Как приварить дюраль к металлу

Содержание
  1. Сварка алюминия со сталью: особенности сварочного процесса, способы и применяемые технологии
  2. Особенности сварки алюминия со сталью
  3. Сварка алюминия со сталью аргонодуговым способом
  4. Техника выполнения сварных швов
  5. Сварка через биметаллические вставки
  6. Другие способы сварки алюминия со сталью
  7. Диффузионная
  8. Электронно-лучевая
  9. Точечная контактная
  10. Сварка взрывом
  11. Как и чем заварить дюраль в домашних условиях
  12. Свойства и свариваемость дюралюминия
  13. Достоинства и недостатки
  14. Подготовка дюрали к сварке
  15. Технология сварки
  16. Сварка алюминия и его сплавов со сталью. Как сварить алюминий и сталь?
  17. Трудности при сварке алюминия и стали и способы их сваривания
  18. Сварка алюминия и стали с покрытием стальных кромок промежуточным металлом
  19. Сварка алюминия со сталью через биметаллические вставки
  20. Аргонодуговая сварка алюминия со сталью

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:

  • у этих двух металлов большая разница в температурах: пока сталь только прогревается, алюминий уже становится жидким;
  • коэффициент линейного расширения обоих металлов так же сильно различается, поскольку возникают значительные термонапряжения по линии перехода от стали к алюминию;
  • разные теплопроводность и теплоёмкость металлов приводят к термическим напряжениям;
  • в сварном шве может образоваться тугоплавкая окисная плёнка. Чтобы её устранить, рекомендуют использовать специальный флюс.

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.
Читайте также:  Штатив для болгарки для резки металла

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.

Источник

Как и чем заварить дюраль в домашних условиях

Дюралевые сплавы обязаны названию немецкой фирме «Дюраль», начавшей выпуск деталей из различных алюминиевых сплавов. Благодаря низкому удельному весу, прочности, стойкости к коррозии, дюралюминий часто используется производителями. Сварка дюралюминия требует учета особенностей дюраля. Метод горячей обработки подбирается в зависимости от условий, навыков сварщика, ответственности соединений.

Свойства и свариваемость дюралюминия

По физическим свойствам дюраль схож с алюминием. Легкий сплав сложно поддается свариванию, он химически активен, окисляется на воздухе, образует прочную оксидную пленку. Сварка дюрали часто производится в гаражах, небольших мастерских. Нужно учитывать физические свойства сплава: высокую плотность, наличие оксидной пленки, текучесть.

Читайте также:  Потолок грильято толщина металла

При работе с электродами уточняют марку дюраля, потому что для легирования применяют разные добавки: железо, марганец, медь, кремний. Дюраль при производстве деталей дополнительно упрочняют, металл теряет пластичность. Варят дюраль при температуре до 300°С, с применением флюса или защитной атмосферы, так как металл склонен к окислению.

Достоинства и недостатки

У горячего метода обработки дюралюминия есть ряд преимуществ:

  1. Из нескольких горячих способов всегда можно выбрать приемлемый для конкретных условий.
  2. Для сварки дюралюминия не требуется высокой квалификации. Достаточно навыков работы со сварочным аппаратом.
  3. Большой выбор расходных материалов, используют плавящиеся электроды, проволоку нескольких марок.
  4. Подготовительный этап не трудоемкий. Не нужно дополнительно обрабатывать образовавшийся шов.
  5. Себестоимость сварных работ ниже других способов монтажа дюралюминия.
  6. Для работы подходят бытовые аппараты, работающие от стандартной сети.

Недостатки горячего метода соединения дюралюминия:

  1. При температурном воздействии прочностные характеристики дюралюминия снижаются, это связано с химической активностью алюминия, он легко окисляется.
  2. Обязательность использования флюса.
  3. При скоростной электросварке сложно контролировать качество шва.
  4. При выборе электродов бывают проблемы, по внешнему виду сложно определить марку дюралюминия.
  5. Обмазка не защищает ванну расплава.
  6. Для выполнения прочных соединений приходится использовать аргоновую сварку.

Подготовка дюрали к сварке

Прежде, чем сварить дюралюминий, поверхность заготовок необходимо подготовить. Детали очищают, удаляют неровности наждачкой или железной щеткой, зачищают стыки до блеска – снимают оксидную пленку. Затем металл обезжиривают. Разделку кромок делают у заготовок толщиной более 4 мм, их срезают под углом 30–35°. Дюралюминий варится под флюсом, его наносят на металл равномерно, закрывают всю рабочую зону.

Технология сварки

Чтобы заварить дюраль, используют разные методы. В домашних условиях металл варят электродуговым аппаратом плавящимися электродами. На производстве чаще применяют полуавтоматы, аргоновую сварку.

Расходные материалы выбирают под вид дюраля:

  • ОЗА-1, стержень легирован титаном, медью;
  • ОЗА-2 – алюминий с железом, титаном;
  • ОЗАНА-1, ОЗАНА-2 – с кремнием, железом, ОЗАНА-1 применяют для сплавов А0, А1, А2, А3; ОЗАНА-2 – для АЛ4, АЛ9 и АЛ11;
  • ОК96.10, ОК96.20 – стержень с марганцем, кремнием, железом.

Стержни предварительно прогревают до 150°С, просушивают. Для выполнения швов применяют сварочный трансформатор или другой преобразователь тока. Важно учитывать высокую текучесть алюминия, работы лучше проводить в нижнем положении. Скорость образования шва должна быть высокой, чтобы не образовалась большая ванна расплава. Качественных швов электродуговым методом не получить. Они получаются пористыми, возможно растрескивание. В металле возникают остаточные напряжения.

  1. Вольфрамовый электрод применяется для стыковых соединений заготовок от 3-х мм толщиной. Нужно изолировать рабочую зону облаком инертного газа.
  2. Газосварка ацетиленом с использованием угольного электрода малоэффективна, образуются непрочные швы. С плазменными водородно-кислородными горелками получают прочные соединения.
  3. При работе с полуавтоматом нужно учитывать несколько нюансов: скорость подачи проволоки должна быть высокая; важно отрегулировать мощность дуги так, чтобы металл не перегревался.
  4. Аргоновая сварка с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода – метод, позволяющий получать качественные соединения. Аппарат настраивают на переменный ток.

При проведении сварочных работ необходимо придерживаться правил ТБ, предварительно проверять сварочное оборудование. Выбор метода зависит от режима работы детали. Если нагрузка на скручивание, шов должен быть надежным. Для статической достаточно заварить дюраль плавящимся электродом.

Источник

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.

Читайте также:  Основные свойства сплавов цветных металлов

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.

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.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector