Как приварить сталь к алюминию?

Как сварить алюминий

Довольно часто на стройках, промышленных предприятиях, в быту необходима сварка алюминия. Технология сварки алюминия и его сплавов гораздо сложнее технологии соединения иных цветных металлов, поэтому стоит заранее внимательно изучить все возможные способы соединения. Многих интересует, какие существуют методы сварки алюминия, в чем заключаются особенности сварки алюминия и его сплавов, как проходит подготовка алюминия к сварке, что представляет собой сварка алюминия в домашних условиях. С ответами на подобные вопросы, а также полезными рекомендациями вы можете ознакомиться в этой статье.

Где применяется алюминий

Благодаря хорошей электро- и теплопроводности этот металл популярен при изготовлении электротехники и теплового оборудования. Так как алюминий мало подвержен коррозии, то алюминиевые конструкции просто незаменимы в строительстве. Используют этот металл и в пищевой промышленности – в качестве посуды, столовых приборов, упаковки, фольги для запекания.

Наиболее широко алюминий и его сплавы представлены в авиа- и судостроении. Поскольку этот металл довольно легкий, из него изготавливают корпусы транспортных средств, надстройки на палубу и прочие детали. Алюминий быстро возгорается, и его активно используют для производства взрывчатых веществ. Также металл входит в состав твердого топлива для ракет. Кроме того, из него изготавливают архитектурные элементы, скульптуры, барельефы; фурнитуру для одежды и мебели; корпусы для всевозможной техники; и многое другое.

Подготавливаем металл к свариванию

Подготовка алюминия к сварке состоит из ряда манипуляций. Среди них:

  • Тщательная очистка. Перед тем как приварить алюминий к любому металлу, все поверхности следует отчистить от масляных и жирных пятен, пыли. Это можно сделать с помощью растворителей.
  • Обработка кромок. Алюминий в листах толщиной до 1, 5 мм проходит отбортовку торцов. В деталях толщиной более 20 мм, свариваемых электродами, выполняют разделку кромок. Если сварка производится неплавящимся электродом или присадочной проволокой, а толщина детали превышает 4 мм, также проводят разделку кромок.
  • Удаление оксидной пленки. Перед сваркой алюминия в домашних условиях газовой горелкой кромки обрабатывают бензином либо каустической содой. Последнюю обязательно смывают водой. Ликвидировать пленку также можно напильником или стальной щеткой.
  • Проверка целостности металла. Для этого его поверхность обрабатывают проникающим составом, который позволяет выявить дефекты и место, подходящее для того, чтобы сформировать шов.

Особенности сваривания алюминия

Сварка алюминия в домашних условиях должна начинаться с подробного изучения свойств материала. Без этого металла не обойтись во многих сферах жизни, однако сварка и пайка сопряжены с некоторыми трудностями.Чтобы соединение было прочным и прослужило не одно десятилетие, нужно обратить внимание на особенности сварки алюминия и его сплавов.

  • Окисная пленка, которая находится на металле, плавится при температуре 20440 градусов по Цельсию. Сам же металл плавится при 660 градусах по Цельсию. Эта пленка не позволяет получить качественный шов, поэтому сварочные работы по алюминию должны происходить в среде защитных газов.
  • Довольно трудно формировать сварные ванны, поскольку металл имеет высокую текучесть. Для облегчения работы стоит использовать подкладки, отводящие тепло.
  • Кремний и водород, содержащиеся в алюминии, ухудшают качество шва: при малейшем нарушении технологии могут возникнуть такие дефекты, как поры и трещины.
  • Сваривание алюминия газовой горелкой должно проводиться при высоких значениях тока, поскольку он имеет высокую теплопроводность.
  • Сварка алюминиевых сплавов сложна тем, что не всегда удается точно определить их марку и выбрать соответствующий режим.
  • При застывании металл усаживается, что ведет к деформации деталей.

Чтобы разрушить прочную оксидную пленку, сварка алюминия постоянным током должна проводиться на обратной полярности. Только в этом случае можно достичь катодного распыления, необходимого для уничтожения тугоплавкой пленки.

Автоматическая сварка алюминия при помощи плазмы позволяет добиться более качественных результатов, которые не может гарантировать сваривание алюминия газовой горелкой. Присадка в этом случае производится проволокой, а дуга образована ионизированным газом. С помощью плазматрона возможна как сварка алюминия дома,так и соединение алюминиевых поверхностей на СТО, в монтажном цехе, на строительной площадке и т.д. Технология сварки алюминиевых сплавов плазмой позволяет присоединять к алюминию тонкие детали (не толще 0,2 – 1,5 мм), при этом вероятность прожога шва минимальна.

Технология сварки

Сварку алюминиевых конструкций можно проводить разными способами:

  • При помощи вольфрамовых электродов в среде инертных газов;
  • Полуавтоматической сваркой в инертных газах;
  • С помощью покрытых плавящихся электродов;
  • Методом контактной сварки.

Для сваривания ответственных участков используют аргонодуговой способ. Технология сварки алюминия и его сплавов при помощи тугоплавких вольфрамовых электродов предполагает, что присадочная проволока будет перемещаться только вдоль шва, перед электродом. Длина дуги должна быть минимальной, а подача проволоки — плавной. Для сварки по алюминию следует использовать максимальную скорость, иначе соединение будет иметь дефекты. Как правило, сваривают во всех положениях. Масса аргона гораздо больше, чем у воздуха, поэтому лучшее качество шва будет у горизонтальных соединений. Для сварки алюминия в потолочном и вертикальном положениях лучше смешать аргон с гелием.

Обычно сварка алюминиевых радиаторов и других конструкций проходит с помощью полуавтомата тогда, когда они толще 3-х мм. Для сварки алюминия полуавтоматом используется алюминиевая проволока. Она подается в автоматическом режиме, а газовая горелка перемещается вручную. Инертный газ, поступающий во время работы, служит для защиты алюминиевых деталей от окисления. Режимы сварки алюминия подбираются в зависимости от толщины деталей и электродов, а также силы тока. Перед тем, как сварить алюминий, убедитесь, что ток — обратной полярности, наконечник имеет диаметр больший, чем проволока, а подающий проволоку механизм снабжен четырьмя роликами. Такие меры обеспечат целостность оксидной пленки и нормальный вылет проволоки из сопла, без излишнего трения и сминания.

Сварка алюминия электродом в домашних условиях производится тогда, когда толщина деталей превышает 4 мм, а использовать громоздкое профессиональное оборудование нет возможности. Сварка алюминия и его сплавов таким образом требует предварительного нагрева поверхностей: если они средней толщины, то до 250°С, если большой толщины, то до 400°С. Если толщина деталей превышает 20 мм, то нужно заранее выполнить разделку кромок. Как правило, сварка алюминия своими руками при помощи электрода производится электродами ОЗАНА и УАНА. Обратите внимание, что этот способ имеет ряд недостатков: металл в процессе разбрызгивается, шлак тяжело счищается с поверхностей, шов получается пористый и в результате недостаточно прочный. Поэтому дуговая сварка алюминия электродом применяется относительно редко.

Контактная сварка алюминия может быть:

  • точечной,
  • стыковой,
  • шовной.

сварка алюминия при помощи машины контактной точечной сварки

Точечная сварка алюминия сложна тем, что сварщику необходимо перемещать электрод на высокой скорости, чтобы обеспечить равномерное давление на материал. Точечная сварка алюминия может проводиться электродами, выполненными из меди и ее сплавов. Как и материал свариваемой поверхности, они достаточно прочные и отлично проводят электричество, поэтому такая сварка задействует аккумулированную энергию.

Использование стыкового метода позволяет оплавлять металл равномерно. Величина тока при этом должна составлять примерно 15 тысяч А на 1 сантиметр сечения детали.

Шовный способ целесообразен тогда, если машина имеет большую мощность и оснащена ионными прерывателями.

Соединение алюминия и железа

Если соединение между собой алюминиевых деталей не вызывает вопросов, то многие начинающие сварщики задаются вопросом — можно ли приварить алюминий к железной поверхности? Ведь сплавы алюминия с железом, где последнего содержится более 12 %, имеют низкую степень ковкости, а показатели теплоемкости, теплопроводимости и теплового расширения у этих металлов настолько различны, что при сварке трудно избежать термических напряжений.

Приварить алюминий к железу можно двумя способами:

    Используя биметаллические переходные вставки, состоящие из железа и алюминия. Соединение при этом формируется дуговой сваркой. Железная сторона вставки приваривается к железной детали, алюминиевая – к детали алюминиевой.

биметаллическая пластина

  • Покрыв поверхность железной детали металлом, который совместим с алюминием. Для этой цели отлично подойдет цинк. Сваривать стоит также дуговым способом.
  • Как сварить алюминий и нержавеющую сталь

    Сварка алюминия и нержавейки необходима прежде всего при монтаже сложного промышленного оборудования, которое эксплуатируется в агрессивной среде, поэтому высокие требования к качеству сварного шва вполне обоснованы. Сварка алюминия со сталью может быть проведена как с помощью биметаллических вставок, так и благодаря покрытию деталей разнородными материалами.

    В первом случае сварка алюминия постоянным током должна начаться с алюминиевых поверхностей, чтобы обеспечить существенный отвод тепла при соединении стальных поверхностей. Вставка из стали и алюминия не должна быть перегрета в процессе, иначе интерметаллическое соединение в ней станет хрупким и ненадежным.

    Электросварка может проводиться в случае, если сталь будет покрыта тонким слоем алюминия. После того, как будет нанесено покрытие, сталь можно приваривать к алюминию дуговой сваркой. В процессе обязательно следите за тем, чтобы дуга не соприкасалась со стальной поверхностью. Сварка алюминиевых сплавов со сталью может быть проведена и в случае, если сталь будет покрыта серебряным припоем. Сваривать нужно присадочным сплавом из алюминия, не нарушая целостность слоя, образованного серебряным припоем.

