Сварка алюминия: подробное руководство по сварке алюминия. Алюминий, несомненно, является невероятно полезным материалом в сфере промышленности и хозяйства. А также в авиации, автомобилестроении и производстве листового металла . Его основными преимуществами являются соотношение прочности и веса, коррозионная стойкость, хорошая тепло- и электропроводность.
Как и в случае с любым металлом такого назначения, свариваемость является основным свойством, обеспечивающим его широкомасштабное применение. Сварка алюминия — сложный навык, требующий знаний и практики.
В этой статье мы обсудим, как сваривать алюминий, виды сварки алюминия и лучшие практики, рекомендованные экспертами отрасли.
Почему Сварка Алюминия Сложная Задача?
Сварка алюминия относится к числу наиболее трудно поддающихся сварке металлов из-за некоторых присущих ему свойств материала. Эти характеристики отличают его от других распространенных свариваемых металлов, таких как железо или сталь. Основные проблемы обсуждаются ниже.
Высокая теплопроводность, низкая температура плавления
Совместный эффект этих двух свойств делает теплопроводность через алюминий очень быстрой и трудноуправляемой. Из-за них весьма вероятны такие проблемы, как деформация деталей, трещины и прожоги.
Слой оксида алюминия
Поверхностный слой оксида алюминия часто упоминается как причина его коррозионной стойкости. Однако в контексте сварки это проблематично. Поскольку его температура плавления примерно на 1400 ° C выше, чем у обычного алюминиевого сплава (плавится при ~ 660 ° C). Это несоответствие приводит к несоответствию качества сварки и прочности соединения.
Загрязнение
Расплавленный алюминий легко поглощает загрязняющие соединения, такие как водород, из окружающей среды, которые в конечном итоге образуют поры или трещины в соединении.
Плохая подача проволоки
Алюминиевые сварочные присадочные материалы часто мягче, чем другие присадочные проволоки. Это затрудняет работу с автоматической кормушкой.
Без изменения цвета
Большинство металлов перед плавлением меняют цвет. Алюминий является исключением.
5 Методов Сварки Алюминия
Теперь, когда мы знаем о различных проблемах, связанных со сваркой алюминия, мы можем обсудить различные типы методов сварки алюминия.
1. Газовая вольфрамовая дуговая сварка (TIG).
Сварщики, работающие со сваркой алюминия, предпочитают сваривать алюминий методом TIG. Метод удобен, так как дает максимальную свободу рукам сварщика. Они могут контролировать подачу тепла в установку, что позволяет им проваривать оксидный слой, а затем контролировать сварочную ванну, гарантируя, что металл не деформируется из-за чрезмерной температуры.
Как правило, TIG с использованием высокочастотного переменного тока предпочтительнее из-за низкого уровня загрязнения. Причина этого в том, что вольфрамовый электрод не должен контактировать с заготовкой, что снижает вероятность его отложения внутри сварочной ванны.
С другой стороны, сварка TIG медленнее и дороже, как из-за дорогостоящей установки, так и из-за высоких требований к квалификации.
2. Сварка металлов в инертном газе (MIG).
Второй выбор профессионала — сварка алюминия MIG. Он отлично подходит для сварки алюминия благодаря простоте использования, низкой стоимости и широкой доступности. Качество шва не такое высокое, как при TIG, но результаты все равно хорошие.
Он позволяет разумно контролировать процесс сварки и работает быстрее, чем TIG. Распространенные проблемы сварки алюминия, такие как высокая теплопроводность, можно решить, регулируя параметры процесса, такие как скорость перемещения и предварительный нагрев детали.
Однако мягкость алюминиевой проволоки может стать проблемой. Чтобы избежать этой проблемы, необходим катушечный пистолет или пистолет-толкатель. Кроме того, для сварки алюминия MIG требуется 100% чистый аргон, который дешев, но обычно недоступен в мастерских из-за ограниченного использования.
Аргонная Сварка Алюминия Каталог
Несмотря на эти ограничения, сварка MIG остается одним из лучших процессов сварки алюминия.
3. Электронно-лучевая сварка.
Электронно-лучевая сварка отличается высокой точностью и эффективностью сварки алюминия. Он доставляет концентрированный луч высокоскоростных электронов к месту соединения, создавая высокотемпературную локальную зону для достижения сварного шва.
Он точен и чист, поскольку избирательно подает тепло в нужное место, сводя к минимуму зону термического воздействия и связанные с ней дефекты. Более того, электронный луч очень быстрый (~ в 10 раз быстрее, чем TIG или MIG ). А это означает, что для проникновения дополнительного тепла в материал недостаточно времени.
Кроме того, чистота соединения также высока, поскольку процесс лучевой сварки происходит в вакууме. Таким образом, большая часть примесей удаляется из зоны сварки в процессе подготовки. С другой стороны, электронный луч может проникать в алюминий на глубину до 15 см, расширяя его сварочные возможности, выходя за рамки простой сварки листового металла .
Недостатками электронно-лучевой сварки являются ее высокая стоимость и требования к квалификации. Кроме того, существуют ограничения на размер деталей из-за ограниченного размера камеры этих машин. Это может стать проблемой при работе с длинными алюминиевыми профилями
4. Лазерная сварка
Лазерная сварка алюминия очень похожа на электронно-лучевую сварку, но немного отстает от нее по качеству сварного шва, точности и глубине сварки.
В этом процессе используется лазерный луч, а не электронный луч. Он также обладает преимуществом точной и прямой подачи тепла и высокой скорости. Ограничения также связаны со стоимостью и навыками.
Еще одним преимуществом лазерной сварки является возможность доступа к труднодоступным местам, поскольку лазерный луч очень тонкий, в отличие от сварочной горелки. Это полезно при сварке конструкций из листового металла с подрезанными элементами .
5. Сварка трением с перемешиванием.
Сварка трением с перемешиванием — это инновационный метод сварки алюминия, который быстро адаптируется в промышленности благодаря своему высокому потенциалу. В нем используется вращающийся инструмент для создания тепла на стыке соединения за счет трения.
Его основным преимуществом является то, что это твердофазный процесс, при котором свариваются материалы ниже температуры плавления. Таким образом, проблемы, связанные с нагревом, практически полностью устраняются. Зона термического воздействия небольшая, отсутствует механизм попадания загрязнений в стык, поскольку он никогда не плавится, отсутствует коробление.
Кроме того, сварка трением с перемешиванием повторяема и не очень дорога. Однако, как указано выше, это все еще развивающаяся технология, и для полной реализации ее потенциала потребуется время.
Как Подготовиться К Сварке Алюминия?
Как отмечалось в начале, сварка алюминия — сложная задача. Решение этих проблем лежит в навыках и опыте. В этом разделе мы обсудим некоторые меры предосторожности и советы по подготовке сварщиков алюминия, которые могут улучшить их обучение.
Уборка важна
Очистка поверхности заготовки – важная часть процесса подготовки. Он преследует две цели: удаление грязи, такой как масло и пыль, и удаление слоя оксида алюминия. И то, и другое вредно для качества сварного шва, поскольку вносит загрязнения в зону сварки.
Для удаления частиц грязи и водяного пара чаще всего используются чистящие средства, такие как ацетон или щелочные растворы. Они дешевы и легко доступны. Для оксидов обычно достаточно металлической щетки.
Подходящий метод сварки
Распространенные методы сварки алюминия рассмотрены выше. Несмотря на небольшое количество вариантов выбора, важным решением является выбор наиболее подходящей техники.
Обычно это сводится к выбору между TIG или MIG. Хотя TIG является предпочтительным методом, он требует квалифицированного сварщика алюминия и времени. Кроме того, вам понадобится специальный сварщик TIG в цеху. В большинстве случаев сварщики алюминия предпочитают использовать MIG из-за его простоты использования и достаточного качества для общих применений.
Выбор правильного наполнителя
Присадочный материал играет решающую роль в определении прочности сварки. Необходимо выбрать проволоку, наиболее подходящую для сварки алюминия, чтобы оптимизировать ее качество. Выбор в конечном итоге зависит от таких факторов, как метод сварки, марка алюминия и желаемые свойства.
Присадочный металл должен быть по своим свойствам максимально близок к основному металлу. Диаметр проволоки влияет на количество материала, попадающего в сварочную ванну, определяя такие факторы, как прочность, герметичность, пластичность и т. д.
