Сварка алюминия

Сварка алюминия требует ряда параметров, включая очистку, равномерную теплоту, сварочные материалы и хорошие навыки сварки, и создает проблемы из-за его высокой теплопроводности и образования окислительного слоя. Быстрое рассеивание тепла может привести к короблению, деформации и остаточным напряжениям в сварном шве, особенно это проявляется в более тонких листах и ​​влияет на прочность соединения.

 

Описание

 

Теплопроводность и теплочувствительность примерно в 4–5 раз выше, чем у стали, а температура плавления алюминия ниже, чем у его оксидного слоя, что создает барьеры, мешающие правильному соединению металлов сварного шва. Тепло хорошо рассеивается в алюминии и в процессе сварки может образовать большую лунку, поэтому алюминий очень подвержен кратерному растрескиванию, поэтому кратеры следует заделывать, чтобы в конце сварного шва не возникло разрушение. Сварщик должен четко знать, что тепла больше, чем в начале сварки, и поэтому полное проплавление может не произойти до тех пор, пока сварной шов не продвинется достаточно далеко от начала.

 

Алюминиевые наполнители и марки алюминия

 

При сварке алюминия выбор правильного присадочного материала (часто в виде присадочных стержней или проволоки) имеет решающее значение для обеспечения прочного, долговечного и совместимого сварного шва. Алюминиевые наполнители выбираются в зависимости от основного алюминиевого сплава, процесса сварки (например, TIG, MIG), применения и желаемых свойств, таких как прочность, коррозионная стойкость или пластичность. Ниже мы изложили рекомендуемые присадочные материалы для различных типов алюминия и предоставили контекст их использования.

 

• √Серия 1xxx (чистый алюминий, например, 1100, 1350), рекомендуемые наполнители: 1100, 4043,

Как мы знаем, серия 1xxx обладает превосходной коррозионной стойкостью, высокой теплопроводностью при низкой прочности, в то время как чистый алюминиевый наполнитель, такой как 1100, соответствует составу основного металла по коррозионной стойкости и проводимости. Для применения в электрических проводниках и химическом оборудовании также используется сплав 4043 (сплав кремния-) для повышения текучести и трещиностойкости, особенно при сварке TIG. Короче говоря, серия 1xxx мягкая, поэтому избегайте чрезмерного-сплавления более прочными наполнителями, чтобы избежать растрескивания.

 

• √Серия 2ххх

(Сплавы меди-, например 2024, 2219, рекомендуемые наполнители: 2319 (в частности, для 2219 — 4043 в качестве компромисса)

Для аэрокосмических компонентов 2319 используется вместо 2219, поскольку он соответствует содержанию меди и обеспечивает прочность.. 2Сплавы серии xxx имеют высокую прочность, но склонны к горячему растрескиванию и часто считаются несвариваемыми, особенно 2024, а 4043 является запасным вариантом для других сплавов 2xxx, чтобы уменьшить растрескивание, хотя при этом приходится жертвовать прочностью. По возможности старайтесь избегать сварки серии 2xxx, а для ответственных применений предпочтительнее механическое крепление.

 

• √Серия 3xxx (сплав марганца-, например, 3003, 3004), рекомендуемые наполнители: 4043, 5356

Серии 3xxx обладают умеренной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью, часто используются в листовом металле, а серия 4043 обеспечивает хорошую текучесть и трещиностойкость для сварки общего-назначения.. 5356 (сплав магния-может использоваться, если требуется более высокая прочность или коррозионная стойкость.. 3Серии xxx пригодны для сварки, и выбор наполнителя часто зависит от внешнего вида или требований к прочности после-сварки, и они широко используются в листовом металле, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, пищевых контейнерах.

 

• √Серия 4xxx: сплавы-кремния (например, 4043), часто используемые в качестве самих наполнителей из-за хорошей текучести и устойчивости к растрескиванию.

 

• √Серия 5xxx (сплавы магния-, например 5052, 5083, 5086), рекомендуемые наполнители: 5356, 5183, 5556.

Эти серии обладают высокой прочностью и превосходной коррозионной стойкостью и широко используются в морской, автомобильной промышленности и сосудах под давлением. На практике 5356 является подходящим-наполнителем для большинства сплавов 5xxx из-за соответствующего содержания магния, превосходной коррозионной стойкости (особенно в морской среде) и хорошей прочности. 5183, а 5556 используется для более-прочных применений (например, недрагоценный металл 5083 в судостроении). Пожалуйста, не забывайте избегать использования наполнителей 4xxx, таких как 4043, в сплавах 5xxx, если стойкость к коррозии имеет решающее значение, поскольку кремний может ее снизить. Кроме того, присадки 5xxx могут вызвать появление пятен (черного налета) при сварке TIG, поэтому часто требуется очистка.

 

• √Серия 6xxx (сплавы магния-кремния-, например 6061, 6063), рекомендуемые наполнители: 4043, 5356

Эти серии обладают хорошей прочностью и свариваемостью, широко используются в конструкциях, а сплав 4043 широко используется из-за его превосходной текучести, низкой чувствительности к растрескиванию и хорошего соответствия цвета после анодирования (обычно для сплавов 6xxx).. 5356 выбирается, когда необходима более высокая прочность, хотя он менее текучий и может не соответствовать цвету даже после-анодирования. Кроме того, 4043 часто предпочитают для общего ремонта 6061 из-за простоты использования, но 5356 обеспечивает лучшие механические свойства для критических сварных швов.

 

• √Серия 7xxx (сплав цинка-, например, 7075, 7050), рекомендуемые наполнители: 5356 (редко), 4043 (как компромисс).

Эти серии обладают очень высокой прочностью, используются в аэрокосмической отрасли и являются высокопрочными компонентами-, но имеют плохую свариваемость из-за растрескивания, поэтому сплавы 7xxx не пригодны для сварки из-за сильного горячего растрескивания и коррозии под напряжением. При попытке сварки (например, при ремонте) используется сталь 5356 или 4043, чтобы минимизировать образование трещин, но сварной шов будет намного слабее, чем основной металл. В целом сварка сплавов 7ххх не рекомендуется, поэтому настоятельно рекомендуются альтернативные методы соединения или специальные технологии (например, сварка трением с перемешиванием).

 

 

Рекомендации по сварке алюминия

 

Выбор правильного присадочного металла является одним из наиболее важных решений при сварке алюминия, поскольку неправильный выбор может привести к растрескиванию, потере прочности и плохой коррозионной стойкости. В отличие от стали, вы почти никогда не используете присадочный металл, который соответствует основному металлу, и поэтому вам необходимо тщательно продумать, чтобы сварка алюминия была надежной. Ниже приведен краткий список:

 

• √Окисление

Алюминий быстро окисляется под воздействием атмосферы, образуя тонкий оксидный слой с более высокой температурой плавления (2072°С), чем алюминий (660°С). Часто сварка через этот барьер может привести к прожогу дыр в заготовке. Удаление оксидного слоя может быть достигнуто с помощью растворителей, кислот или механических абразивных методов с помощью специальной проволочной щетки из нержавеющей стали или пескоструйной обработки.

 

• √Анодирование

Анодирование. Если сварной шов будет анодирован, выберите наполнитель, который соответствует цвету основного металла (например, 4043 для сплавов 6xxx часто выглядит лучше, чем 5356 после анодирования).

 

• √Предварительный нагрев

Предварительный нагрев может помочь свести к минимуму растрескивание и образование пористых участков в обширных алюминиевых профилях и определенных типах сплавов. Однако чрезмерный предварительный нагрев может привести к негативным последствиям. Более того, предварительный нагрев алюминия помогает предотвратить резкие изменения температуры, которые могут вызвать проблемы со сваркой.

 

• √Пористость

В расплавленном состоянии алюминий может поглощать большое количество водорода, что приводит к образованию крошечных пустот или пузырьков в металле сварного шва. Это ослабляет структурную целостность металла, делая его уязвимым для разрушения из-за давления и напряжения. Следовательно, использование защитного газа, а также удаление масла и смазки с заготовки могут минимизировать пористость.

 

• √Примеси

Чтобы избежать изменения цвета, зернистости, коррозии и окисления, представляющих собой признаки загрязнений в сварном соединении, оператору необходимо перед сваркой удалить масло, грязь и мусор с заготовки. может негативно воздействовать на зону сварного шва, влияя на прочность и внешний вид заготовки. Чтобы свести к минимуму работу по подготовке к-сварке, лучшим вариантом всегда будет правильное хранение и техническое обслуживание оборудования.

 

• √Толщина

Одновременная сварка тонкого и толстого алюминиевого материала всегда является сложной задачей, поскольку приложенное тепло может расплавить тонкий материал, но не сможет проникнуть в толстый материал для получения прочного сварного соединения. Сварщикам необходимо настроить параметры, охватывающие марку алюминия, метод сварки, силу тока, тепловложение и тип присадки, чтобы добиться оптимального качества сварки.

 

 

Особенности алюминиевого наполнителя

 

Сварка алюминия — сложный процесс, требующий глубоких знаний об особенностях наполнителей, их краткий список приведен ниже:

 

