info@svartek.ru
5.3. Присадочные материалы.
Сварка с подачей присадочного материала рекомендуется как основной метод для алюминиевых сплавов. Подача дополнительного присадочного материала позволяет избежать газонасыщения и пористости металла шва и избежать повышенного содержания растворённого водорода в шве и околошовной зоне.
При дуговой сварке большинства соединений требуется проволока, металл которой заполняет зазоры, а также обеспечивает формирование шва в соответствии с размерами, установленными ГОСТ 14806-80. Кроме того, проволока позволяет изменять состав шва, что особенно важно при сварке различных алюминиевых сплавов. Требуемый для легирования состав проволоки выбирают с учетом химического состава свариваемых кромок и доли участия проволоки в образовании шва. Для дуговой сварки в инертных газах содержание каждого элемента в проволоке можно рассчитать из уравнения:
где:
СП — расчетное содержание элемента в проволоке,
С0 — содержание элемента в свариваемом металле
СШ — содержание элемента в металле шва,
kY — суммарный коэффициент усвоения элемента металлом шва при сварке,
γП — доля проволоки в металле шва.
При выборе присадочного металла следует также учитывать возможность появления в структуре металла швов различных химических соединений. При сварке сплавов алюминия, содержащих магний, с применением присадочной проволоки, содержащей кремний, в металле шва и особенно в зоне сплавления появляются иглообразные выделения Мg2Si, снижающие пластические свойства сварных соединений. Неблагоприятно влияют на свойства соединений из сплавов системы А1-Мg ничтожно малые добавки натрия, которые могут попадать в металл шва через флюсы.
Присадочным материалом служит сварочная проволока или присадочные прутки. Отечественная сварочная проволока в соответствии с ГОСТ 7871-75 состоит из:
чистого технического алюминия марки СвА99, СвА97, СвА85Т, СвА5
сплава Al-Mn марка СвАМц
сплавов Al-Mg марки СвАМг3, СвАМг5, Св1557, СвАМг6, СвАМг61, СвАМг63
сплавов Al-Si марки СвАК5, СвАК10 сплава Al-Cu марка Св1201
Кроме того, по специальным техническим условиям выпускают проволоку 1437 (алюминий, легированный хромом) и АВч (сплав алюминия с кремнием и магнием). За рубежом наиболее широко используется проволока марки 4043 (отечественный аналог СвАК5) и 5356 (отечественный аналог СвАМг5). Общим правилом при сварке алюминиевых сплавов является то, что металл сварочной проволоки должен примерно соответствовать по химическому составу металлу детали. Исключением являются сплавы алюминия с магнием, для сварки которых из-за интенсивного испарения магния при сварке следует использовать проволоку с содержанием магния большим, чем в детали.
Для сварки авиалей и ремонта и исправления дефектов отливок из низколегированного силумина широко применяется проволока СвАК5. Металл проволоки имеет относительно низкую температуру плавления и хорошую жидкотекучесть. По сравнению с проволоками из алюминиево-магниевых сплавов при сварке она дает меньше дыма и аэрозолей и поэтому облегчает визуальное наблюдение за сварочной ванной. Следует иметь в виду, что сварной шов этой проволоки имеет низкую пластичность.
Для сварки наиболее широко распространённых алюминиево-магниевых сплавов, а также для сваривающихся тройных сплавов алюминий-цинк-магний, используются проволоки СвАМг5 и СвАМг61. Ограничением в ее применении является то, что сварной шов не должен при эксплуатации подвергаться действию температур, превышающих 80ºС.
В своё время промышленность не имела достаточного количества присадочных материалов для сварки алюминиевых сплавов, и в качестве присадки использовались прутки, изготовленные механической резкой непосредственно из отходов свариваемых листов (так называемая «лапша»), которые затем подвергались гальванической очистке или травлению. Такой подход является принципиально неправильным, так как не учитывает необходимость компенсации легирующих элементов, выгорающих при сварке — в первую очередь это касается магния и кремния, присутствующих в наиболее распространённых сплавах типа Al-Mg и Al-Si.
Поверхность алюминиевой присадочной проволоки не должна иметь следов стружки, задиров, трещин, рубцов, наплывов и прочих дефектов, в которых могут скапливаться загрязнения. Неудовлетворительное состояние поверхности проволоки, то есть присутствие на ней грязи, пыли, масляных пятен, приводит к образованию вредных примесей в процессе сварки, что, в свою очередь, может изменить характеристики горения дуги и снизить качество сварного шва. Также недопустимо изменение диаметра проволоки по ее длине (повышенные отклонения, овальность). Изменение диаметра проволоки даже в пределах диапазона допускаемых производителем отклонений может нарушить стабильность горения дуги и повлиять на основные параметры сварочного процесса — длины дуги (то есть напряжения), площади пятна нагрева (нарушение концентрации дуги) и его местоположения на стыке (неконтролируемые перемещения дуги по свариваемым кромкам). Перекрученная проволока и проволока с изгибами также может влиять на стабильность горения дуги.
Для сварки с ручной подачей присадочной проволоки обязательно использование специальных присадочных прутков, которые поставляются в герметичной таре и полностью готовы к использованию, то есть не нуждаются в дополнительной очистке или какой-либо иной подготовке. В тех случаях, когда упаковка прутков не была использована полностью в течение 2-3 часов, она должна быть герметично закрыта и храниться в сухом помещении при температуре 20-25ºС. Стандартная упаковка для присадочных прутков — обычно жестяная банка с пластиковой крышкой, которая обеспечивает удовлетворительные условия хранения в течение 2-3 суток после вскрытия.
При сварке с механизированной подачей присадочной проволоки катушки с проволокой должны обязательно иметь герметичную упаковку. Применяемая алюминиевая проволока должна иметь ровную рядную намотку на катушках и обязательно должна поставляться во влагонепроницаемой упаковке. Перед приобретением партии проволоки следует изучить опыт использования проволоки именно этого производителя, а при закупке обязательно запросить все необходимые сертификаты.
Также можно дать рекомендации по защите проволоки непосредственно во время сварки. Учитывая постоянное наличие в воздухе производственных помещений токопроводящей пыли, водяных и масляных паров, при сварке алюминия с механизированной подачей присадочной проволоки рекомендуется применять блоки подачи проволоки закрытого типа с горизонтальным расположением оси катушки с проволокой. Для дополнительной очистки проволоки перед входной втулкой механизма подачи проволоки можно закрепить мягкое пористое вещество (например, поролон), смоченное растворителем.