Сварка алюминиевых уголков: Как сварить алюминиевые уголки — Алюмин-Про, Москва

Содержание

Простой способ пайки алюминия

Это невероятно простой способ пайки алюминия который только можно представить. С помощью него любой желающий, дома или в гараже сможет без проблем чинить и восстанавливать любые изделия из алюминия, без всякой аргоновой сварки. Вы без труда будете делать различные конструкции из алюминиевого профиля и многое другое.

Теперь, чтобы запаять радиатор или раму велосипеда из алюминия не обязательно ехать в мастерскую и отдавать огромные деньги, все можно спаять дома.

При грамотном подходе пайка получается не хуже сварного соединения, но уж точно надежней любой холодной сварки, которую обычно применяют как альтернативу.

Понадобится

Газовая горелка не обязательно должна быть профессиональная. Достаточно обычной насадки-горелки на газовый баллон, или подойдет любая другая.

Поподробней я расскажу о специализированном припое который нужно будет приобрести. Это трубчатый порошковый припой специально предназначенный для пайки алюминия (почему порошковый? — порошок внутри трубки).

Он состоит из двух компонентов: оболочки и порошковой основы внутри. Не будем вдаваться в подробности о химическом составе, это ни к чему.

Его можно приобрести в специализированных магазинах, его используют в мастерских по ремонту автомобилей. Самый доступный для всех способ это купить его на Али Экспресс — ссылка на припой.

Стоит недорого, советую брать сразу упаковку — в жизни точно пригодится.

Пайка алюминия газовой горелкой

Берем профиль или детали которые нужно сварить.

Зачищаем поверхность щеткой по металлу. Как вариант можно взять наждачную бумагу с крупным зерном. Чем шероховатость поверхности для пайки будет больше, тем лучше будет связь с припоем.

Струбциной или другим приспособлением фиксируем соединение. Включаем газовую горелку и нагреваем стык.

Подносим трубчатый припой. Он расплавляется и растекается по шву.

Весь процесс происходит примерно при температуре 450 градусов Цельсия.

Припой имеет невероятную текучесть и сам затекает в любые, даже самые мелкие щели в металле.

После распределения припоя прогреваем соединение ещё чуть-чуть, чтобы он распределился и расплылся в стыках узла максимально.

Подведем итоги

Лично я, когда узнал о таком простом и доступном способе пайки был невероятно удивлен. Думаю, мне удалось удивить и вас, если конечно раньше не знали о нем.

Пару слов о надежности. Конечно сварка выигрывает, так как идет объединение и перемешивание структур, но данный метод ненамного уступает. При условии изгиба соединения, гнется сама деталь. Соединение пайки крайне надежно и вполне способно выдержать почти любые нагрузки, как будто соединение литое.

Единственное, если получилась не совсем качественная пайка — это скорей всего не достаточный прогрев горелкой. В остальных случаях держится все намертво.

Теперь запаять дырку в алюминиевой кастрюле, сделать бачек из листового металла, сделать стеллаж из профиля для вас не составит труда.

Берите способ на вооружение и пользуйтесь друзья! До новых встреч!

Смотрите видео

Специфика сварки профилей

Алюминиевый профиль достаточно легко поддается различным видам обработки, в том числе и свариванию. Это возможно благодаря химико-эксплуатационным качествам металла алюминия, который, во-первых, имеет сравнительно низкую температуру плавления (657°C) при довольно высокой теплопроводности, в три раза превосходящей теплопроводность малоуглеродистой стали. Во-вторых, алюминий отличается значительным коэффициентом теплового расширения. В-третьих, данный металл очень хрупок в нагретом состоянии, однако, главным затруднением при сварке алюминия является легкая его окисляемость с образованием весьма тугоплавкого и механически прочного окисла Аl203, который плавится при температуре 2050°C, что превышает температуру кипения алюминия (°C).

Какие разновидности сварки используются для алюминия?

Наиболее распространена газовая ацетилено-кислородная сварка алюминия. Перед сваркой кромки металла должны быть тщательно очищены механическими средствами: пескоструйными аппаратами, стальными щетками, шабровкой или химическими способами: промывкой в водном растворе каустической соды или в бензине. После промывки раствором соды необходима длительная и тщательная промывка проточной водой для предотвращения появления коррозии.

Удовлетворительные результаты дает и контактная сварка алюминия. Стыковая контактная сварка алюминия обычно производится непрерывным оплавлением на машинах с электрическим приводом. Сварочный ток берется около 15000 A на 1 см2 свариваемого сечения. Величина оплавления составляет от 5 до 12 мм, а величина осадки от 1,5 до 5 мм в зависимости от величины сечения’, сварного шва. Время непрерывного оплавления колеблется от 30 до 70 периодов переменного тока. Ток выключается в начале осадки; продолжительность осадки — от 2 до 5 периодов тока.
Довольно широко применяется точечная сварка алюминия, однако существенными затруднениями в этом случае являются высокая электропроводность алюминия и быстрое расплавление металла в процессе сварки, происходящее за 0,002—0,005 сек. , что требует быстрого перемещения электрода машины для поддержания величины давления и контакта с основным металлом.

Точечная сварка профиля

Хорошие результаты дает также точечная сварка аккумулированной энергией. В нашей промышленности применяется конденсаторная точечная сварка алюминия. Электроды для точечной сварки алюминия рекомендуется изготовлять из медных сплавов с высокой твердостью и высокой электропроводностью; удовлетворительные результаты дает сплав ЭВ.

Сварка алюминия

20.05.2013

Особенности алюминия, влияющие на характер сварки

Свойства алюминия и его сплавов отличаются от свойств сталей, поэтому их сварка имеет ряд особенностей. Алюминий имеет высокую теплопроводность (примерно в 5 раз выше, чем у рядовых сталей), поэтому тепло от места сварки интенсивно отводится в свариваемые детали. Это диктует необходимость повышенного тепловложения по сравнению со сваркой сталей.

Из-за этого же рекомендуется предварительный подогрев массивных алюминиевых деталей.

Алюминий характеризуется низкой температурой плавления — около 640°C, то есть она значительно ниже температуры плавления стали (около 1500°С), причем прочность его при нагреве резко снижается. Кроме того, он не меняет цвет при нагреве (что характерно для большинства металлов) и вследствие этого не «подсказывает» сварщику, что нагрет почти до температуры плавления. Таким образом, из-за специфических свойств алюминия (высокая теплопроводность и низкая температура плавления в сочетании со значительным уменьшением прочности при нагреве) вероятность «прожога» или даже расплавления детали при сварке алюминия значительно выше, чем при сварке стали.

Алюминий имеет значительную литейную усадку (в 2 раза больше, чем у стали), поэтому при затвердевании металла сварочной ванны в нем развиваются значительные внутренние напряжения и деформации, ведущие к образованию так называемых «горячих трещин».

В настоящее время из всех известных способов для сварки алюминия при ремонте автомобилей, чаще всего применяются два следующих: аргонодуговая и полуавтоматическая.

   Способ аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом (в отличие от сварки сталей, ведущейся на постоянном токе) для сварки алюминия и его сплавов применяется процесс на переменном токе (для разрушения оксидной пленки). В последнее время наиболее популярны инверторные источники питания, с возможностью изменения частоты напряжения. Сварку тонкостенных алюминиевых деталей рекомендуется проводить на повышенной частоте, а заварку дефектов отливок — на пониженной.   

Полуавтоматическая сварка алюминия и его сплавов более производительна, по сравнению с аргонодуговой. Она выполняется на постоянном токе с положительной полярностью на электроде либо капельным переносом в импульсном режиме. Сварка в импульсном режиме выполняется обычно инверторными источниками питания, например NN PULSEMIG 270. При этом источник постоянно выдает базовый ток (достаточный для поддерживания дуги, но слишком низкий для обеспечения отрыва капель расплавленного металла от электрода и переноса их к сварочной ванне) и кратковременно выдает в виде импульсов ток больших значений, обеспечивающий контролируемый перенос капель металла от расходуемого электрода к изделию.

Импульсный режим имеет преимущества перед капельным переносом, так как позволяет вести сварку во всех пространственных положениях, из-за меньшего тепловложения облегчает сварку тонкостенных изделий и уменьшает разбрызгивание. Импульсные аппараты значительно дороже традиционных, основное своё применение нашли в промышленности, сборочных производственных конвейерах.

Полуавтоматическая сварка для ремонта алюминиевых автомобильных кузовов

Аппараты для контактно-точечной сварки не могут использоваться для соединения алюминиевых деталей, поскольку в этом случае потребуется ток в три раза большей силы. Если значительно увеличить продолжительность сварки, создать сварную точку все равно не удастся, поскольку тепло на границе контактируемых поверхностей будет слишком быстро рассеиваться в окружающую среду и подлежащий свариванию алюминий не будет плавиться.

Стандартные MIG/MAG-аппараты подходят для сварки алюминия весьма условно. Оптимального результата можно добиться, используя аппараты, которые снабжены специальной программой для сварки алюминия (ALU). В профессиональной линейке RedHotDot  полуавтоматов HOTMIG 3/19/27 и 29 все аппараты оснащены программой сварки алюминия.

Подача проволоки

Алюминиевая проволока значительно мягче стальной. В связи с этим рекомендуется применять четырехроликовое подающее устройство для того, чтобы прижимное усилие распределялось на каждую пару роликов. Ролики для подачи алюминиевой проволоки должны иметь U-образную канавку, чтобы защитить поверхность проволоки от повреждения. Применение приводных горелок со встроенной собственной катушкой Ø 100 мм, SpoolGun специально разработанных для мягкой алюминиевой проволоки небольшого сечения до Ø 0.8 мм, полностью исключает замятие и застревание проволоки в рукаве горелки. Сварочный полуавтомат должен иметь евроразъём и специальную розетку для подключения вилки дистанционного управления, как у аппаратов HOTMIG 19, HOTMIG27 и HOTMIG 29.

Для аппаратов, не оснащённых специальным разъёмом для SpoolGun, существуют готовые горелки для алюминия, в качестве направляющей применяется тефлоновая трубка для уменьшения трения проволоки и заменены контактные трубки.

При сварке деталей из алюминия горелку устанавливают под углом 10-20° к вертикали. Расстояние между соплом горелки и свариваемыми деталями должно быть 10-15 мм. При большем расстоянии необходимо увеличивать давление защитного газа для обеспечения защиты сварочной ванны. Расход защитного газа 12-24 л/мин.

 

Сварка «электрозаклепкой» через отверстие в верхнем листе

Сварить два алюминиевых листа можно двумя следующими способами. Первый из них предусматривает наличие отверстия только в верхнем листе, второй – в обоих листах. Если сварке подлежат три листа, также сверлят общее сквозное отверстие. Диаметр отверстий должен составлять 10 мм, в том числе и при удалении деформированной части кузова фрезерованием сварных точек.

Прежде чем приступить к сварке, нужно удалить лаковое покрытие в зоне сваривания. В отличие от стальных листов перед сваркой алюминия требуется устранить оксидную пленку, лучше всего – с помощью шлифовальной машинки или наждачной бумаги зернистостью P 80. Непосредственно перед сваркой зону сварки рекомендуется еще раз очистить от оксидной пленки, обработав щеткой из нержавеющей стали.

Края вокруг отверстий верхнего и нижнего листов для удаления оксидной пленки следует отшлифовать до металлического блеска (диаметр обработанных участков – 25 мм). Для лучшего прилегания листов следует отшлифовать и располагающиеся вокруг отверстий участки внутренних поверхностей: диаметр отшлифованных зон поверхности – около 15 мм.

Исходная точка сварки в среде защитного газа должна располагаться на расстоянии 10-15 мм от отверстий. Благодаря такому внешнему зажиганию дуги осуществляется прогрев зоны сварки и обеспечивается хорошее проникновение материала электрода в исходной точке.

Как только сварной шов достигнет края отверстия, при двухслойной сварке с отверстием только в верхнем листе необходимо сразу перейти к донышку, где выполняют сварной шов по всей окружности. На обратной стороне нижнего листа при хорошем качестве сварки должен выступать валик сварного шва, величина которого должна составлять 1/3 – 2/3 от толщины листа.

При сквозном отверстии через несколько листов также применяют внешнее зажигание дуги. Когда сваривают два листа, сварочную горелку по достижении края отверстия перемещают к месту смыкания листов внутри отверстия. Отверстие будет заполнено материалом электрода, если соответствующую окружность обойти сварочным швом полтора раза. Когда сваривают три листа, горелку направляют к тому месту в отверстии, где смыкаются нижний и средний листы. В этом случае, чтобы отверстие оказалось заполнено достаточным количеством материала, следует обойти окружность сварочным швом дважды.

Далее сошлифовывают выступающий с обратной стороны сварной шов и дополнительно обрабатывают обратную поверхность проволочной металлической щеткой. В заключение проваривают края отверстия с обратной стороны, располагая сварочную горелку перпендикулярно поверхности. При этом сварной шов также должен начинаться от внешней точки начала горения дуги.

Плазменная сварка алюминиевых сплавов 2

Для исключения возможности запуска установки без водяного охлаждения плазмотрона в схеме предусматривается реле водяного протока. Механизм подачи присадочной проволоки обеспечивает подачу проволоки диаметром 2—3 мм со скоростью 60—360 м/ч. В процессе сварки перемещение присадочной проволоки можно регулировать (по вертикали на 20 мм, а поперек шва —на 10 мм). Угол подачи присадочной проволоки регулируется в пределах 5—20°. Механизм регулировки плазмотрона позволяет производить его перемещение по вертикали на 60 мм, а поперек шва — на 30 мм. Наладочный режим работы установки дает возможность осуществлять проверку подачи плазмообразующего и защитного газов, скорости движения головки и присадочной проволоки.

Недостатком установки УПС-501 является малая длина направляющей балки. При сварке конструкции длиной более 2 м необходимо переставлять балку вдоль стыка либо наращивать ее. Малая величина регулировки перемещения плазмотрона по вертикали в ряде случаев требует создания специального устройства для перемещения по вертикали всей направляющей балки, что приводит к определенным затруднениям при проектировании оснастки.

Для компенсации этих ограничений необходимо спроектировать и изготовить устройство, позволяющее регулировать перемещение плазмотрона по вертикали на 300 мм без изменения уровня направляющей балки. Изменение границы перемещения плазмотрона вызывает удлинение направляющего канала для подачи присадочной проволоки. Однако путем замены штатной направляющей трубки более длинной (например, направляющий канал от горелки для полуавтоматической сварки в углекислом газе) можно обеспечить подачу присадочной проволоки в зону сварки с достаточной точностью.

Сварка продольных швов балок обычно производится в приспособлении (рис. 24), обеспечивающем максимальный зазор в стыке не более 0,1—0,2 мм. Такое практически беззазорное соединение дает возможность осуществлять сварку балок без присадочной проволоки за счет расплавления основного материала и без занижения шва. Требуемые зазоры могут быть обеспечены за счет двустороннего механического поджатия свариваемых алюминиевых уголков 3 стальными упорами 1, расположенными на расстоянии 200 мм друг от друга. Величина свободного хода упоров определяется наибольшей шириной полки угольника, а винтовое прижатие обеспечивает усилие, необходимое для преодоления кривизны угольника.


Рис. 24. Эскиз приспособления для сварки продольных швов.

Для поддержания постоянного зазора между плазмотроном и изделием свариваемые угольники поднимаются сверху к стальной водоохлаждаемой подкладке 4 из нержавеющей стали пневматическими прижимами 2 клавишного типа, развивающими усилие 120 кгс. Давление прижатия создается системой пневматических цилиндров, работающих от цеховой системы сжатого воздуха. Расстояние от крайней точки прижима до стыка регулируется в зависимости от ширины угольника. Во избежание касания плазмотроном прижимов торцы клавиши скошены под углом 30°.

Время сборки одной балки в таком устройстве не превышает 1—2 мин. Благодаря использованию приспособления удается обеспечить необходимую точность сборки изделия без прихваток, выполняемых ручным способом, а производить сборку и сварку конструкции в одном приспособлении.

Taylor Wings переходит на роботизированную сварку

Вместе с развитием рынка легких и тяжелых грузовых автомобилей компания Taylor Wings столкнулась с ранее невиданным спросом на свою продцкцию. Уже почти 30 лет эта фирма-производитель оборудования для грузовых автомобилей изготавливает крылья, бензобаки, ящики для инструментов и другие аксессуары для грузовых автомобилей Класса 8 от таких производителей, как Peterbilt, Kensworth и International.

 В конце 1990-х Taylor Wings расширила производство и стала предлагать аналогичные продукты для рынка легких грузовых автомобилей и кемперов. В результате, чтобы справиться с нахлынувшими заказами, предприятие компании площадью 2800 м2 стало работать в три смены почти семь дней в неделю. Но этого оказалось недостаточно. Владельцы фирмы хотели расширить дело и побороться за новые контракты. Поэтому компания провела тщательный анализ собственного производства и приняла два решения — построить новое большое здание и перейти на роботизированную сварку.

В итоге роботизация помогла Taylor Wings стать более конкурентоспособной компанией как на домашнем, так и международном рынке. Во многих случаях именно сварочный робот помог им выигрывать новые тендеры. 

Переход на роботизированную сварку
Во время анализа производственных операций компании Джон Тейлор, который руководит продажами и маркетингом и помогает принимать производственные решения, должен был определить, как можно было улучшить их старый цех.

Он рассказывает: «Мы пришли к выводу, что нам нужен второй сварочный цех, но у нас для него просто не было достаточно места, а до сдачи нового здания оставалось еще больше года».

Тогда Тейлор начал переговоры с несколькими поставщиками сварочных роботов. Хотя ему предложили много подходящих продуктов, лишь представители Линкольн Электрик Кевин Корабик и Чак Мюррей при поддержке Шона Паза из г. Фресно и дистрибьютора Barnes Welding Supply оказались готовы провести некоторое время с рабочими компании, задать им необходимые вопросы, изучить процессы компании и продемонстрировать аппараты.

 Тейлор рассказывает: «Они хотели предложить нам не аппарат, а решение. Сначала они задали нам много вопросов и постарались понять, как мы работаем, что нам нужно и какие виды сварки больше всего выиграли бы от роботизации. После множества демонстраций, подбора процессов и материалов, и получения ответов на все наши вопросы мы купили роботизированную систему и источник питания Линкольн. Несмотря на ограниченную площадь, после этой покупки мы смогли намного увеличить объемы производства».

 Фирма Taylor Wings купила и установила Систему 55 от Линкольн Электрик, двухпостовую роботизированную сварочную станцию со сдвоенной сервосистемой позиционирования. Она применяется совместно с Power Wave® 455M, мощным цифровым инверторным источником питания с поддержкой технологии управления формой волны сварочного тока, специально предназначенной для роботизированной, механизированной и полуавтоматической сварки. Система 55 представляет собой легкую в обслуживании многорежимную модульную систему сварки, чья универсальность позволяет использовать их в самых различных проектах.

После установки оборудования три сотрудника Taylor Wings отправились в головной офис Линкольн Электрик в Кливленде, чтобы пройти обучение по работе со сварочным роботом. Тейлор рассказывает: «Мы работаем со сталью и алюминием и нам приходится часто между ними переключаться, при этом мы производим множество разных изделий. Поэтому для наших операторов было важно как можно быстрее всему научиться. На тренинге они получили всю необходимую информацию и научились программировать робота для сварки каждой детали. В итоге мы смогли перенести много задач на робота и сильно сократить простой».

Также компания воспользовалась разработанным Линкольн режимом переноса металла силами поверхностного натяжения (STT®). STT® идеально подходит для тех задач, где особенно важно обеспечить низкое тепловложение, минимальную деформацию материала и низкое разбрызгивание. Специалисты Taylor Wings применяют для сварки ящиков для инструментов процесс STT®, а для петель крышек и ребер жесткости — RapidArc®, режим высокоскоростной MIG-сварки с индивидуальной формой волны. RapidArc® отличается высокой скоростью сварки, возможностью работы в сложных пространственных положениях, низким тепловложением и минимальным разбрызгиванием. Благодаря этим двум процессам компания смогла избежать проблем с прожиганием, которые часто возникают при сварке тонких материалов.

Taylor Wings использует Систему 55 для сварки как стальных, так и алюминиевых деталей, которые продаются через оптовые компании, национальную дилерскую сеть и в автомастерских. Уже через три месяца после ввода в эксплуатацию робот позволил увеличить объем производства стальных деталей втрое, а алюминиевых — вдвое, потому что на их подготовку уходит определенное время.

Робот — это большая производительность и универсальность
На данный момент робот в основном используют для сварки стали, но два дня в неделю он также служит для сварки алюминиевых топливных баков. Тейлор особенно отметил, что Система 55 помогает им быстро переключаться между сваркой стали и алюминия, в то время как раньше им приходилось держать две группы сварщиков, которые работали только с одним материалом.

«Раньше этап сварки был для нас бутылочным горлышком. Сейчас всё по-другому. Теперь это один из самых быстрых и эффективных процессов на нашем производстве».

Для сварки стальных ящиков в компании используют MIG-проволоку от Линкольн Электрик. Большинство деталей перед сваркой роботом сначала проходит установку прихваток. Сварка дверец полностью выполняется роботом, в том числе уголков с помощью процесса STT® и петель крышек и ребер жесткости с помощью RapidArc®.

Раньше сварщики тратили на установку прихваток каждого ящика по 45 минут. Робот позволил снизить это время на 25 минут. Ящики для инструментов изготавливают из стали толщиной от 0,9 до 2,0 мм. Их вырезают по размеру, сгибают и формуют на гибочном прессе, устанавливают прихватки и сваривают. Теперь на сварку больших ящиков с начала до конца уходит 16 минут, что позволяет изготавливать по 4 ящика в час. На маленькие ящики уходит 6 минут, и их можно изготавливать до 9 штук в час. По завершении сварки ящики проходят кислотную промывку и нанесение порошкового покрытия. Это позволяет создать долговечное и качественное покрытие, способное противостоять непогоде.

Время изготовления алюминиевых баков теперь составляет 12 минут по сравнению с 1 часом 15 минутами на ручную сварку.

Тейлор рассказывает: «Теперь за 10-часовую смену мы производим больше, чем раньше за две недели. Для сравнения, раньше у нас был постоянный сотрудник, который занимался только сваркой крышек ящиков».

В Taylor Wings также воспользовались сайтом PowerWaveSoftware.com, где клиенты Линкольн могут скачивать обновления для ПО, последнюю информацию об улучшениях и характеристиках и руководства по настройке формы волны сварочного тока.

Благодаря Системе 55 от Линкольн Электрик компания смогла сократить время работы на целую смену.

Тейлор поясняет: «С роботом нам нужно работать в две смены и только пять дней в неделю. Раньше у нас было три смены и семидневная рабочая неделя. Если нужно, мы даже можем браться за более крупные проекты и не перегружать персонал».

Taylor Wings с нетерпением ждет момента, когда они смогут переехать в новое здание площадью 10 200 м2. Планируется, что вначале компания займет 70 000 м2 и оставит 30 200 для будущего роста. Кроме того, компания планирует купить вторую роботизированную сварочную станцию. Но Taylor Wings уже сейчас имеет всё необходимое и успешно расширяет свои производственные возможности, чтобы справиться со спросом от потребителей и завоевать новую долю рынка — не забывая при этом качество продуктов.

Оригинал статьи

Оригинал статьи опубликован 7/17/07

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

       

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ     

Содержание

— классификация сплавов

— физические свойства

— коррозионные свойства

— механические свойства

— круглый и профильный алюминиевый прокат

— плоский алюминиевый прокат

— интересные интернет-ссылки

          Классификация алюминиевых сплавов.

        Алюминиевые сплавы условно делятся на литейные (для производства отливок) и деформируемые (для производства проката и поковок). Далее будут рассматриваться только деформируемые сплавы и прокат на их основе. Под алюминиевым прокатом подразумевают прокат из алюминиевых сплавов и технического алюминия (А8 – А5, АД0, АД1).  Химический состав деформируемых сплавов общего применения приведен в ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 1131.

     Деформируемые сплавы разделяют по способу упрочнения: упрочняемые давлением (деформацией) и термоупрочняемые.

     Другая классификация основана на ключевых  свойствах: сплавы низкой, средней или высокой прочности, повышенной пластичности, жаропрочные, ковочные и т.д.

     В таблице систематизированы наиболее распространенные деформируемые сплавы с краткой характеристикой основных свойств присущих для каждой системы. Маркировка дана по ГОСТ 4784-97 и международной классификации ИСО 209-1.

 
Характеристика сплавовМаркировкаСистема легированияПримечания

СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ)

Сплавы низкой прочности

 и высокой пластичности,

 свариваемые, коррозионносойкие

АД0

1050А

Техн. алюминий без легирования

Также АД, А5, А6, А7

АД1

1230

АМц

3003

 

Al – Mn

Также

ММ (3005)

Д12

3004

Сплавы средней прочности

 и высокой пластичности,

 свариваемые, коррозионносойкие

АМг2

5251

 Al – Mg

(Магналии)

Также АМг0. 5, АМг1, АМг1.5АМг2.5

АМг4 и т.д.

АМг3

5754

АМг5

5056

АМг6

ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ  СПЛАВЫ

Сплавы средней прочности и высокой пластичности

свариваемые

АД31

6063

 Al-Mg-Si

(Авиали)

 

Также

АВ (6151)

АД33

6061

АД35

6082

 Сплавы нормальной прочностиД1

2017

 Al-Cu-Mg

(Дюрали)

 Также В65,

 Д19, ВАД1

Д16

2024

Д18

2117

Свариваемые сплавы нормальной прочности1915

7005

 

Al-Zn-Mg

 
1925

Высокопрочные сплавы

В95

Al-Zn-Mg-Cu

Также В93
 

Жаропрочные сплавы

АК4-1

Al-Cu-Mg-Ni-Fe

Также АК4

1201

2219

Al-Cu-Mn

Также Д20

 Ковочные сплавыАК6

 

Al-Cu-Mg-Si

 
АК8

2014

    Состояния поставки                                                                                                                                      Сплавы, упрочняемые давлением,  упрочняются только  холодной деформацией (холодная прокатка или волочение). Деформационное упрочнение приводит к увеличению прочности и твердости, но уменьшает пластичность. Восстановление пластичности достигается рекристаллизационным отжигом. Прокат из этой группы сплавов имеет следующие состояния поставки, указываемые в маркировке полуфабриката:   

1)  не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки  

2)  М  —  отожженное

3)  Н4 —  четвертьнагартованное

4)  Н2  — полунагартованное

5)  Н3  — нагартованное на 3/4

6)  Н    — нагартованное

 

       Полуфабрикаты из термоупрочняемых сплавов упрочняются путем специальной термообработки. Она заключается в закалке с определенной температуры и последующей выдержкой в течение некоторого времени при другой температуре (старение). Происходящее при этом изменение структуры сплава,  увеличивает прочность, твердость без потери пластичности. Существует несколько вариантов термообработки. Наиболее распространены следующие состояния поставки термоупрочняемых сплавов, отражаемые в маркировке проката:  

1)  не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки 

2)  М  —  отожженное

3)  Т    —  закаленное и естественно состаренное (на максимальную прочность)

4)  Т1  —  закаленное и искусственно состаренное (на максимальную прочность)

      Для некоторых сплавов производится термомеханическое упрочнение, когда нагартовка осуществляется после закалки. В этом случае в маркировке присутствует ТН или Т1Н. Другим режимам старения соответствуют состояния Т2, Т3, Т5. Обычно им соответствует меньшая прочность, но большая коррозионная стойкость или вязкость разрушения.

      Приведенная маркировка состояний соответствует российским ГОСТам.

 

       Физические свойства алюминиевых сплавов.    

      Плотность алюминиевых сплавов незначительно отличается от плотности чистого алюминия (2.7г/см3). Она изменяется от 2.65 г/см3 для сплава АМг6 до 2.85 г/см3 для сплава В95.

      Легирование практически не влияет на величину модуля упругости и модуля сдвига. Например, модуль упругости упрочненного дуралюминия Д16Т  практически равен модулю упругости чистого алюминия А5 (Е=7100 кгс/мм2). Однако, за счет того, что предел текучести сплавов в несколько раз превышает предел текучести чистого алюминия, алюминиевые сплавы уже могут использоваться в качестве конструкционного материала с разным уровнем нагрузок (в зависимости от марки сплава и его состояния).

      За счет малой плотности удельные значения предела прочности,  предела текучести и модуля упругости (соответствующие величины, поделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов сопоставимы с соответствующими значениями удельных величин для стали и титановых сплавов.  Это позволяет высокопрочным алюминиевым сплавам конкурировать со сталью и титаном, но только до температур не превышающих 200 С.

      Большинство  алюминиевых сплавов  имеют худшую электро- и теплопроводность,  коррозионную стойкость и свариваемость по сравнению с чистым алюминием.

       Ниже в таблице приведены значения твердости, тепло- и электропроводности для нескольких сплавов в различных состояниях. Поскольку значения твердости коррелируют с величинами предела текучести и предела прочности, то эта таблица дает представление о порядке и этих величин.

       Из таблицы видно, что сплавы с большей степенью легирования имеют заметно меньшую электро- и теплопроводность, эти величины также существенно зависят от состояния сплава (М, Н2, Т или Т1):


   марка

        твердость,

                НВ

  электропроводность в

 % по отношению к меди

    теплопроводность

              в кал/оС

   М  Н2 
  Н,Т(Т1) 
    М   Н2 Н, Т(Т1)
     М    Н2  Н, Т(Т1) 
 А8 — АД0 
  25  
       35   60    0. 52 
  
     АМц
  30  40      55   50   40   0.45  0.38 
 
    АМг2
  45  60    35          30
  0.34      0.30
    АМг5
  70     30    0.28  
    АД31
        80   55          55  0. 45  
     Д16
  45     105   45          30  0.42     0.28
     В95      150           30      0.28

 

Из таблицы видно, что только сплав АД31 сочетает высокую прочность и высокую электропроводность. Поэтому «мягкие» электротехнические шины производятся из АД0, а «твердые» — из АД31 (ГОСТ 15176-89). Электропроводность этих шин составляет (в мкОм*м):

0,029 – из АД0   (без термообработки, сразу после прессования)

0,031 – из АД31 (без термообработки, сразу после прессования)

0. 035 – из АД31Т (после закалки и естественного старения)

 

      Теплопроводность многих сплавов (АМг5, Д16Т, В95Т1) вдвое ниже, чем у чистого алюминия, но все равно она выше, чем у сталей.

