Травление алюминия перед сваркой

Сварка алюминия. Подготовка

Сварное соединение высокого качества может быть получено только при условии выполнения всех мероприятий по предотвращению попадания в зону сварки каких-либо загрязнений, помещение или участок для проведения газоэлектричрхкой сварки алюминия должны быть чистыми, сухими, не пыльными, скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 м/сек; свариваемые детали и присадочная проволока должны быть подвергнуты специальной обработке по их очистке; в качестве защитных газов можно применять лишь аргон чистый марки А по ГОСТу 10157—62 и гелий ВЧ (высокой чистоты) по МРТУ 51-04-23-64; газоподводящую арматуру, шланги и сварочную горелку следует тщательно промывать спиртом перед началом сварочных работ и регулярно очищать и промывать в процессе работы.

Очистка сварочной проволоки заключается в удалении консервационной смазки растворителем (бензином) или горячей (80— 90° С) водой и в химической обработке для удаления окисной пленки с поверхности проволоки.

Расконсервацию и химическую обработку следует проводить на специальном участке вне помещения, выделенного для проведения сварочных работ.

Химическая обработка сварочной проволоки может быть осуществлена несколькими способами, однако на практике наиболее часто применяют обработку по следующей технологии:

1)    травление в 5%-ном растворе каустической соды NOH при температуре 60—65° С в течение 2—3 мин;2)    промывка в горячей (45—50° С) воде, а затем в холодной проточной воде;3)    осветление в 15—30%-ном растворе азотной кислоты HN03 при температуре 60—65° С в течение 2—3 мин;4)    промывка в горячей (45—50° С) воде, а затем в холодной проточной воде;

5)    сушка при температуре, не ниже 60° С до полного удаления влаги.

Если химически обработанная и высушенная сварочная проволока не может быть сразу же использована для сварки, то хранить ее необходимо в специальном плотно закрывающемся шкафу  или — ящике. Обычно считают, что срок хранения обработанной проволоки не должен превышать 12 ч.

Очищенную проволоку можно брать только в чистых перчатках или рукавицах, чтобы не загрязнить и не нанести на поверхность проволоки жировых остатков.

Свариваемые детали или их кромки также нуждаются в тщательной обработке. Предпочтительно очистку деталей под сварку производить также химической обработкой по приведенному выше режиму, причем небольшие детали желательно обрабатывать целиком, а детали большого размера подавать на сварку целиком обезжиренными и с химически обработанными на расстоянии до 100 мм от стыка сварочными кромками.

По наблюдениям авторов и других исследователей на сварных соединениях небольших размеров целесообразно проводить зачистку кромок шабером непосредственно перед сваркой. Помимо зачистки стыка, необходимо еще удалять окисную пленку шабером или стальной проволочной щеткой в месте токоподвода.

При невозможности проведения химической обработки крупногабаритных деталей в некоторых случаях после предварительной экспериментальной проверки можно зачищать кромки стальными проволочными щетками с предварительной и последующей протиркой зачищаемой поверхности спиртом или ацетоном.

Желательно, чтобы проволока щеток была из нержавеющей стали диаметром не более 0,2 мм, так как более толстая проволока делает глубокие царапины, являющиеся источниками дефектов. В процессе работы щетки необходимо периодически промывать в каком-либо растворителе.

Допустимые сроки хранения деталей, подготовленных под сварку, те же, что и для обработанной присадочной проволоки, но при условии хранения деталей в сухом и теплом помещении с закрытыми чистыми чехлами сварочными кромками.

В случае, когда длительность промежуточных технологических операций (монтаж, контрольные операции и т. д.

) превышает допустимые сроки между зачисткой деталей и их сваркой, следует применять сварку плавящимся электродом большого диаметра и принимать все меры по предотвращению загрязнения кромок свариваемых деталей на промежуточных операциях.

При многопроходной сварке перед наложением каждого доследующего валика следует тщательно зачищать поверхности шва и разделки проволочными щетками и протирать их спиртом или ацетоном.

