Сущность процесса и технология выполнения дуговой сварки алюминия.

Сварка алюминия и его сплавов затруднена вследствие его особых теплофизических свойств. Температура плавления алюминия 660^оС. При контакте с воздухом на поверхности алюминия образуется плотная тонкая пленка оксида Al₂ O₃, которая предохраняет металл от дальнейшей коррозии, но одновременно ухудшает условия сварки, так как температура плавления оксида алюминия 2050^оС, поэтому перед сваркой надо удалить с поверхности алюминия оксид. Алюминий легко окисляется при сварке, и оксидная пленка, образующая на каплях и в ванне, загрязняет шов. В расплавленном состоянии алюминий хорошо растворяет водород, которой при повышенной скорости охлаждения, вызванной высокой теплопроводимостью металла, не успевает выделиться в момент кристаллизации и вызывает пористость. Вследствие высокого коэффицента линейного рассширения (в два раза больше, чем у стали) сварка алюминия вызывает повышенные деформации, а большая жидкотекучесть и трудность наблюдения за проццесом сварки (алюминий не меняет цвет при нагреве и сасплавлении) вызывают необходимость применения подкладок для предупреждения вытекания жидкого металла за пределы шва.

Выполнение сварочных работ всегда требовало определенного профильного образования. Но современные технологии позволили настолько упростить этот процесс, что благодаря специальному оборудованию удается получить качественный результат даже в домашних условиях. Принцип работы аргонно-дуговой сварки также отличается простотой, что позволяет использовать его даже непрофессиональным рабочим.

Основное отличие сварки с аргоном от обычного электродного метода заключается в том, что работы проводятся с использование защитного облака создаваемого с помощью аргона. При этом температура в столбе дуги достигает 2000°C, что позволяет использование вольфрамовой неплавящейся проволоки в качестве основного расходного материала.

Другими особенностями технологического процесса являются:

ü Электрод необходимо располагать как можно ближе к поверхности обрабатываемого металла. Это позволяет обеспечить необходимую температуру сварочной ванны при аргонно-дуговой сварке и обеспечить необходимую толщину шва и глубину провара. Чем дальше электрод от металла, тем ниже качество наложенного шва.

ü Направленность движений - вести электрод необходимо вдоль шва. Отсутствие колебательных движений помогает создать эстетически привлекательный шов. При этом от мастера требуется практика, чтобы создать все необходимые условия для достаточного провара.

ü Сущность технологических процессов аргонно-дуговой сварки сводится к тому, чтобы в момент наложения шва на него не воздействовал кислород и азот, выделяющийся во время сгорания металла. Необходимо следить за тем, чтобы электрод и присадочный материал постоянно находились в защитном облаке аргона.

ü Скорость подачи проволоки должна быть равномерной. Должны отсутствовать рывки, при которых наблюдается разбрызгивание металла. Техника электродуговой сварки в среде аргона подразумевает последовательность действий мастера: правильно выбранный угол подачи присадочной проволоки впереди горелки, строгое соблюдение направленности нанесения шва и точные настройки относительно интенсивности подачи газа на горелку.

ü Скорость сварки - наложение сварного шва осуществляется медленно. При этом необходимо учитывать возможные металлургические процессы, присущие этому методу обработки. К примеру, подача газа на поверхность детали должна начаться на 10-15 сек. раньше, а закончится, спустя 7-10 сек после наложения сварного шва. Заваривание кратера осуществляют с помощью реостата (снижая силу тока на дугу). Расчет расхода аргона при сварке выполняют с помощью специальных таблиц и норм. Основные положения можно узнать в ГОСТ 14771 76.

 

Рис. 8 Технология сварки алюминия аргоном

Особенности методики аргонно-дуговой сварки заключаются в правильном комбинировании: подачи проволоки, воздействия вольфрамового электрода, интенсивности подачи аргона и скорости наложения шва. Регулировать все эти составляющие станет проще по мере получения опыта.

После того как оборудование для сварки алюминия аргоном приведено в рабочее состояние, нужно подготовить свариваемые детали.

С поверхности необходимо удалить грязь, жир и остатки машинного масла. Делается это с помощью любого растворителя на верстаке из нержавейки.

Когда толщина свариваемых деталей больше четырех миллиметров, необходимо разделать кромки.

В соответствии с рекомендациями специалистов и техническими условиями, листовой алюминий толщиной от 4 мм рекомендуется сваривать только встык.

При получении задания на сварку алюминия, исполнителю нужно сразу же поинтересоваться толщиной листа и сколько миллиметров составит ширина кромки.

Кромка зачищается напильником или на наждачном станке. Если деталь имеет сложную форму, то место сварки зачищается с помощью переносной шлифовальной машинки.

В любом случае, с поверхности металла необходимо удалить оксидную пленку.

Чтобы качественно выполнять сварку алюминия полуавтоматом, нужно использовать электроды из вольфрама. Диаметр электродов выбирается в пределах от 1,5 до 5,5 мм.

В процессе работы надо следить за тем, как ориентирован электрод относительно свариваемой поверхности. Электрод необходимо держать под углом 80 градусов.

Присадочная проволока по отношению к электроду должна находиться под прямым углом.

Допускается максимальная длина дуги 3 мм. В таком положении расход материалов будет оптимальным. В процессе работы присадочная проволока должна перемещаться впереди горелки.

Электрод и присадочная проволока в процессе сварки алюминия аргоном должны двигаться только вдоль сварного шва.

При работе с тонкими листами алюминия в качестве подкладки можно использовать лист нержавейки. При таком положении будет выполняться интенсивный отвод тепла от рабочей зоны через лист нержавейки и вероятность прожога резко уменьшится. Уменьшится и расход энергии, поскольку работа будет выполнена быстрее.

 

 

Рис. 9 Сварка аргоном

Преимущества и недостатки

Сварка алюминиевых изделий полуавтоматом в среде, заполненной аргоном, имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими способами.

Первое, что следует отметить, малую область нагрева свариваемой детали. Это важно при соединении деталей со сложной объемно-пространственной структурой.

Сколько требуется газа и какая нужна проволока, подсчитать можно. Однако спрогнозировать внутреннюю деформацию детали очень трудно.

Сварка изделий в среде инертного газа позволяет получить прочное соединение без пор, примесей и посторонних включений. Сварной шов имеет одинаковую глубину проплавления по всей длине.

К числу недостатков сварки аргоном можно отнести сложность оборудования.

При сварке полуавтоматом требуется тонкая настройка всех составляющих устройства. Важно, чтобы проволока подавалась в рабочую зону постепенно.Для этого необходимо правильно настроить аппарат подачи. Если проволока будет подаваться не ритмично, то горение дуги будет прерываться. В таком случае увеличится расход электроэнергии и аргона. Чтобы качественно выполнить соединение алюминия, сварщик должен обладать сноровкой и навыками этого ремесла.