заборе воды, уменьшается опасность отложения солей в трубопроводах.
Рис. 4. Сварка алюминиевых сплавов на переменном токе вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов
Зажигание электрической дуги происходит, когда электрод, наклоненный под углом примерно 45°, находится на расстоянии примерно 3 мм от изделия (при горячем электроде расстояние должно быть немного больше). Целесообразно предварительно зажечь электрод на куске отходов или на специально подготовленной для этого угольной или графитовой пластине. С целью обеспечения действенности потока аргона и предотвращения окисления свариваемого изделия необходимо держать электрод на наиболее благоприятном минимальном расстоянии от изделия. Как только сварочная ванна станет чистой, глянцевой, можно начинать сварку, подавая присадочный материал. Необходимо избегать перегревов, которые приводят к матово-серой поверхности шва.
Пруток присадочного материала наклоняют на 10…20 градусов к поверхности свариваемого изделия, подводя его независимо от электрической дуги, но под покровом защитного газа. Соприкосновение вольфрамового электрода с изделием или присадочным материалом приводит к загрязнению сварного шва и повреждению электрода. Загрязнённый конец электрода отламывают.
Дуговая ремонтная сварка алюминиевых сплавов плавящимся металлическим электродом
Дуговую сварку алюминия плавящимся металлическим электродом с обмазкой применяют в настоящее время практически только для ремонта литых изделий. Электрическая дуга горит между свариваемым изделием и плавящимся электродом. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности (электрод является положительным полюсом). В большинстве случаев можно использовать выпрямители, применяемые для сварки стали. Способ пригоден для сварки изделий толщиной более 4 мм. Швы обычно накладываются зигзагообразно. Заварка дефектов осуществляется, как правило, в нижнем положении, так как алюминиевые сплавы в расплавленном состоянии обладают большой жидкотекучестью. Потолочная сварка вообще исключается.
Обмазка электродов при сварке выполняет функции флюса: она защищает расплавленный металл от воздуха, вызывает ионизацию зоны электрической дуги и этим непрерывно поддерживает ее горение.
К электродам, применяемым при этом способе, предъявляются следующие требования:
- легкое зажигание электрической дуги;
- легкая отделяемость шлака;
- стабильное качество (без признаков отслаивания оболочки);
- отсутствие брызг металла.
Покрытые электроды для сварки алюминия поставляют во влагоустойчивых пакетах. Эту упаковку снимают только перед работой. Отсыревшие электроды могут быть годны к употреблению после осторожного просушивания. Обычно используют электроды диаметром 2…6 мм и длиной 400…450 мм.
Получение качественных швов во многом зависит от качества подготовки свариваемых поверхностей. Кромки сварного соединения с целью удаления дефектного металла и микротрещин обрабатывают пилами, фрезами, напильниками, а также резкой или строганием. Если обработку шва производят шлифованием или плазменной резкой, то фрезой или напильником удаляют ещё слой толщиной, по крайней мере, 0,2 мм. Нежелательно при обработке кромок использовать абразивный инструмент, так как частички абразива могут попасть в металл и при сварке вызвать дефект в виде пористости. Окисный слой на кромках и близлежащих поверхностях непосредственно перед сваркой рекомендуется удалять с помощью обезжиренной проволочной щётки. Хотя окисный слой тотчас же образуется снова, он очень тонок и, что важно, имеет везде одинаковую толщину. Кроме щёток, для удаления окисного слоя можно использовать напильники, скребки. Для удаления оксидного слоя также можно использовать травление в щелочи.
Свариваемые кромки и соседние участки (по крайней мере, по 50 мм с обеих сторон шва) должны быть чистыми и высушенными. Для этого необходимо после механической обработки дефектного участка кромки и присадку протереть органическим растворителем (этиловый спирт).
Предварительный подогрев необходим в том случае, если нельзя добиться достаточного провара в условиях соблюдения нормального режима сварки, т. е. если тепло, подводимое от соответствующего источника, так быстро отводится, что кромки шва и присадочный материал не расплавляются. Предварительный подогрев осуществляется газовыми горелками. При этом должны использоваться достаточно мощные горелки, пламя которых поддерживают слегка восстановительным, и поэтому оно не вызывает интенсивного увеличения толщины окисного слоя на кромках шва при длительном подогреве или избытке кислорода. При обработке различных сплавов следует также учитывать влияние температуры и времени подогрева на свойства материалов.
При толщине свариваемых изделий до 5 мм предварительный подогрев не производят; изделия большей толщины нагревают до 150…250 °C, литые детали – до 150…200 °C.
При многослойной сварке для заварки корня шва применяют электроды меньшего диаметра, при наложении каждого последующего слоя диаметр электрода увеличивают. Перед наложением последнего слоя шва следует тщательно механически (молотком и щётками) удалить шлак. При толщине свариваемых изделий до 4 мм для достижения хорошего провара рекомендуется использовать подложки из стали, меди или графита.
Силу тока рассчитывают в зависимости от толщины свариваемых изделий, диаметра электрода и возможного предварительного подогрева. Наклон электрода составляет от 90 до 60°.
Для ручной дуговой сварки алюминиевых сплавов разработан электрод марки ОЗА-2. Этим электродом довольно просто заварить трещину в детали из алюминиево-кремнистого сплава, изношенное отверстие, а также приварить обломавшуюся часть. Стержень электрода ОЗА-2 изготовлен из проволоки марки Св-АК5, которая близка по химическому составу к алюминиево-кремнистым сплавам, поэтому сварные соединения, выполненные этим электродом, имеют высокие механические свойства. Для разрушения окисной пленки и хорошего сплавления электродного металла с основным металлом детали на стержень электрода методом прессовки нанесена обмазка толщиной 0,6…0,8 мм. Главным компонентом ее является флюс АФ-4А.
При сварке автомобильных деталей обычно применяют электроды диаметром 5 или 6 мм. В случае использования электрода диаметром 5 мм сварку ведут при силе сварочного тока 140…160 А, а электрода диаметром 6 мм – 170…200 А. В связи с тем что стержень электрода ОЗА-2 плавится значительно скорее, чем у стального электрода, сварщику надо быстрее продвигать электрод вдоль шва. Длина дуги на протяжении всей сварки должна быть стабильной и равной приблизительно диаметру используемого электрода.
При заварке трещины электрод продвигают вперед равномерно без поперечных колебаний. Если же по условиям работы детали шов должен обладать более высокой прочностью, то его усиливают, накладывая второй слой. Самые хорошие результаты при ручной электродуговой сварке алюминиевых сплавов получаются, если деталь предварительно подогреть до температуры 280…300 °С. При устранении повреждений в крупных деталях, таких как блоки цилиндров, достаточно подогреть металл лишь в зоне сварки. Местный подогрев обычно осуществляют пламенем газовой горелки.
Как при газовой сварке, так и при электродуговой электродами ОЗА-2 на поверхности детали в зоне сварки (на поверхности шва) остается корка прореагировавшего флюса, который вызывает коррозию шва. Для удаления этого шлака шов смачивают теплой водой, а затем зачищают металлической щеткой.