Разделка кромок под сварку

Алюминий, наряду с высокой теплопроводностью, обладает и большой скрытой теплотой плавления — 96 кал/г (у железа 64 кал/г, у меди 49 кал/г).

Следовательно, для образования надежного соединения расплавленного металла сварочной проволоки с основным металлом необходимо непосредственное воздействие сварочной дуги на всю область контакта жидкой и твердой фаз сварочной ванны.

При сварке неплавящимся электродом ванна жидкого металла образуется лишь непосредственно в зоне горения дуги и в основном за счет расплавления основного металла (доля присадочного материала в однопроходном шве не превышает 30%); усиление имеет плавный переход к основному металлу (рис. 1, а). При сварке же плавящимся электродом (рис.

1, б) дуга гораздо более концентрированная и сильно углублена в основной металл, размер сварочной ванны увеличен за счет наплавленного металла (доля которого в шве 50% и более) и в результате периферийная часть ванны не подвергается непосредственному, воздействию дуги; возникает опасность образования несплавления.

Поэтому необходимо, чтобы форма разделки кромок позволяла те места, где возможно появление несплавления, повторно переплавлять дугой при наложении последующих валиков. Таким образом, правильная разделка кромок под сварку обусловливает высокое качество сварного соединения и технологичность его выполнения. Во всех случаях предпочтение следует отдавать, двусторонней сварке. 

Если двустороннюю сварку применить невозможно или нецелесообразно, то следует уделять особое внимание предотвращению и устранению дефектов в корне шва.

Сборка под сварку

При односторонней сварке первый валик следует всегда выполнять на подкладке или применять разделку в виде замка (рис. 1).

Рис. 1. Разделка кромок в виде «замка» для сварки без подкладки.

Подкладка из нержавеющей стали или меди, устанавливаемая только на время сварки, должна иметь канавку глубиной 0,8—1 мм и шириной 6—10 мм для формирования усиления с обратной стороны шва.

Непровары в данном случае практически исключены, так как при сварке на подкладке можно значительно увеличить сварочный ток и тем самым гарантировать проплавление.

Однако при односторонней сварке, особенно при сварке неплавящимся электродом, очень часто появляется другой дефект — несплавление в корне шва, часто переходящее в трещину общей глубиной до 0,5—0,8 мм (рис. 2).

Рис. 2. Несплавление в корне шва. Х100.

Появление несплавлений можно объяснить следующим. Состыкованные кромки при приближении к ним сварочной дуги нагреваются и активно окисляются.

Образовавшаяся по высоте притупления окисная пленка большой толщины полностью не разрушается под действием дуги и не «ложится» на дно сварочной ванны, а опускается вместе с расплавившимися, но полностью не сплавившимися состыкованными кромками на подкладку, оставаясь в вертикальном или наклонном положении.

Под действием растягивающих усилий, возникающих в корне шва при охлаждении, происходит раскрытие несплавившихся участков и развитие трещины в глубь основного металла шва.

По условиям работы большинства сварных конструкций такие дефекты недопустимы, поэтому их следует устранять или предупреждать их появление. Для этой цели рекомендуем следующее:

1) защиту корня шва от активного окисления при сварке путем поддува с обратной стороны шва защитным газом, причем необходимо применение чистого аргона марки Б по ГОСТу 101-57-62;

2) усиление с обратной стороны шва переплавлять сваркой не- плавящимся Электродом;

3) канавку, формирующую усиление с обратной стороны шва, делать глубиной 1,2—1,5 мм и после сварки подрубать или запиливать усиление не менее чем на 1 мм;

4) обеспечивать надежное опускание окисной пленки на дно сварочной ванны, для чего необходимо применять разделку со скругленными внутренними кромками, с радиусом, равным примерно половине высоты притупления (рис. 3).

Рис. 3. Разделка кромок под сварку со скругленными внутренними кромками.

При многослойной сварке плавящимся электродом наложение первого, а также второго валиков, если первый выполняли со сквозным проплавлением, целесообразно производить на подкладке для исключения прожога. Подкладка, изготовляемая из нержавеющей стали, должна плотно прилегать к стыку по всей его длине, особенно при сварке со сквозным проплавлением.

При наличии зазора между подкладкой и стыком происходит провали- вание сварочной ванны. В результате нарушается защита и нормальное формирование шва. Установлено, что зазор между подкладкой и стыком при кварке со сквозным проплавлением не должен превышать 0,5 мм; по аналогичным причинам зазор в стыке и смещение кромок также не должны превышать 0,5 мм.

Материал с сайта: http://ruswelding.com

Источник: https://almet.ru/directory/articles/podgotovka-detalej-i-materialov-pod-svarku.html

Как очистить и подготовить алюминиевую присадку и основной металл перед сваркой

С грязным материалом ваша сварка  алюминия обречена на провал еще до того, как вы зажжёте дугу. Чтобы обеспечить качественную сварку алюминия, предпримите следующие шаги по его очистке и подготовке.

Недавно мы спросили специалиста сварочного производства из местного центра поставки сварочных материалов, каков самый важный фактор успешной сварки алюминия, на что он ответил: «Чистота, чистота, чистота, чистота… и чистота».

Сварка алюминия ставит перед вами ряд уникальных задач: попытка сварки с грязным основным или присадочным металлом связана с излишними трудностями и может вылиться в плохое качество сварного шва.

Также вам придётся иметь дело с естественным окислением, характерным для алюминия.

Соответствующая подготовка перед сваркой особенно важна, если изделия должны соответствовать требованиям отраслевых стандартов – таких как AWS D1.2, который устанавливает структурные правила по сварке алюминия.

Следуйте основным шагам по обработке и подготовке присадочного и основного металлов, чтобы обезопасить себя от проблем, связанных с грязью, жиром и взвешенной пылью в цеху, а также с процессом естественного окисления, возникающим при контакте алюминия с воздухом. Мы рассмотрим эти шаги и представим вам лучшие методы, которые позволят вам удостовериться, что вы не испортите сварку алюминия ещё до её начала.

Проблемы, обусловленные свойствами алюминия

Алюминий, в отличие от стали, обладает своими непосредственными проблемами сварки.

Для алюминия более характерны такие недостатки и дефекты, как повышенная тугоплавкость, обусловленная прочным оксидным слоем, непровар в связи с высокой теплопроводностью и пористость, обусловленная высокой растворимостью водорода в расплавленном алюминии.

Поэтому свариваемые поверхности должны быть полностью очищены от влаги и углеводородов, а также следует контролировать толщину оксидной пленки и предотвращать её смачивание вследствие избыточной влажности.

Правила хранения алюминиевой присадки и основного металла

Оксиды на алюминиевой присадке, предназначенной для аргонно-дуговой сварки с помощью неплавящегося электрода (TIG-сварка), могут попасть непосредственно в сварочную ванну и привести к пористости шва.

Оксиды на присадочном металле, использующемся в аргонно-дуговой сварке с помощью плавящегося электрода (MIG-сварка), могут послужить причиной ряда проблем, включая неустойчивую дугу, дополнительное сопротивление, сажеобразование и плохой прогрев металла дугой.

Чтобы предотвратить эти проблемы, вам следует принять следующие меры при хранении алюминия:

• Храните весь присадочный и основной металл в сухом месте с минимальными перепадами температур, чтобы свести к минимуму образование конденсата. Присадочный металл для сварки должен храниться в сухом обогреваемом помещении или шкафу.
• Храните алюминиевые заготовки в вертикальном положении, чтобы свести к минимуму образование конденсата и абсорбцию загрязняющей воды между слоями.
• По возможности доставьте присадочный и основной металл в сварочную зону за 24 часа до начала сварки, чтобы металл достиг комнатной температуры (это минимизирует образование конденсата).
• До сварки всегда держите присадочный металл в закрытой упаковке, включая герметичный чехол для неплавящихся электродов и упаковку для мотка сварочной проволоки.

