Аргонно-дуговая сварка

Сварка аргоном в настоящее время широко применяется при ремонте различных частей и узлов автомобилей. Высокое качество аргонно-дуговой сварки позволяет использовать этот вид сварочных работ при фиксации деталей кузова, элементов АКПП и МКПП, ремонте блоков двигателя и поддонов картера. При этом особенностью аргонной сварки является возможность применения этой технологии во многих смежных областях. Сварка аргоном позволяет проводить полный спектр работ с алюминием, нержавеющей сталью, чугуном, титаном и цветными металлами в г.Уфе, Башкортостан

Полная оснащенность нашего цеха нескольким видами аппаратов для сварки аргона обеспечивают не только оперативное устранение возникающих проблем, но и возможность учитывать специфические особенности ремонтных работ с применением алюминиевой сварки, используя при этом конкретный тип сварочного оборудования.

Аргонно дуговая сварка в г.Уфа проводится только высококвалифицированными специалистами, с использованием качественных материалов и профессионального оборудования для сварки алюминия.

Подробнее по тел. 8-917-42-12-035

Технология аргоннодуговой сварки алюминия

Сварка в среде защитного газа аргона не имеет ничего общего с пайкой или плазменным напылением. Сварка алюминия - процесс сложный и требующий от специалиста высокой квалификации. В первую очередь это связано с химическими особенностями алюминия.

При нагреве алюминия и его соприкосновении с кислородом воздуха, на поверхности образуется пленка окисла, которая препятствует работе с ним с использованием обычной электродуговой сварки. Для предотвращения взаимодействия нагретого алюминия с содержащимся в воздухе кислородом применяют один из инертных газов, а именно аргон.

Для сварки применяют тугоплавкие электроды из вольфрама. Электрод окружен керамическим соплом, из которого под высоким давлением к месту сварки нагнетается аргон. Благодаря этому в области сварки аргоном поддерживается среда с очень низким содержанием кислорода, что позволяет держать электрическую дугу между деталью и окончанием не плавящегося электрода. Главная цель создаваемой таким путем электродуги – это плавка самой детали и присадочной проволоки.

Аргоно-дуговая сварка также подходит для различных сплавов. Присадочный материал выбирается близкий по составу к металлу, из которого изготовлена деталь. Шов, получившийся после дуговой сварки с аргоном, представляет собой единое целое со свариваемыми деталями, что позволяет обеспечить прочность, герметичность, и долговечность будущего изделия.

Поскольку алюминий – это один из самых распространенных материалов, использующихся при производстве автокондиционеров и подогревателей, то применение аргонной сварки является оптимальным решением задачи по устранению механических повреждений различных алюминиевых элементов этих систем. Ведь стоимость аргонной сварки намного ниже стоимости замены соответствующей сломанной детали.

На сварочные работы предоставляется гарантия.

Общие характеристики аргонодуговой сварки

Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм Iсв = 120–240А. При силе тока Iсв больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около Iсв 100А. Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».

Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавить изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.

Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость. Область применения и преимущества аргонодуговой сварки.

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия (сварка алюминия в Уфе, сварка нержавейки). Однако объем ее применения относительно невелик.

Технология сварки алюминия

Высокая активность алюминия с кислородом способствует созданию на его поверхности тугоплавкой пленки оксида алюминия (А1203), которая препятствует сплавлению основного и электродного металлов. Это происходит из-за большой разницы температур, требуемых для плавления. Так как для плавления основного металла требуется всего 658°С, а оксид алюминия плавится при температуре 2050°С, то в массиве сварочного шва появляются непровары и шлаковые включения. Это отрицательно сказывается на механической прочности сварного соединения и чтобы преодолеть эту технологическую трудность, нужно применять ряд специальных способов. Свариваемости алюминия мешают органические водосодержащие загрязнения (пыль, жировая пленка и т.д.), имеющиеся на кромках свариваемых деталей, а легирование некоторых сплавов повышенной прочности цинком и магнием становится причиной появления холодных трещин. Адсорбированная влага, газонасыщенность основного и присадочного материалов способствуют появлению большого количества;пор. Учитывая все вышеизложенные явления, препятствующие нормальному свариванию алюминия, кромки и поверхности перед сваркой нужно тщательно готовить.

Подготовительный этап включает в себя обязательную очистку свариваемых деталей проволоки от следов краски, жировых включений, а имеющуюся пленку оксида удаляют механическим или химическим путем. Для обезжиривания используют авиационный бензин, уайт-спирит, ацетон технический и растворители, изготовленные на их основе.

После обезжиривания свариваемые поверхности подвергают химической обработке. Процесс химической обработки включает в себя:

  • травление свариваемых деталей в растворе едкого натра (NaOH) и натра фтористого (NaF) в соотношении 1:1 продолжительностью 1 - 2 минуты;
  • промывку в горячей проточной воде при температуре не ниже 50°С, а после этого - в холодной воде;
  • осветление в течение 1-2 минуты при комнатной температуре в растворе азотной кислоты (HN03) с концентрацией не ниже 350 - 425 г/л;
  • промывку в горячей проточной воде с последующей естественной сушкой.

Для удаления оксидной пленки часто применяют сварочный флюс АФ-4А.

Обезжиривание, травление и осветление выполняют не позже, чем за 2 - 4 часа до начала сварочных работ. Для этого сварочную проволоку разделяют на мотки, массой не более 5 кг, таким образом, чтобы в процессе обработки витки не соприкасались друг с другом. Обработку проводят при вертикальном положении мотка. Поверхность обработанных деталей и проволоки должна быть серебристо-матового цвета без загрязнений и желтого налета. В случаях, когда сварочная проволока не используется сразу же после химической обработки, ее упаковывают в полиэтиленовую пленку и хранят в герметической таре. Срок такого хранения нив коем случае не должен превышать 36 часов, а если это условие не соблюдается, то проводят повторную обработку. При этом количество повторных обработок сварочной проволоки должно быть более двух. Нельзя брать проволоку и касаться свариваемых поверхностей голыми руками. Лучше всего для этого использовать чистые хлопчатобумажные рукавицы.

Непосредственно перед сварочными работами кромки деталей и прилегающие к ним участки зачищают шабером до металлического блеска. Отрезок времени между химической обработкой и механической зачисткой не должен быть более 4 часов. Нельзя для этого использовать обработку абразивными кругами или шлифовальной бумагой, в также нельзя применять пескоструйные и дробеструйные аппараты, так как это может привести к появлению шлаковых включений в массиве шва и к другим дефектам, что будет отражаться на качестве сварного соединения.

Предсварочную сборку деталей выполняют при помощи механических приспособлений, обеспечивающих жесткое крепление. Для этого используют специальные кондукторы, прижимные устройства, тиски, различного вида струбцины и т.д. Свариваемые детали сжимают между собой так, чтобы зазор между ними был минимальный. Усилие сжатия для деталей толщиной до 4 мм должно быть не менее 1,2 кН (10 кгс), а при большей их толщине - не менее 0,3 кН. Жесткое закрепление деталей снижает вероятность коробления и деформаций. Если сварку осуществляют без прижимных приспособлений, то ее выполняют на предварительных прихватках. Для прихватки используют ту же сварочную проволоку, что и для основной сварки. Количество прихваток и расстояние между ними должно обеспечить жесткую фиксацию свариваемых деталей относительно друг друга.

Сварку стыковых соединений обычно выполняют на подкладках с канавкой, обеспечивающих сохранение сварочной ванны и формирование обратной стороны шва. Для подкладок применяют пластины из нержавеющей стали или меди, предварительно выполнив в них канавки, ширина которых должна быть не менее двух-трех кратной толщины свариваемых деталей. При сварке на больших токах применяют специальные прокладки с водяным охлаждением. При толщине свариваемых деталей до 3 мм прихватку выполняют на всю их глубину, а при большей их толщине глубина прихватки будет зависеть от формы разделки и требований, которым должно отвечать сварное соединение.

Ручную сварку покрытыми электродами применяют при изготовлении малонагруженных конструкций из технического алюминия Амц, АМг и силумина. Использование постоянного тока обратной полярности и предварительный подогрев для средних толщин (250 - 300°С) обеспечивает требуемое проплавление при умеренных сварочных тока. Для деталей большой толщины температуру предварительного подогрева увеличивают до 400°С.

