 |
Реклама. ООО ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СИБИРЬ" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjdu9Fh1
| |
Алюминий является легким металлом (у = 2,7 г/см3) с низкой температурой плавления (658° С), высокой теплопроводностью (примерно в три раза больше, чем у железа) и высоким коэффициентом теплового расширения (в два раза больше, чем у железа). Скрытая теплота плавления алюминия больше, чем у стали, и составляет почти половину его теплосодержания в расплавленном состоянии, в связи с чем алюминий при нагреве долго не расплавляется, а затем сразу может образоваться расплавленная ванна больших размеров. На поверхности алюминия всегда находится тонкая пленка тугоплавких окислов А12О3.
Свойства алюминия зависят от его состояния. Так, технически чистый литой алюминий имеет σв = 9-12 кгс/мм2 и δ5 = 18-25%; для наклепанного (холоднокатаного) алюминия σв = 18-26 кгс/мм2 и δ5 = 3 + 5%; для отожженного - σв = 7-11 кгс/мм2 и δ5 = 30-40%.
Алюминий является основой ряда сплавов, деформируемых и литейных.
Наиболее распространенным литейным сплавом является силумин (содержащий 10-14% Si). Временное сопротивление силумина σв =20 кгс/мм2 при δ5 = 5%.
Деформируемые cплавы могут быть термически упрочняемыми (сплавы с медью - дуралюмины и некоторые другие, например с Zn) или термически неупрочняемыми (сплавы с марганцем - АМц или магнием АМг).
Сплав АМц содержит около 1,6% Мn и имеет в отожженном состоянии σв = 13 кгс/мм2 и δ5 =20 %; в полунагартованном состоянии его прочность повышается до 16 кгс/мм2 при δ5=10%.
Алюминиево-магниевые сплавы содержат обычно от 2 до 7% Mg. Их прочность повышается по мере увеличения содержания Mg примерно до 30-35 кгс/мм2 при δ5 = 12 - 20%. Алюминиево-магниевые сплавы являются весьма перспективными для использования в сварных конструкциях.
Термическое упрочнение алюминиевых сплавов производится посредством закалки и старения обычно прокатанного (деформированного) металла. В этом состоянии они имеют σв до 45 кгс/мм2 при достаточно хороших пластических свойствах. Даже после кратковременного нагрева при температурах более 300° С прочность термически обработанного сплава резко падает, приближаясь к прочности литого металла такого же состава (σв = 18-22 кгс/мм2 при невысоких пластических свойствах).
Эта пониженная прочность шва и околошовных зон не позволяет полностью использовать свойства таких сплавов в сварных конструкциях значительных размеров, в связи с чем их применение ограничивается.
Техника сварки деформированных сплавов аналогична сварке прокатанного алюминия и в дальнейшем будет описываться в общей форме с выделением только специфических особенностей применительно к отдельным сплавам.
Основными причинами, вызывающими затруднения при сварке алюминия, являются: высокая теплопроводность, заставляющая подбирать соответствующую мощность источника сварочного тепла; высокая окисляемость алюминия; высокая температура плавления окиси алюминия А12О3 (2050° С); низкие механические свойства нагретого алюминия (что в связи с широкой областью нагрева и значительным коэффициентом теплового расширения создает затруднения в борьбе с трещинами и короблениями); значительное изменение свойств основного металла в околошовной зоне (если он был предварительно нагартован) и сплавов (если они были термически обработаны).
Подбор мощности сварочного пламени в зависимости от толщины металла осуществляется так же, как для стали. Пламя применяется нормальной регулировки (В= 1-2). В связи с невозможностью борьбы с окислами посредством регулирования пламени проводится ряд мероприятий.
Значительное количество окислов (толстую поверхностную пленку), имеющихся на основном и присадочном металлах, обычно предварительно удаляют химической очисткой. Операция очистки включает обезжиривание (водным раствором NaOH 1%, Na2PО4 5% и жидкого стекла 3%), промывку горячей водой, кратковременное травление (10-процентным раствором HNО3) и опять промывку водой. Такую обработку следует проводить не более чем за 8 ч до сварки. Непосредственно перед сваркой кромки и прилегающие к ним части основного металла подвергаются очистке щеткой.
В процессе сварки окислы удаляются присадочным прутком или стальной проволокой, но наиболее эффективным при этом является применение флюсов на базе галлоидных солей щелочных (и в меньшей степени щелочно-земельных) металлов.
Характер химического взаимодействия флюсов с окислами алюминия определяется реакциями типа:
А12О3 + 6КС1 = 2А1С13 + ЗК2О
При этом хлористый алюминий А1С13 удаляется в атмосферу, так как его температура кипения 183° С.
В связи с тем, что простые соли (KF, КС1 и др.) по своим свойствам не являются удовлетворительными для флюсования, практически применяемые флюсы обычно составляют из смесей различных компонентов:
1) 14% LiCl, 50% КС1, 28% NaCl, 8% NaF (флюс АФ-4А);
2) 15% LiCl, 45% КС1, 33% NaCl, 7% KF;
3) 29% KC1, 19% NaCl, 48% BaCl2, 4% CaF3;
4) 51% KC1, 41% NaCl, 8% NaF.
Флюсы, не содержащие LiCl, хотя и являются более дешевыми и менее гигроскопичными, но по своим технологическим свойствам уступают флюсам, имеющим в своем составе LiCl (например, флюсу АФ-4А).
Флюсы вводятся в сварочную ванну в виде порошков на нагретом конце присадки, однако удобнее их предварительно наносить на кромки свариваемого изделия и на присадку в виде паст, приготовленных на воде или спирте.
При сварке литейных сплавов могут возникать трещины, во избежание которых проводится, как правило, предварительный подогрев свариваемых отливок до 250° С. Трещины часто получаются и при сварке дуралюминов в связи с образованием легкоплавких эвтектик А1-Сu, для борьбы с которыми надежных средств в настоящее время нет.
В качестве мер борьбы с короблениями, особенно при сварке тонколистового металла, применяются дополнительные жесткости (выштампованные зиговки, располагаемые вдоль свариваемых кромок) или различные виды подготовки кромок под сварку (рис. 63).
При сварке нагартованного металла и термообрабатываемых сплавов следует учитывать снижение свойств металла в околошовной зоне. В некоторых случаях для небольших сварных узлов из термообрабатываемых сплавов возможно некоторое повышение свойств посредством применения дополнительной термообработки всего узла после сварки.
Состав присадочного металла выбирается в зависимости от свариваемого основного металла. Так, для сварки алюминия в качестве присадки используется чистый алюминий или сплав (малокремнистый силумин с 4,5-6% Si, дающий меньшую литейную усадку и обладающий хорошей жидкотекучестью); для сварки сплава АМц - сплав АК; для сплавов АМг - аналогичный металл, но с содержанием Mg не более 6%; для дуралюмйнов - алюминий или сплав, подобный основному металлу (если будет производиться термообработка после сварки); для литых деталей- силуминовые стержни.
Диаметр присадки при сварке алюминиевых сплавов должен быть следующий:
Сварка алюминия и его сплавов осуществляется левым способом. В связи с тем, что пленка образующегося окисла А12О3 при нагреве до температуры плавления алюминия цвета не меняет, а расплавление металла происходит очень быстро, у сварщиков должен быть выработан навык для исключения сквозных проплавлений. При выполнении сварки пламя направляется на металл вначале почти вертикально, а после начала расплавления наклонно, но с меньшим углом φ, чем при сварке стали.
Сварку длинных швов обычно осуществляют с применением прихваток. Шаг прихваток рекомендуется от 15 (при толщине свариваемого алюминия 0,5 мм) до 35 мм (при толщине 4,0 мм). Выполнение шва начинают не от края, оставляя непроверенным участок около 100 мм, который заваривают в последнюю очередь.
После сварки остатки флюса должны удаляться, так как они приводят к разъеданию как шва, так и основного металла. При этом имеют место реакции:
В результате этих реакций металл толщиной 8-10 мм разъедается на всю толщину остатками флюса за несколько недель. В связи с этим при сварке алюминия не применяются соединения, из которых удалить остатки флюса не удается (например, внахлестку с большим перекроем; нахлестка может применяться только при переплавлении всего участка перекроя). Удаление флюса осуществляется промывкой швов теплой или подкисленной водой (двухпроцентным раствором хромовой кислоты).
Механические свойства металла швов сварных соединений хорошего качества, как правило, несколько ниже свойств прокатанного металла. При сварке технического алюминия σв =6,5-8,5 кгс/мм2; при сварке сплава АМц σв = 8,5-11,5 кгс/мм2; при сварке АМг5 σв = 18-22 кгс/мм2.
В сварных соединениях литья обычно обеспечивается равнопрочность с основным металлом, особенно после отжига при 300-350° С, с последующим медленным охлаждением. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