Чем характеризуется проволока для аргонной сварки?

Как элементы основного материала сочетаются с элементами присадочного металла, играет роль в окончательном химическом составе и механических свойствах алюминиевого сварного шва, включая прочность. На диаграмме слева направо показаны наименее желательный коэффициент разбавления, при котором могут возникнуть проблемы, и лучший коэффициент разбавления для более надежного шва.

Характеристики алюминиевых сплавов

Основным отличием различных серий является легирующий элемент или элементы, которые, в свою очередь, влияют на многие характеристики серии.

1ххх. Эта серия не подвергается термической обработке и имеет предел прочности на разрыв от 10 000 фунтов на квадратный дюйм (PSI) до 27 000 PSI. Они поддаются сварке, но из-за их узкого диапазона плавления для получения приемлемых сварных швов необходимы специальные процедуры сварки. Их превосходная коррозионная стойкость делает их пригодными для использования в специализированных химических резервуарах и трубопроводах; их превосходная электропроводность делает их пригодными для применения в сборных шинах. Они обладают относительно низкими механическими свойствами и редко используются для общих структурных применений. Эти основные сплавы часто свариваются с подходящим присадочным материалом или с присадочными сплавами 4xxx, в зависимости от области применения и требований к характеристикам.

2ххх. Эта серия поддается термообработке; предел прочности при растяжении составляет от 27000 до 62000 фунтов на квадратный дюйм. В них содержание меди от 0,7 до 6,8 процента. Это высокопрочные сплавы с высокими характеристиками, часто используемые в аэрокосмической и авиационной промышленности. Они обладают отличной прочностью в широком диапазоне температур.

Некоторые из них считаются несвариваемыми с помощью процессов дуговой сварки из-за их склонности к горячему растрескиванию и коррозионному растрескиванию под напряжением; другие успешно свариваются дуговой сваркой с соблюдением правильных процедур сварки. Эти основные материалы часто можно сваривать с использованием высокопрочных присадочных сплавов серии 2ххх, соответствующих их характеристикам, но в некоторых случаях их можно сваривать с присадочными материалами серии 4ххх, содержащими кремний или комбинацию кремния и меди, в зависимости от области применения и требований к обслуживанию.

3ххх. Это нетермообрабатываемые сплавы с пределом прочности на разрыв от 16 000 до 41 000 фунтов на квадратный дюйм. Основным легирующим элементом является марганец, содержание которого колеблется от 0,05 до 1,8 процента. Они обладают средней прочностью, хорошей коррозионной стойкостью, хорошей формуемостью и подходят для использования при повышенных температурах. Одним из первых их применений были кастрюли и сковороды, и сегодня они являются основным компонентом теплообменников в транспортных средствах и электростанциях. Их умеренная прочность обычно делает их непригодными для использования в строительстве. Эти базовые сплавы свариваются с присадочными сплавами серий 1ххх, 4ххх и 5ххх, в зависимости от их специфического химического состава и конкретных требований к применению и обслуживанию.

4ххх. В эту серию входят как термически обрабатываемые, так и нетермообрабатываемые сплавы. Предел прочности на разрыв варьируется от 25000 до 55000 фунтов на квадратный дюйм. В них есть кремний в количестве от 0,6 до 21,5 процента. Кремний снижает температуру плавления и улучшает текучесть при расплавлении. Эти характеристики желательны для присадочных материалов, используемых для сварки плавлением и пайки; следовательно, эта серия сплавов преимущественно используется в качестве присадочного материала. Кремний сам по себе делает алюминий нетермообрабатываемым; однако добавление магния или меди приводит к термообработке сплава. Обычно эти термически обрабатываемые присадочные сплавы используются только тогда, когда свариваемый компонент должен подвергаться термообработке после сварки.

Присадочный материал 4943 может обеспечить сварной шов с повышенным пределом прочности на растяжение и сдвиг примерно на 25% в исходном состоянии.

5ххх. Эта серия без термической обработки имеет предел прочности на разрыв от 18 000 до 51 000 фунтов на квадратный дюйм. В них добавка магния от 0,2 до 6,2 процента. Они обладают самой высокой прочностью среди нетермообрабатываемых сплавов. Кроме того, эти сплавы легко свариваются и поэтому используются в различных областях, таких как судостроение, транспорт, сосуды высокого давления, мосты и здания. Основные сплавы с содержанием магния менее примерно 2,5 процентов часто успешно свариваются с присадочными сплавами серии 5ххх или 4ххх. Базовый сплав 5052 обычно считается основным сплавом с максимальным содержанием магния, который можно сваривать с присадочным сплавом серии 4ххх. Из-за проблем, связанных с эвтектическим плавлением и, как следствие, плохими механическими свойствами после сварки, материалы этой серии, относящиеся к верхнему пределу шкалы магния, не следует сваривать с присадочными материалами серии 4ххх; Для этих металлов подходят присадочные сплавы 5ххх, которые обычно соответствуют составу основного сплава.

