Сварка цветных металлов и сплавов: особенности технологии

Сварка цветных металлов и сплавов – необходимость, с которой сталкиваются ежедневно не только крупные специализированные предприятия (авиационные, автостроение, пищевая промышленность или химический комплекс). Очень часто с необходимостью ремонта конструкций из цветных сплавов сталкиваются частные мастера и автовладельцы. Этот процесс имеет свою специфику и осуществляется не так просто, как может показаться на первый взгляд. Если у вас также возникла такая потребность и вы хотели бы узнать, как решить подобную задачу, этот материал наверняка поможет получить ответы.

Свойства сплавов цветных металлов в отношении сварки

Непосредственно цветные металлы используются очень ограничено. А вот изделия из их сплавов известны человечеству много тысячелетий. И их номенклатура и сложность изготовления только растет. А значит, и потребность в технологиях их обработки, одной из которых является сварка, также не теряет своей актуальности.

Чаще всего рядовому обывателю приходится иметь дело со следующими сплавами цветных металлов:

• Латунь (обычная — сочетание меди с цинком в пропорциях 70% к 30% или сложная, содержащая добавки и наполнители другого состава);
• Бронза (соединение меди и олова в пропорциях 85% к 15%);
• Никелевые;
• Алюминиевые (силумин, дюралюминий, авмель и другие);
• Титановые сплавы.

Параметры сварочного процесса, оборудование и условия работы подбираются с учетом химического состава конструкции из цветных металлов, их размеров и других факторов. При этом обязательно учитывать следующие особенности этих материалов:

• Окисление. Эта группа материалов склонна к процессу окисления кислородом из воздуха. В результате на поверхности металла при остывании образуется оксидная пленка. Она влияет на процесс трещинообразования и негативно сказывается на прочности изделия. Чтобы это предотвратить, сварочный процесс таких элементов должен проходить в среде защитных газов, препятствующих окислению поверхности конструкций;
• Быстрое остывание. Чтобы качественное соединение сформировалось по всей глубине контактируемых поверхностей, требуется предварительный нагрев деталей;
• Низкая температура плавления. Сварка изделий из цветных металлов не должна допускать испарения элементов, имеющих низкую температуру плавления;
• Потеря прочности при нагреве. Даже слабое механическое воздействие на стадии нагрева может привести к частичной потере формы или полному разрушению конструкции из сплавов цветных металлов. Поэтому при термическом соединении работать с ними необходимо предельно аккуратно.

С учетом всех перечисленных нюансов обработки детали из цветных металлов перед сварочным процессом должны быть предварительно подготовлены. Для любых материалов этой группы она заключается в удалении оксидов с поверхности деталей и обезжировании рабочей зоны. На деталях значительной толщины формируют кромки.

Далее разберем специфику сварочных работ при соединении элементов из различных цветных металлов.

Сварка алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы довольно сильно разнятся по фактору свариваемости. Как правило, для работы с ними используются полуавтоматические инверторы, способные генерерировать постоянный ток для электродуги, либо ручной сварки для не особо ответственных элементов. В последнем случае исполнитель должен четко контролировать угол наклона присадочной проволоки и выдерживать небольшую постоянную скорость.  Автоматическая и полуавтоматическая сварка алюминия требует использования высококачественной защитной среды и горизонтального положения выполняемого шва. При этом контакты соединяют в обратной полярности.

Помимо стандартной подготовки конструктивных элементов, рекомендуется предварительный нагрев элементов:

• До 200°С, если их толщина не превышает 8 мм;
• До 400°С, если металлическая заготовка превышает 8 мм.

Сварка деталей из алюминиевых сплавов производится с рабочей силой тока до 200А. При толщине элементов до 4 мм предварительная разделка кромок не требуется.

Сварка никелевых сплавов

Эта группа материалов отличается высокой температурой плавления (700-1000°С), высокой пластичностью и вязкостью. При воздействии электрической дуги процесс сопровождается повышенной пористостью шва за счет насыщения атмосферными газами. Поэтому оптимально при соединении деталей на основе никеля работать постоянным током на аппарате аргонодуговой сварки. При этом оптимально подбирать обратную полярность. В таком случае за счет ионизации защитного газа стабильной сварочной дуги ощутимо возрастает. Заготовка нагревается слабее, нежели электрод.

Что касается электродов, то сварка никелевых сплавов требует применения стержней с содержанием ниобия, кремния, алюминия, магния и марганца. Их присутствие в шве повышает прочность полученной конструкции.

Сварка медных сплавов

Сварка медных сплавов — латуни, бронзы и других —  может выполняться различными способами:

• электродуговой сваркой с использованием азота в качестве защитного газа;
• ручной, полуавтоматической, автоматической аргоновой;
• электронно-лучевой, создающей высокую температуру в ограниченной зоне.

В быту или мастерских используются методы, перечисленные во второй строке этого списка.

Детали толщиной до 2 мм соединяются постоянным током обратной полярности. Присадкой в таких случаях служит наплывочная проволока, содержащая значительный процент раскислителей. Толщина проволоки (1,5- 8 мм) зависит от размера соединяемых конструкций.

При высоком содержании меди можно варить MMA-инвертором на прямой полярности. Этот процесс производится короткой дугой (35-40 мм), что снижает образование брызг. Альтернативным вариантом является сварка медных сплавов ТИГ-аппаратом с применением аргонового защитного слоя.

Сварка магниевых сплавов

В случае магниевых сплавов проваривается вся подготовленная кромка полностью. Детали средней толщины (от 10 мм) требуют применения высокочастотного переменного тока. Он позволят расплавлять оксидную пленку и обеспечивать качественный результат.

В качестве защитной среды применяются гелий, аргон или их смесь. Они предотвращают образование окалины и насыщение металла шва азотом. Защитный газ в рабочую зону подается до начала сварочного процесса и по его завершению на протяжении 15-20 секунд.

Сварка сплавов на основе титана

При работе с материалами на основе титана необходимо обеспечить защитную атмосферу из инертных газов. Объясняется это высокой химической активностью титана со всеми газами, содержащимися в составе воздуха. Соответственно, подобный процесс проводится аргонодуговым аппаратом или MIG/MAG-инвертором, способным генерировать на выходе постоянный ток.

Его подключение к соединяемым элементам выполняется на прямой полярности. Это позволяет обеспечить наибольшую плотность теплоподачи на поверхность элемента. Кроме того, такой шаг снижает брызгообразование и гарантирует стабильность электрической дуги.

Все оборудование и материалы, необходимые для реализации соответствующих сварочных работ, можно найти на нашем сайте или в магазинах компании. Каталог оборудования интернет-магазина «1001 сварка» в Вашем распоряжении!