Електродугове зварювання алюмінію і його сплавів пов'язана зі значними труднощами, це особливо вірно, коли виникає необхідність зварити алюміній і мідь, алюміній і латунь. Основні складності створюють фізичні і хімічні властивості цих матеріалів. Контактна зварювання алюмінію, а також контактне зварювання цього металу і мідних сплавів знімає частину питань і є більш технологічним процесом при необхідності налагодити масове виробництво.
Схема зварювання алюмінію.
підготовка поверхонь
Ключовим моментом при отриманні нероз'ємних з'єднань алюмінію є підготовка зварювальних поверхонь перед виконанням робіт. Сірий колір алюмінію обумовлений наявністю на його поверхні щільної оксидної плівки. Температура її плавлення перевищує 2000 ° С, в той час як сам алюміній плавиться при температурі всього 657 °. Вже при 1800 ° алюміній кипить. Тому видалити оксиди випалюванням важко.
Хімічні властивості алюмінію.
Крім того, оксидна плівка на поверхні алюмінію є хімічно нейтральною. Розм'якшення окислів допомагає розчин каустичної соди, ще можна використовувати бензин. Така обробка сама по собі може призвести до корозії алюмінію, тому розчинники ретельно змивають великою кількістю води.
Замість або на додаток до хімічній обробці застосовується механічне видалення оксидів. При невеликій протяжності поверхонь, що зварюються це роблять щіткою по металу. Для видалення плівки на значній площі застосовують електроінструмент з насадками. Для відповідальних робіт і для повторюваності результатів використовують шабреніе.
Оксидна плівка на поверхні алюмінію відновлюється досить швидко, тому її видалення краще проводити безпосередньо перед зварювальними процесами. Час між очищенням і зварюванням не повинно перевищувати 10 годин.
Технологія зварювальних процесів
Контактного з'єднання піддаються тільки заготовки щодо невеликої товщини. При товщині деталей більше 8 мм це вже нераціонально. Чим більше товщина заготовок, тим більша сила струму необхідна для якісного прогріву металу в зоні контакту. Оскільки навіть при зовсім невеликій товщині заготовок зварювальний струм вимірюється тисячами ампер, то для масивних виробів ток може становити сотні тисяч ампер. При цьому виникають проблеми з охолодженням електродів. Зростають і необхідні стискають зусилля робочих органів інструменту.
Машина для точкового зварювання алюмінію.
У будь-якому з цих видів термомеханических зварювальних процесів зближення атомів кристалічної решітки виконується за допомогою тиску при розігріві зони контакту за допомогою проходить через неї електроструму.
Алюміній є хорошим провідником струму. Найбільший опір течією струму і пов'язаний з цим прогрів створюються саме на стику поверхонь, що з'єднуються. Розігріті до пластичного стану поверхні деталей стискаються. В результаті високої температури матеріал в зоні контакту розплавляється і формується зварювальне зерно.
Види контактного зварювання відрізняються способом додатки стискає зусилля і геометрією шва. При шовного зварювання поверхні затискаються між двома роликами, через які пропускається змінний зварювальний струм. Подача струму за часом може бути дискретною або неперервною. Звідси і сам шов може виходити безперервним герметичним, переривчастим і навіть точковим. Так з'єднують кромки труб великого перерізу, листові матеріали. Товщина заготовок при цьому не перевищує 3 мм. Роликові електроди виготовляють зазвичай з міді. Шовна зварювання алюмінію вимагає дуже потужних джерел живлення з переривниками іонного типу.
Стикова контактне зварювання підходить для з'єднання торців стержнів, профілів, труб невеликого діаметра. Заготовки затискаються в власниках, на них подається зварювальний струм і одночасне осьове зусилля. При цьому велике значення має ретельна підготовка поверхонь: очищення, забезпечення паралельності крайок і суміщення осей заготовок. Величина зварювального струму досягає 15 кА на кожен квадратний сантиметр площі торців заготовок.
Найбільшого поширення при з'єднанні листових заготовок отримала точкове зварювання алюмінію. Зважаючи на низький електричного опору алюмінію прогрів і розплавлення металу відбуваються дуже швидко. Тривалість дії на одну точку займає всього близько 0, 005 секунди і менше. Це вимагає швидкого зближення здавлюють кромок інструменту. Інакше здавлювання не встигатиме за розплавленням металу. Висока швидкість розряду досягається застосуванням в ланцюзі харчування конденсаторів.
У цьому виді зварювання електроди теж виготовляють з міді. Мідь і деякі її сплави мають високу твердість і відмінною електропровідністю. Добре підходить для таких цілей сплав ЕВ. Коли проводиться точкове зварювання з електродами з міді, може відбуватися зварювання міді контактних електродів і алюмінію заготовки. Тоді доводиться зачищати торці електродів з видаленням поверхневого шару металу.
біметалічні з'єднання
Розміри точкових зварних з'єднань.
При точковому зварюванні алюмінієвих заготовок зварювання міді з алюмінієм є небажаним явищем, але іноді виникає необхідність отримати нероз'ємне з'єднання двох металів. Особливо часто це потрібно для забезпечення надійного електричного контакту в поєднанні. При роз'ємних з'єднаннях ізолює оксидна плівка підвищує опір в місці контакту.
Електродугове зварювання міді і алюмінію супроводжується певними труднощами. Температури плавлення цих речовин різні. При великій зоні розплавлення алюмінію мідь все ще залишається в кристалічному стані. Ці метали взаємно розчиняються одна в одній. Через більш раннього розплавлення алюмінію шов формується з розчину міді в алюмінії. При високих концентраціях міді розчин стає крихким.
Якщо в будівельних умовах знайти альтернативу зварці важко, то в заводських умовах поєднання цих металів частіше виконують тими ж контактними способами, що і при з'єднанні алюмінієвих заготовок. При контактному зварюванні можна забезпечити мінімальне взаємне проникнення металів і не допустити охрупчивания з'єднання. Хороші результати дає застосування низьких температур в поєднанні з невеликим часом впливу.
Зовнішня оболонка, тобто покриття алюмінієвих листів чистою міддю, відноситься до холодної зварюванні цих металів. З'єднання виходить прокаткою з перекриттям до 70%. Так, на алюмінієву заготовку накочуються шар міді до 0, 8 мм.
Для отримання плакуючого шару завтовшки до 2, 5 мм використовують гарячу прокатку з нагріванням до 450 ° С. Операція проводиться в два етапи для зниження окислення мідних плакируют листів.