       Коррозионные свойства. 

     Наилучшие коррозионные свойства имеют сплавы АМц, АМг, АД31, а худшие – высоко-прочные сплавы Д16, В95, АК. Кроме того   коррозионные свойства термоупрочняемых сплавов существенно зависят от режима закалки и старения. Например сплав Д16 обычно применяется в естественно-состаренном состоянии (Т). Однако свыше 80оС его коррозионные свойства значительно ухудшаются и для использования при больших температурах часто применяют искусственное старение, хотя ему соответствует меньшая прочность и пластичность (чем после естественного старения). Многие прочные термоупрочняемые сплавы подвержены коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии.

       Свариваемость.

    Хорошо свариваются всеми видами сварки  сплавы АМц и АМг.   При сварке нагартованного проката в зоне сварочного шва происходит отжиг, поэтому прочность шва соответствует прочности основного материала в отожженном состоянии.

    Из термоупрочняемых сплавов хорошо свариваются авиали, сплав 1915. Сплав 1915 относится к самозакаливающимся, поэтому сварной шов со временем приобретает прочность основного материала. Большинство других сплавов свариваются только точечной сваркой. 

       Механические свойства.

       Прочность сплавов АМц и АМг возрастает (а пластичность уменьшается) с увеличением степени легирования. Высокая коррозионная стойкость и свариваемость определяет их применение в конструкциях малой нагруженности. Сплавы АМг5 и АМг6 могут использоваться в средненагруженных конструкциях.  Эти сплавы упрочняются только холодной деформацией, поэтому свойства изделий из этих сплавов определяются  состоянием полуфабриката, из которого они были изготовлены.

       Термоупрочняемые сплавы позволяют производить упрочнение деталей после их изготовления если исходный полуфабрикат не подвергался термоупрочняющей обработке.

      Наибольшую прочность после упрочняющей термообработки (закалка и старение) имеют сплавы Д16, В95, АК6, АК8, АК4-1 (из доступных в свободной продаже).

 Самым распространенным сплавом является Д16. При комнатной температуре он уступает многим сплавам по статической прочности, но имеет наилучшие показатели конструкционной прочности (трещиностойкость). Обычно применяется в естественно состаренном состоянии (Т). Но свыше 80 С начинает ухудшаться его коррозионная стойкость. Для использования сплава при температурах 120-250 С изделия из него подвергают искусственному старению. Оно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и больший предел текучести по сравнению с естественно-состаренным состоянием.

    С ростом температуры прочностные свойства сплавов меняются в разной степени, что определяет их разную применимость в зависимости от температурного диапазона.

    Из этих сплавов до 120 С наибольшие пределы прочности и текучести имеет В95Т1. Выше этой температуры он уже уступает сплаву Д16Т. Однако, следует учитывать, что В95Т1 имеет значительно худшую конструкционную прочность, т.е. малую трещиностойкость, по сравнению с Д16. Кроме того В95 в состоянии Т1 подвержен коррозии под напряжением. Это ограничивает его применение в изделиях, работающих на растяжение. Улучшение коррозионных свойств и существенное улучшение трещиностойкости достигается в изделиях обработанных по режимам Т2 или Т3.

  При температурах 150-250 С большую прочность имеют Д19, АК6, АК8.  При больших температурах (250-300 С) целесообразно применение других сплавов —  АК4-1, Д20, 1201. Сплавы Д20 и 1201 имеют самый широкий температурный диапазон применения (от криогенных -250 С до +300 С) в условиях высоких нагрузок.

     Сплавы АК6 и АК8 пластичны при высоких температурах, что позволяет использовать их для изготовления поковок и штамповок. Сплав АК8 характеризуется большей  анизотропией механических свойств, у него меньше трещиностойкость, но он сваривается лучше, чем АК6.

    Перечисленные высокопрочные сплавыт  плохо свариваются и имеют низкую коррозионную стойкость. К свариваемым термоупрочняемым сплавам с нормальной прочностью относится сплав 1915.  Это самозакаливающийся сплав (допускает закалку со скоростью естественного охлаждения), что позволяет обеспечить высокую прочность сварного шва. Сплав 1925, не отличаясь от него по механическим свойствам, сваривается хуже. Сплавы 1915 и 1925 имеют большую прочность, чем АМг6 и не уступают ему  по характеристикам сварного шва.

     Хорошо свариваются, имеют высокую коррозионную стойкость сплавы средней прочности — авиали (АВ, АД35, АД31,АД33).        

 

        АЛЮМИНИЕВЫЙ ПРОКАТ.

    Из алюминия и его сплавов производятся все  виды проката – фольга, листы, ленты, плиты, прутки, трубы, проволока.  Следует иметь в виду, что для многих термоупрочняемых сплавов имеет место «пресс-эффект» — механические свойства  прессованных изделий выше, чем у горячекатаных (т.е. круги имеют лучшие показатели прочности, чем листы).   

 

     Прутки, профили, трубы

    Прутки из термоупрочняемых сплавов поставляются в состоянии «без термообработки» или в упрочненном состоянии (закалка с последующим естественным или искусственным старением). Прутки из термически неупрочняемых сплавов производятся прессованием и поставляются в состоянии «без термообработки».

    Общее представление о механических свойствах алюминиевых сплавов дает гистограмма, на которой представлены гарантированные показатели для прессованных прутков при нормальных температурах:

 

    

          

      Из всего приведенного многообразия в свободной продаже всегда имеются прутки из Д16, причем круги диаметром до 100 мм включительно обычно поставляются в естественно состаренном состоянии (Д16Т). Фактические значения (по сертификатам качества) для них составляют:  предел текучести ?0.2 = (37-45), предел прочности при разрыве ?в = (52-56), относительное удлинение ?=(11-17%). Обрабатываемость прутков из Д16Т очень хорошая,  у прутков Д16 (без термообработки) обрабатываемость заметно хуже. Их твердость соответственно  105 НВ и 50 НВ. Как уже отмечалось, деталь, изготовленная из Д16 может быть упрочнена закалкой и естественным старением.   Максимальная прочность после закалки достигается на 4-е сутки.

     Поскольку дуралюминиевый сплав Д16 не отличается хорошими коррозионными свойствами, желательна дополнительная защита изделий из него анодированием или нанесением лако-красочных покрытий. При эксплуатации при температурах выше 80-100 С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии.

     Необходимость дополнительной защиты от коррозии относится и к другим высокопрочным сплавам (Д1, В95, АК).

     Прутки из АМц и АМг обладают высокой коррозионной стойкостью, допускают возможность дополнительного формообразования горячей ковкой (в интервале 510-380оС).

     

      Разнообразные профили широко представлены из сплава АД31 с различными вариантами термообработки. Применяются для конструкций невысокой и средней прочности, а также для изделий декоративного назначения.

      Прутки, трубы и профили из АД31 имеют высокую общую коррозионную стойкость, не склонны к коррозии под напряжением. Сплав хорошо сваривается точечной, роликовой и аргонно-дуговой сваркой.  Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного материала.  Для повышения прочности сварного шва необходима специальная термообработка.

      Уголки производятся в основном из АД31, Д16 и АМг2.

 

      Трубы производятся  из большинства сплавов, представленных на рисунке.  Они поставляются в состояниях без термообработки (прессованные), закаленные и состаренные, а также отожженные и нагартованные. Параметры их механических свойств примерно соответствуют, приведенным на гистограмме. При выборе материала труб кроме прочностных характеристик учитывается его коррозионная стойкость и свариваемость. Наиболее доступны трубы из АД31. 

             Наличие кругов, труб и уголков — см. на странице сайта «Алюминиевые круги, трубы и уголки»

 

       Плоский алюминиевый прокат.

       Листы общего назаначения производятся по ГОСТ 21631-76, ленты — по ГОСТ 13726-97, плиты по ГОСТ 17232-99.

      Листы из сплавов с пониженной или низкой коррозионной устойчивостью (АМг6, 1105, Д1, Д16, ВД1, В95) плакируются. Химический состав плакирующего сплава обычно соответствует марке АД1, а толщина слоя составляет  2 – 4% от номинальной толщины листа.

      Плакирующий слой обеспечивает электрохимическую защиту основного металла от коррозии. Это означает, что коррозионная защита  металла обеспечивается даже при наличии механических повреждений защитного слоя (царапины). 

      Маркировка листов включает в себя: обозначение марки сплава + состояние поставки +  вид плакировки (если она присутствует). Примеры маркировки:

А5         —  лист марки А5 без плакировки и термообработки

А5Н2     — лист марки А5 без плакировки, полунагартованный

АМг5М — лист марки Амг5 без плакировки, отожженный

Д16АТ  — лист марки Д16 с нормальной плакировкой, закаленный и естественно  состаренный.

 

    На гистограмме приведены основные характеристики механических свойств листов в различных состояниях поставки для наиболее используемых марок. Состояние «без термообработки» не показано. В большинстве случаев  величины предела текучести и предела прочности  такого проката близки к соответствующим значениям для отожженного состояния, а пластичность ниже. Плиты выпускаются в состоянии «без термообработки». 

    

 

Из рисунка видно, что выпускаемый ассортимент листов дает широкие возможности для выбора материала по прочности, пределу текучести и пластичности с учетом коррозионной стойкости и свариваемости.Для ответственных конструкций из прочных сплавов обязательно учитывается трещиностойкость и характеристики сопротивления усталости.

       Листы из технического алюминия (АД0, АД1, А5-А7).

     Нагартованные и полунагартованные листы используются для изготовления ненагружен-ных конструкций, резервуаров (в т.  ч. для криогенных температур),  требующих обеспечения высокой коррозионной стойкости и допускающих применение сварки. Они используются также для изготовления  вентиляционных коробов,  теплоотражающих экранов (отражательная способность алюминиевых листов достигает 80%), изоляции теплотрасс.

     Листы в мягком состоянии используются для уплотнения неразъемных соединений. Высокая пластичность  отожженных листов позволяет производить изделия глубокой вытяжкой.

     Технический алюминий отличается высокой коррозионной устойчивостью во многих средах (см. страницу «Свойства алюминия»). Однако, за счет разного содержания примесей в перечисленных марках, их антикоррозионные свойства в некоторых средах всё-таки различаются. 

     Алюминий  сваривается всеми методами. Технический алюминий и его сварные соединения обладают высокой коррозионной стойкостью к межкристаллитной, расслаивающей коррозии и не склонны к коррозионному растрескиванию.

      Кроме листов, изготавливаемых по ГОСТ21631-76, в свободной продаже имеются листы, произведенные по Евростандарту, с маркировкой 1050А. По химическому составу они соответствуют марке АД0. Фактические параметры (по сертификатам качества) механических свойств составляют (для  листов 1050АН24): предел текучести ?0. 2 = (10.5-14), предел прочности при разрыве ?в=(11.5-14.5), относительное удлинение ?=(5-10%), что соответствует полунагартованному состоянию (ближе к нагартованному). Листы с маркировкой 1050АН0 или 1050АН111 соответствуют отожженному состоянию.

          Листы (и ленты) из сплава 1105.    

Из-за пониженной коррозионной стойкости изготавливается плакированным.  Широко применяется для изоляции теплотрасс, для изготовления малонагруженных деталей, не требующих высоких коррозионных свойств. 

      Листы из сплава АМц.

      Листы из сплава АМц хорошо деформируются в холодном и горячем состояниях. Из-за невысокой прочности (низкого предела текучести) используются для изготовления только малонагруженных конструкций. Высокая пластичность  отожженных листов позволяет производить из них малонагруженные изделия глубокой вытяжкой.

    По коррозионной стойкости АМц практически не уступает техническому алюминию. Хорошо свариваются аргонно-дуговой, газовой и контактной сваркой. Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного металла.  

      Листы из сплавов АМг.

      Чем больше содержание магния в сплавах этой группы, тем они прочнее , но менее пластичны.

      Механические свойства.

      Наиболее распостранены листы из сплавов АМг2 (состояния М, Н2, Н) и АМг3 (состояния М и Н2), в том числе рифленые.  Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 хорошо деформируются и в горячем и в холодном состоянии. Листы обладают удовлетворительной штампуемостью. Нагартовка заметно снижает штампуемость листов. Листы этих марок применяются для конструкций средней нагруженности.

     Листы из АМг6 и АМг6 в упрочненном состоянии не поставляются.  Применяются для конструкций повышенной нагруженности.

            Коррозионная стойкость.      Сплавы АМг отличаются высокой коррозионной стойкостью в растворах кислот и щелочей.      Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 имеют высокую коррозионную стойкость к основным видам коррозии как  в отожженном так и в нагартованном состонии.

     Сплавы АМг5, АМг6 склонны к коррозии под напряжением и межкристаллитной коррозии. Для защиты от коррозии листы и плиты из этих сплавов плакируются, а заклепки из АМг5п ставят только анодированными.

       Свариваемость.

      Все сплавы АМг хорошо свариваются аргоннодуговой сваркой, но характеристики сварного шва зависят от содержания магния. С ростом его содержания уменьшается коэффициент трещинообразования,  возрастает пористость сварных соединений.

    Сварка нагартованных листов устраняет нагартовку в зоне термичес-кого влияния сварного соединения, механические свойства в этой зоне соответствуют свойствам  в отожженном состоянии. Поэтому сварные соединения нагартованных листов АМг имеют меньшую прочность по сравнению с основным материалом.

     Сварные соединения АМг1, АМг2, АМг3 обладают высокой стойкостью против коррозии. Для обеспечения коррозионной стойкости сварного шва АМг5 и АМг6 требуется специальная термообработка.

 

      Листы и плиты из Д1, Д16, В95.

      Высокопрочные сплавы Д1, Д16, В95 имеют низкую устойчивость к коррозии. Поскольку листы из них используются в конструкционных целях, то для коррозинной защиты они плакируются слоем технического алюминия. Следует помнить, что технологические нагревы плакированных листов из сплавов, содержащих медь (например Д1, Д16), не должны даже кратковременно превышать 500 С.

     Наиболее распространены листы из дуралюминия Д16. Фактические значения механических параметров для листов из Д16АТ (по сертификатам качества) составляют:  предел текучести ?0.2 = (28-32), предел прочности при разрыве ?в= (42-45), относительное удлинение ?=(26-23%).

    Сплавы этой группы свариваются точечной сваркой, но не свариваются плавлением. Поэтому основной способ их соединения — заклепки. Для заклепок используется проволока из Д18Т и В65Т1. Сопротивление срезу для них соответственно 200 и 260  МПа.

         Из толстолистового проката доступны плиты из Д16 и В95. Плиты поставляются в состоянии «без термообработки», но  возможно термоупрочнение уже готовых деталей после их изготовления. Прокаливаемость Д16 допускает термоупрочнение деталей сечением до 100-120 мм. Для В95 этот показатель составляет 50-70 мм.

 

      Листы и плиты из В95 имеют большую (по сравнению с Д16) прочность при работе на сжатие.

 

      Наличие листов и плит — см. на странице сайта «Алюминиевые листы» 

 ********************    

  Выше кратко рассмотрены свойства алюминиевых сплавов общего назначения. Для специальных целей применяются или другие сплавы, или более чистые варианты сплавов Д16 и В95. Чтобы представить многообразие специальных сплавов, применяемых в авиа-ракетной технике, стоит зайти на сайт http://www.viam.ru.