Правильная подготовка алюминия под сварку

Подготовка сварного соединения состоит из двух основных шагов:

1. механическое удаление оксидного слоя для обеспечения контроля над сварным швом (оксидный слой обладает большей температурой плавления, чем основной металл) и
2. удаление масла, жира или влаги, которые могут загрязнить сварной шов.

• Не используйте методы резки, которые оставляют после себя отшлифованную или деформированную поверхность. Например, высокоскоростная циркулярная пила подходит для резки алюминия, в то время как использование ленточной пилы может привести к пластической деформации поверхности. Шлифовальных машин следует по возможности избегать, но если это единственный выход – используйте угловую шлифовальную машину (болгарку) вместо шлифовального станка.

Ваша цель – использовать наиболее скоростной и острый метод резки, который быстро срежет материал, не деформируя его. Шлифовальный станок, к примеру, может вдавить в алюминий кусочки абразива, которые могут загрязнить или стать включениями в составе сварного шва. Деформированная поверхность может оказаться тугоплавкой и должна быть опилена перед сваркой для удаления деформированного металла.

• Не используйте газокислородную резку, дуговую резку или строжку угольным электродом, либо кислородотопливную горелку для подогрева. Эти методы повреждают зону термического влияния и способствуют росту и гидратации оксидной пленки, присутствующей на поверхности.
• Используйте плазменно-дуговую резку и строжку, а также лазерную резку, поскольку эти методы с меньшей вероятностью допускают попадание водорода и влаги в оксидный слой.
• Механически удалите кромки, образовавшиеся после плазменной или лазерной резки сплавов серий 2ххх, 6ххх и 7ххх. Расплавленные кромки этих сплавов содержат вредные кристаллизационные трещины и находятся в зоне термического влияния. Удалите как минимум 1/8 дюйма металла от обрезной кромки. Используйте механические методы, такие как фрезерование или грубое шлифование, чтобы срезать и удалить металлическую стружку.

По возможности не используйте смазочные материалы при резке алюминия. Все смазки на нефтяной основе содержат углеводороды, которые распадаются в процессе сварки, приводя к попаданию водорода в сварное соединение и, как следствие – к пористости и растрескиванию шва.

• Большая часть алюминия поступит с завода с маслом и жиром на поверхности. Чтобы очистить сварное соединение перед сборкой, сначала обезжирьте поверхность с помощью растворителя, а затем, чтобы очистить и высушить сварное соединение, используйте марлю или бумажное полотенце (они предпочтительны, поскольку являются пористыми и впитывают больше масла/влаги). Также начисто вытрите обратную сторону соединения, чтобы примеси не проникли сквозь алюминий в сварочную ванну.

Ищите растворитель, который не оставляет осадка, и не используйте хлорированные растворители в сварочной зоне, поскольку эти вещества могут образовывать токсичные газы в присутствии сварочной дуги.

• Не используйте ветошь для очистки сварных соединений, так как они могут легко запачкать сварную поверхность маслом и грязью.
• Не используйте сжатый воздух для обдувки сварного соединения, так как он содержит влагу и загрязняющие масла.

• Очищайте сварное соединение проволочной щеткой из нержавеющей стали только после очистки растворителем. Обработка проволочной щеткой до очистки растворителем внедряет углеводороды и другие загрязняющие вещества в поверхность металла, а также загрязняет ими щетку – после чего щетка становится непригодной для чистки.
• Используйте проволочную щетку для очистки всего металла, который подлежал травлению. Осадки побочных продуктов травления должны быть удалены перед сваркой.
• Регулярно очищайте проволочные щетки и режущие инструменты, чтобы предотвратить перенос загрязняющих веществ на сварное соединение. По возможности заведите специальные щетки исключительно для сварки алюминия, чтобы снизить вероятность загрязнения.

Источник: https://blog.svarcom.net/materials/kak-ochistit-podgotovit-alyuminievuyu-prisadku-osnovnoj-metall-pered-svarkoj.html