Сварка цветных металлов — виды основных сплавов

Цветной металл и его сплавы популярны в промышленности.

Работа с ними сложна, поэтому перед газовой сваркой изделий нужно узнать об особенностях материала.

Особенности сварки цветных металлов

• Они легко окисляются.
• При плавлении этих металлов появляются тугоплавкие окислы, которые способны заполнить сварочный шов. Из-за этого повышается риск изготовления некачественного шва и возникновения трещин.
• Некоторые цветные металлы требуют применение более мощного источника энергии, так как их остывание происходит очень быстро. Работать в данном случае нужно оперативно.
• Существует вероятность испарения «лёгких» составляющих сплава, так как все они имеют разную температуру плавления.
• Цветные металлы, в отличие от черных, лучше взаимодействуют с газовой средой.
• При сварке на цветных металлах появляется оксидная пленка, которая мешает сварить качественный шов.
• Работы по сварке должны проходить в зоне с ограниченным объемом кислорода.

Встретить какой-то конкретный цветной металл в чистом виде почти невозможно. Обычно они используются в виде различных сплавов. Наиболее популярные составляющие сплавов: медь, никель, алюминий, титан, цинк.

В чем сложность сварки цветного металла

Цветмет подвержен окислению. В сварочный шов легко попадают тугоплавкие окислы, из-за которых появляются трещины.

Для сварки цветных металлов нужно много энергии и тщательная слежка за температурой – чуть остынет больше нормы, уже ничего не выйдет.

Во время работы из сплава удаляются «легкие» элементы, которые имеют более низкую температуру плавления, чем основные металлы.

Цветмет хорошо взаимодействует с газами. Оксидная пленка, появляющаяся в процессе сварки, препятствует созданию крепкого шва.

Работать приходится в помещении с ограниченным количеством кислорода.

В изделиях практически не бывает «чистых» цветных металлов, чаще всего приходится работать со плавами меди, алюминия, цинка и другими.

Сварка алюминия и сплавов

Алюминиевые сплавы и сам этот металл необходимы, как правило, в пищевой или химической промышленности. За счёт высокой прочности, коррозионной стойкости и лёгкости их применяют также и в машиностроении, и в строительстве.

Электроды для сварки используют в основном угольные.

Ручная сварка такого типа целесообразна при толщинах металла 1,5–20 мм, а также при необходимости заварки дефектов алюминиевых изделий. Если материал не толще 2 мм присадочная проволока не нужна.

Дуговой тип сварки алюминия и изделий из него производится при помощи металлических электродов. Сварка ведётся постоянными токами обратной полярности, а листы металла предварительно подогревают: если толщина составляет 6–8 мм, до 200 градусов, для листов 8–16 мм – до 400 градусов. Для толщин металла более 20 мм дополнительно требуется разделка кромок.

Сварка аргоном цветных металлов в случае с алюминием производится с использованием аргона 1-го и высшего сорта. Материал электрода в этом случае – вольфрам, а необходимость в разделке кромок определяется, исходя из толщины металла: до 4 мм – не нужна, более 4 мм – кромки разделываются. Величину силы тока в первом случае выставляют в амперах в 50 раз больше толщины металла в мм, во втором – в 35-40 раз больше.

Оборудование и технология

Основным рабочим инструментом аргоновой сварки является газовая горелка, в центральную часть которой вставляется стандартный вольфрамовый электрод с вылетом порядка 2-5 миллиметров.

Он фиксируется посредством специального держателя, рассчитанного на стержни произвольного диаметра. Подача газа к месту сварки цветного металла осуществляется с помощью керамического сопла.

Необходимая температура в рабочей зоне обеспечивается за счёт мощной электрической дуги. В процессе её горения формируется сварной шов, получаемый посредством специальной присадочной проволоки.

Тип присадочного материала выбирается с учётом его соответствия составу цветного металла, подлежащего сварке.

Основными достоинствами аргонового метода являются его универсальность и возможность получения достаточно качественного шва. Его относительным недостатком является необходимость подготовки целого комплекса вспомогательного оборудования, включающего в свой состав газовые баллоны с редукторами нескольких типов, шланги необходимой длины и специальные горелки.

Сварка никеля и сплавов

Для никеля, прочного и пластичного, а также жаростойкого материала, в современном мире нашлось применение, как для одного из важнейших легирующих элементов. Впрочем, используют его и в химической, и в электрохимической промышленности.