Подход к выбору материалов для корабля «Буран» интересно отражен на сайте http://www.buran.ru/htm/inside.htm 

Очень интересные материалы об истории создания и применении алюминиевых сплавов в масштабных проектах СССР содержатся в воспоминаниях академика Фридляндера:

http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/2004/ALLOYS.HTM
http://www.arcan7.ru/library/articles/230.html 
http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/02_01/FRID.HTM
http://scilib.narod.ru/Avia/Fridlyander/contents.htm 

 

                                                                         На главную

 

 

 

 

Соединения элементов конструкций — Алюминиевые сплавы


Соединения элементов конструкций

Категория:

Алюминиевые сплавы



Соединения элементов конструкций

Основными способами соединения элементов современных крановых металлоконструкций из алюминиевых сплавов являются сварка и клепка.

Сварные соединения, отличающиеся высокой технологичностью изготовления, наиболее целесообразны в конструкциях, изготовляемых из термически неупрочняемых сплавов и сплава В92-Т. В сварных конструкциях достаточно перспективна контактная сварка (шовная и точечная), при помощи которой возможно присоединение диафрагм, обшивки кабин, настилов площадок и аналогичных им элементов.

Несущие конструкции из термически неупрочняемых сплавов, прочность которых значительно снижается в околошовной зоне, рекомендуется проектировать клепаными.

Для образования монтажных стыков различного типа конструкций применимы болтовые соединения.

Сварные соединения обладают необходимой прочностью при удовлетворении следующих нормативных требований.

В том случае, когда наиболее тонкий элемент имеет бульбу, толщина шва при действии статической нагрузки может быть доведена до 1,8 бь но не должна превышать при этом 1,5 6i второго присоединяемого элемента.

В конструкциях, подверженных действию регулярных подвижных и вибрационных нагрузок, отношение катетов фланговых швов следует принимать равным 1:1, лобовых швов — 1 : 1,5.

Расчетная длина фланговых и лобовых швов принимается не менее 40 мм и не менее 4 Нш. Для фланговых швов ее не следует также назначать более 40 Иш в сопряжениях, где воспринимаемое усилие возникает на всем протяжении шва, длина последнего не ограничивается. Величина напуска в соединениях внахлестку устанавливается равной не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов.

В сварных конструкциях, подверженных воздействию переменных нагрузок, рекомендуется:
— избегать соединения с фланговыми и лобовыми швами, соединения с прорезями, соединения прерывистыми швами;
— соединение элементов осуществлять встык, без накладок и прокладок, не допуская швов без подварки корня и обеспечивая, при наличии возможности, снятие усиления механической обработкой;
— создавать плавные переходы от шва к основному металлу;
— устранять резкие переходы в стыках листов различной толщины, а также в местах сопряжения по высоте нескольких горизонтальных листов; при сварке встык элементов, отличающихся по толщине больше чем на 25%, и сохранении резкого перехода между ними стыковые швы рассчитываются как угловые;
— применять узловые фасонки с выкружками, обеспечивающими плавное сопряжение с контурами примыкающих стержней, и, в частности, фасонки-вставки.

Соединения на заклепках осуществляются с постановкой последних только в сверленые отверстия. Для исключения опасности появления выколов в процессе

Клепки и работы под нагрузкой, а также созданий необходимой плотности сопряжений, при разбивке заклепок следует принимать указанные ниже размеры.

Расстояние между центрами отверстий в различных направлениях должно быть не менее 3d.

Максимальное расстояние следует принимать равным:
— в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков в случае растяжения и сжатия — 5d или 106;
— в средних рядах и крайних рядах при наличии окаймляющих уголков—12d или 206 при растяжении и 10d или 146 при сжатии.

Расстояние от центра заклепок до края элемента вдоль усилия устанавливается не меньше 2,bd, поперек усилия — 2,5rf при обрезных кромках и 2d при прокатных и прессованных профилях; максимальное расстояние — 6 d.

Необходимо также обращать внимание на правильное соотношение между диаметром заклепок и толщиной листов пакета. Для исключения излишнего распирания отверстия в процессе клепки диаметр заклепок не должен превосходить пяти толщин самого тонкого листа пакета. Его не следует также назначать меньше толщины наиболее толстого элемента.

Допустимую толщину пакета рекомендуется принимать равной, при заводской клепке на скобе, четырем диаметрам, при монтажной клепке в два молотка или скобой — пяти диаметрам заклепок.

Разбивка болтовых соединений в целом не отличается от принятой в заклепочных соединениях. При этом только минимальные расстояния между центрами болтов увеличиваются до 3,5d. Диаметр отверстий под высокопрочные болты принимают на 1—2 мм больше диаметра болта.


Реклама:

Читать далее:
Крановые конструкции из алюминиевых сплавов

Статьи по теме:

Советы по сварке алюминия

Tig, которые чрезвычайно помогут вам ~ Vietnam Welder

Полезные советы по сварке алюминия методом TIG, которые помогут повысить качество сварки.

Наружные угловые соединения — важная часть вашего проекта, будь то сварка алюминиевых баков Tig, переливных резервуаров, топливных элементов или расширительных баков для нагнетателя.

Часто сварные швы на внешних углах и изгибы листогибочного пресса способствуют созданию хорошей конструкции резервуара.

Ниже приведены советы по сборке алюминиевых резервуаров, которые могут быть действительно полезны для сварочных работ .

Насадки для прихваточной сварки алюминия без присадочного металла

Часто такая прихваточная сварка окончательно дает трещины. Тем не менее, если вы заметили угловые прихваточные швы на этом видео, острый угол торцевых заглушек вместе с небольшим радиусом изгиба будет хорошим способом прихватывания без присадочного металла, поскольку именно этот угол становится присадочным металлом.

Знаете, большинство из сварщиков из работают сами по себе при создании проекта.Потом много времени приходится сваривать без присадочного металла. Хотя в большинстве книг это не поощряется, книги не сваривают. Вот почему полезно разобраться, как прихватывать алюминий в этом корпусе.

Вы можете делать это экономно. Вы можете приобрести 1 или 2 прихваточных сварочных аппарата без присадочного металла для удержания детали. А пока поработайте еще несколько прихваток с присадочной штангой. Даже в этом случае вам следует вернуться и добавить присадочную дорожку к первым прихваточным швам, поскольку алюминиевые прихваточные швы могут быть недостаточно прочными.

Алюминий, сваренный прихваточным швом, без присадки

Трансформатор против.Инвертор

В этом проекте Рой применил инверторный сварочный аппарат TIG с частотой 120 Гц или около того.

Для трансформатора Tig Welders — более старая технология, частота обычно составляет 60 Гц.

120 Гц, безусловно, больше фокусируется на дуге, 60 Гц тоже хорошо подходят для такой работы.

Другое дело, если бы мы говорили об алюминии толщиной 0,030 дюйма.

Но для алюминия толщиной 3,2 мм (0,125 дюйма) шарик на конце электрода и широкий конус дуги действительно могут помочь расплавить углы внешнего углового соединения.

Гелий?

Практически каждый раз, когда Рой сваривает алюминий толщиной 11 г и более, ему нравится добавлять гелий.

Его друг Джоди Коллиер использовал смесь аргона и менее 10% гелия. Тем не менее, такой небольшой процент может иметь существенное значение.

В то время как Рой использовал инвертор Tig, Джоди Коллиер использовал Lincoln Tig 175 для съемки дуги в видео.

И слышно разницу в дугах из-за разной частоты, правда, готовые сварные швы оказались действительно похожими.
Алюминиевые бусины для наружных углов
(Выше информация и видео взяты с согласия Джоди Коллиер.)

Руководство по сварке алюминия: советы и методы

Алюминий — легкий, мягкий, низкопрочный металл, который легко лить, ковать, обрабатывать, формовать и сваривать.

Если не легирован специальными элементами, он пригоден только для низкотемпературных применений.

Алюминий легко соединяется сваркой, пайкой и пайкой.

Во многих случаях алюминий соединяют с другими металлами с помощью обычного оборудования и технологий. Однако иногда может потребоваться специальное оборудование или методы.

Сплав, конфигурация соединения, требуемая прочность, внешний вид и стоимость являются факторами, определяющими выбор процесса. У каждого процесса есть определенные преимущества и ограничения.

Цвет

Алюминий имеет цвет от светло-серого до серебристого, очень яркий при полировке и тусклый при окислении.

Характеристики

Излом в алюминиевых профилях показывает гладкую яркую структуру. Алюминий не дает искр при испытании на искру и не показывает красный цвет до плавления. На расплавленной поверхности мгновенно образуется тяжелая пленка белого оксида.

Алюминий легкий и сохраняет хорошую пластичность при отрицательных температурах. Он также обладает высокой устойчивостью к коррозии, хорошей электрической и теплопроводностью, а также высокой отражательной способностью как к теплу, так и к свету.

Чистый алюминий плавится при 1220ºF (660ºC), тогда как алюминиевые сплавы имеют приблизительный диапазон плавления от 900 до 1220ºF (482-660ºC).При нагревании до диапазона сварки или пайки цвет алюминия не меняется.

Сочетание легкости и высокой прочности делает алюминий вторым по популярности свариваемым металлом.

Однопроводная сварка алюминия MIG

Алюминий против сварки стали

Одна из причин, по которой алюминий отличается от стали при сварке, заключается в том, что он не приобретает цвета по мере приближения к температуре плавления до тех пор, пока не поднимется выше точки плавления, после чего он станет тускло-красным.

При пайке алюминия горелкой используется флюс. Флюс будет плавиться по мере приближения температуры основного металла к требуемой. Сначала высыхает флюс и плавится по мере того, как основной металл достигает правильной рабочей температуры.

При сварке горелкой в ​​кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной среде поверхность основного металла сначала плавится и приобретает характерный влажный и блестящий вид. (Это помогает узнать, когда достигаются температуры сварки.) При сварке газовой вольфрамовой дугой или газовой металлической дугой цвет не так важен, потому что сварка завершается до того, как прилегающая область плавится.

Наполнитель расплавленного алюминия

Правильное добавление алюминиевого наполнителя в расплавленную сварочную ванну

Сварочные свойства и сплавы

Алюминий и алюминиевые сплавы удовлетворительно свариваются металлической дугой, угольной дугой и другими процессами дуговой сварки. Чистый алюминий можно сплавить со многими другими металлами для получения широкого диапазона физических и механических свойств.

Способы, с помощью которых легирующие элементы упрочняют алюминий, используются в качестве основы для классификации сплавов на две категории: нетермообрабатываемые и термически обрабатываемые.Деформируемые сплавы в виде листов и пластин, труб, экструдированных и катаных профилей и поковок имеют одинаковые характеристики соединения независимо от формы.

Алюминиевые сплавы также производятся в виде отливок в виде песка, постоянной формы или литья под давлением. Практически одинаковые методы сварки, пайки или пайки используются как для литого, так и для кованого металла.

Литье под давлением не нашли широкого применения там, где требуется сварная конструкция. Однако они были приклеены и в некоторой степени припаяны.Последние разработки в области вакуумного литья под давлением улучшили качество отливок до такой степени, что их можно удовлетворительно сваривать для некоторых применений.

Основным преимуществом использования процессов дуговой сварки является то, что дуга обеспечивает высококонцентрированную зону нагрева.

По этой причине предотвращается чрезмерное расширение и деформация металла.

Алюминий обладает рядом свойств, которые отличают сварку от сварки сталей.Это: покрытие поверхности оксидом алюминия; высокая теплопроводность; высокий коэффициент теплового расширения; низкая температура плавления; и отсутствие изменения цвета при приближении температуры к точке плавления.

Нормальные металлургические факторы, применимые к другим металлам, применимы и к алюминию.

Алюминий — это активный металл, который реагирует с кислородом воздуха, образуя твердую тонкую пленку оксида алюминия на поверхности.

Температура плавления оксида алюминия составляет приблизительно 3600 ° F (1982 ° C), что почти в три раза выше точки плавления чистого алюминия (1220 ° F (660 ° C)).Кроме того, эта пленка оксида алюминия поглощает влагу из воздуха, особенно когда она становится толще.

Влага является источником водорода, который вызывает пористость в сварных швах алюминия. Водород также может поступать из масла, краски и грязи в зоне сварного шва. Это также происходит из-за оксидов и посторонних материалов на электроде или присадочной проволоке, а также из основного металла. Водород попадает в сварочную ванну и растворяется в расплавленном алюминии. Когда алюминий затвердевает, он будет удерживать гораздо меньше водорода.

Водород не выделяется во время затвердевания. При высокой скорости охлаждения свободный водород остается внутри сварного шва и вызывает пористость. Пористость в зависимости от количества снижает прочность и пластичность сварного шва.

Сварочные стержни

Алюминий для сварки палочкой (алюминиевые сварочные стержни) доступны с толщиной примерно 1/8 дюйма стали. Это отличный выбор для ремонта резервуаров и трубопроводов в полевых условиях. Также хороший выбор при работе в ветреную погоду.Это не для точной работы.

Обратной стороной использования алюминиевых сварочных стержней является необходимость значительного количества практики. Также существует проблема с потоком. флюс сильно горит и его трудно удалить. Он также прожигает краску.

Существуют превосходные альтернативы алюминиевым сварочным стержням, такие как сварка с подачей проволоки.

Алюминиевый сплав Нумерация

Разработано множество алюминиевых сплавов. Важно знать, какой сплав будет свариваться. Система четырехзначных чисел была разработана Aluminium Association, Inc., для обозначения различных типов деформируемых алюминиевых сплавов.

Эта система групп сплавов выглядит следующим образом:

  1. 1XXX серия . Это глинозем с чистотой 99 процентов или выше, которые используются в основном в электрической и химической промышленности.
  2. 2XXX серии . Медь является основным сплавом в этой группе, который обеспечивает чрезвычайно высокую прочность при надлежащей термообработке. Эти сплавы не обладают такой хорошей коррозионной стойкостью и часто плакируются чистым алюминием или алюминием из специальных сплавов.Эти сплавы используются в авиастроении.
  3. 3ХХХ серии . Марганец является основным легирующим элементом в этой группе, который не поддается термической обработке. Содержание марганца ограничено примерно 1,5%. Эти сплавы обладают средней прочностью и легко обрабатываются.
  4. 4XXX серии . Кремний является основным легирующим элементом в этой группе. Его можно добавлять в количествах, достаточных для значительного снижения температуры плавления, и он используется для пайки сплавов и сварочных электродов.Большинство сплавов этой группы не поддаются термообработке.
  5. 5XXX серия . Магний является основным легирующим элементом этой группы, представляющей собой сплавы средней прочности. Они обладают хорошими сварочными характеристиками и хорошей устойчивостью к коррозии, но объем холодных работ следует ограничивать.
  6. 6XXX серии . Сплавы этой группы содержат кремний и магний, что делает их пригодными для термической обработки. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
  7. 7XXX серия . Цинк является основным легирующим элементом в этой группе. Магний также входит в состав большинства этих сплавов. Вместе они образуют термически обрабатываемый сплав очень высокой прочности, который используется для изготовления корпусов самолетов.

Очистка

Поскольку алюминий имеет большое сродство к кислороду, на его поверхности всегда присутствует пленка оксида. Эта пленка должна быть удалена перед любой попыткой сварить, припаять или припаять материал. Также необходимо предотвратить его образование во время процедуры соединения.

При подготовке алюминия к сварке, пайке или пайке соскоблите эту пленку острым инструментом, проволочной щеткой, наждачной бумагой или аналогичными средствами. Использование инертных газов или обильное нанесение флюса предотвращает образование оксидов в процессе соединения.

Алюминий и алюминиевые сплавы нельзя очищать каустической содой или чистящими средствами с pH выше 10, так как они могут вступать в химическую реакцию.

Пленку оксида алюминия необходимо удалить перед сваркой. Если его не удалить полностью, мелкие частицы нерасплавленного оксида будут задерживаться в сварочной ванне и вызовут снижение пластичности, отсутствие плавления и, возможно, растрескивание сварного шва.

Оксид алюминия можно удалить механическим, химическим или электрическим способом. Механическое удаление включает соскребание острым инструментом, наждачной бумагой, проволочной щеткой (нержавеющая сталь), опиливание или любой другой механический метод.

Химическое удаление можно выполнить двумя способами. Один из них заключается в использовании чистящих растворов, травильных или нетравильных. Типы без заедания следует использовать только при запуске с относительно чистыми деталями и вместе с другими очистителями на основе растворителей.Для лучшей очистки рекомендуются растворы для травления, но их следует использовать с осторожностью.

При использовании окунания настоятельно рекомендуется горячее и холодное ополаскивание. Растворы типа травления — щелочные растворы. Время нахождения в растворе необходимо контролировать, чтобы не произошло слишком сильного травления.

Химическая очистка

Химическая очистка включает использование сварочных флюсов. Флюсы используются для газовой сварки, пайки и пайки. Покрытие покрытых алюминиевых электродов также сохраняет флюсы для очистки основного металла.Каждый раз, когда используется очистка травлением или очистка флюсом, флюс и щелочные травильные материалы должны быть полностью удалены из зоны сварки, чтобы избежать коррозии в будущем.

Электрическая система удаления оксидов

В системе удаления оксидов электричества используется катодная бомбардировка. Катодная бомбардировка происходит во время полупериода сварки вольфрамовым электродом на переменном токе, когда электрод является положительным (обратная полярность).

Это электрическое явление, при котором оксидное покрытие стирается, чтобы получить чистую поверхность.Это одна из причин, почему дуговая сварка вольфрамовым электродом на переменном токе так популярна для сварки алюминия.

Поскольку алюминий настолько активен химически, оксидная пленка немедленно начинает преобразовываться. Время наращивания не очень быстрое, но сварные швы следует выполнять после очистки алюминия в течение не менее 8 часов для качественной сварки. Если наступит более длительный период времени, качество сварного шва снизится.

Теплопроводность

Алюминий обладает высокой теплопроводностью и низкой температурой плавления.В зависимости от сплава, он проводит тепло в три-пять раз быстрее, чем сталь.

Алюминий необходимо нагреть больше, даже если температура плавления алюминия вдвое меньше, чем у стали. Из-за высокой теплопроводности для сварки более толстых секций часто используется предварительный нагрев. Если температура слишком высока или период времени слишком большой, прочность сварного соединения как в термообработанных, так и в закаленных сплавах может снизиться.

Предварительный нагрев алюминия не должен превышать 400ºF (204ºC), и детали не должны выдерживаться при этой температуре дольше, чем необходимо.Из-за высокой теплопроводности в процедурах следует использовать высокоскоростные сварочные процессы с большим тепловложением. И газовая вольфрамовая дуга, и газовая дуга с металлической дугой удовлетворяют этому требованию.

Высокая теплопроводность алюминия может быть полезной, поскольку сварной шов очень быстро затвердевает, если тепло отводится от сварного шва очень быстро. Наряду с поверхностным натяжением это помогает удерживать металл шва в нужном положении и делает практичную сварку во всех положениях газовой вольфрамовой дугой и газовой дуговой сваркой металлическим электродом.

Тепловое расширение алюминия вдвое больше, чем у стали. Кроме того, алюминиевые сварные швы уменьшаются в объеме примерно на 6 процентов при затвердевании из расплавленного состояния. Это изменение размера может вызвать деформацию и растрескивание.

Сварка алюминиевых листов

Для сварки алюминиевых листов из-за сложности управления дугой, стыковые и угловые швы трудно производить на листах толщиной менее 1/8 дюйма (3,2 мм). При сварке пластины тяжелее 1/8 дюйма (3,2 мм) соединение, подготовленное со скосом 20 градусов, будет иметь прочность, равную прочности сварного шва, выполненного кислородно-ацетиленовой технологией.

Этот сварной шов может быть пористым и непригодным для герметичных соединений с жидкостями или газами. Однако дуговая сварка металла особенно подходит для тяжелых материалов и используется для обработки листов толщиной до 2-1 / 2 дюйма (63,5 мм).

Настройки тока и полярности

Настройки тока и полярности зависят от типа электродов каждого производителя. Используемая полярность должна быть определена путем пробного соединения выполняемых соединений.

Подготовка кромки пластины

В целом конструкция сварных соединений алюминия вполне соответствует конструкции сварных соединений.Однако из-за более высокой текучести алюминия под сварочной дугой следует помнить о некоторых важных общих принципах. При использовании алюминиевых листов меньшей толщины предпочтительнее использовать меньшее расстояние между канавками, когда разбавление сварного шва не играет роли.

Управляющим фактором является совместная подготовка. Специально разработанная V-образная канавка отлично подходит там, где сварка может выполняться только с одной стороны и где требуется гладкий проникающий валик. Эффективность этой конкретной конструкции зависит от поверхностного натяжения и должна применяться ко всем материалам размером более 1/8 дюйма.(3,2 мм) толщиной.

Дно специальной V-образной канавки должно быть достаточно широким, чтобы полностью вместить корневой проход. Это требует добавления относительно большого количества присадочного сплава для заполнения канавки.

Превосходный контроль проплавления и получение прочных корневых швов. Эта подготовка кромки может использоваться для сварки во всех положениях. Это устраняет трудности, связанные с прожогом или проплавлением в положениях при перегреве и горизонтальной сварке. Он применим ко всем свариваемым основным сплавам и всем присадочным сплавам.

Сварка алюминия MIG

Полностью автоматическая однопроволочная сварка MIG

Газовая дуговая сварка металла (MIG) (GMAW)

Этот быстрый, адаптируемый процесс используется с постоянным током обратной полярности и инертным газом для сварки алюминиевых сплавов большой толщины в любом положении, от 1/016 дюйма (1,6 мм) до нескольких дюймов. TM 5-3431-211-15 описывает работу типичного сварочного аппарата MIG.

Защитный газ

Необходимо принять меры для обеспечения максимальной эффективности газовой защиты.Для сварки алюминия используются аргон, гелий или смесь этих газов. Аргон дает более плавную и стабильную дугу, чем гелий. При определенном токе и длине дуги гелий обеспечивает более глубокое проникновение и более горячую дугу, чем аргон.

Напряжение дуги выше у гелия, и данное изменение длины дуги приводит к большему изменению напряжения дуги. Профиль валика и характер проплавления алюминиевых швов, выполненных аргоном и гелием, различаются. У аргона профиль шарика уже и выпуклее, чем у гелия.Схема проникновения показывает глубокий центральный разрез.

Гелий дает более плоский и широкий валик и более широкий рисунок проникновения под валиком. Смесь примерно 75 процентов гелия и 25 процентов аргона обеспечивает преимущества обоих защитных газов без нежелательных характеристик ни одного из них.

Диаграмма проникновения и контур валика показывают характеристики обоих газов. Стабильность дуги сравнима с аргоном. Угол наклона пистолета или горелки более важен при сварке алюминия в инертном защитном газе.Рекомендуется передний угол хода 30 °.

Наконечник электродной проволоки должен быть больше алюминия. В Таблице 7-21 приведены технологические схемы сварки алюминия дуговой газовой сваркой.

Сварка алюминия GMAW

Сварка алюминия, выполненная методом GMAW. Сварщик «укладывает валик» из расплавленного металла, который становится сварным швом без шлака.
Техника для сварки алюминия

Проволока электрода должна быть чистой. Дуга зажигается, когда электродная проволока выступает примерно на 1/2 дюйма.(12,7 мм) от чашки.

Часто используемый метод — это зажигание дуги примерно на 1,0 дюйма (25,4 мм) перед началом сварки, а затем быстрое подведение дуги к начальной точке сварки, изменение направления движения и продолжение обычной сварки. В качестве альтернативы дуга может быть зажжена за пределами сварной канавки на начальном выступе.

При окончании или прекращении сварки аналогичная практика может сопровождаться изменением направления сварки на противоположное и одновременным увеличением скорости сварки для уменьшения ширины ванны расплава до разрыва дуги.Это помогает предотвратить кратеры и растрескивание кратеров. Обычно используются вкладки стока.

Установив дугу, сварщик перемещает электрод вдоль стыка, сохраняя угол переда от 70 до 85 градусов относительно работы.

Обычно предпочтительнее использовать струны из бисера. Следует следить за тем, чтобы угол переда не изменялся или не увеличивался по мере приближения к концу сварного шва. Скорость движения дуги контролирует размер валика.

При сварке алюминия этим процессом важно поддерживать высокие скорости хода.При сварке одинаковой толщины угол между электродом и рабочим углом должен быть одинаковым с обеих сторон сварного шва.

При сварке в горизонтальном положении наилучшие результаты достигаются, если направить пистолет немного вверх. При сварке толстых листов с тонкими пластинами полезно направлять дугу в сторону более тяжелой части.

Небольшой угол обратной стороны иногда бывает полезным при сварке тонких секций с толстыми. Корневой проход стыка обычно требует короткой дуги для обеспечения желаемого проплавления.При последующих проходах можно использовать дугу немного большей длины и более высокое напряжение дуги.

Оборудование подачи проволоки для сварки алюминия должно быть хорошо отрегулировано для обеспечения эффективной подачи проволоки. Используйте лайнеры нейлонового типа в кабельных сборках. Для алюминиевой проволоки и размера электродной проволоки необходимо выбрать соответствующие приводные ролики.

Труднее протолкнуть алюминиевую проволоку очень малого диаметра через длинные кабельные сборки пистолета, чем стальную проволоку. По этой причине для электродных проволок малого диаметра используются катушки-пистолеты или недавно разработанные пистолеты с линейным двигателем подачи.

Требуются пистолеты с водяным охлаждением, кроме слаботочной сварки. Для сварки алюминия используются как источник питания постоянного тока (CC) с согласованным механизмом подачи проволоки с измерением напряжения, так и источник питания постоянного напряжения (CV) с механизмом подачи проволоки постоянной скорости. Кроме того, механизм подачи проволоки с постоянной скоростью иногда используется с источником питания постоянного тока.

В целом, система CV предпочтительнее при сварке тонких материалов и использовании электродной проволоки любого диаметра. Это обеспечивает лучшее зажигание и регулировку дуги.Система CC предпочтительна при сварке толстого материала с использованием электродной проволоки большего диаметра.

Качество сварки с этой системой кажется лучше. Источник постоянного тока с умеренным падением напряжения от 15 до 20 вольт на 100 ампер и механизм подачи проволоки с постоянной скоростью обеспечивают наиболее стабильную подводимую мощность к сварному шву и высочайшее качество сварки.

Конструкция сварного соединения алюминия

Кромки могут быть подготовлены к сварке распиловкой, механической обработкой, круговым строганием, фрезерованием или дуговой резкой.

Полностью автоматическая однопроволочная сварка алюминия методом MIG

Пример сварки алюминия: присадочная проволока: AA 5183 (AlMg4,5Mn) 2,4 мм Основной материал: AA 5356 (AlMg5) Размер: 500 x 150 x 15 мм (предварительный нагрев не допускается) Защитный газ: Ar70 / He30 Скорость сварки: 60/40 см / мин Положение сварки: 1 G Двухслойный второй слой> осциллирующий

Газовая вольфрамо-дуговая сварка (GTAW)

Меры предосторожности

Процесс газовой вольфрамовой дуговой сварки (TIG) используется для сварки более тонких профилей алюминия и алюминиевых сплавов.При использовании этого процесса следует упомянуть несколько мер предосторожности.

  1. Переменный ток рекомендуется для универсальных работ, так как он обеспечивает половину цикла очищающего действия. В Таблице 7-22 приведены графики процедуры сварки для использования процесса на разной толщине для получения различных сварных швов. Сварка переменным током, обычно с высокой частотой, широко используется как в ручном, так и в автоматическом режиме. Необходимо строго соблюдать процедуры, и особое внимание следует уделять типу вольфрамового электрода, размеру сварочного сопла, типу газа и расходу газа.При ручной сварке длина дуги должна быть небольшой и равной диаметру электрода. Вольфрамовый электрод не должен выступать слишком далеко за конец сопла. Вольфрамовый электрод следует содержать в чистоте. Если он случайно коснулся расплавленного металла, его необходимо исправить.
  2. Сварка алюминия Следует использовать источники сварочного тока, предназначенные для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Новое оборудование обеспечивает программирование, предварительную и последующую подачу защитного газа, а также пульсирование.
  3. Сварка алюминия Для автоматической или машинной сварки можно использовать отрицательный электрод постоянного тока (прямая полярность). Очистка должна быть чрезвычайно эффективной, поскольку катодная бомбардировка не помогает. При использовании отрицательного электрода постоянного тока можно получить чрезвычайно глубокое проникновение и высокие скорости. В Таблице 7-23 приведены графики процедуры сварки отрицательным электродом на постоянном токе.
  4. Защитные газы для сварки алюминия — это аргон, гелий или их смесь. Аргон используется с меньшим расходом.Гелий увеличивает проникновение, но требуется более высокая скорость потока. При использовании присадочной проволоки она должна быть чистой. Оксид, не удаленный с присадочной проволоки, может содержать влагу, которая создает полярность в наплавленном шве.

Ручная сварка алюминия MIG

Ручная сварочная горелка с «квазиподобной» геометрией соединения Диаметр проволоки: AA 5183 (1,6 мм) Основной материал: AA 6061 (AlMgSi) Толщина: 15 мм

Сварка на переменном токе

Характеристики процесса

Сварка алюминия методом газовой вольфрамо-дуговой сварки на переменном токе дает эффект очистки от оксидов.

В качестве защитного газа используется аргон. Лучшие результаты достигаются при сварке алюминия переменным током с использованием оборудования, предназначенного для создания сбалансированной волны или равного тока в обоих направлениях.

Дисбаланс приведет к потере мощности и снижению очищающего действия дуги. Характеристики стабильной дуги — это отсутствие щелчков или трещин, плавное зажигание дуги и притяжение добавленного присадочного металла к сварочной ванне, а не склонность к отталкиванию.Стабильная дуга приводит к меньшему количеству включений вольфрама.

Ручная сварка алюминия MIG

Техника для сварки алюминия

Для ручной сварки алюминия переменным током электрододержатель удерживается в одной руке, а присадочный стержень, если он используется, — в другой. Первоначальная дуга зажигается на пусковом блоке для нагрева электрода.

Затем дуга разрывается и снова зажигается в суставе. Этот метод снижает вероятность появления включений вольфрама в начале сварки. Дуга удерживается в начальной точке до тех пор, пока металл не станет жидким и не образуется сварочная ванна.

Создание и поддержание подходящей сварочной ванны очень важно, и сварка не должна проводиться перед лужей.

