Газовая сварка алюминия: техники, советы и безопасность

Ок시아цетиленовая и оксиводородная сварка наиболее часто используются для газовой сварки алюминия и его сплавов. Водород можно сгорать с кислородом, используя те же наконечники, что и для ацетилена. Однако температура ниже и требуются более крупные размеры наконечников.

При смешивании ацетилена и кислорода в правильных пропорциях и возгорании получаемая пламя достигает температуры 3482 °C (6300 °F). Это достаточно интенсивно, чтобы плавить все коммерческие металлы настолько полностью, что соединяемые металлы фактически текут вместе, образуя полную связь без механического давления или ковки.

За исключением очень тонких материалов, дополнительный металл в виде прутка обычно добавляется в расплавленный металл для небольшого усиления шва. Если сварка выполнена правильно, участок соединения будет таким же прочным, как основной металл.

Металлы, которые можно сваркивать оксиацетиленовым пламенем: железо, сталь, чугун, медь, латунь, алюминий, бронза и многие сплавы. Оксиацетиленовое пламя также используется для резки металла, цементации и отжига.

Подготовка к сварке и обработки

Очистка основного металла перед сваркой

Хорошие практики очистки всегда важны при сварке алюминия. Уровень чистоты и подготовки металла, необходимый для сварки, зависит от желаемого уровня качества швов. Подходящая подготовка перед сваркой важна, когда изделия должны соответствовать требованиям качества сварки производственных кодов, таких как AWS D1.2.

Качественные швы в алюминии достичь гораздо сложнее, чем в стали. Алюминий имеет гораздо больший потенциал развития проблем качества: несплавления, непрогаров и пористости, чем сталь.

Прочная оксидная пленка на алюминии может создавать проблемы несплавления и должна контролироваться. Высокая теплопроводность алюминия может создавать проблемы непрогаров. Высокая растворимость водорода в расплавленном алюминии может создавать пористость и требует устранения всей влаги и углеводородов перед сваркой.

Толщина оксидной пленки на алюминии должна контролироваться и предотвращаться ее гидратация из-за избыточной влаги.

Хранение металла и подготовка стыка — что делать и чего не делать

Хранение

• Храните всю сварочную проволоку и основной металл в сухом месте с минимальными колебаниями температуры.
• Сварочную проволоку предпочтительно хранить в сухом обогреваемом помещении или шкафу.
• Храните металл вертикально, чтобы минимизировать конденсацию влаги и поглощение воды между слоями.
• Приносите все наплавные и основные материалы в зону сварки за 24 часа до сварки, чтобы они пришли к комнатной температуре.
• Держите сварочную проволоку закрытой всегда.

Подготовка стыка

• Не используйте методы, оставляющие зашлифованную или смазанную поверхность. Например, поверхность после круговой пилы свариваема, а после ленточной пилы остается смазанная поверхность, которая может привести к несплавлению и должна быть заштрихована для удаления смазанного металла перед сваркой. Использование грубого дискового шлифовального инструмента предпочтительнее кругового, однако, если возможно, избегайте любого типа шлифовальных машин.
• Не используйте смазчики в процессе механической обработки стыка, если возможно.
• Не используйте хлористые растворители в зоне сварки, потому что они могут образовывать токсичные газы в присутствии электрических дуг.
• Не используйте газорезку, углеродно-дуговую резку или выgouging, или газовое пламя для предварительного нагрева. Эти процессы повреждают термически затронутую зону и способствуют росту и гидратации оксидной пленки на поверхности.
• Используйте плазменную резку и лазерную резку.
• Механически удаляйте края плазменной и лазерной резки у сплавов серий 2xxx, 6xxx и 7xxx. Расплавленные края этих сплавов содержат вредные трещины затвердевания и условия термически затронутой зоны. Удаляйте минимум 3 мм металла с края реза. Используйте механические методы удаления металла, которые режут и удаляют стружку.
• Подготавливайте и очищайте стык перед сборкой. Обезжирьте поверхности растворителем.
• Используйте чистую ткань (серветку или бумажные полотенца) для растворительной очистки и сушки сварочного стыка.
• Не используйте вещевые тряпки для очистки сварочных стыков и не используйте сжатый воздух для продувания стыка. Сжатый воздух содержит влагу и масляные загрязнители.
• Штрихуйте стык нержавеющей щеткой только после растворительной очистки. Щетчение до очистки впечатывает углеводороды и другие загрязнители в поверхность металла.
• Штрихуйте нержавеющей щеткой весь металл, который был травлен. Остаточные побочные продукты травления должны быть удалены перед сваркой.
• Часто чистите щетки и режущие инструменты.