• √4043, кремний,-легированный 4.5 - 6.0% кремния, кремний снижает температуру плавления и улучшает текучесть сварочной ванны, что облегчает работу и снижает риск образования горячих трещин. Его химический состав обеспечивает легкую сварку и гладкий внешний вид шва, хотя он жертвует некоторой прочностью и устойчивостью к коррозии по сравнению с присадками на основе магния,-такими как 5356. Это отличный выбор для сварки общего- назначения, ремонта и применений, где важен внешний вид после-сварки (например, анодирование), но он не идеален для высоко-прочных или сильнокоррозионных сред. Лучше всего подходит для сварки общего-назначения, особенно для серий 6xxx и 3xxx. Подходит для TIG и MIG. Не идеален для сплавов с высоким-магнием (5xxx), если важна коррозионная стойкость. При использовании со сплавами серии 6xxx (например, 6061, 6063) 4043 обеспечивает лучшее соответствие цвета после анодирования по сравнению с наполнителями на основе магния, такими как 5356, которые могут выглядеть темнее или не совпадать по цвету.
• √ 5356, magnesium-alloyed with 5% of magnesium which can enhance strength and corrosion resistance. It excels in marine and structural welding but is temperature-limited. Its balance of strength, feedability, and color-matching makes it a top choice for welding 5xxx/6xxx aluminum alloys for marine or structural applications. Worthwhile to remember that avoid welding high Mg alloys (>3% Mg) для предотвращения хрупкости. Обычное явление для сварки MIG.
• √5183/5556, более-альтернативы 5356 для сплавов 5xxx (например, 5083) для таких требовательных применений, как судостроение.
• √2319, сплав меди-, специальный для 2219 (свариваемый сплав 2xxx) для использования в аэрокосмической отрасли.
• √1100/1070: Наполнители из чистого алюминия для серии 1xxx, соответствующий состав по проводимости и коррозионной стойкости.
•  

Техника сварки алюминия

 

Сварка MIG и TIG являются наиболее распространенными методами сварки алюминия из-за ее точности и качества. Наряду с этими двумя методами сварки существуют и другие сварочные решения для конкретных применений, ниже приводится краткое описание:

 

• √Сварка TIG (вольфрамовый инертный газ)

TIG Он может работать при полярности переменного тока, обеспечивая стабильность дуги и стирая оксидный слой, а опытный сварщик TIG может постоянно генерировать достаточно тепла для плавления алюминиевых сплавов, имея возможность сваривать как тонкие, так и толстые секции. Инертный защитный газ, чаще всего аргон, подается в горелку TIG, чтобы защитить сварочную ванну от загрязнения.

 

• √MIG Welding (Газовая дуговая сварка, GMAW)

Сварка MIG — популярный метод сварки более толстых алюминиевых материалов, поскольку подвод тепла выше, чем при сварке TIG. Этот метод сварки очень похож на процесс TIG, но вместо использования не-плавящегося вольфрамового электрода используется электродная проволока с автоматической подачей, которая обеспечивает более высокую скорость перемещения катушки. Защитные газы также используются для защиты сварных швов от загрязнения.

 

• √Электронно-лучевая сварка

Метод электронной сварки выполняется внутри вакуумной камеры, защищая сварной шов от загрязнений без необходимости использования дополнительных защитных газов, и поэтому это очень хороший вариант для толстых сечений, поскольку он создает небольшую и точную сварочную ванну.

 

• √Лазерная сварка

Лазерная сварка обеспечивает точность как при узкой ширине, так и при глубине сварного шва, что приводит к получению чистых зон сварки с добавлением защитного газа.. 6Серии xxx обычно пригодны для лазерной сварки с алюминиевыми наполнителями 4032 или 4047. Это быстрый процесс сварки, который концентрирует луч высокой плотности мощности на поверхности заготовки.

 

• √Контактная сварка

При контактной сварке для плавления используются давление и ток, и недостатком этого метода являются возможные проблемы при высокой тепло- и электропроводности.

 

• √Сварка трением

Сварка трением предназначена для использования тепла, выделяемого в результате механического трения, для соединения алюминиевых материалов. Преимущество сварки трением состоит в том, что ее можно использовать для всех марок алюминиевых сплавов, включая трудносвариваемые--серии 2xxx и 7xxx, и нет необходимости использовать защитную добавку для защиты сварочной ванны.

 

Сварочные услуги

 

Сварка алюминия может быть сложной задачей даже для опытных сварщиков, поэтому для высококачественной сварки необходимы специальные методы и меры предосторожности. Ошибки могут привести к слабым соединениям, дефектам или даже полному разрушению сварного шва. Компания Fabmann может стать вашим надежным партнером, и мы можем стабильно обеспечивать высокие стандарты качества сварки, а также предлагаем широкий спектр услуг по сварке алюминия, отвечающих разнообразным потребностям и вашим конкретным требованиям. Наши инженеры-материалисты и сварщики имеют опыт работы с различными типами алюминиевых сплавов и могут предоставить вам высококачественные сварочные услуги. При выполнении ваших проектов наша команда сосредотачивается на следующих аспектах, таких как общие компоненты, трубы и пластины, морское оборудование и строительные конструкции.

 

• √TIG-сварка и MIG-сварка алюминия
• √Прецизионная сварка с жесткими допусками
• √Вторичное изготовление на заказ, такое как лазерная резка, штамповка, сборка.
• √ Силовое покрытиеи анодирование