Если требуется присадочный металл, его можно добавить к передней или передней кромке бассейна, но с одной стороны от центральной линии. Обе руки двигаются в унисон с легкими движениями вперед и назад вдоль сустава. Вольфрамовый электрод не должен касаться присадочного стержня.

Горячий конец присадочного стержня не должен выниматься из аргонового экрана.Необходимо поддерживать короткую длину дуги, чтобы обеспечить достаточное проплавление и избежать подрезов, чрезмерной ширины сварного шва и, как следствие, потери контроля проплавления и контура сварного шва.

Одно из правил — использовать длину дуги, приблизительно равную диаметру вольфрамового электрода. При разрыве дуги в кратере сварного шва могут возникнуть усадочные трещины, что приведет к повреждению сварного шва.

Этот дефект можно предотвратить, постепенно увеличивая длину дуги и добавляя в кратер присадочный металл.Затем быстро разорвите и повторно зажгите дугу несколько раз, добавляя в кратер дополнительный присадочный металл, или используйте педаль для уменьшения тока в конце сварного шва. Прихватывание перед сваркой помогает контролировать деформацию.

Прихваточные швы должны быть достаточного размера и прочности, а их концы должны иметь сколы или сужаться до конца перед сваркой.

Конструкция сварного шва

Конструкции соединений применимы к процессу газовой вольфрамо-дуговой сварки с небольшими исключениями.Неопытным сварщикам, которые не могут поддерживать очень короткую дугу, может потребоваться более широкая подготовка кромок, включенный угол или расстояние между стыками.

Соединения могут быть сплавлены с помощью этого процесса без добавления присадочного металла, если сплав основного металла также является удовлетворительным присадочным сплавом. Крайние и угловые сварные швы выполняются быстро без добавления присадочного металла и имеют хороший внешний вид, но при этом очень важно их точное прилегание.

Прямая полярность постоянного тока

Характеристики процесса

Этот процесс с использованием гелиевых и торированных вольфрамовых электродов выгоден для многих автоматических сварочных операций, особенно при сварке тяжелых профилей.Поскольку существует меньшая склонность к нагреванию электрода, для заданного сварочного тока можно использовать электроды меньшего размера. Это будет способствовать сохранению узкого валика сварного шва.

Использование постоянного тока прямой полярности (dcsp) обеспечивает больший подвод тепла, чем при использовании переменного тока. В сварочной ванне выделяется больше тепла, поэтому она становится глубже и уже.

Методы

Для зажигания дуги следует использовать ток высокой частоты. Запуск от касания приведет к загрязнению вольфрамового электрода.Нет необходимости образовывать лужу, как при сварке на переменном токе, поскольку плавление происходит в момент зажигания дуги. Следует проявлять осторожность, чтобы зажглась дуга в зоне сварки, чтобы предотвратить нежелательную маркировку материала.

Используются стандартные методы, такие как отводы и ножные регуляторы нагрева. Они полезны для предотвращения или заполнения кратеров, для регулировки силы тока при рабочем нагреве и для корректировки изменения толщины сечения. При сварке постоянным током горелка постоянно перемещается вперед.Присадочная проволока равномерно подается в переднюю кромку сварочной ванны или накладывается на стык и плавится по мере продвижения дуги.

Во всех случаях кратер должен быть заполнен до точки над валиком сварного шва, чтобы исключить кратерные трещины. Размер галтели можно регулировать, варьируя размер присадочной проволоки. DCSP адаптируется к ремонтным работам. Предварительный нагрев не требуется даже для тяжелых секций, а зона термического влияния будет меньше с меньшими искажениями.

Конструкции сварных соединений алюминия

Для ручного dcsp концентрированное тепло дуги дает отличное закрепление корня.Поверхность корня может быть толще, канавки уже, а нарост можно легко контролировать, варьируя размер присадочной проволоки и скорость перемещения.

Сварка прямоугольным переменным током (TIG)

Методы

Для зажигания дуги следует использовать ток высокой частоты. Запуск от касания приведет к загрязнению вольфрамового электрода. Нет необходимости образовывать лужу, как при сварке на переменном токе, поскольку плавление происходит в момент зажигания дуги. Следует проявлять осторожность, чтобы зажглась дуга в зоне сварки, чтобы предотвратить нежелательную маркировку материала.

Используются стандартные методы, такие как отводы и ножные регуляторы нагрева. Они полезны для предотвращения или заполнения кратеров, для регулировки силы тока при рабочем нагреве и для корректировки изменения толщины сечения. При сварке постоянным током горелка постоянно перемещается вперед.

Присадочная проволока равномерно подается в переднюю кромку сварочной ванны или укладывается на стык и плавится по мере продвижения дуги вперед. Во всех случаях кратер следует заполнить до точки над валиком сварного шва, чтобы устранить трещины кратера.

Размер скругления можно регулировать, варьируя размер присадочной проволоки. DCSP адаптируется к ремонтным работам. Предварительный нагрев не требуется даже для тяжелых секций, а зона термического влияния будет меньше с меньшими искажениями.

Конструкции сварных соединений алюминия

Для ручного dcsp концентрированное тепло дуги дает отличное закрепление корня. Поверхность корня может быть толще, канавки уже, а нарост можно легко контролировать, варьируя размер присадочной проволоки и скорость перемещения.

Сварка металло-дуговой сваркой в ​​экранированных оболочках

В процессе дуговой сварки металлическим электродом с защитным покрытием используется электрод с покрытием из твердого флюса или экструдированного флюса.Покрытие электродов аналогично покрытию обычных стальных электродов. Покрытие из флюса обеспечивает газовый экран вокруг дуги и лужи расплавленного алюминия, а также химически объединяет и удаляет оксид алюминия, образуя шлак.

При сварке алюминия процесс довольно ограничен из-за разбрызгивания дуги, неустойчивого управления дугой, ограничений на тонкий материал и коррозионного действия флюса, если он не удаляется должным образом.

Экранированная углеродно-дуговая сварка

Для соединения алюминия можно использовать процесс дуговой сварки в среде защитного угля.Для этого требуется флюс, и он позволяет производить сварные швы такого же внешнего вида, прочности и структуры, как и сварные швы, полученные с помощью кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной сварки. Сварка в среде защитного угля производится как вручную, так и автоматически.

Угольная дуга используется в качестве источника тепла, а присадочный металл подается от отдельного присадочного стержня. После сварки необходимо удалить флюс; в противном случае возникнет сильная коррозия.

Ручная дуговая сварка в среде защитного угля обычно ограничивается толщиной менее 3/8 дюйма.(9,5 мм), выполненная тем же способом, что и при ручной дуговой сварке других материалов углем. Подготовка швов аналогична той, что используется при газовой сварке. Используется стержень, покрытый флюсом.

Сварка на атомарном водороде

Этот процесс сварки заключается в поддержании дуги между двумя вольфрамовыми электродами в атмосфере газообразного водорода.

Процесс может быть как ручным, так и автоматическим с процедурами и методами, близкими к тем, которые используются при кислородно-ацетиленовой сварке.

Поскольку водородный экран, окружающий основной металл, исключает кислород, для объединения или удаления оксида алюминия требуется меньшее количество флюса.Увеличивается видимость, меньше флюсовых включений, наплавляется очень прочный металл.

Сварка шпилек

Приварка алюминиевых шпилек может выполняться с помощью обычного оборудования для дуговой приварки шпилек, с использованием методов разряда конденсатора или разрядки конденсатора тянутой дугой.

Обычный процесс дуговой приварки шпилек можно использовать для приваривания алюминиевых шпилек диаметром от 3/16 до 3/4 дюйма (от 4,7 до 19,0 мм).

К сварочному пистолету для приварки алюминиевых шпилек добавлен специальный адаптер для регулирования подачи защитных газов высокой чистоты, используемых во время сварочного цикла.Дополнительный вспомогательный элемент управления для контроля врезания шпильки по завершении цикла сварки существенно повышает качество сварки и снижает потери от разбрызгивания.

Используется обратная полярность: электрод-пистолет положительный, а деталь — отрицательный. Небольшой цилиндрический или конусообразный выступ на конце алюминиевой шпильки инициирует дугу и помогает установить большую длину дуги, необходимую для сварки алюминия.

Процессы

Процессы приварки шпилек неэкранированного конденсатора или разрядки конденсатора с натянутой дугой используются с алюминиевыми шпильками от 1/16 до 1/4 дюйма.(От 1,6 до 6,4 мм) диаметром.

Конденсаторная сварка использует низковольтную электростатическую накопительную систему, в которой энергия сварочного шва накапливается при низком напряжении в конденсаторах с высокой емкостью в качестве источника питания. В процессе приварки шпильки конденсаторным разрядом небольшой наконечник или выступ на конце шпильки используется для зажигания дуги.

В процессе приварки шпильки разрядом конденсатора протянутой дугой используется шпилька с заостренным или слегка закругленным концом. Для зажигания дуги не требуется зубчатый наконечник или выступ на конце шпильки.В обоих случаях цикл сварки аналогичен традиционному процессу приварки шпилек. Однако использование выступа на основании шпильки обеспечивает наиболее стабильную сварку.

Короткое время горения дуги в процессе разряда конденсатора ограничивает плавление, что приводит к неглубокому проникновению в заготовку. Минимальная толщина алюминиевой заготовки, которая считается практичной, составляет 0,032 дюйма (0,800 мм).

Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка — это процесс соединения плавлением, при котором заготовка бомбардируется плотным потоком высокоскоростных электронов, и практически вся кинетическая энергия электронов при ударе преобразуется в тепло.

Электронно-лучевая сварка обычно проводится в откачанной камере. Размер камеры является ограничивающим фактором для размера сварного изделия. При обычном дуговом и газовом обогреве плавится немного больше, чем поверхность. Дальнейшее проникновение происходит исключительно за счет отвода тепла во всех направлениях от этого пятна расплавленной поверхности. Зона слияния расширяется по мере необходимости.

Электронный луч способен к такому интенсивному локальному нагреву, что почти мгновенно испаряет отверстие по всей толщине стыка.Стенки этого отверстия расплавляются, и по мере того, как отверстие перемещается по стыку, все больше металла на продвигающейся стороне отверстия расплавляется. Это дефект вокруг отверстия отверстия и затвердевает вдоль задней стороны отверстия, чтобы сделать сварной шов.

Интенсивность луча можно уменьшить, чтобы получить частичное проникновение с такой же узкой конфигурацией. Электронно-лучевая сварка обычно применяется для кромочных, стыковых, угловых, сквозных и точечных сварных швов. Присадочный металл используется редко, кроме наплавки.

Сварка сопротивлением

Способы контактной сварки алюминия (точечная, шовная и оплавление) важны при производстве алюминиевых сплавов. Эти процессы особенно полезны при соединении высокопрочных термообрабатываемых сплавов, которые трудно соединить сваркой плавлением, но которые могут быть соединены методом контактной сварки практически без потери прочности.

Естественное оксидное покрытие алюминия имеет довольно высокое и непостоянное электрическое сопротивление.Чтобы получить точечные или шовные сварные швы максимальной прочности и однородности, обычно необходимо уменьшить это оксидное покрытие перед сваркой.

Сварка Точечная сварка

Сварные швы с неизменно высокой прочностью и хорошим внешним видом зависят от стабильно низкого поверхностного сопротивления между рабочими местами. В большинстве случаев перед точечной или шовной сваркой алюминия необходимо выполнить некоторые операции по очистке.

Подготовка поверхности к сварке обычно состоит из удаления жира, масла, грязи или идентификационной маркировки, а также уменьшения и улучшения консистенции оксидной пленки на поверхности алюминия.Удовлетворительное качество точечной сварки в процессе эксплуатации в значительной степени зависит от конструкции соединения.

Точечные сварные швы всегда должны выдерживать поперечные нагрузки. Однако, когда можно ожидать растяжения или комбинированных нагрузок, следует провести специальные испытания для определения фактической прочности соединения при эксплуатационной нагрузке. Прочность точечной сварки при прямом растяжении может варьироваться от 20 до 90 процентов прочности на сдвиг.

Сварка швов

Шовная сварка алюминия и его сплавов очень похожа на точечную сварку, за исключением того, что электроды заменены колесами.

Места, оставленные аппаратом для шовной сварки, могут перекрываться, образуя газонепроницаемое или непроницаемое для жидкости соединение. Регулируя синхронизацию, машина для шовной сварки может производить точечные сварные швы с равномерным интервалом, равные по качеству тем, которые производятся на обычном аппарате для точечной сварки, и с большей скоростью. Эта процедура называется точечной сваркой или прерывистым швом.

Сварка алюминия оплавлением

Все алюминиевые сплавы можно соединять оплавлением. Этот процесс особенно подходит для выполнения стыковых или угловых соединений между двумя частями одинакового поперечного сечения.Он был адаптирован для соединения алюминия с медью в виде стержней и трубок. Полученные таким образом соединения выходят из строя за пределами области сварного шва при приложении растягивающих нагрузок.

Газовая сварка алюминия

Газовая сварка алюминия выполнялась с использованием пламени как ацетилена, так и водорода. В любом случае требуется абсолютно нейтральное пламя. В качестве присадочного стержня используется флюс. Этот процесс также не слишком популярен из-за низкого тепловложения и необходимости удаления флюса.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка используется для соединения чистого алюминия, но не подходит для сварки алюминиевых сплавов.Сварка под флюсом используется в некоторых странах, где нет инертного газа.

Другие процессы

Большинство процессов сварки в твердом состоянии, включая сварку трением, ультразвуковую сварку и холодную сварку, используются для алюминия. Алюминий также можно соединять пайкой и пайкой. Пайка может выполняться большинством методов пайки. Используется наполнитель из сплава с высоким содержанием кремния.

Для дополнительного чтения

Газовая сварка алюминия

Пайка алюминия

Подробнее о сварке алюминия методом TIG

Помощь в сварке TIG — Алюминий: Сварка

Обновление: Кому это может помочь

Успех с этой установкой

Короткая чашка № 5 3/32, синий вольфрам с вылетом 6/32 — конус заземлен, затем плоский наконечник — затем скрученный так мяч на самом деле очень маленький.

Работа 138 ампер на педали и ~ 80 Гц, баланс переменного тока 33%.

увеличил поток аргона до 23 куб. С маленькой чашкой я получал очень грязные мазки от наполнителя — наполнитель только частично плавился, прежде чем ударялся о лужу, и стекал при удалении. окисление, я думаю? Как бы то ни было, я просто продолжал увеличивать газ, пока он не начал вести себя хорошо и не заработал.

Наконец-то удалось контролировать дугу. Теперь я могу отлично вымыть углы и приступить к работе.Предыдущие настройки были невозможны. Я думал, что сварка алюминия методом тигровой сварки никуда не годится, но это совсем не плохо, если у вас есть приличные настройки.

Еще раз спасибо всем, кто поддержал их совет!

———————————————— ————————————————— ————-

Нужна помощь с настройками сварочного аппарата / дугой.

Практика внешних угловых соединений на алмазной пластине из лома 1/8 дюйма. Сварочный аппарат HTP alphatig, 100% аргон 17 кубических футов в минуту, чашка 6, синий вольфрам 3/32.У меня проблемы с поддержанием устойчивости дуги — она ​​любит взорваться, как будто длина дуги слишком велика (представьте, что вы начинаете с плоской поверхности, а затем отводите дугу от детали, и она взрывается и разбрызгивается) и блуждает по всей поверхности. место.