6ххх. Эти термически обрабатываемые металлы имеют предел прочности на разрыв от 18 000 до 58 000 фунтов на квадратный дюйм. Они содержат небольшое количество магния и кремния — около 1,0 процента. Они широко используются в сварочной промышленности, преимущественно в виде профилей, и включены во многие структурные компоненты. Термическая обработка раствора повышает их прочность. Эти сплавы чувствительны к образованию трещин при затвердевании, и по этой причине их нельзя подвергать автогенной дуговой сварке (без присадочного материала). Присадочный металл разбавляет основной материал, предотвращая тем самым образование горячих трещин. Они свариваются с присадочными материалами 4ххх и 5ххх, в зависимости от области применения и требований к эксплуатации.

7ххх. Эти термически обрабатываемые сплавы имеют предел прочности на разрыв от 32000 до 88000 фунтов на квадратный дюйм. Основным легирующим элементом является цинк в количестве от 0,8 до 12,0%. Они состоят из одних из самых прочных алюминиевых сплавов и часто используются в высокопроизводительных приложениях, таких как самолет, аэрокосмическая промышленность и спортивное оборудование. Как и сплавы 2xxx, в эту серию входят некоторые сплавы, которые считаются непригодными для дуговой сварки, а другие часто успешно свариваются. Обычно свариваемые сплавы этой серии, такие как 7005, свариваются преимущественно с присадочными сплавами серии 5ххх.

Знаете ли вы, что алюминий составляет 8 процентов земной коры? Эта материальная часть не только является той самой почвой, на которой мы стоим, но также составляет многие вещи, которые окружают нас в нашей повседневной жизни.

Среди множества преимуществ алюминий имеет формуемость, прочность, коррозионную стойкость, легкий вес, прочность, эластичность и свойства поглощения энергии. Например, при производстве полуприцепов — в приложении, в котором важен легкий вес — изготовление различных деталей из алюминия, а не из мягкой стали, может значительно снизить вес, например, на 1000 фунтов. для боковой стенки 187 фунтов. для задней двери, 60 фунтов. для крыши кабины и 30 фунтов. на колесо.

Однако этот материал не лишен проблем, когда дело касается сварки. Из-за низкой температуры плавления и высокой теплопроводности алюминия необходимо проявлять особую осторожность, чтобы предотвратить прожог тонких калибров и обеспечить адекватное плавление или проплавление на более толстых калибрах.

Когда в применении требуется алюминий, обычно выбирают базовый материал серии 6XXX из-за его универсальности для многих приложений. Один конкретный сплав, 6061-T6, часто используется в таких областях, как судостроение, автомобилестроение и строительство трейлеров.

Технология сварки с помощью аргона

Сварка аргоном, которая попадает под определение сварки в среде защитного газа, предполагает четкое следование инструкции, в которой оговорена последовательность действий, выполняемых специалистом. От того, насколько правильно будут выполнены все эти действия, зависит как качество формируемого соединения, так и расход материалов, которые стоят недешево. Если вы никогда не выполняли таких сварочных работ, то вам необходимо не только изучить пошаговые инструкции, но и внимательно просмотреть видео уроки, в которых подробно отражен весь технологический процесс.

Чтобы варить алюминий и сплавы на основе данного металла в среде аргона, необходим не только сам сварочный аппарат, но и дополнительное оборудование, обеспечивающее хранение и подачу расходных материалов. Естественно, техническое состояние такого оборудования и качество всех используемых материалов напрямую влияют на надежность формируемого соединения.

Для выполнения сварки аргоном деталей из алюминия и сплавов на основе данного металла потребуется следующее оборудование:

• источник электрического тока, к которому будет подключаться сварочный аппарат и все остальное оборудование;
• баллон, в котором хранится защитный газ аргон;
• механизм, отвечающий за подачу присадочной проволоки в зону выполнения сварки.

При выполнении сварки аргоном на крупных промышленных предприятиях защитный газ подается к сварочному аппарату по централизованной сети. Используемая на полуавтоматах сварочная проволока предварительно наматывается на специальные бобины, устанавливаемые на такой аппарат. Рабочие поверхности верстаков, на которых выполняются сварочные операции, согласно инструкции, должны быть изготовлены из нержавеющей стали.

Общие препятствия с базовыми материалами 6XXX

Механические свойства основного материала серии 6XXX после сварки делают его более чувствительным к различным параметрам сварки, таким как подвод тепла и конструкция соединения, по сравнению с материалами серии 5XXX.

Например, основные материалы серии 6XXX имеют на 30 процентов большую теплопроводность, чем основные металлы серии 5XXX, что затрудняет получение стабильных качественных сварных швов. Более высокая теплопроводность сплавов 6ХХХ требует более высоких тепловложений для получения такого же проплавления, что, в свою очередь, может сделать материал более склонным к деформации.

Использование термической обработки основных металлов серии 6XXX — один из способов решения некоторых проблем, связанных с материалом. При сварке основных материалов 6ХХХ микроструктура зоны термического влияния (ЗТВ) ухудшается, и механические свойства могут быть снижены на 30–50 процентов. Если до сварки материал имел состояние T6, его можно подвергнуть термообработке на твердый раствор и состарить после сварки, что восстановит его до состояния T6.

Также важно удалить оксидный слой перед сваркой алюминия любого типа, в том числе серии 6ХХХ. Используйте щетку из нержавеющей стали, предназначенную исключительно для этой цели. В противном случае подвод тепла, необходимого для проникновения через оксидный слой во время сварки, может прожечь основной материал.

TIG сварка нержавейки

Ручная аргонная сварка начинается, как и все сварочные процессы, с подготовки заготовок. Необходимо зачистить соединяемые торцы до металлического блеска, чтобы не осталось грязи, налетов других материалов (к примеру, краски), а также надо провести обезжиривание примыкающих плоскостей. Если свариваются заготовки из нержавейки толщиною более 4 мм, то необходимо сформировать кромки. Тонкостенные детали варятся без кромок.

Кстати, при сварке тонкой нержавейки надо устанавливать под нее медную пластину, с помощью которой будет отводиться тепло. Но этот кусок меди будет выполнять и другие функции: удерживать с обратной стороны расплавленный от присадочной проволоки металл, и жестко будет фиксировать две соединяемые заготовки. В том случае если обе детали точно подогнаны друг под друга и хорошо зафиксированы, то сварку можно проводить и без присадочного прутка. Это касается в основном заготовок с максимальной толщиной до 1 мм. При этом рекомендуется сварку проводить током 35-37 ампер, заварку кратера в течение 3 секунд, а подачу газа после окончания сварочного процесса 4 секунды.

Выбор подходящего присадочного металла

При выборе присадочного металла для алюминия серии 6ХХХ важно понимать, как будет использоваться готовый сварной шов. Желаемый результат влияет на выбор. Будет ли он подвергаться длительному воздействию высоких температур? Ключевыми требованиями являются прочность, пластичность и вязкость? Определите, какие свойства наиболее важны для готового сварного шва, и выберите присадочный металл в соответствии с этими приоритетами.

При выборе присадочных металлов существует компромисс: некоторые присадочные металлы придают конечному сварному шву особые свойства, такие как высокая прочность, трещиностойкость или способность к анодированию. Присадочный металл серии 4ХХХ, например, исключает возможность совпадения цвета после анодирования материала, но позволяет термически обрабатывать сварной шов. Напротив, присадочный металл серии 5ХХХ позволяет согласовать цвет после анодирования, но не допускает термообработку после сварки (за исключением 5554).

Присадочные материалы серий 4ХХХ и 5ХХХ чаще всего используются для сварки алюминия серии 6ХХХ. Проконсультируйтесь с таблицей выбора алюминиевого присадочного металла или руководством при выборе, чтобы определить, как выбор присадочного металла может повлиять на следующее:

• Пластичность
• Устойчивость к коррозии
• Обслуживание при повышенной температуре
• Соответствие цвета после анодирования
• Послесварочная термообработка
• Стойкость

