Сварка алюминия плазмой — особенности технологии, режимы, оборудование

В данном материале рассматриваются особенности плазменной сварки алюминия и его сплавов, трудности, возникающие в ходе работ.

Перечислены тонкости разных режимов при выполнении сварочных работ, технология сварки алюминия на обратной полярности, технология микроплазменной сварки.

Рассмотрены основные компоненты оборудования для проведения плазмосварочных работ и его марки.

Технология плазменной сварки алюминия

plazmennaya-svarka-alyuminiyaПлазменная сварка алюминия и его сплавов по технологии очень напоминает аргоновую сварку. Ее суть заключается в расплавлении металла в нужном месте под воздействием потока плазмы – ионизированных атомов и молекул. Весь процесс осуществляется в защитном газовом облаке, которое предотвращает проникновение в сварочную ванну смеси газов, содержащихся в атмосфере. При этом плазменная сварка алюминия имеет свои специфические особенности:

  • В процессе работы образуется тугоплавкий оксид алюминия, имеющий температуру плавления 2050 С. Он имеет плотность, большую чем у алюминия, в связи с чем затрудняется оплавление кромок материала, а шов загрязняется частичками окиси.
  • Большая текучесть расплавленного алюминия препятствует равномерному распределению металла внутри сварочной ванны. Он просачивается через корень шва и разрушает твердый металл вокруг ванны. С помощью керамических, графитовых или стальных подкладок эта проблема частично решается.
  • В процессе сварки алюминия используется водород. Его применение обуславливает возникновение в сварном шве пористости, которая уменьшает пластичность и прочность заготовки. Для предотвращения этого необходимо тщательно обезжиривать свариваемые детали. Снижения пористости также можно достичь, предварительно разогревая материал до 150-240 градусов.
  • Алюминий обладает высоким коэффициентом температурного расширения и пониженной упругостью, что приводит к деформациям во время сварки. Данный недостаток минимизируется с помощью применения различных режимов сварки.
  • Применение дополнительных источников тепла и предварительный разогрев алюминия позволяют уменьшить коэффициент теплопотерь, который изначально высок у данного металла.

Видео

Рекомендуем посмотреть небольшой ролик, где наглядно демонстрируется сварка потолочного шва аппаратом SBI:

Плазменная сварка алюминия на обратной полярности

Данный вид сварки алюминиевых деталей применяют для борьбы с оксидной пленкой. Сжатая дуга переменного и постоянного тока обратной полярности разрушает оксид и следом происходит его удаление. С применением данного метода появляется целый ряд технологических преимуществ:

  1. Производительность работ повышается на 50-60%.
  2. Расход аргона снижается в 4 – 6 раз.
  3. Качество сварных соединений гораздо выше, нежели при использовании обычной дуговой сварки.
  4. КПД нагрева повышается до 60-70 процентов. При обычной аргонодуговой сварке КПД равен 40-45%.
  5. Снижается расход присадочной проволоки до 50%.
  6. Швы заметно уже, чем при классической сварке.
  7. Возможна сварка деталей без предварительного травления.
К сведению! Сварка на токе обратной полярности особенно широко применяется при работе с нагартованными поверхностями, и уплотненными термическим способом сплавами. Благодаря уменьшению общей подаваемой энергии, уменьшается процент некачественных участков шва и более глубокое проникновение струи плазмы в материал. Это позволяет сваривать толстые детали алюминия.

Особенности и премущества

  • Выбор технологии сваривания и параметров режима определяется маркой сплава, габаритами и формой изделия, типом швов, толщиной соединяемых элементов, пространственным положением и конфигурацией швов, их длиной, производственными условиями и некоторыми другими факторами.
  • Максимальной эффективности плазменного сваривания алюминиевых сплавов можно достигнуть при автоматическом сваривании стыковых швов и использовании форсированных технологий. Также высока эффективность применения ручной плазменной сварки алюминия при производстве и ремонтах габаритных конструкций в условиях цеха и монтажных ситуациях.
  • Плазменный сварочный процесс благодаря сжатой дуге позволяет сконцентрировать в пятне нагрева высокую энергию, благодаря чему этот вид сварки стал перспективным для соединения из алюминия и его сплавов.
  • Преимущественное достоинство плазменной сварки в высокой скорости, значительном уменьшении зоны термического воздействия и стабильности процесса, благодаря чему не обязательно четко контролировать и поддерживать постоянство длины дуги, чем облегчается выполнение ручной сварки.
  • Плазменная сварка алюминия обеспечивает глубокое проплавление, что резко увеличивает количество основного металла при формировании шва. При этом, однако, необходимо соблюдать качество сборки деталей для сварки и точность проводки горелки по стыку.
  • При помощи микроплазмы (слаботочной сжатой дуги) можно сваривать сплавы алюминия толщиной 0,2-1,5мм силой тока10-100А. При микроплазменном сваривании применяется чистый аргон (99,98%), в роли защитного газа применяется чистый гелий (99,95%). Гелий защищает сварочную ванну от атмосферных газов, затрудняет развитие ионизационного фронта в радиальном направлении и, сжимая дополнительно дугу, делает ее устойчивой в пространстве.


Режимы плазменной сварки алюминия

Сварка алюминиевых изделий имеет свои особенности. Решить многие проблемные моменты сварки алюминиевых сплавов и повысить производительность при сохранении высокого качества сварных соединений изделий позволяет плазменная сварка алюминия постоянным напряжением с обратной полярностью.

Сварка с помощью плавящегося электрода

Процесс происходит в оболочке, состоящей из защитного газа, которым обычно является аргон, гелий или их смесь. Детали свариваются с помощью специальных плавящихся вольфрамовых электродов с применением присадочной проволоки диаметром до 2,5 мм током обратной полярности.

Скорость работ при таком режиме может достигать 40 м/час. Если защитное облако состоит из смеси аргона и гелия, толщина свариваемых деталей и ширина шва увеличивается, что рационально при работе с толстыми изделиями.

Автоматическая дуговая сварка

Процесс выполняется с помощью полуоткрытой плазменной дуги по флюсу, или же с закрытой дугой, тогда под флюсом. Здесь также применяется плавящийся расщепленный электрод и флюс АН-А1 для сварочных работ по техническому алюминию, и АН-А4 для соединения алюминиево-магниевых сплавов.

Работа производится по слою флюса во избежание возникновения шунтирования и нарушения технологического процесса. Размеры слоя флюса зависят от толщины свариваемых изделий и составляют 20-45 мм по ширине и 7-15 мм в толщину.

 

Ручная дуговая

Используется для соединения деталей из чистого алюминия, алюминиево-кремниевых сплавов, сплавов с магнием и цинком. При этом толщина изделий должна быть не менее 4 мм. Сварочные работы осуществляются с помощью постоянного тока с обратной полярностью с высокой скоростью. Боковое смещение отсутствует. Если толщина кромок более 1 см, необходимо произвести разделку кромок. В таком режиме применяется только стыковый метод, поскольку при нахлестном типе соединения много шлаков может попасть в шов и привести к коррозии. Работы при таком типе производятся только после прогрева деталей до 400 С.

Видео

Пример ручной сварки аппаратом Мультиплаз 3500:

Электронно – лучевая

Производится в вакуумной среде. При таком типе происходит разрушение оксидов алюминия действием на них парами металлов, в результате чего окись разлагается в вакууме. Вакуум также ускоряет вывод водорода из сварочного шва. В результате работы получаются ровные, качественные швы, металл практически не теряет своей структуры в месте стыка, деформация заготовки сводится к минимуму.

Оборудование для плазменной сварки алюминия


Аппарат для плазменной сварки алюминия состоит из источника переменного или постоянного тока обратной величины и плазмотрона – специальной горелки для генерации плазменного разряда.

Плазмотрон для сварки алюминия Горыныч. Фото с сайта производителя as-pp.ru/gorynych

Источники питания могут иметь разную продолжительность нагрузки, величину силы тока, напряжение холостого хода и, соответственно, разную потребляемую мощность.

Плазмотрон имеет специальные подводы для плазмообразующего и защитного газов, а также для жидкостного или воздушного охлаждения стенок сопла. Электрод для горелки изготавливается из тугоплавкого вольфрама, гафния или меди.

На рынке присутствуют аппараты для плазменной сварки алюминия различных производителей:

  • Отечественные аппараты отличаются доступностью и простотой. Среди самых распространенных можно назвать: «Плазар» и «Горыныч». Это оборудование имеет достаточно долгую историю эксплуатации. С успехом применяется для сварки алюминия в условиях небольших мастерских.
  • Оборудование зарубежного производства, в основном Германии, Италии и Китая имеет более высокую цену, но вместе с тем больший функционал и эргономичность. Среди широко известных марок можно выделить: «Merkle» с моделями P421 и P621. Это оборудование используется для работы мировых автогигантов. С недавнего времени появилась возможность приобрести его и в нашей стране.
Собственно говоря, для алюминия подойдут практические любые плазменные сварочные аппараты, все они предназначены для работы с разными металлами.

Плазменная сварка алюминия и его сплавов

Кроме чистого алюминия плазменная сварка используется для его сплавов. Основные их виды:

  1. Термоупрочняемые. Такие сплавы являются трудносвариваемыми, поэтому изготовление из них сварных изделий возможно только при термической обработке изделия. К ним относятся:
    • Алюминиево-медно магниевые (Д1, Д16, Д18 и др.).
    • Алюминиево-магниево-цинковые (В92, В92Ц и др.).
    • Алюминиево-магниево-кремниевые и алюминиево-магниево-кремниево-медные сплавы (АК6 и АК6-1).
    • Алюминиево-медно-марганцевые сплавы.
    • И другие 5-ти и более компонентные сплавы.
  2. Нетермоупрочняемые сплавы. Наиболее распространены и отлично подходят для сварочных работ. Это технический алюминий, алюминиево-марганцевые и алюминиево-магниевые сплавы.

Микроплазменная сварка алюминия

Данный тип применяется для сварочных работ по алюминию, толщиной 0,2 – 1,5 мм. В качестве источника питания используется переменный источник напряжения с силой тока 10-100 А. Дежурная дуга получает ток от отдельного источника постоянного тока. В качестве источника плазмы выступает аргон, а защитные газы – гелий и аргон.

Данный вид сварочных работ отличается высокой скоростью, доходящей до 60 м/ч при механизированном способе и 15 м/ч при ручном. Качество работ также высокое. Прочность получаемых швов — 0,9.
Основное преимущество микроплазменной сварки от аргонодуговой – снижение деформаций материала на 25-30%.

Оставить свой отзыв

Поиск по сайту
©2013-2017    Копирование материалов запрещено    //    Вверх