Сварочную проволоку подбирают, учитывая требования изложенные в таблице 1.

Таблица 1. Марки проволок, применяемых для сварки алюминия и его сплавов

Свариваемый металлУниверсальная проволока, обеспечивающая хорошее качество шваПроволока, обеспечивающая следующие параметры шва
Повышенную стойкость против горячих трещинПовышенное временное сопротивление разрывуВысокое относительное удлинениеПовышенная корозийная стойкость
АДО, АД1CbAlCbAlCbAlCbABOOCbA85T
ДмцСвАМцСвАМцСвАМцСвАМцСвАМц
АМг2, АМг3СвАМг3СвАМг3СвАМг3АВАВ
АМгЬСвАМг5СвАМгб3СвАМгбСвАМг5Св1557
АВ, Ад31СвАК5СвАК5Св557Св1557АВ
1915Св1557СвАМг5СвАМгбСвАМгбСв1557
1201 (Д20)Св1201Св1201Св1201Св1201Св1201

Ручная дуговая сварка изделий из чистого алюминия может производиться электродами ОЗА-1, а сварка изделий из силуминов - электродами ОЗА-2 или ОЗАНА, которые по техническим характеристикам превосходят электроды серии ОЗА. Использование электродов серии ОЗАНА обеспечивает мелкокапельный перенос электродного металла, хорошее формирование шва в любых пространственных положениях, хорошую отделяемость шлаковой корки. Скорость плавления алюминиевого электрода в 2 - 3 раза выше скорости плавления стального электрода. Это обстоятельство становится решающим при выборе режимов сварки. Сварку выполняют непрерывно в пределах одного электрода, так как шлаковая пленка, создающаяся на кратере и конце электрода, препятствует повторному зажиганию дуги. Сварочный ток рекомендуют устанавливать в пределах 60 А на 1 мм диаметра электрода.

Дуговая сварка алюминия в среде защитных газов

Дуговая сварка в среде защитных газов позволяет значительно повысить качество сварных соединений, так как исключает возможность появления оксидной пленки при высокой температуре сварочной ванны. Для этого применяют как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды.

Сварка неппавящимся электродом в среде аргона обеспечивает наилучшее формирование шва, снижает вероятность деформаций. Питание сварочной дуги осуществляют от источника переменного тока с падающей внешней характеристикой. Этот вид сварки обеспечивает устойчивое горение дуги, что в свою очередь положительно сказывается на структуре сварочного шва (пористость, остаточные напряжения и деформации и т.д.). Основные режимы, выбираемые при ручной дуговой сварке, отражены в таблице 2.

Таблица 2. Основные режимы при ручной дуговой сварке

Тип сварочного соединенияТолщина свариваемого металла, ммДиаметр, ммСила сварочного тока, АРасход аргона. л/минЧисло проходов
Вольфрамового электродаПрисадочной проволоки
Стыковое с отбортовкой кромок0,811,621-1,51,5-222-3----30-4050-6060-9080-1104-54-55-65-61111
Стыковое односторонее без скоса1,62342334223370-8090-100120-140150-1807-87-87-87-81111
То же, без скоса кромок на подкладке1,6234562-33-444-555-622-2,533-43-43-480-90100-120150-170200-220220-240250-2807-87-87-87-88-108-10111111
Стыковое двустороннее со скосом кромок45-1215455-634-54-5150-200180-220200-3507-810-129-1322-53-5
Нахлёс точное и тавровое1,6234-67-101,5-222-34-55-62233-44-570-90100-120150-180220-260280-3207-87-87-88-1010-141111-22-3
Угловое1,623468-10223455-6223344-590-100100-120120-140140-160160-180220-2805-67-87-87-88-1010-14111112-3

Сварку лучше всего выполнять на максимальной скорости в ручном или автоматическом режимах, снижая до минимума размеры сварочной ванны. Такой режим сварки позволит снизить вероятность окисления металла, что положительно сказывается на качестве шва. Сварку лучше выполнять без перерыва, а в случаях вынужденных перерывов ранее наложенный шов перекрывают на 10 — 20 мм. В процессе сварки вольфрамовый электрод по отношению к изделию составляет 60 - 80°, а по отношению к присадочной проволоке - 80 - 90°. При этом присадочный материал должен постоянно находиться в зоне газовой защиты, а после окончания сварки доступ защитного газа прекращают только после остывания вольфрамового электрода. Предотвращению образования трещин способствует интенсивная подача сварочной проволоки в зону сварочной ванны.

Образованная при этом в конце сварки пирамидальная наплавка снимается механическим способом. В случаях, когда сварка ведется на прихватках, рекомендуют предварительный подогрев.

Плавящиеся электроды лучше использовать в среде гелия. Качество и надежность сварного соединения во многом зависят от степени защиты, правильного подбора сварочной проволоки и правильного подбора режимов. Питание дуги осуществляют от источника постоянного тока с жесткой внешней и вольт-амперной характеристикой. Для снижения вероятности возникновения окисной пленки и для надежного ее разрушения в случае появления сварку лучше выполнять при обратной полярности. Режимы сварки подбирают по таблице 3.

Таблица 3. Режимы сварки алюминия и его сплавов плавящимся электродом

Тип сварного соединенияТолщина свариваемого металла, ммДиаметр электродной проволоки, ммСила сварочного тока, АНапряжение на дуге,ВСкорость сварки 1х10 м/секРасход защитного газа, л/минЧисло проходов
Одностороннее без скоса кромок41,2-1,4110-15016-208,3-9,714-161
61,4-1,6260-30021-246,7-8,319-211
81,6-2310-34023-276,1-7,223-261
Тоже, со скосом кромок на подкладке102240-28020-243,3-528-301
152240-28023-255,5-6,928-302
202280-30023-253,9-530-323
252300-32020-243,9-530-324
Двустороннее со скосом кромок302,5-4280-3422-266,1-7,230-328
402,5-4280-3822-266-6,130-3212
502,5-4300-4224-304,4-5,530-3216
1002,5-4460-5428-322,7-4,231-3530

При сварке плавящимся электродом усиливается вероятность проявления пористости шва, которая во многом зависит от правильного режима сварки, подготовки свариваемых поверхностей и степени защиты ванны от воздуха, влаги и загрязнений. Хороших результатов позволяют добиться технологии сварочных работ в автоматическом режиме и плазменная сварка, на особенностях которых мы остановимся позже.

Аргонная сварка нержавеющей стали (нержавейки)

При сварке аустенитного нержавеющего проката следует учитывать отличия физических свойств от свойства углеродистого проката:

  • уделенное электрическое сопротивление почти в шесть раз больше
  • точка плавления примерно на 100С ниже
  • теплопроводность составляет около одной трети от соответствующего показателя углеродистого проката
  • коэффициент теплового расширения по длине примерно на 50% больше

Сварку можно выполнять с помощью любых методов сварки:

  • Ручная дуговая /сварка обычно при толщине материала более 1,5 мм
  • Дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG) для сварки тонких листов и труб
  • Дуговая сварка плавящимся электродом в инертном газе / Сварка в среде активных газов (MIG/MAG)отличается высокой производительностью импульсная дуговая сварка плавящимся электродом в инертном газе, для листов толщиной 0,8 мм сварка короткой дугой плавящимся электродом в инертном газе, для листов толщиной менее 0,8-3,0 мм сварка дугой со струйным переносом металла, плавящимся электродом в инертном газе, для листов толщиной более 3,0 мм
  • Плазменная сварка применяется для широкого диапазона толщины
  • Дуговая сварка под флюсом для материалов толщиной более 10 мм
  • Сварка сопротивления точечная и роликовая сварка тонких листов
  • Лазерная сварка, высокочастотная сварка и т.д.

Последующая обработка сварных швов.

На поверхности сварного соединения образуется пористый оксидный слой, содержащий в основном хром. Этот слой ослабляет стойкость соединения к коррозии. Хром оксидного слоя в основном материале возникает из стали, вследствие чего под оксидным слоем образуется так называемый слой со сниженным содержанием хрома. При необходимости, для повышения стойкости сварного соединения к коррозии, как и у основного материала, оксидный слой и зону со сниженным содержанием хрома удаляют, т.е. сварное соединение проходит последующую обработку.