Обратная прокладка (Weld Backing)

Временные обратные прокладки обычно делаются из меди, анодированного алюминия, нержавейки или различных керамических материалов. Они используются для контроля прогора и удаляются после сварки. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не расплавить материал прокладки в ванну шва.

Постоянные обратные прокладки всегда делаются из того же сплава, что и основной металл. См. AWS D1.2 для требований к удалению прокладок. Обычно зазор корня не используется при временном материале прокладки. Зазор корня обычно используется при постоянном материале прокладки.

Предварительный нагрев и межпроходные температуры

Предварительный нагрев можно использовать для уменьшения термических эффектов размера сечения при сварке основных металлов разной толщины. Термообрабатываемые основные металлы и сплавы серии 5xxx, содержащие более 3% Mg, не должны подвергаться предварительному нагреву и межпроходным температурам выше 121 °C (250 °F) более чем на 15 минут. См. AWS D1.2.

Послесварная термическая обработка и старение

Когда термообрабатываемые алюминиевые сплавы свариваются, они теряют значительную часть своих механических свойств в термически затронутой зоне. Если основной металл в закаленном состоянии (-T4), большую часть исходной прочности можно восстановить после сварки путем послесварного старения.

Если основной металл сваривается в состоянии -T6, его можно закалить и застарить после сварки, что восстановит его до состояния -T6. В зависимости от используемого наплавного металла, послесварная термическая обработка и старение могут вызвать проблемы.

Если наплавной металл не реагирует на термическую обработку и старение так же, как основной металл, шов может проявлять механические свойства ниже основного металла. Из-за концентрации напряжений в самом шве это нежелательное состояние.

Поэтому, если выполняется послесварная термическая обработка и старение, выбор наплавного металла критичен. Обратитесь в Hobart за металлургической консультацией по выбору наплавных металлов для вашего применения.

Процесс газовой сварки алюминия

После того как материал для сварки был правильно подготовлен, покрыт флюсом и предварительно нагрет, пламя ведут небольшими кругами над стартовой точкой до плавления флюса. Наполнитель нужно проводить по поверхности носа каждые 3–4 секунды, позволяя прутку выходить из пламени каждый раз.

Движение скреблирования указывает, когда начать сварку без перегрева алюминия. Основной металл должен расплавиться до подачи наплавного прутка. Прямое действие (forehand) обычно считается лучшим для сварки алюминия, так как пламя предварительно нагревает зону сварки. При сварке тонкого алюминия мало нужды в движении бреннера, кроме продвижения вперед.

Для материала толщиной 4,8 мм (3/16 дюйма) и более бреннеру следует давать плавные поперечные движения. Это распределяет сварочный металл по всей ширине шва. Мягкое движение вперед-назад помогает флюсу удалять оксид.

Сварочный пруток нужно периодически опускать в ванну шва и вытягивать вперед. Этот процесс закраивания закрывает ванну, предотвращает пористость и помогает флюсу удалять оксидную пленку.

ПРАВИЛА СВАРКИ

Примечание: Следующая процедура для оксиацетилена из-за более технической природы и различной доступности водорода.

Правила просты. Соблюдайте их или потерпите неудачу!

• Откройте баллон с кислородом полностью, чтобы посадить верхнюю прокладку, затем чуть откройте ацетилен. Установите редукторы на равное давление, от 0,14 до 0,35 кгс/см² (2–5 фунтов), меньшим наконечникам нужны более низкие давления.
• Выберите наконечник на один размер больше, чем для стали, т.е. если для стали 0,4 мм выбираете наконечник 00, то для алюминия 0,4 мм переходите на наконечник 0.
• Если маслянисто, очистите материал растворителем, лакокрасочным разбавителем или спиртом. Очистите нержавейкой с обеих сторон непосредственно перед сваркой.
• Покройте флюсом либо пруток (проволоку), либо деталь — или в экстремальных случаях оба. Флюс — белый порошок, смешиваемый 1/3 с 2/3 воды или спирта.
• Меры безопасности: защита глаз, адеквентная вентиляция, голова вне дымов.
• Выберите правильный наплавной металл для сплава. Распространенные свариваемые авиационные листовые сплавы.

Полоые флюс-наполненные прутки были доступны годами назад, но помимо сомнительного сплава, у них был стойкий плохой привычка аккуратно делиться, наращивая края стыка без их соединения.