Особенности сварки деталей из чугуна и алюминия, методы сварки и применяемые материалы.

Технология и материалы зачистки поверхности кислотными растворами следующие:- обезжиривание зоны сварного шва на детали при помощи обезжиривающего растворителя;- удаление загрязнений на поверхности сварного шва механическим способом;- удаление коррозии зоны сварного шва либо водным раствором ортофосфорной кислоты и хромового ангидрида, либо водным раствором 15-25% ортофосфорной кислоты;- промытие зоны травления горячей затем холодной водой;- осушение зоны сварного шва.2.1.3 Удаление корунда электрохимическим способомКорунд, входящий в состав окисной пленки, присутствует на поверхности алюминия всегда. Вне зависимости от способа, применяемого для зачистки поверхности от окисной пленки, полностью ее удалить в неконтролируемой атмосфере невозможно. Так, обработка механическим инструментом приводит к образованию неровностей на поверхности. С целью уменьшения скорости роста окисной пленки поверхность алюминия выравнивают и наносят на нее равномерно однородную и плотную защитную пленку корунда при помощи электрохимического полирования. Пленка, образованная таким способом, обладает рядом преимуществ по сравнению с пленкой, образованной химическим способом – она тоньше, однороднее, более равномерна и обладает лучшими показателями адсорбции. Установки по нанесению электрохимической пленки работают следующим образом (рис. 2). Проволока 2 с кассеты 4 подается роликами 6 в ванну, в которой содержится электролит 1. Через мундштук 3 подвода тока подается положительный потенциал на проволоку. Процесс полировки происходит во время прохождения проволокой ванны, с расположенной в ней системой катодов 5. Следующим этапом следует промывка под водным душем 7, протирка устройством специального назначения 8, обдувка горячим воздухом. Затем проходит через ролики подвода 9 и наматывается на специальную кассету для отработанной проволоки 10.Рис. 2 Схема установки для электрохимического полирования алюминиевой присадочной проволоки.Следует отметить, что идеальным для электрохимической зачистки свариваемых кромок детали из алюминия будет применение комплексной технологии, в которую входит механическая зачистка, обезжиривание, химическое травление и лишь затем электрохимическое полирование. 2.1.4 Устранение окисной пленки электронным способомЭтот способ зачистки сварочной ванны от корунда реализуются с применением специальных устройств – стабилизаторы и осцилляторы-стабилизаторы сварочной дуги.Стабилизатором сварочной дуги называют устройства, цель которых состоит в принудительном возбуждении погасшей дуги. Осциллятором называют устройства, цель которых бесконтактное возбуждение сварочной дуги электрическим зарядом высокой частоты и высокого вольта. В основу очистки данным методом положен принцип так называемого катодного распылении. Основной сварочный ток, которым питается сварочная дуга, моделируется импульсами обратной полярности. Мощный поток электронов проходит через окисную пленку, подрывает ее, дробит на мельчайшие частицы и переносит в зону столба сварочной дуги. В этой зоне температура превышает 10000°С. При таких температурах корунд превращается в пары и резко расширяется в объеме, увеличиваясь и становясь больше объема сварочной ванны, что приводит к вытеснению корунда. Остатки корунда удаляются потоком защитного газа [3]. 2.2 Материалы для сварки деталей из алюминия2.2.1 Сварочная проволокаСварочная проволока. При дуговой сварке большинства соединений требуется проволока, металл которой заполняет зазоры, а также обеспечивает формирование шва в соответствии с размерами, установленными ГОСТ 14806—80. Кроме того, проволока позволяет изменять состав шва, что особенно важно при сварке алюминиевых сплавов, у которых при одинаковом химическом составе прочностные, коррозионные и многие Другие свойства литого шва хуже, чем у соединяемых листов, пресс-профилей и других полуфабрикатов, подвергнутых термической или механической обработке. Применение упрочняющей обработки для литого металла шва и зоны сплавления не всегда возможно из- за формы и размеров сваренных изделий, поэтому свойства этих участков соединения обычно улучшают, изменяя и химический и фазовый состав с помощью проволоки. Требуемый для легирования состав проволоки выбирают с учетом химического состава свариваемых кромок и доли участия проволоки в образовании шва.Доля проволоки в металле шва зависит от типа соединения, толщины свариваемых кромок, формы и размеров шва, зазоров и превышений. Согласно размерам шва, приведенным в ГОСТ 14806—80, доля проволоки в стыковых соединениях без разделки кромок уменьшается с увеличением толщины кромок, а при сварке стыковых соединений с разделкой кромок для металла большей толщины требуется большее количество проволоки. В угловых и тавровых соединениях доля проволоки увеличивается по мере увеличения катетов шва.Определенный по уравнению состав проволоки чаще всего не совпадает с составом проволок, выпускаемых промышленностью. В связи с этим для сварки подбирают ту марку проволоки, у которой состав наиболее соответствует расчетному, а имеющиеся между ними различия по содержанию основного легирующего элемента устраняют за счет изменения разделки кромок и формы шва.