Требования, типы соединений и другая информация, относящаяся к процессу сварки цветных металлов, содержится в ГОСТах, обязательных для выполнения.
Содержание
ГОСТы
Дуговая сварка алюминия и сплавов в инертных газах:
Дуговая сварка трубопроводов из меди и медно-никелевого сплава:
Отличительные черты
Сварочный процесс (тип соединения и технология) цветных материалов зависит от их свойств, а именно:
- плотности;
- температуры плавления;
- химической активности;
- механических показателей;
- температуры кипения;
- теплопроводности.
Некоторые особенности поведения цветных металлов и сплавов при сварке отражены в таблице.
| Свойства | Возможные проявления и действия | Материалы |
| Невысокая температура плавления и кипения |
| Цирконий, латунь, титан, алюминий, бронза |
| Легкое окисление с возникновением тугоплавких оксидов |
| |
| Повышенная восприимчивость расплавленного сплава или металла к поглощению газов | Пористость сварного шва | Все, особенно – молибден, титан, ниобий, цирконий, тантал |
| Большая теплопроводность и удельная теплоемкость | Быстротечное охлаждение зоны сварки, что приводит к потребности в предварительном нагреве предмета перед сваркой и повышению теплового режима сварки | Магний, медь, алюминий |
| Высокий коэффициент линейного расширения | Возникновение:
| |
| Внезапное снижение механических качеств во время нагрева | Легкое разрушение металла при ударе | |
| Проваливание сварочной ванны в результате воздействия своего веса | Алюминий и бронза |
Оборудование
Применяемое оборудование для сварки цветных металлов зависит от их вида и метода сварки.
К сварочным принадлежностям и инструментам относятся:
- стол сварочный или устройство для сборки и закрепления элементов;
- источник тока;
- сварочный прибор;
- дополнительные элементы и устройства (в зависимости от типа сварки);
- кабель;
- вещи сварщика (костюм, маска);
- различные инструменты;
- средства пожаротушения.
Технология процессов
Методы сварки цветных металлов выбираются в соответствии с их физико-химическими свойствами. При выборе способа учитывают наличие:
- необходимой оснастки;
- сварочных материалов.
Также учитывается экономическая и техническая целесообразность метода и квалификация технологов и сварщиков.
Таблица свариваемых цветных металлов и применяемых типов сварки.
| Наименование металла | Дуговая | Аргонодуговая | Электрошлаковая | Электронно-лучевая в вакууме | Газовая |
| Алюминий | + | + | + | + | |
| Магний | + | + | |||
| Медь | + | + | + | ||
| Никель | + | + | + | ||
| Титан | + | + | |||
| Тантал | + | + | |||
| Цирконий | + | + | |||
| Гафний | + | + | |||
| Молибден | + | + | |||
| Вольфрам | + | + | |||
| Ниобий | + | + | |||
| Цинк | + | + | |||
| Серебро | + | + | |||
| Ванадий | + | ||||
| Свинец | + | + | + |
Подготовка к работе
Процесс подготовки к проведению сварочных работ цветных металлов зависит от вида соединяемых материалов и типа сварки.
Перед началом работы производится подготовка деталей. Выполняется зачистка плоскостей и кромок в соединяемых местах от загрязнений и пленки окиси. В случае необходимости поверхность обезжиривается, промывается и просушивается.
Сварка алюминия
Сложность процесса заключается в наличии на поверхности алюминия и его сплавов оксидной тугоплавкой пленки, которую перед началом работ необходимо удалить.
Виды сварки:
- дуговая;
- автоматическая и полуавтоматическая по слою флюса;
- в инертных газах;
- газовая;
- электрошлаковая.
Наиболее часто применяемый вид – ручная и механизированная сварка в защитных газах. Особенности процесса:
- электроды – вольфрамовые и плавящиеся;
- инертные газы: аргон (1 или 2 сорта), высокой чистоты гелий или их смесь.
В соответствии с маркой сплава подбирается присадочная проволока.
Ручной аргонодуговой метод неплавящимся электродом применяется при толщине алюминия до 10 мм и ведется на переменном токе. Способ плавящимся электродом проводится в аргоне или смеси гелия и аргона, ток – постоянный, обратной полярности. Процесс механизированной сварки проводится с фторидно-хлоридными флюсами. Метод автоматической сварки по флюсу одним электродом выбирают при толщине алюминия 5-10 мм. При толщине, превышающей этот диапазон, берут расщепленный электрод, обеспечивающий надежный провар.
При работе с металлами более 10 мм толщиной уместен метод полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде защитного газа. В процессе работы швы большой протяженности разбиваются на небольшие участки.
Метод автоматической сварки вольфрамовым электродом в инертных газах может быть однодуговым (толщина материала до 12 мм) или трехфазным (более 12 мм). С целью получения высококачественных швов работу выполняют одним проходом.
Электрошлаковая сварка производится пластинчатым электродом. Ток — переменный, используют флюсы.
Особенности сварки ручной дуговой покрытыми электродами:
- толщина алюминия – более 4 мм;
- ток – постоянный, полярность – обратная.
Необходим предварительный подогрев металла.
Ручная дуговая сварка угольными электродами на постоянном токе прямой полярности применяется для соединения неответственных конструкций. На присадочный пруток и соединяемые кромки накладывается слой флюса.
Газовая сварка выполняется с флюсами, левым способом. Применяется для соединения элементов встык.
Соединение меди и никеля
Медь и никель относятся к тяжелым цветным металлам.
Сварка меди
Плохая свариваемость обусловлена:
- чрезмерной склонностью к образованию трещин;
- жидкотекучестью;
- высокой теплопроводностью.
Поэтому основная сложность – получение сварного шва без трещин, пор и окисных включений.
Наиболее используемые методы сварки:
- Ручная дуговая — проводится короткой дугой, электрод – плавящийся покрытый. Ток – постоянный, полярность – обратная. Сплавы до 4 мм соединяются без проведения подогрева. Медь толщиной 5-10 мм заблаговременно подвергается подогреву до 250-300° С.
- В защитных газах проводится неплавящимся электродом. Ток – постоянный прямой полярности (для меди) и переменный (для бронзы). Дуга при работе защищается азотом, гелием, аргоном или их смесью.
- Под флюсом угольными электродами используется для работы с малоответственными деталями, толщина которых менее 15 мм. Графитовые электроды используют при толщине выше 15 мм. Ток – постоянный, прямой полярности.
Сварка никеля
Виды:
- Дуговая вольфрамовым электродом (прямой полярности постоянный ток). Защитный газ – аргон 1 сорта, присадочная проволока с содержанием марганца. Сварка никеля толщиной более 4-5 мм проводится плавящимся электродом.
- Механизированная под флюсом сварка (ток постоянный, полярность – обратная). Применяемые флюсы – бескислородные или безокислительные, реже – керамические.
- Метод ручной дуговой сварки толстопокрытыми электродами (постоянный ток обратной полярности). Работа с тонким металлом производится угольным электродом с флюсом.
- Газовая – для сварки деталей небольших размеров до 4 мм толщиной.
Сварка свинца
Основные причины сложности сварки свинца – его низкая температура плавления и образование тугоплавких окислов с высокой температурой плавления. Применяемые типы сварки:
- Газовая ацетилено-кислородная. Применяют флюсы и присадочную свинцовую проволоку или полосы листового свинца.
- Ручная дуговая угольным электродом в среде защитных газов неплавящимися и плавящимися электродами. Производится короткой дугой. Ток – постоянный, полярность – прямая.
Соединение сплавов из титана
Химическая активность материала к газам при высокой температуре является основной проблемой сварки титана. Поэтому при работе требуется защита от атмосферного взаимодействия всех участков материала, нагретого выше 500° С.
Разновидности сварки:
- Дуговая в среде инертных газов неплавящимся и плавящимся электродом. С постоянным током прямой полярности. Газ – аргон или гелий.
- Сварка плавящимся электродом проводится за два прохода с постоянным током обратной полярности.
- Способ под флюсом производится на оборудовании с постоянным током, полярность – обратная.
- Электрошлаковая с использованием бескислородных флюсов применяется для соединения титана толщиной более 40 мм.