    Сварка алюминия и меди

    Сварка меди и алюминия широко распространена в электропромышленности (соединение проводов) и холодильной промышленности (сварка труб). С помощь плавления соединять эти металлы проблематично: чем выше содержание меди в сварном шве, тем более хрупким и склонным к образованию трещин он будет. Сварка алюминия с медью обычно проводится двумя способами:

    • “Замковое” соединение. На алюминиевую поверхность приваривается медная накладка. Затем производится наплавка, соединяющая все сварные швы.
    • Сварка при помощи графитовых электродов. Сила сварного тока при этом должна находиться в пределах 500 – 550 А, длина дуги – не превышать 20-25 мм при напряжении 50-60 В.
    Читайте также  Перепаковка фланцевых соединений

    Сварка меди и алюминия может проводиться как электродуговым способом,так и аргонодуговым, и газовым. Не менее распространено холодное сваривание.

    Как сваривать алюминий со сталью? – полное руководство.

    Алюминий можно легко соединить с большинством металлов с помощью механического крепления или клеевого соединения. Однако для сварки алюминия со сталью требуются другие методы, такие как дуговая и фрикционная сварка, которая дополнительно поясняется ниже.

    1. Почему нужно сваривать алюминий со сталью?
    2. Почему алюминий трудно соединить со сталью?
    3. Как вы присоединяете алюминий к стали?
    4. Использование лазеров для создания паяного соединения
    5. Биметаллические переходные вставки
    6. Ротационная сварка трением
    7. Сварка нержавеющей стали с алюминиевым сплавом
    8. Сваривать алюминий со сталью

    Почему нужно сваривать алюминий со сталью?

    Алюминий (и его сплавы) намного легче, чем стали, с плотностью около 2,70 г / см 3 по сравнению с диапазоном от 7,75 до 8,05 г / см 3 для сталей. Это означает, что сопоставимый объем стали примерно в три раза тяжелее алюминия.

    Во многих отраслях промышленности сталь используется для различных структурных применений. Однако из-за плотности стали существует значительная потеря веса, связанная с ее использованием.

    Новые природоохранные законы вынуждают транспортные отрасли соблюдать строгие ограничения на выбросы парниковых газов. Одним из способов снижения выбросов является, к примеру, снижение веса конструкции автомобиля. Замена различных стальных конструкций алюминиевыми сплавами в настоящее время имеет большое промышленное значение. Во многих случаях не всегда возможно заменить всю стальную конструкцию алюминиевыми сплавами, поэтому необходимо объединить эти два материала.

    Алюминиевые сплавы могут быть сравнительно легко соединены со сталями с использованием таких методов, как клеевое соединение, механическое крепление или пайка.

    Но когда требуется превосходная структурная целостность, сварка предпочтительна. Однако приварка алюминиевых сплавов к стали затруднена.

    Почему алюминий трудно соединить со сталью?

    Алюминиевые сплавы и сталь сильно различаются по металлургии и физическим свойствам, таким как теплопроводность и температура плавления. Как правило, температура плавления стали составляет около 1370 ° С, что более чем в два раза выше, чем у алюминия, который плавится при температуре около 660 ° С.

    Помимо их широко различающихся температур плавления, каждый из этих металлов практически нерастворим в другом. В расплавленном состоянии они реагируют с образованием хрупких интерметаллических фаз. Понятно, что вышеуказанные проблемы могут представлять проблемы при сварке плавлением, такой как дуговая сварка стали и алюминия.

    Получающиеся сварные соединения будут иметь неудовлетворительные свойства и из-за их хрупкой природы часто нежелательны для многих промышленных применений.

    Как вы присоединяете алюминий к стали?

    Хорошо известно, что применение процессов сварки плавлением для соединения стали с алюминием затруднено из-за различий в точках плавления, теплопроводности, коэффициентах расширения и тенденции к образованию хрупких интерметаллических соединений. Поскольку растворимость Fe в Al очень низкая (около 0,04 мас.%), При температурах> 350 ° C, когда диффузия Fe в Al становится значительной, начинается осаждение интерметаллических соединений Fe-Al. Значительные интерметаллические осадки могут происходить значительно ниже точки плавления алюминия (660 ° C для чистого Al). Точная степень осаждения интерметаллидов определяется диффузией и зависит от временного и температурного предела взаимодействия взаимодействующих границ Fe и Al.

    Использование лазеров для создания паяного соединения

    Использование лазеров для создания паяного соединения между сталью и алюминием является логичным шагом, так как высокая интенсивность тепла в небольшой области, генерируемой лазером, означает, что стабильная среда для пайки может быть создана локально и быстро перемещена для создания соединения с минимальным временем для диффузии, чтобы управлять чрезмерным образованием интерметаллических соединений.

    Фазовая диаграмма Fe-Al показывает диапазон твердых интерметаллических фаз, которые могут быть сформированы, а именно; Fe3Al (892HV), FeAl (470HV), FeAl2 (1060HV), Fe2Al5 (1013HV) и FeAl3 (892HV).