Я начинаю держать дугу близко к материалу ~ 2 мм, дуга начинается с одной стороны угла, когда я пытаюсь перенести дугу на другую сторону, она теряет свое дерьмо и начинает взрываться. Иногда я могу создать лужу и иногда это у меня получается, но все равно в основном блуждает и просто создает большой беспорядок и, кажется, испаряет алюминий и загрязняет мой вольфрам, хотя я не окунул электрод.Я пробовал разные углы и настройки фонарика, но это все еще происходит, и я не могу понять, почему.

С настройками на станке валик будет идеально проходить по ровной поверхности стыкового сварного шва / внахлестку и т. Д., Но на внешнем углу он просто взрывается.

Будем признательны за любые советы.

(PDF) Алюминиевое угловое соединение с использованием сварки трением с перемешиванием

* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

Характеристики работы трансформатора тока

в гармонических условиях и их влияние на

дифференциальная защита трансформатора

Indra Nisja

Кафедра электротехники, факультет промышленных технологий, Университет Бунг Хатта, Гаджах

Мада Стрит, Паданг, Западная Суматера, 25142 Индонезия

Аннотация.Этот документ был посвящен определению характеристик трансформатора (ТТ)

, работающего в условиях гармоник, и их влияния на дифференциальную защиту трансформатора

. Проведено лабораторное испытание

для определения погрешности, создаваемой как трансформатором тока, так и силовым трансформатором, когда

работает в гармонических условиях. Испытание проводилось с фактическим состоянием

, где силовой трансформатор подключен к отрегулированной нелинейной нагрузке

, так что испытание можно проводить с несколькими уровнями суммарного тока гармонических искажений

(THDi).Результаты показывают, что для THDi в диапазоне

от 16,70% до 40,88% максимальные ошибки, возникающие на ТТ на вторичных силовых трансформаторах

, составляют 27,21%, а ТТ на первичных силовых трансформаторах —

8,12%. Эта ошибка привела к протеканию дифференциального тока 0,17 А и срабатыванию реле

без каких-либо неисправностей. В этом исследовании было обнаружено, что реле

начали некорректно работать с

при THDi 31,5%.

1. Введение

Передовые технологии в развитии силовой электроники за последнее десятилетие,

применение силовой электроники в промышленных, коммерческих, офисных зданиях, образовательных

учреждениях и жилых районах увеличилось.Силовое электронное оборудование — это гармоническое

, производящее оборудование за счет своих переключающих устройств и называемое нелинейной нагрузкой. Нелинейные нагрузки

в целом классифицируются как нагрузки, которые потребляют несинусоидальный ток, даже когда напряжение питания

является идеально синусоидальным. Ожидается, что в будущем нагрузки силовой электроники будут значительными из-за их необычайного повышения эффективности и управления

. В настоящее время

силовых электронных нагрузок можно найти на всех уровнях энергосистемы, от устройств низкого напряжения

до преобразователя высокого напряжения.Нелинейная нагрузка обычно составляет более

50%, а в некоторых случаях до 90% от общей нагрузки на здание [1]. Интенсивное использование электрического оборудования

электронного оборудования в промышленных, коммерческих и офисных зданиях может привести к значительным гармоническим искажениям

в распределительном фидере. Уровень высших гармонических искажений

в системе распределения вызвал серьезные проблемы с качеством энергосистемы и стабильностью

[2].

Повышенные уровни гармонических токов в распределительных системах, вызывая беспокойство у

поставщиков услуг распределения электроэнергии

, столкнутся с неисправностью компонентов системы защиты

.Гармоники тока и напряжения могут исказить рабочую характеристику

© Авторы, опубликовано EDP Sciences. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons

Attribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

MATEC Web of Conferences 159, 02075 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201815

5

IJCAET & ISAMPE 2017

Как избежать трещин в алюминиевых сплавах

Как избежать растрескивания в алюминиевых сплавах

Большинство сплавов на основе алюминия можно успешно сваривать дуговой сваркой без проблем, связанных с растрескиванием, однако использование наиболее подходящего присадочного сплава и проведение операции сварки с использованием надлежащим образом разработанной и испытанной процедуры сварки имеет большое значение для успеха.Чтобы оценить потенциальные проблемы, связанные с растрескиванием, необходимо понимать множество различных алюминиевых сплавов и их различные характеристики. Эти предварительные знания помогут избежать ситуаций взлома.

Механизм первичного растрескивания в сварных швах алюминия

Существует ряд механизмов растрескивания, связанных со сваркой металлических сплавов. Одним из наиболее известных является водородный крекинг, также называемый холодным крекингом. Водородное растрескивание часто является серьезной проблемой при сварке углеродистых сталей и высокопрочных низколегированных сталей.Однако при сварке алюминиевых сплавов водородное растрескивание возникнуть не может.

Горячее растрескивание является причиной почти всех трещин в сварных алюминиевых деталях. Горячее растрескивание — это механизм высокотемпературного растрескивания, который в основном зависит от того, как системы металлических сплавов затвердевают. Этот механизм растрескивания также известен как горячая непродолжительность, горячее растрескивание, растрескивание при затвердевании и ликвационное растрескивание.

Есть три области, которые могут существенно повлиять на вероятность возникновения горячих трещин в алюминиевой сварной конструкции.Они чувствительны к химическому составу основного сплава, выбору и использованию наиболее подходящего присадочного сплава и выбору наиболее подходящей конструкции соединения.

Кривые чувствительности к растрескиванию алюминия () — полезный инструмент для понимания причин растрескивания сварных швов алюминия и того, как выбор присадочного сплава и конструкции соединения может повлиять на чувствительность к трещинам. На диаграмме показано влияние четырех различных добавок сплава — кремния (Si), меди (Cu), магния (Mg) и силицида магния (Mg2Si) — на чувствительность алюминия к растрескиванию.Кривые чувствительности к трещинам (рис. 1) показывают, что при добавлении небольших количеств легирующих элементов чувствительность к трещинам становится более высокой, достигает максимума, а затем падает до относительно низких уровней. Изучив кривые чувствительности к трещинам, легко понять, что большинство сплавов на основе алюминия, считающихся несвариваемыми автогенно (без добавления присадочного сплава), имеют химический состав на пиках чувствительности к трещинам или около них. Кроме того, на рисунке показаны сплавы с низкими характеристиками растрескивания, химический состав которых находится далеко от пиков чувствительности к растрескиванию.

На основании этих фактов становится ясно, что трещиностойкость сплава на основе алюминия в первую очередь зависит от его химического состава. Используя те же принципы, можно сделать вывод, что чувствительность к растрескиванию алюминиевого сварного шва, который обычно состоит как из основного сплава, так и из присадочного сплава, также зависит от его химического состава.

Зная важность химии для чувствительности алюминиевого сварного шва к растрескиванию, применяются два основных принципа, которые могут снизить вероятность возникновения горячих трещин.Во-первых, при сварке основных сплавов с низкой чувствительностью к растрескиванию всегда используйте присадочный сплав аналогичного химического состава. Во-вторых, при сварке основных сплавов, которые имеют высокую чувствительность к трещинам, используйте присадочный сплав с химическим составом, отличным от химического состава основного сплава, чтобы создать химический состав металла сварного шва, который имеет низкую чувствительность к трещинам. При рассмотрении сварки наиболее часто используемых сплавов на алюминиевой основе серии 5xxx (Al-Mg) и серии 6xxx (Al-Mg-Si) эти принципы четко проиллюстрированы.

Сплавы серии 5xxx (Al-Mg)

Большинство базовых сплавов 5xxx, которые содержат около 5% Mg, демонстрируют низкую чувствительность к образованию трещин.Эти сплавы, часто свариваемые автогенно (без присадочного сплава), легко свариваются с присадочным сплавом, который имеет немного больше Mg, чем основной сплав. Это может обеспечить сварной шов с превосходной трещиностойкостью и температурой затвердевания немного ниже, чем у основного сплава. Эти сплавы не следует сваривать с присадочным сплавом серии 4ххх, поскольку в сварном шве может образоваться небольшое количество силицида магния, что приведет к образованию соединения с нежелательными механическими свойствами.

В эту группу входят базовые сплавы, такие как 5052, содержание Mg в которых очень близко к пику чувствительности к трещинам.В случае основного сплава 5052 с содержанием Mg около 2,5% определенно избегайте автогенной сварки. Сплавы на основе Mg с содержанием Mg менее 2,5%, такие как 5052, можно сваривать как с присадочными сплавами 4xxx, такими как 4043 или 4047, так и с присадочными сплавами 5xxx, такими как 5356. При сварке основных сплавов с содержанием Mg менее 2,5% необходимо: изменить химический состав затвердевающего сварного шва от высокого пикового уровня трещин основного сплава. Мы изменяем химический состав сварного шва, выбирая присадочный сплав с гораздо более высоким содержанием Mg, например 5356 (5.0% Mg) или с добавлением кремния в случае 4043.

Сплавы серии 6xxx (Al-Mg-Si)

Сплавы на основе алюминия / магния / кремния (серия 6xxx) очень чувствительны к образованию трещин, поскольку большинство этих сплавов содержат примерно 1,0% силицида магния (Mg2Si), что близко к пику кривой чувствительности к трещинам при затвердевании. Содержание Mg2Si в этих материалах является основной причиной отсутствия присадочных сплавов серии 6xxx. Использование присадочного сплава серии 6xxx или автогенная сварка неизбежно вызовут проблемы с растрескиванием ().Во время дуговой сварки склонность этих сплавов к растрескиванию доводится до приемлемого уровня путем разбавления основного материала избыточным магнием (за счет использования присадочных сплавов Al-Mg серии 5xxx) или избыточного кремния (за счет использования сплавов Al- Si-присадочные сплавы).

Особая осторожность необходима при сварке TIG (GTAW) тонких участков этого типа материала. Часто возможно произвести сварку, особенно на внешних угловых соединениях, без добавления присадочного материала, путем плавления обоих краев основного материала вместе.Однако в большинстве случаев дуговой сварки с этим основным материалом требуется добавление присадочного материала для создания однородных сварных швов без трещин. Одним из возможных исключений может быть противодействие механизму растрескивания путем поддержания сжимающего усилия на деталях во время операции сварки. Это требует специальных методов изготовления и рассмотрения. По этой причине метод редко используется.

Наиболее подходящий и успешный метод, используемый для предотвращения растрескивания в основных материалах серии 6xxx, заключается в добавлении соответствующего присадочного сплава во время операции сварки.

Другие соображения при сварке этой группы сплавов (6xxx) — это влияние конструкции соединения на разбавление основного сплава и присадочного сплава, а также профиль сварного шва, связанный с склонностью к растрескиванию. Сварные швы с квадратными канавками в этом материале чрезвычайно уязвимы для растрескивания, потому что очень мало присадочного сплава смешивается с основным материалом во время сварки. Часто необходимо оценить использование подготовки сварного шва с V-образной канавкой, которая добавит больше присадочного сплава в сварочную смесь металла и снизит чувствительность к образованию трещин.Кроме того, вогнутые угловые швы с уменьшенной толщиной горловины и вогнутые корневые проходы стыковых швов могут иметь тенденцию к растрескиванию ().

Дополнительные соображения

Кривые чувствительности к растрескиванию служат отличным ориентиром для определения вероятности образования горячих трещин, однако есть и другие вопросы, которые необходимо учитывать, чтобы понять растрескивание в алюминиевых сплавах. Одной из этих проблем является влияние легирующих элементов, отличных от основных легирующих элементов, рассматриваемых в кривых чувствительности к трещинам.Несомненно, некоторые сплавы на основе алюминия могут быть трудными для сварки и вызывать проблемы с растрескиванием, особенно без полного понимания их свойств и / или при неправильном обращении. Фактически, некоторые сплавы на основе алюминия непригодны для дуговой сварки, и по этой причине их обычно соединяют механически с помощью клепок или болтов. Эти алюминиевые сплавы трудно поддаются дуговой сварке без проблем во время и / или после сварки. Эти проблемы обычно связаны с растрескиванием, чаще всего с горячим растрескиванием, а иногда и с коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC).

Алюминиевые сплавы, которые относятся к этой категории трудных для сварки, можно разделить на различные группы. Всегда помните о небольшом количестве алюминиевых сплавов, предназначенных для обработки, а не свариваемости. Такими сплавами являются 2011 и 6262, которые содержат 0,20-0,6 Bi, 0,20-0,6 Pb и 0,40-0,7 Bi, 0,40-0,7 Pb соответственно. Добавление элементов (висмута и свинца) к этим материалам обеспечивает отличное стружкообразование в этих сплавах, не требующих механической обработки. Однако из-за низких температур затвердевания они могут серьезно снизить возможность получения качественных сварных швов в этих материалах.В дополнение к сплавам для свободной механической обработки, упомянутым выше, многие другие алюминиевые сплавы могут быть весьма восприимчивыми к горячему растрескиванию при дуговой сварке. Эти сплавы обычно подвергаются термообработке и чаще всего встречаются в группах материалов серии 2ххх (Al-Cu) и серии 7ххх (Al-Zn).

Чтобы понять, почему некоторые из этих сплавов непригодны для дуговой сварки, необходимо рассмотреть причины, по которым некоторые алюминиевые сплавы могут быть более восприимчивыми к горячему растрескиванию.

Горячее растрескивание или растрескивание при затвердевании возникает в алюминиевых сварных швах, когда присутствуют высокие уровни термического напряжения и усадка при затвердевании, когда сварной шов подвергается различной степени затвердевания.Сочетание механических, термических и металлургических факторов влияет на чувствительность любого алюминиевого сплава к образованию горячих трещин. Комбинируя различные легирующие элементы, были разработаны многие высокоэффективные термически обрабатываемые алюминиевые сплавы для улучшения механических свойств материалов. В некоторых случаях комбинация требуемых легирующих элементов позволила получить материалы с высокой чувствительностью к образованию горячих трещин.

Диапазон когерентности

Возможно, наиболее важным фактором, влияющим на чувствительность алюминиевых сварных швов к горячим трещинам, является температурный диапазон когерентности дендритов, а также тип и количество жидкости, доступной во время процесса замораживания.Когерентность возникает, когда дендриты начинают сцепляться друг с другом, так что расплавленный материал начинает образовывать мягкую стадию.

Диапазон когерентности — это температура между образованием когерентных взаимосвязанных дендритов и температурой солидуса. Чем шире диапазон когерентности, тем более вероятно возникновение горячего растрескивания из-за накапливающейся деформации затвердевания между взаимосвязанными дендритами.

Сплавы серии 2ххх (Al-Cu)

Чувствительность к образованию горячих трещин в сплавах Al-Cu увеличивается при добавлении примерно 3% Cu; однако затем он снижается до относительно низкого уровня — 4.5% Cu и выше. Сплав 2219 с 6,3% Cu показывает хорошее сопротивление горячему растрескиванию из-за относительно узкого диапазона когерентности. Сплав 2024 содержит примерно 4,5% меди, что вызывает ощущение относительно низкой чувствительности к образованию трещин. Однако сплав 2024 также содержит небольшое количество магния (Mg). Небольшое количество Mg в этом сплаве снижает температуру солидуса, но не влияет на температуру когерентности; следовательно, увеличивается диапазон когерентности и возрастает склонность к образованию горячих трещин.Проблема при сварке 2024 заключается в том, что высокая температура операции сварки позволит сегрегацию легирующих компонентов на границах зерен, а присутствие Mg, как указано выше, снизит температуру солидуса. Поскольку эти легирующие компоненты имеют более низкие фазы плавления, напряжение затвердевания может вызвать растрескивание на границах зерен и / или создать условия внутри материала, способствующие коррозионному растрескиванию под напряжением позже. Высокое тепловложение во время сварки, повторяющиеся проходы сварного шва и большие размеры сварных швов — все это может увеличить проблему сегрегации границ зерен (сегрегация зависит от температуры и времени) и последующей тенденции к растрескиванию.

