1.4 Особливості зварювання деталей з алюмінієвих сплавів

З алюмінієвих сплавів виготовляються блоки циліндрів, кришки розподільних шестерень, головки циліндрів, впускні трубопроводи, корпуси масляних насосів, картери зчеплень і ін. Характерними дефектами цих деталей є тріщини, пробоїни, раковини.

Зварка деталей з алюмінієвих сплавів є складним процесом, оскільки на їх поверхні завжди присутня тугоплавка (2050°С) плівка оксидів; сплави володіють високою теплопровідністю і великим коефіцієнтом лінійного розширення, а також прихованою теплотою плавлення.

Основними утрудненнями при зварюванні є погана сплавлюваність металу, велика усадка (shrinkage) остигаючого алюмінію, яка може привести до утворення тріщин, а також утворення пор в металі шва. Для відновлення деталей з алюмінієвих сплавів застосовують газове, електродугове і аргонодугове зварювання.

Газова зварка деталей з алюмінієвих сплавів характеризується великою тепловою дією полум’я на зварюваний метал, що може приводити до зміни структури і властивостей зварних з’єднань. При зварці деталей з алюмінієвих сплавів дуже важливо правильно вибрати потужність пальника і діаметр присадного матеріалу. Зв’язок між цими параметрами характеризується даними, які наводяться в табл. 1.4.

Таблиця 1.4. Режими газової зварки алюмінієвих деталей

Товщина зварюваного металу, мм

2-3

4-6

7-10

11-15

Діаметр присадочного стержня, мм

3

4

4-5

5-6

Потужність газового пальника, л/год.

200-300

400-600

700-1100

1100-1700

Підготовка деталей під зварку включає операції: механічну обробку шва (зачистка або оброблення), хімічне знежирення ацетоном і каустиком, промивку водою, освітлювання 20-процентним розчином азотної кислоти і повторну промивку водою.

Зварка ведеться нейтральним полум’ям. Напрям зварки - праве, кут нахилу пальника 20-40°, кут нахилу присадного дроту 45°. Зварка ведеться безперервно, без відриву полум’я від зварювальної ванни, кінцем присадного дроту розмішується розплавлений метал.

Для зварки алюмінієвих деталей використовують флюс АФ-4А складу %: хлористий калій - 50, хлористий літій - 14, хлористий натрій - 28, фтористий натрій (fluoro natron) - 8 і флюс марки ЗЧ-А.

Як присадний матеріал рекомендується застосовувати зварювальний дріт з алюмінієвих сплавів марки Амц, Амг по ГОСТ 7871-63 або прутки, відлиті з вибракуваних деталей.

Зварка електродуги алюмінієвих деталей проводиться електродами ОЗА-2, виготовленими з дроту Св-ак5 ГОСТ 7871-63 з покриттям галогенного типу. Зварка ведеться на постійному струмі зворотної полярності. Силу струму приймають рівною 30-40 діаметрам електроду. В процесі зварки електрод тримають перпендикулярно до шва і переміщують без поперечних коливань. У зв’язку з труднощами повторного запалення дуги через шлак зварку ведуть безперервно. Повторне запалення дуги проводиться за кратером. Швидкість зварки приймається рівною 0,4-0,6 м/хв.

Аргонодугове зварювання деталей з алюмінієвих сплавів порівняно з іншими видами зборки має ряд переваг: надійний газовий захист зварювальної ванни від дії навколишнього повітря; максимально зберігається хімічний склад металу зварних з’єднань; концентровану дію дуги забезпечує незначне викривлення деталі; відпадає необхідність в попередньому загальному або місцевому підігріві, що значно знижує трудомісткість зварювальних робіт. Попередній нагрів застосовується тільки при відновленні деталей складної конфігурації (наприклад, головки циліндрів).

Аргонодугове зварювання ведеться неплавкими вольфрамовими електродами діаметром 3- 6 мм. Як присадний матеріал використовуються прутки із сплаву Ал4. Зона дуги захищається аргоном марки А або Б (ГОСТ 10157-62).

Аргонодуговому зварюванні властиві деякі особливості:

 - розпочинати дугу потрібно в стороні від місця зварки на графітовій пластинці (для зменшення насичення вольфрамом (tungsten) зварного шва і економії вольфрамових електродів);

- розпочинати зварювання слід після появи на кінці електроду розплавленого металу. Під час зварки не допускати зіткнення кінця вольфрамового електроду із зварювальною ванною або присадним прутком. Виліт електроду з сопла пальника 2- 4 мм; довжина дуги – 3- 4 мм; сила струму 150-200 А при діаметрі електроду 3- 5 мм; витрата аргону 7-10 л/хв. при тиску 0,2-0,4 кгс/см2.

При зварюванні вольфрамовий електрод слід нахиляти убік, протилежний напряму зварки на 20-30°, кут між електродом і присадним дротом витримувати рівним 90°.

Для аргонодугового зварювання застосовують установки УДГ-301, УДГ-501 «Шторм». Установки для аргонодугового зварювання складаються з джерела живлення змінного струму (трансформатор з дроселем насичення), шафи управління, комплекту зварювальних пальників і газового балона з редуктором. Зварювальні пальники мають три виконання:

– мале – для зварювання при силі струму до 200А електродами діаметром 2- 4 мм;

– середнє – для зварювання при силі струму до 400А електродами діаметром 3- 6 мм;

– велике – для зварювання при силі струму до 550А електродами діаметром 5- 10 мм.