Наиболее распространенными алюминиевыми наполнителями являются 4043 и 5356. 4043 больше подходит для сварных швов, выдерживающих экстремальные температуры, вероятность появления трещин и необходимость выглядеть чистыми. С другой стороны, 5356 более ориентирован на прочность, обеспечивая высокую прочность на растяжение и сдвиг.
Рассмотрите подходящий инертный газ
И MIG, и TIG используют инертный газ для защиты сварочной ванны от реактивной среды. Состав газа влияет на качество сварки, поэтому это еще одно решение, которое необходимо принять на этапе подготовки.
Как правило, 100% чистый аргон является хорошим выбором для любого процесса. Это дешево и легкодоступно. В некоторых случаях сварщики алюминия предпочитают добавлять в смесь до 20–25% гелия для более высоких скоростей сварки и напряжения дуги.
Что Можно И Чего Нельзя Делать При Сварке Алюминия
Сварщики алюминия предлагают множество профессиональных советов и рекомендаций, которые помогут улучшить качество сварки алюминия. Основные моменты кратко изложены ниже:
Очистите металл. Несмотря на то, что это упоминалось ранее, мы еще раз подчеркнем этот момент, поскольку он оказывает огромное влияние на общее качество сварного шва.
Надлежащее хранение: Хранение алюминия в сухом помещении предотвращает повторное окисление после очистки.
Предварительный нагрев алюминия: Перед сваркой, чтобы добиться равномерности температуры по всей заготовке, алюминий лучше предварительно нагреть. Это позволяет избежать неравномерной внутренней теплопроводности и, как следствие, уменьшить деформацию и растрескивание. Кроме того, это также может помочь избавиться от влаги.
Более высокая скорость перемещения. Предпочтительны высокие скорости перемещения, чтобы свести к минимуму количество тепла, попадающего в зону сварки. Высокая теплопроводность алюминия позволяет быстро рассеивать тепло, вызывая попадание дополнительного тепла от источника тепла. В конечном итоге это может исказить деталь.
Используйте узкий угол наклона горелки. Угол горелки 15° идеально подходит для сварки алюминия TIG и MIG.
«Сварка с нажимом» при использовании MIG: использование метода с нажимом (наклон горелки в сторону от направления движения) помогает улучшить газовую защиту и избежать дефектов сварки.
Рекомендации По Сварке Алюминия После Сварки
Сварка алюминия — это процесс получения почти чистой формы, который часто требует последующей обработки для достижения окончательной формы.
Тестирование качества
Прохождение сварного шва через проверку качества – рутинная процедура. Это гарантирует выполнение требований и то, что соединение выдержит условия эксплуатации, для которых оно создано.
Наиболее распространенными проверками являются визуальный осмотр на наличие таких дефектов, как пористость, подрезы, прожоги и т. д. Неразрушающий контроль с использованием таких методов, как рентгеновское излучение и проникающие методы, также используется для характеристики качества сварного шва.
Термическая обработка
Металлы теряют некоторые свои свойства материала, такие как прочность, в процессе сварки. Их химический состав также может меняться из-за загрязнений и высоких температур. Таким образом, сварное соединение обычно подвергают термической обработке для восстановления его прочности и улучшения качества. Вид термообработки зависит от основного металла, наполнителя и требований к качеству.
Старение
Старение — еще один процесс термообработки, обычно применяемый после сварки алюминия. Сварное соединение выдерживается при низких температурах (~ 200 ℃) в течение длительного периода времени, чтобы частично восстановить первоначальную прочность.
Обработка поверхности
Последующая обработка поверхности — отличный способ избавиться от последствий сварки, таких как изменение цвета и оттенок тепла. Это делается механическими средствами, такими как чистка щеткой или полировка, а также химическими/электрохимическими средствами.
На заключительном этапе также обычно применяется обработка поверхности, такая как покраска или покрытие, для достижения желаемого результата.
W-Service Упрощает Сварочные Работы
Мы в W-Service знаем, что сварка очень важна при последующей обработке и сборке деталей. Наши опытные специалисты прекрасно справляются со сваркой различных металлов, особенно алюминия.
С полным каталогом наших сварочных работ можно ознакомиться здесь
Заключение
Сварка алюминия, безусловно, является одной из основных технологий изготовления в обрабатывающей промышленности. От различных алюминиевых пластин до тонкого листового металла — это надежный метод сборки.