Сварка никеля может быть связана с возникновением в районе шва трещин и пор, причиной чего являются растворяемые при высокой температуре газы. Для предотвращения подобного в металл вводят специальные элементы, например, типа Mn и Mg, образующие тугоплавкие соединения с серой и, таким образом, связывающие её.

Для сварки никеля используют, как правило, металлические электроды и постоянный ток обратной полярности. Марка электродов, которые требует аппарат для сварки цветных металлов в данном случае, «Прогресс-50» или же Н37к.

Для сплавов, в состав которых входит не только никель, но и медь, необходимы электроды марки МЗОК. Для никель-молибденовых сплавов лучше всего подойдут электроды марки ХН-1.

Если же существует необходимость в проведении аргонодуговой сварки, необходимы вольфрамовые электроды, а также введение в состав свариваемого материала кремния, ниобия и алюминия.

Как варить медные и никелевые сплавы

Никель – жаростойкий материал, поэтому применяется в производстве ракет и газопровода. Рабочая температура для его сплава – 700−1000°С, материал прочный, пластичный, но очень придирчив к выбору газовой среды.

Из-за этой чувствительности швы могут получиться пористыми.

На никель не действует коррозия. Обезжиривать можно всем, кроме бензина. Для сварки выбирают металлические электроды и ток обратной полярности. При использовании аргонного варочного аппарата используют вольфрамовые электроды.

Из меди делают запчасти для машиностроения, а также в производстве труб. В работе применяют ток прямой полярности и угольные и графитовые электроды. При ручной сварке под нагревом до 400°С ток должен быть обратной полярности, размер дуги до 40 мм.

Для присадка берут бронзовую проволоку, гелий и аргон хорошо показали себя в качестве защитных газов. Во время подготовки к сварке нужно зачистить кромку так, чтобы цветной металл блестел.

Варить следует быстро, не останавливаясь. Если нет бронзы, для присадки можно взять медь.

Порошки или пар из флюсов используются для защиты сварочной ванны.

Магний и его сплавы

Сварку магния и сплавов на его основе производят с помощью вольфрамовых электродов в аргоне или гелии на переменном токе. Использование инертного газа отлично защищает свариваемые поверхности от воздействия окружающей среды, препятствуя проникновению посторонних газов в состав металла при его нагревании. Для того, чтобы в металл не попадал оксид, который может образоваться на корне шва, выполняется полное проплавление кромок, для чего используется прокладка из металла, отличающегося низкой теплопроводностью – например, аустенитной стали. 

Основы сварки сплавов с магнием и титаном

Титан встречается нечасто – в машиностроении и самолетостроении. Это сложный цветной металл, чтобы изделия из него были качественными, во время обработки нужно максимально убрать из сплава составляющие воздуха.

Для сварки используют аргон высшего или первого сорта при токе прямой полярности.

Для магния в составе сплава подходит аргоновая или гелиевая сварка с переменным током обратной полярности. На кромке располагает металлическая прокладка с малой теплопроводностью, края тщательно расплавляют.

Сварка разнородных цветных металлов

Сложность процесса заключается в ограниченной взаимной растворимости. При сварке цветных металлов и сплавов между собой используют несколько технологий, обеспечивающих надежность соединения:

• шов формируют, воздействуя на детали импульсным электронным лучом, скорость прогревания заготовок увеличивается, при высокой температуре происходит схватывание деталей;
• при сварке давлением цветной металл разогревается за счет энергии, выделяющейся при пластической деформации структурной решетки, концентрированная тепловая энергия скапливается в зоне контакта, детали не нужно дополнительно прогревать;
• для сварки цветных разнородных цветных металлов используют промежуточный слой, сцепляющийся с заготовками, риск охрупчивания швов снижается;
• в среде аргона проводят автоматическую, ручную и полуавтоматическую сварку разнородных цветных металлов, электрод держат перпендикулярно деталям, чтобы шов был качественным.

Защитный газ снижает степень окисления, насыщения цветного металла азотом и водородом. Высокотемпературные технологии внутреннего воздействия увеличивают скорость сварки. За счет текучести цветных металлов заполняются пустоты, стык проваривается насквозь. При подборе буферного слоя учитывают компонентный состав заготовок, температуру плавления сплавов.

Имея аппарат для аргоновой сварки, можно заниматься ремонтом деталей из цветных металлов самостоятельно. В промышленных условиях применяют передовые технологии, не позволяющие расплавленному металлу реагировать с воздухом.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...