С введением легирующих элементов прочность литого металла повышается, а пластичность и коррозионная стойкость снижаются. Для большинства алюминиевых сплавов суммарное содержание в шве или зоне сплавления 5—8% легирующих элементов достаточно, чтобы по границам зерен образовался сплошной ободок из вторичных фаз.В тех случаях, когда применение проволоки не обеспечивает полного отсутствия трещин, дополнительно используют конструктивные и технологические методы их предупреждения или же применяют менее склонный к трещинам основной металл. 2.2.2 Защитные (инертные) газыДля защиты расплавленного металла сварочной ванны и проволоки при сварке алюминия и его сплавов применяют инертные газы и их смеси: аргон высшего или первого сорта по ГОСТ 10157—79 и гелий особой или высокой чистоты. Инертные газы аргон и гелий поставляют в баллонах. При давлении 15 МПа в каждом баллоне содержится ~ 6 м3 инертного газа.2.2.3 Вольфрамовые электродыПо ГОСТ 23949—80 электроды в виде прутков или проволоки изготовляют следующих диаметров: 0,5 (только ЭВЧ); 1,0; 1,6; 2,5 (только ЭВЧ и ЭВЛ); 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 и 10,0 мм. Длина электродов в зависимости от диаметра 75, 150, 200 и 300 мм.Присадки окислов редкоземельных металлов резко снижают количество теплоты, выделяющейся на электродах. В результате стойкость вольфрамовых электродов при сварке на переменном и постоянном токе повышается.2.2.4 Покрытые электродыДля ручной дуговой сварки применяют покрытые электроды ОЗА1 и ОЗЛ2. Электроды 03А1 имеют стержень из проволоки СвА5, их используют при сварке алюминия. В качестве стержня электродов 03А2 используют проволоку СвАК5, их применяют при сварке сплавов. Некоторые заводы изготовляют электроды марки АФ-4аКр. Состав покрытия электродов: 65% флюса АФ-4а (для газовой сварки алюминия); 35% криолита (Na3AlF6). В электродах для сварки алюминия технической чистоты, сплава АМц и силумина используют стержни из проволоки соответственно СвАБ, СвАМц и СвАК5 или СвАК10. Компоненты покрытия (каждый в отдельности) измельчают до состояния пудры, взвешивают в соответствии с рецептом и замешивают на растворе декстрина или насыщенном растворе хлористого натрия в воде, перетирая до пастообразного состояния. Покрытие наносят окунанием стержня в пастообразный раствор один или два раза. После каждого окунания электроды провяливают на воздухе в вертикальном положении в течение суток при комнатной температуре, а затем прокаливают в сушильном шкафу при температуре 200°С в течение 2 ч. Температуру в сушильном шкафу повышают постепенно. С течением времени при хранении электроды увлажняются, поэтому перед сваркой их необходимо подсушить при температуре 150—200°С.Перед нанесением покрытия проволоку обезжиривают и удаляют с ее поверхности окисную пленку.2.2.5 Сварочные флюсыДля автоматической сварки по флюсу применяют флюс АН-А1 следующего состава: 50% калия хлористого (KCI); 20% натрия хлористого (NaCl); 30% криолита (Na3AlF6). Флюс изготовляют путем механического перемешивания или плавления компонентов. Плавленый флюс обеспечивает меньшую склонность к пористости швов.При изготовлении неплавленого флюса компоненты высушивают при температуре 300—400°С, измельчают и просеивают через сито размером 900 отв/см2.Просеянные материалы взвешивают в соответствии с процентным составом и перемешивают.Для приготовления плавленого флюса исходные компоненты просушивают при температуре 200— 250°С, просеивают чtрез сито размером 16 отв/см2 и взвешивают в соответствии с процентным составом. После перемешивания шихты флюс плавят в графитовых тиглях при температуре 750—800°С. Расплав выдерживают в печи в течение 10 мин, а затем выливают на противень из коррозионностойкой стали. Остывший флюс дробят и просеивают через сито размером 100 отв/см2, затем просушивают при температуре 200— 250°С в течение 2 ч.Независимо от способа получения флюс должен храниться в герметически закрываемой стеклянной или железной таре, а перед употреблением просушиваться при температуре 200—250°С в течение 2 часов [4].ЗаключениеЗадачей сварочной операции является получение механически неразъемныхсоединений, подобных по свойствам свариваемому материалу. Это может бытьдостигнуто, когда по своей природе сварное соединение будет максимальноприближаться к свариваемому металлу.Свойства твёрдых тел, в том числе и механические (прочность, упругость,пластичность и др.), определяются их внутренними энергетическими связями,т.е. связями межмолекулярного, межатомного и ионного взаимодействия. В зависимости от материала сварной конструкции, её габаритов, толщинысвариваемого металла и других особенностей свариваемого изделияпредпочтительное применение находят определённые разновидности электрическойдуговой сварки.Как показал вышеизложенный материал, процесс сварки деталей из чугуна и алюминия имеет ряд характеристических особенностей, которые требуют дополнительных мер по защите, зачистке сварочных поверхностей. Это в свою очередь приводит к увеличению технологического времени сварки и дороговизны процесса. На сегодняшний день является важным и актуальным совершенствование процессов сварки деталей из чугуна и алюминия.Список литературы1.Асиновская Г.А., Журавицкий Ю.И. Газовая сварка чугуна. –М.: Машиностроение, 1974.-102 с.2. Калинин Н.К., Метлицкий В.А. Новое в сварке чугуна, -Л.:ЛДНТП, 1987 - 20с.3. Рабкин Д.М, Игнатьев В.Г., Довбищенко И.В. Дуговая сварка алюминия и его сплавов. –М.: Машиностроение, 1982.- 95с4. Фролов В.В. Дуговая сварка алюминия справочно-учебное пособие, библиотека технолога, Харьков 2003, 65 с.