Сплавы серии 7xxx (Al-Zn)

Сплавы серии 7xxx, с учетом свариваемости, содержат две отдельные группы: типы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu.

Al-Zn-Mg Сплавы, такие как 7005, будут лучше сопротивляться горячему растрескиванию и демонстрировать лучшие характеристики соединения, чем сплавы Al-Zn-Mg-Cu, такие как 7075. Содержание Mg в этой группе (Al-Zn-Mg) сплавов будет обычно повышают чувствительность к растрескиванию. Однако добавление Zr для уменьшения размера зерна эффективно снижает тенденцию к растрескиванию.Эта группа сплавов легко сваривается с присадочными сплавами с высоким содержанием магния, такими как 5356, что гарантирует, что сварной шов содержит достаточно магния для предотвращения растрескивания. Рекомендация присадочных сплавов на основе кремния, таких как 4043, для этих сплавов нежелательна, поскольку избыток Si, вводимый присадочным сплавом, может привести к образованию чрезмерного количества хрупких частиц Mg2Si в сварном шве.

Сплавы Al-Zn-Mg-Cu, такие как 7075, содержат небольшое количество меди. Небольшие количества Cu вместе с Mg расширяют диапазон когерентности и, следовательно, увеличивают чувствительность к трещинам.Подобная ситуация может возникнуть с этими материалами, как и со сплавами типа 2024. Напряжение затвердевания может вызвать растрескивание на границах зерен и / или создать условия внутри материала, способствующие коррозионному растрескиванию под напряжением позже.

Будьте внимательны:

Проблема повышенной подверженности горячему растрескиванию из-за увеличения диапазона когерентности не ограничивается сваркой этих более восприимчивых основных сплавов, таких как 2024 и 7075. Чувствительность к трещинам может быть значительно увеличена при сварке несовместимых разнородных основных сплавов (которые обычно легко привариваются к себе) и / или за счет выбора несовместимого присадочного сплава.Например, путем соединения идеально свариваемого основного сплава серии 2xxx с идеально свариваемым основным сплавом серии 5xxx или с помощью присадочного сплава серии 5xxx для сварки основного сплава серии 2xxx или присадочного сплава серии 2xxx на базовом сплаве серии 5xxx, мы можем создать такой же сценарий. Если мы смешиваем во время сварки высокое содержание Cu и высокое содержание Mg, мы можем расширить диапазон когерентности и, следовательно, повысить чувствительность к образованию трещин.

Резюме:

Избегайте образования горячих трещин в алюминиевых сплавах, применяя один или несколько из следующих подходящих принципов:

  • Избегайте чрезвычайно чувствительных к растрескиванию основных материалов, которые обычно считаются несвариваемыми.
  • Используйте таблицу выбора подходящего присадочного сплава для выбора наиболее подходящего присадочного сплава для конкретного основного сплава, тем самым избегая критических диапазонов химического состава (диапазонов чувствительности к трещинам) в сварном шве.
  • Выберите присадочный сплав с точкой затвердевания, близкой или ниже точки затвердевания основного материала.
  • Выберите наиболее подходящую подготовку кромки и корневой зазор, чтобы допустить добавление достаточного количества присадочного материала, таким образом создавая химический состав металла сварного шва за пределами критического диапазона химического состава.
  • Чтобы противодействовать растрескиванию, используйте хорошо зарекомендовавшие себя присадочные сплавы с добавлением измельчителей зерна, таких как титан или цирконий.
  • Используйте максимально возможную скорость сварки. Чем быстрее проводится сварка, тем выше скорость охлаждения и тем меньше времени сварка находится в диапазоне температур горячего растрескивания.
  • Старайтесь использовать последовательности и методы сварки и сборки, которые минимизируют ограничение, уменьшают остаточное напряжение и обеспечивают сварные швы приемлемого профиля.
  • Приложите сжимающую силу к сварному соединению во время сварки, чтобы противодействовать механизму растрескивания.
Таблица содержания сплавов


Рис. 1. На этом рисунке показано влияние четырех различных добавок сплава на трещиностойкость алюминия

.


Рис. 2 Вот два сварных шва GTAW (TIG), выполненных бок о бок на опорной плите 6061-T6.

  1. Верхний сварной шов был наплавлен без присадочного сплава, а затем подвергнут испытаниям на проникновение жидкости. Метод испытаний выявил множество мелких линейных признаков (трещин) на поверхности сварного шва.
  2. Нижний шов, выполненный также без присадочного сплава, использовал более высокий ток и меньшую скорость перемещения. Чрезмерное тепловложение во время сварки этого валика привело к возникновению гораздо большего напряжения в сварном шве, что привело к гораздо более очевидной ситуации растрескивания. Как легко увидеть, без испытания проникающей жидкостью большая продольная трещина образовалась в центре сварного шва.

Вывод состоит в том, что можно ожидать горячего растрескивания той или иной формы, если основные сплавы серии 6ххх сваривать без добавления присадочного материала.


Рис. 3. На этом рисунке показаны два окончания углового шва в углу сварной конструкции. Трещины видны в обоих кратерах прекращения. Также видны трещины по центру обоих сварных швов. Причина этого горячего растрескивания — нежелательный профиль сварного шва из-за плохой техники сварки. Уменьшение толщины горловины на конце и для части углового шва позволило напряжениям, возникающим во время сварки, разрушить сварной шов.

Советы по сварке алюминия — Металлические супермаркеты

Опубликовано:


Алюминий часто считают трудно свариваемым, однако это не совсем так.Сварка алюминия аналогична сварке стали. Это может потребовать некоторой практики, поэтому вот несколько советов по сварке алюминия.

Безопасная сварка алюминия

Перед началом сварки убедитесь, что место хорошо вентилируется. Вы не должны вдыхать опасные пары. Всегда следите за тем, чтобы у вас было надлежащее защитное снаряжение. Это должно включать:

  • Сварочная маска для защиты глаз
  • Перчатки и кожа для защиты от брызг расплавленного металла
  • Кожаные туфли или ботинки для защиты ног от капель горячего металла
  • Респиратор при длительной сварке

Виды сварки

Существует три основных типа сварки алюминия:

  • Дуговая сварка
  • Газовая дуговая сварка (МИГ)
  • Газовая вольфрамо-дуговая сварка (TIG)

Дуговая сварка

Дуговая сварка — один из старейших методов сварки.Он использует сварочный источник питания для создания электрической дуги для плавления металла.

Плюсы:

  • Сравнительно дешево
  • Не требуется много оборудования
  • Работает от переменного или постоянного тока

Минусы:

  • Требуется много тренировок и практики, чтобы овладеть
  • Не предназначен для тонкого металла

Насадки для дуговой сварки:

  • Подготовьте оборудование. Хотя и переменный, и постоянный ток будут работать, лучше всего использовать постоянный ток.
  • Подготовьте детали к сварке. Свариваемые алюминиевые детали должны быть чистыми и сухими, а окисление должно быть удалено. Нагрейте алюминиевые детали, чтобы размягчить их и облегчить сварку. Используйте приспособление, чтобы расположить детали на плоской поверхности как можно ближе друг к другу.
  • Вставьте присадочный стержень. Поместите стержень в шов алюминиевых деталей и пропустите пламя на несколько дюймов над стержнем. Ход вперед будет намного быстрее, чем у стали, и вам придется подавать стержень намного быстрее.Прут расплавится в металлическую лужу, которая должна покрыть шов с обеих сторон.
  • Остыть. Дать сварному металлу остыть и удалить нежелательный шлак путем его скалывания. Это даст алюминию время остыть между сварками и предотвратит накопление слишком большого количества тепла в алюминии. По мере того, как алюминий нагревается, необходимо уменьшить силу тока.

Газовая дуговая сварка (МИГ)

Сварка

MIG была разработана в 1940-х годах. Он использует короткое замыкание вместе с инертным газом для плавления металла.

Плюсы:

  • Очень быстро
  • Требуется низкий уровень квалификации

Минусы:

  • Может использоваться только с металлами тонкой и средней толщины
  • Сварка не такая чистая, как сварка TIG
  • Высокий уровень искр, дыма и дыма

Наконечники для сварки MIG:

  • Подготовьте оборудование. Используйте двухтактный механизм подачи проволоки, чтобы избежать запутывания или защемления.
  • Подготовьте свой металл. Очистите алюминий, удалите оксид и подпилите все соединяемые кромки. Опять же, более толстые детали легче сваривать.
  • Толкай, не тяни. Вытягивание или использование угла сопротивления приведет к загрязнению сварных швов. Для алюминия лучше толкать под углом от 10 до 15 градусов
  • Потренируйтесь укладывать бусину. Использование многопроходных прямых валиков придает сварному шву лучший внешний вид и снижает риск дефектов сварки.
  • Используйте радиатор. Использование радиатора, такого как латунь, поглотит избыточное тепло и позволит вам выполнять сварку медленнее и с использованием той же техники, что и для стали.

Газовая вольфрамо-дуговая сварка (TIG)

Для сварки TIG используется электрод, защищенный инертным газом.

Плюсы:

  • Очень чисто. Низкий уровень искр, дыма и дыма.
  • Очень точный, качественный.

Минусы:

  • Дороже и требует больше времени, чем MIG
  • Требуется высокий уровень навыков.

Наконечники для сварки TIG:

  • Выберите свой электрод. Для алюминия лучшим выбором будет стержень из чистого вольфрама.
  • Подготовьте свои металлы. Очистите алюминиевые поверхности металлической щеткой. Также рекомендуется предварительно нагреть алюминий.
  • Контроль газа. Слишком сильный поток аргона в резак может привести к нерегулярной дуге.
  • Радиатор. Также рекомендуется использовать радиатор, чтобы предотвратить деформацию алюминия.
  • Сварочная техника. Держите заправочный стержень как можно ближе к газу.Это может быть непросто, поэтому рекомендуется заранее потренироваться.

Металлические Супермаркеты

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 100 магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения.В нашем ассортименте: низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий, инструментальная сталь, легированная сталь, латунь, бронза и медь.

У нас в наличии широкий ассортимент форм, включая стержни, трубы, листы, пластины и многое другое. И мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 100+ офисов по всей Северной Америке сегодня.

Mig Сварка внешних угловых соединений




Стенограмма видео

Сварка Mig за пределами угла в гору, спуск

Сегодня мы сделаем несколько стыков на внешних углах толщиной в четверть дюйма.Это холоднокатаная сталь толщиной примерно шесть миллиметров. Вертикальный подъем, также будет небольшой спуск. Для начала вот наши настройки. Четвертьдюймовая сталь идет в гору без зазора. Мы собираемся немного поработать над этим, и это в основном шаблон, мы будем как бы прослеживать передний край лужи, чтобы убедиться, что мы проникаем до самого основания сустава.

Выглядит неплохо, пока мы идем сюда, но как только я остановлюсь, мы увидим небольшую проблему с поднутрением, в основном с одной стороны.На этой левой стороне у нас есть небольшой подрез, так что я либо не задерживаюсь достаточно долго, либо на самом деле просто немного сложно получить проникновение и не оставить небольшой подрез. Итак, я немного выключу машину, немного подправлю ее. Понизьте скорость подачи проволоки до 17,4 В и немного снизьте скорость подачи проволоки до 170. Это должно быть немного лучше. Итак, сейчас мы попробуем это, точно такую ​​же технику, стараясь не заходить слишком далеко за угол, и посмотрим, что там происходит.Похоже, что все идет довольно хорошо, вплоть до основания этого сустава. Опять же, я обрисовываю передний край лужи как бы перевернутой буквой V, и у меня там только крошечный подрез, намного лучше.

Теперь я немного переключу передачи и сделаю здесь двухпроходный сварной шов на этом внешнем угловом соединении, чтобы посмотреть, что произойдет. В конце концов, мы проведем передовой тест на обоих суставах. Хочу сделать здесь корневой проход под гору, а затем пройти вверх по укрытию.Так что у меня намного жарче для корневого прохода, и я собираюсь оставаться прямо у переднего края этой лужи. Я собираюсь направить провод прямо к самому переднему краю и немного под углом. Тогда я пойду в гору. Теперь я не могу бежать так жарко в гору, просто не поддаюсь контролю. Металлу просто некуда прикусить, и у него не так много места для заполнения, поэтому я поставлю его немного прохладнее, чем то, что я сделал для этого корневого прохода, и проложу проход в гору.Выполняем только технику Z-переплетения, просто делая паузу на краях и как бы двигаясь, не тратя много времени на середину. Просто остановитесь на мгновение на краях, примерно за одну секунду, чтобы перейти от края к краю.

Это сработало очень хорошо. Но что мы собираемся сделать сейчас, так это дать всему остыть в обоих этих суставах, и мы собираемся сделать здесь небольшую передовую, чтобы сравнить разницу в проникновении. Вы можете видеть сторону проникновения там, где вещи были пропущены, когда спускались вниз.Он неплохо пробил. Это 6-дюймовая шлифовальная машина Metabo. Это не шутка. Если вы хотите сделать такие быстрые передовые образцы, как этот, это быстро сработает. Вы можете использовать Portaband, вы можете использовать практически все, но это действительно быстро.

Итак, я вырежу маленькие кусочки из обоих таких маленьких образцов, и мы проведем здесь небольшое сравнение. Я хочу отрезать кромку, чтобы увидеть разницу в толщине поперечного сечения сварного шва. Теперь это открытый паз или, я бы сказал, открытый угловой стык.Он действительно пробил там, и если мы измерим это, если мы измерим толщину основного металла, это будет четверть дюйма, чуть больше шести миллиметров, а затем мы измерим толщину поперечного сечения сварного шва, см. что сварной шов немного толще. Его толщина чуть больше 3/8 дюйма.

Это хорошо. Это означает, что у меня там получился почти полностью прочный сварной шов. Это сварка без зазора, просто сварка за один проход. То, что действительно прыгает на меня здесь, но сначала не выскакивало на меня, потому что я был настолько сосредоточен на том, чтобы смотреть на сварной шов, чтобы увидеть, есть ли в нем проплавление, что я действительно даже не заметил эту прямую линию там до тех пор, пока факт, пока я редактировал видео.Похоже, это ламинация. Обычно вы не хотите видеть четкую прямую линию при любом осмотре сварного шва или металла.

Вам хотелось бы думать, что металл практически не имеет дефектов, но это не всегда так. Итак, AWS определяет ламинацию как разрыв или отслоение металла, как правило, совмещенное с рабочей поверхностью металла. Итак, это работало в одном направлении. Это холоднокатаная сталь, поэтому в нее можно положить ламинат. Но давайте снова поговорим о сварном шве.

Обновлено: 08.11.2021 — 05:29

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *