Сварка алюминия имеет ряд уникальных отличий от сварки стали и других материалов, особенно по химическому составу и чувствительности к образованию трещин.
При сварке алюминия часто требуется соблюдать некоторые специальные процедуры. Необходимо правильно выбирать присадочный материал; надлежаще хранить и тщательно очищать перед сваркой основной метал; соблюдать специальную методику сварки.
Далее приведены некоторые распространенные проблемы и основные рекомендации по сварке алюминия.
Качественный сварной шов - это правильно подобранный химический состав материалов, уменьшенное содержание углеводородов и выверенная технология. Алюминий отличается от стали по нескольким параметрам. Температура плавления алюминия намного ниже, чем стали: 660 ⁰C - алюминия, а стали распространенных марок - начинается от 1350 ⁰C. На алюминии образуется оксидный слой, который плавится примерно при 2050 ⁰C. Эта пленка намного тверже алюминия и помогает материалу противостоять коррозии и истиранию. Однако этот слой также изолирует поверхность металла и создает трудности во время сварки.
Прочность алюминия увеличивается при снижении температуры рабочей среды, в отличие от стали, которая становится хрупкой в аналогичных условиях. Поэтому алюминий применяют в криогенной технике и при транспортировке сжиженного природного газа.
Железо – основной компонент стали, а алюминиевые сплавы в основном состоят из алюминия с добавлением различных элементов.
Кованые сплавы, такие как алюминий серии 1xxx, представляют собой чистый алюминий без преднамеренного добавления легирующих элементов. Основными легирующими элементами в других типах алюминия выступают: медь - серия 2xxx, марганец - серия 3xxx, кремний – серия 4xxx, магний - серия 5xxx, магний и кремний - серия 6xxx, цинк - серия 7xxx и другие элементы в серии 8xxx.
Отличия алюминия от стали, в первую очередь теплопроводность и пористость, становятся очевидными в процессе сварки. Водород хорошо растворяется в жидком алюминии. Поскольку присадочный материал и основной металл - алюминий становятся жидкими, то оба элемента сварки поглощают и удерживают внутри себя водород. Как только расплавленный материал начинает затвердевать, то водород больше не может находиться в однородной смеси. В металле образуются пузырьки, появляется пористость.
Смесь защитного газа аргона и гелия помогает снизить пористость. Используя гелий, необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть более высокий потенциал ионизации этого газа по сравнению с аргоном. Высокое напряжение увеличивает тепловыделение, поэтому эту смесь применяют при сварке более толстых материалов на основе алюминия.
В отличие от стали, водород не образует трещины в алюминиевых сварных швах. Однако горячее растрескивание, которое возникает, когда сварной шов затвердевает, опасно для алюминия. Химия решает эту проблему: необходимо правильно подобрать присадочный материал.
Алюминиевый сплав АД33 (аналог 6061) - пример материала, который наиболее подвержен растрескиванию. Этот металл очень трудно сваривать автогенным способом или с помощью присадочного материала аналогичного химического состава. Присадочные материалы с включением таких элементов, как магний (ER5XXX) или кремний (ER4XXX), выводит сплав за границы диапазона, в котором образуются трещины.
Теплопроводность алюминия в пять раз выше, чем стали. Холодные участки основного металла стремятся отвести тепло от сварочной ванны. Это приводит к недостаточному проникновению области сварки в сварочный шов. Теплопроводность алюминия требует гораздо более высоких затрат тепловой энергии, чем сварка стали.
При сварке алюминия очень важно правильно подобрать присадочный материал. Для каждой комбинации алюминиевого сплава существует рекомендации по выбору компонентов сварки, чтобы получить необходимые характеристики сварного шва.
Важные параметры, которые сравнивают при выборе присадочных материалов для сварки алюминиевых сплавов: чувствительность к образованию трещин, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, эксплуатация при повышенных температурах, соответствие цвета после анодирования, необходимость термообработки после сварки и ударная вязкость.
Исходя из требований к конечному продукту, определяются наиболее важные свойства в каждом конкретном случае и выбирается присадочный материал, который наилучшим образом соответствует необходимым параметрам.
Например, если сваривают алюминий 6061, то как присадочные материалы хорошо подойдут сплавы 4043, 4943 и 5356. Проволока из 4043 и 4943 для газовой дуговой сварки уменьшает пористость и лучше сваривает, показывая повышенную текучесть в сварочных ваннах, а сплав 5356 повышает прочность сварного шва.
© PROFPROV.RU 2023. Все права защищены
К началу