    Эти фазы характеризуются чрезвычайно высокой твердостью, почти нулевой пластичностью и очень низкой вязкостью разрушения. Следовательно, если термически произведенное соединение между сталью и алюминием должно содержать некоторые или все эти фазы,

    Толщина слоя интерметаллического соединения должна быть настолько малой, насколько это возможно, для достижения хороших механических характеристик в соединении. Проверить сварку тут можно с помощью рентгеновской пленка Agfa D7 от компании GE , на тонких деталях можно использовать рентгеновскую пленку Agfa D2.

    Должны быть приняты определенные подходы к дуговой сварке стали и алюминия, чтобы избежать образования интерметаллического соединения. Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения. Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование).

    После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения.

    Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения.

    Биметаллические переходные вставки

    Биметаллические переходные вставки являются еще одним средством уменьшения интерметаллического образования при сварке плавлением. Вставки состоят из одной алюминиевой части и другой стальной детали, скрепленных между собой прокаткой, сваркой взрывом, сваркой трением, сваркой под давлением или сваркой горячим давлением. Биметаллическое переходное соединение затем индивидуально приваривается к алюминию и стали. Обычно объемный алюминий сначала приваривают к алюминиевой части переходной вставки, так как это создает больший радиатор, когда объемную сталь подвергают дуговой сварке со стальной половиной переходной вставки.

    Основной целью при соединении этих материалов является поддержание максимально низкой температуры сварки и минимизация времени воздействия сварного шва на высокие температуры. Вот почему такие процессы, как сварка трением (в основном, ротационная сварка трением), используются для изготовления биметаллических переходных вставок между алюминиевыми сплавами и стальными объемными компонентами.

    Ротационная сварка трением

    Ротационная сварка трением – это процесс соединения в твердом состоянии, который работает путем вращения одной детали относительно другой, находясь под действием осевой силы сжатия. Трение между поверхностями производит тепло, в результате чего материал интерфейса пластифицируется. Сжимающее усилие вытесняет пластифицированный материал с поверхности раздела, способствуя металлургическим механизмам соединения. Не входя в жидкое состояние, сварные швы трения остаются намного более холодными во время обработки.

    Кроме того, сварка алюминия, быстрым трением, предотвращая длительное время воздействия сварного шва на высокие температуры. Следовательно, сварка трением коммерчески используется для соединения ряда разнородных материалов, поскольку образование интерметаллических соединений значительно снижается.

    Несмотря на преимущества сварки трением для уменьшения интерметаллического образования между алюминиевыми сплавами и сталями, все же следует позаботиться о выборе параметров.

    Сварка нержавеющей стали с алюминиевым сплавом

    Часто при сварке стали и нержавеющей стали с алюминиевым сплавом используется промежуточный слой из чистого алюминия, что резко снижает образование интерметаллидов. Интерметаллические соединения между сталью, сваренной трением, и алюминиевыми сплавами основаны на железо-алюминии, следовательно, можно ожидать, что хрупкие соединения также будут образовываться между сталью и чистым алюминием, но это не так. Чистый алюминий намного мягче, чем алюминиевый сплав.

    Это означает, что температура, необходимая для протекания мягкого чистого алюминия и образования сварного шва, намного ниже, чем у алюминиевого сплава. Более низкие температуры помогают уменьшить образование хрупких соединений.

    Сваривать алюминий со сталью

    Из-за сложности изготовления прочных сварных швов между этими материалами во многих коммерческих применениях для соединения алюминиевых сплавов со сталью используются механические крепежные элементы. При использовании механических крепежей и в зависимости от применения необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить гальваническую коррозию.

    Гальваническая коррозия преимущественно происходит на алюминиевом сплаве. Чтобы предотвратить это, требуется изоляция алюминиевого сплава от стали, что обычно происходит при использовании изолирующего покрытия или краски.

    Сварка алюминия и его сплавов со сталью. Как сварить алюминий и сталь?

    Трудности при сварке алюминия и стали и способы их сваривания

    Из-за сильных различий в физико-химических свойствах алюминия и алюминиевых сплавов и стали, их сваривание чрезвычайно затруднено. Для их сварки можно использовать контактную сварку, сварку диффузионно-вакуумную и сварку плавлением, но только в среде аргона.

    При сварке плавлением возникают сплавы алюминия и железа. Они представляют собой твёрдые, но очень хрупкие межкристаллические соединения. В этой связи контактная сварка сопротивлением даёт лучшие результаты. Но при контактной сварке оплавлением возникают тугоплавкие примеси, которые не вытесняются при осадке стыка. Поэтому, для такого вида сварки следует подбирать такие режимы, при которых свариваемые металлы не будут прогреваться.

    Сварка алюминия и стали с покрытием стальных кромок промежуточным металлом

    Для улучшения протекания процесса сварки используют технологические приёмы, которые обеспечивают расплавление алюминия, а не стали. Например, перед началом сварки кромки стали покрывают различными металлами, которые наносятся горячим, или гальваническим способом. Аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом выполняют по этим покрытиям с использованием присадочной проволоки. Хорошие результаты сварки получаются, также, при электрометаллизации кромок.

    Наиболее простым способом покрытия кромок промежуточным металлом является способ горячего алитирования. Суть его состоит в окунании стальных кромок в расплавленный алюминий, выдержкой в нём в течение 40мин и последующем медленном охлаждении. Но практические опыты, проведённые Ленинградским корабельным институтом (ныне Санкт-Петербургский государственный морской технический университет) и институтом электросварки имени Е.О. Патона показали целесообразность других металлов, или применение биметаллических вставок.

    Читайте также  Мини плавильня для алюминия своими руками

    Выбор покрытия зависит от требований прочности, предъявляемых к сварному соединению. Кроме того, учитываются и экономическая целесообразность. Наиболее дорогим способом является метод гальванического покрытия.

    Для аргонодуговой сварки (АДС) сплава АД1 со сталью, в качестве покрытия для стальных кромок наиболее хорошо подходит олово, которое наносится гальваническим способом или методом горячего погружения.

    Для АДС сплава АМц в качестве покрытия для стальных кромок лучше выбирать алюминий или цинк и наносить их гальваническим способом. Цинк, нанесённый методом горячего погружения, обеспечивает более низкую прочность стыка.

    Для АДС сплава АМг неплохие результаты обеспечивает покрытие стальных кромок оловом или латунью, нанесённых горячим погружением, цинком, нанесённом гальваническим способом или горячим погружением, или, сварка без покрытия. Но более удачным будет выбор двухслойного покрытия из меди и цинка, нанесённого гальваническим способом. Покрытие из серебра, сплавов АМг3 и АМг показывает удовлетворительные результаты.

    Сварка алюминия со сталью через биметаллические вставки

    Способ сварки алюминия со сталью путём нанесения металлических покрытий на стальные кромки технологически достаточно сложен. Поэтому, подобные способы целесообразно применять в случае сварки мелких изделий. На практике наибольшее распространение получил способ сварки с использованием промежуточных вставок из биметалла. Примеры таких соединений указаны на рисунке:

    Биметаллические вставки изготавливаются из крупногабаритных биметаллических пластин, из углеродистой стали и хромоникелевой, при помощи сварки взрывом. Впервые такой метод был предложен Раздуем Ф.И. и Ситаловым В.П.

    Аргонодуговая сварка алюминия со сталью

    Технология аргонодуговой сварки алюминия со сталью показана на рисунке слева. Для её выполнения на стальные кромки наносят комбинированное покрытие, состоящее из слоя меди и слоя цинка. Сварочная горелка устанавливается таким образом, чтобы дуга между вольфрамовым электродом и изделием возбуждалась на расстоянии 1-2мм от кромки стыка, на котором установлен присадочный пруток.

    Также рекомендуется выполнять предварительное покрытие стали слоем алюминия, т.е. алитирование при помощи т.в.ч. В этом случае, в момент нагрева при флюсовании расплавляется алюминий и покрывает стальные кромки слоем, толщиной 0,5-1,5мм. Кроме этого, допускается непосредственное нанесение алюминия на сталь в виде валиков, на которые в дальнейшем укладывается сварной шов.

    Приблизительные режимы сварки алюминия со сталью для вольфрамового электрода диаметром 2-3мм, составляют: сила тока 80-130А, скорость сварки 6-12м/ч, диаметр присадочной проволоки 2-3мм. Если сварку производят по заранее уложенным алюминиевым валикам, то сила сварочного тока может быть увеличена до 160-180А, при диаметре электрода 3мм.

    Сварка алюминия со сталью: особенности сварочного процесса, способы и применяемые технологии

    Сварку алюминия со сталью часто применяют в радиоэлектронике, авиации и производстве бытовой техники.

    Особенности сварки алюминия со сталью

    Соединение этих металлов позволяет изделиям из них совмещать их преимущества. Если нужно получить качественный сварной шов, обязательна подготовка металлов перед сварочным процессом и соблюдение технологии сварки.

    Сварка алюминия и его сплавов со сталью имеет свои нюансы:

    Качественное сварное соединение должно обладать пластичностью не ниже, чем у стали, и прочностью не ниже, чем у алюминия.

    Для соединения алюминия и стали чаще всего используются аргонодуговая сварка с неплавящимся электродом или сварка через биметаллические вставки. В промышленности также используют сварку взрывом, диффузионную, лазерную, электронно-лучевую и точечную сварки.

    Сварка алюминия со сталью аргонодуговым способом

    Перед началом сварочного процесса кромки металлов рекомендуется очистить и нанести на них защитное покрытие. Самое доступное по цене из них — цинковое.

    Присадочный материал в этом случае — проволока марки АД1 из алюминия с присадкой кремния (он хорошо влияет на формирование диффузионной прослойки стабильного качества) или проволока из сплава АК-5.

    Важно! АМг-6 не рекомендуют применять, поскольку эта присадка дает низкую прочность сварного шва.

    Чтобы подготовить стальную деталь к сварке, для стыкового соединения нужно скосить кромки под углом 70° для максимальной прочности соединения.

    Кромки нужно тщательно очистить пескоструем или механически обработать, затем нанести поверхностный слой.

    Аргонодуговую сварку алюминия и стали отличает расположение дуги: в начале сварки первого прохода оно удерживается на присадочном прутке, а в процессе сварки последующих проходов — на присадочном прутке и образующемся валике. Это обезопасит покрытие от преждевременного выгорания.

    Во время сварочного процесса важно последовательно накладывать валики шва (зависит от вида соединения).

    • сварка МИГ — происходит на постоянном сварочном токе обратной полярности;
    • сварка ВИГ — бывает и на переменном сварочном токе, и на постоянном токе прямой полярности.

    Величина сварочного тока должна зависеть от толщины свариваемого металла:

    • до 3 мм: 110-130 А;
    • 6-8 мм: 130-160 А;
    • 9-10 мм: 180-250 А.

    Техника выполнения сварных швов

    Для соединения алюминия и стали нужно выбирать способ техники сварки углом вперёд, с углом наклона электрода от вертикали вдоль оси сварного шва 40-45 градусов.

    Важно правильно выбрать скорость сварки, поскольку от неё зависит, сколько между собой будут взаимодействовать жидкий алюминий и сталь. Это напрямую влияет на толщину и стабильность соединительного слоя.

    Скорость сварки необходимо выбирать максимально возможной: не менее 7 м/ч для сварки первых проходов многопроходных сварных швов и не менее 12 м/ч для однопроходных и последующих проходов многопроходных сварных швов. На это есть причины:

    • интенсивное образование интерметаллидов во время длительного контакта стали и алюминия на высоких температурах;
    • интенсивное образование корунда и рост зоны слабины;
    • интенсивное выгорание цинка.

    Сварочные и наплавочные швы нужно выполнять без поперечных и возвратно-поступательных колебательных движений. Присадку в сварочную ванну нужно подавать со стороны оцинкованной стали для уменьшения выгорания цинка.

    Горелку нужно смещать относительно стыка сварного шва в сторону алюминия или алюминиевого сплава на 1-3 мм. Это связано не только с уменьшением выгорания цинка, но и с тем, что, обладая высокой теплопроводностью, алюминий нагревается и расплавляется значительно медленнее, чем сталь и цинк, который её покрывает.

    Послесварочная термическая обработка сварного соединения нежелательна, температура его эксплуатации не должна превышать 270 градусов. В противном случае, толщина прослойки может увеличиться, что приведёт к снижению динамической прочности или разрушению сварного шва.

    Сварка через биметаллические вставки

    Биметаллические переходные материалы (вставки) — это алюминиевые элементы, к которым уже прикреплен другой материал.

    Для сварки вставок чаще применяют стандартные технологии — GMAW и GTAW.

    Стальную сторону вставки нужно приварить к стали, алюминиевую — к алюминию. В процессе важно не перегреть вставки, иначе образуется хрупкое интерметаллическое соединение на стыке стали и алюминия внутри вставки.

    Разрушение сварного шва, содержащего интерметаллиды происходит, как правило, ещё во время горения сварочной дуги. Но даже если шов не разрушится в процессе или в конце сварки, он напомнит о себе, когда изделие будут эксплуатировать.

    Сначала лучше варить алюминий с алюминием. Это позволит увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и не допустит перегрева на участке соединения стали с алюминием.

    Этот способ часто применяют, когда хотят получить качественные сварные швы. Подобную технологию используют в судостроении.

    Другие способы сварки алюминия со сталью

    Лазерным способом пользуются не только для создания миниатюрных соединений, но и для того, чтобы получить длинные швы, например, в автомобильной промышленности. Этот способ позволяет тонко управлять тепломощностью импульсного лазерного излучения.

    Чтобы получилось нахлёсточное соединение, нагрев лазером нужно вести со стороны стали. Она нагреется до температуры, когда алюминий уже расплавится, но останется твёрдой.

    Прочность швов можно повысить с помощью присадки на основе алюминия.

    Диффузионная

    В этом сварочном процессе соединяемые детали не расплавляются. Но из-за их продолжительного контакта на высокой температуре образуются интерметаллидные фазы.

    Электронно-лучевая

    На сталь наносят буферные покрытия из титана, никеля и циркония: тогда сварочный процесс будет успешен.

    Точечная контактная

    Хорошее точечное соединение стали и алюминия получается не всегда, даже если варить на конденсаторных машинах с жестким режимом разряда.

    Этого можно избежать, применив промежуточную биметаллическую ленту. Полученные точечные соединения по прочности можно сравнить с клепаными.

    Сварка взрывом

    Соединения алюминия и стали, которые получаются при взрывном сварочном процессе, применяют на верфях Японии, Польши, США, Великобритании, Франции и других стран в качестве промежуточного элемента, который потом приваривают к основным материалам изделия.

    Сварка алюминия

    Свариваемость

    • На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al2O3, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
    • Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
    • Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
    • Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.
    • Большая усадка металла, обусловленная высоким коэффициентом линейного расширения, приводит при затвердевании сварного шва к значительным деформациям.
    • Высокая теплопроводность алюминия вызывает необходимость применения сварочного тока, превосходящего в 1,2-1,5 раза ток для сталей, — несмотря на то, что температура плавления последних значительно выше, чем у алюминия.
    • К дополнительным трудностям сваривания алюминия следует отнести и то, что на практике — особенно при сварке алюминия в домашних условиях — приходится иметь дело с различными сплавами неизвестной марки, которые для качественного сваривания могут требовать особых материалов и режимов сварки.
    Читайте также  Как склеить алюминий с алюминием?

    Способы сварки алюминия

    • сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (режим AC TIG);
    • сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки (режим DC MIG);
    • сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа (режим MMA).

    Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

    Подготовка металла к сварке

    • Очистка и обезжиривание. Свариваемые детали и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от грязи, масла и жира. Обезжиривание производят ацетоном, авиационным бензином, уайт-спиритом или иным подходящим растворителем.
    • Разделка кромок (при необходимости). Сварку деталей толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок, при большей толщине требуется разделка. Исключением из этого правила является сварка алюминия покрытыми электродами, при которой разделку кромок выполняют при толщине металла выше 20 мм. Для деталей из тонкого листа (до 1,5 мм толщиной) целесообразно применение отбортовки
    • Удаление оксидной пленки. Кромки деталей на ширине 25-30 мм зачищают наждачной бумагой, напильником или металлической щеткой из нержавеющей стали с диаметром проволоки не более 0,15 мм.

    Сварка алюминия штучными покрытыми электродами (режим MMA)

    Покрытыми электродами можно сваривать как технически чистый алюминий, так и его сплавы. Взамен старых, имеющих значительные недостатки, марок ОЗА-1 и ОЗА-2, сегодня выпускаются более совершенные электроды для сварки алюминия УАНА и ОЗАНА, позволяющие сваривать все основные виды алюминиевых сплавов. В частности, для сварки деталей из алюминия технической чистоты используются электроды ОЗАНА-1, деталей из алюминиево-кремнистых сплавов (АЛ-4, АЛ-9, АЛ-11) — ОЗАНА-2.

    Сварка производится постоянным током обратной полярности. Сварочный ток принимается из расчета 25-30А на 1 мм диаметра электрода.

    Для получения удовлетворительного качества шва необходим подогрев — до 250-300°С для металла средних толщин, и до 400°С — для массивных деталей. Подогрев и медленное охлаждение позволяют получить достаточное проплавление металла при умеренных сварочных токах, избежать возникновения кристаллизационных трещин и уменьшить коробление. При сварке крупных деталей целесообразен локальный подогрев.

    Сварка алюминиевыми электродами имеет свои особенности, вызываемые тем, что они плавятся в 2-3 раза быстрее, чем стальные. Скорость сварки, следовательно, должна быть существенно выше. При обрывах дуги кратер и конец электрода покрываются коркой шлака, препятствующей повторному зажиганию дуги. В связи с этим сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Поперечных колебаний электродом (как при сварке стали) делать не следует.

    Сразу же после сварки необходимо удалить шлак со шва, промыть его горячей водой и обработать стальной щеткой. Наличие шлака в зазорах и углах может вызвать коррозию металла.

    В силу своих недостатков, сварка алюминия покрытыми электродами не пользуется особым почитанием среди мастеров сварки. Предпочтение отдается аргонной сварке алюминия.

    Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (режим AC TIG)

    При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

    В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры — диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа — зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

    Тип соединения Тол-
    щина метал-
    ла, мм
    Диаметр элек-
    трода, мм
    Диаметр приса-
    дочной прово-
    локи, мм
    Сва-
    рочный ток, А
    Расход аргона, л/мин
    С отбортовкой кромок 1,0
    1,5
    2,0
    1,0
    1,6-2,0
    1,6-2,0
    45-50
    70-75
    80-85
    4-5
    5-6
    7-8
    Встык без разделки кромок, одностороннее 2,0
    3,0
    4,0
    1,5-2,0
    3,0-4,0
    3,0-4,0
    1,0-2,0
    2,0-3,0
    2,0-3,0
    55-75
    100-120
    120-150
    5-6
    7-8
    8-10
    Встык без разделки кромок, двустороннее 4,0
    5,0
    6,0
    3,0-4,0
    4,0-5,0
    4,0-5,0
    3,0-4,0
    3,0-4,0
    3,0-4,0
    120-180
    200-250
    240-270
    7-8
    8-10
    8-10

    Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом — около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

    Горелка движется вслед за присадочным прутком, а не идет впереди него. Этим обеспечивается лучшая защита шва. Важность этого требования подтверждает фото ниже, на котором шов слева выполнен рекомендуемым способом, а шов справа — иным, при котором горелка двигалась впереди прутка.

    Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника — приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

    Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

    Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

    Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

    Сварка алюминия полуавтоматами (режим DC MIG)

    Процесс MIG-сварки происходит в три раза быстрее процесса TIG-сварки, однако качество последнего выше.

    По своему принципу технология сварки алюминия полуавтоматом не отличается от технологии сварки стали. Однако имеются некоторые технические особенности:

    • Алюминий и его сплавы нельзя сваривать постоянным током прямой полярности — только обратной (по причине, о которой говорилось выше).
    • Алюминиевая проволока значительно мягче стальной, поэтому имеет склонность образовывать петли при незначительном сопротивлении в рукаве. Чтобы этого не происходило, желательно иметь 4-х роликовый механизм подачи, короткий рукав и тефлоновый вкладыш в него, снижающий сопротивление трения.
    • Так как алюминий при нагреве расширяется сильнее чем сталь, алюминиевая проволока может застрять в токосъемнике (токопроводящем наконечнике). Чтобы этого не произошло, можно использовать наконечник с чуть большим диаметром отверстия (например для алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм использовать наконечник для стальной проволоки диаметром 1,0 мм). Также для алюминиевой проволоки продаются специальные токосъемники, маркирующиеся обычно «Al».
    • Проволока из алюминия плавится быстрее стальной, поэтому при сварке необходимо обеспечить нужную скорость ее подачи — более высокую, чем стальной. Иначе придется часто менять расплавившийся наконечник.

    Марка сварочной проволоки должна соответствовать материалу. Перед ее покупкой нужно изучить информацию о видах алюминиевых сплавов, для сварки которых она используется. Нехватку информации поможет компенсировать эксперимент, без которого в любом случае не обойтись, если вы пробуете варить алюминий впервые.

    Сварить железо и алюминий

    • Авторизуйтесь для ответа в теме

    #1 Философ

    Зарабатывать бабло может каждое мурло, делать вещи из железа лишь немногим повезло

    • Наверх
    • Вставить ник

    #2 svarnoi69

    • Наверх
    • Вставить ник

    #3 Ferio

    • Наверх
    • Вставить ник

    #4 supoplex

    а я чего, я ничего, просто мимо проходил.

  • Модератор
  • Cообщений: 1 363
    • Город: Пярну, Эстония.
    • Наверх
    • Вставить ник

    #5 митька51

    • Наверх
    • Вставить ник

    #6 Ferio

    Местные кораблестроители говорили, что подобное соединение делается сваркой взрывом.

    сварить железо с алюминием обычным электродом без всяких хитрых средств и приспособ

    • Наверх
    • Вставить ник

    #7 Шурпет

  • Участник
  • Cообщений: 4 163
    • Город: Саратов
    • Наверх
    • Вставить ник

    #8 blazen79

    У меня корефан отбывал, весь в наколках, жаргоном владеет.
    Доколупались приехавшие в командировку, мол что за наколки, за что мотал, он им и выдал:
    Да по 555й отбывал.
    А что за статья?
    Да людоедство—пошли в побег, взяли «консерву» (слабый и ненужный сокамерник), потом в тайге забалабасили его. Ребята на себя всё взяли, а я по амнистии вышел чистеньким.

    Командировочные потом за километр его обходили и шушукались за спиной, а нам ржачьно до упадка

    • Наверх
    • Вставить ник

    #9 АВН

    • Наверх
    • Вставить ник

    #10 vax911

    Не, ну это совсем другое дело,вообще не секрет, но товарющу надо. Чушь ещё два раза.

    • Наверх
    • Вставить ник

    #11 АВН

    • Наверх
    • Вставить ник

    #12 vax911

    vax911 , Вы присутствовали при изготовлении этих конструкций или знаете об этом из СМИ?

    • Наверх
    • Вставить ник

    #13 АВН

    Из анкеты : «Искал информацию о сварке биметаллов».

    • Наверх
    • Вставить ник

    #14 vax911

    НПО «Прометей» изготавливает в Гатчине только биметаллические пластины, КБМ и другие.Производство достаточно сложное,чистое и потому дорогое.На СФ «Алмаз» мои друзья ремонтировали надстройки из АМг и приваривали их через БМ к стальной палубе.Ни о какой приварке алюминиевых сплавов к стали разговора даже не было.

    Есть технология наплавки на сталь ниобия,а потом приварки к нему АМг,но я про это только слышал.Что касается коррозионностойкости подобных соединений,то Вы абсолютно правы — она стремится к нулю.Это я видел своими глазами на МПК и на фотографиях с СМП.

    • Наверх
    • Вставить ник

    #15 АВН

    • Наверх
    • Вставить ник

    #16 vax911

    • Наверх
    • Вставить ник

    #17 Философ

    Зарабатывать бабло может каждое мурло, делать вещи из железа лишь немногим повезло

    • Наверх
    • Вставить ник

    #18 ARGONIUS

  • Участник
  • Cообщений: 2 578
    • Город: Н.Новгород