Черные стали

К ним можно отнести не только углеродистые, но и низколегированные стали. Варятся они при помощи ММА, но действительно высокачественного прочного сварного соединения можно добиться только с TIG. Считается, что низкоуглеродистые стали свариваются проще всего. Тем не менее процессы, проходящие в околошовной области могут приводить к упрочнению излишне разогретых зон при обычной сварке,а при многослойной сварке могут появляться проблемы с охрупчиванием. У кипящей и полуспойкойной низкоуглеродистой стали наблюдается падение показателя ударной вязкости в околошовной зоне. Как известно, черные стали с содержанием углерода:

• до 0,25% относятся к хорошо свариваемым (ст.3, ст.10). Но в случае возникновения проблем, наподобие тех, что описаны выше, рекомендуется небольшой предварительны подогрев 150-200 градусов в электропечи СНОЛ.
• от 0,25 — 0,45% считаются трудносвариваемыми или ограниченно свариваемыми. Их нужно греть перед сварочными манипуляциями вольфрамовым электродом и обязательно термообрабатывать после. Если есть возможность провести полную термообработку, такую как отжиг или закалка+старение — это самый лучший вариант. Но если изделие уже готово, и в нем не допускаются какие-либо деформации, придется ограничиться низкотемпературным отпуском (или, как еще называют этот процесс, отдыхом).
• от 0,45% углерода и выше сталь не применяется для сварных конструкций, особенно, если она даже незначительно легирована. Но это для конструкций. Еслиизделие не будет нести каких-либо нагрузок, можно попытаться сварить и ст.55, только без резких температурных перепадов, с применением всех «металлургических» хитростей.

Читать также: Какой автомат нужен на 6 киловатт

И наконец, мы добрались до сварочного прутка. Все вышеописанные случаи свариваются прутком Св.-08Г2С ГОСТ 2246-70 или его незначительными модификациями. Раскислители кремний и марганец в его составе положительно влияют на механические свойства шва, сдерживают развитие пористости шва, появление раковин, уменьшают разбрызгивание и т.д. Пруток используется для сварки изделий или конструкций ответственного назначения, таких как сосуды, трубопроводы высокого давления, нагруженные узлы и детали. Импортный аналог Св.-08Г2С: омедненный сварочный пруток ER 70S-6. Микронное покрытие меди — это, конечно, большой плюс, так как медь защищает стальной стержень от питтинговой коррозии и окисления — эти процессы активно проходят в складских условиях хранения. Пруток ER 70S-6 не нужно зачищать перед сваркой наждаком, опасаясь, что грязь на его поверхности проявится в виде дефектов в сварном шве.

Механические показатели метала в шве при использовании ER 70S-6:

• Предел текучести 525 МПа;
• Предел прочности 595 Мпа;
• Удлинение 26%;
• КV – 30°С 70 Дж.

Присадочные металлы серии 4ХХХ

При выборе присадочного металла серии 4XXX для использования с алюминием 6XXX наиболее популярными вариантами являются 4043 и 4943.

Присадочный металл 4043 имеет несколько преимуществ, таких как отличная стойкость к растрескиванию и коррозии, его способность выдерживать термообработку после сварки, его характеристики при высоких температурах от 150 до 350 градусов по Фаренгейту и пластичность. Однако 4043 не соответствует цвету, как присадочные материалы 5XXX, когда деталь анодируется после сварки, и его прочность ниже, чем у присадочных металлов 5XXX.

Присадочный металл 4943 во многом схож с характеристиками 4043, но лучше поддается термической обработке. Добавление магния в присадочный металл 4943 также обеспечивает более высокую повторяемую прочность, не полагаясь на разбавление основного материала для создания прочного шва.

Процесс разбавления, при котором элементы основного материала сочетаются с элементами присадочного металла, влияет на окончательный химический состав и механические свойства алюминиевого сварного шва, включая прочность. Хотя вы можете оценить разбавление и результирующую прочность сварного шва, многочисленные переменные оператора, такие как угол резака, скорость перемещения и сила тока, влияют на глубину проплавления, что, в свою очередь, влияет на разбавление. В результате вы не всегда можете получить приблизительное разведение согласно вашим расчетам. Использование присадочного металла 4943 решает вопрос прочности.

С присадочным металлом 4943 вы можете произвести сварной шов с примерно на 25% более высоким пределом прочности на растяжение и сдвиг в состоянии после сварки. Этот присадочный металл использует то же напряжение и скорость подачи проволоки, что и 4043. Он обладает высокой текучестью, низкой степенью усадки и меньшим количеством сварочного дыма по сравнению с 4043. Его также можно использовать для сварки основных материалов 1XXX, 3XXX и 5XXX с расходом менее 3 процента магния (например, 5052), а также неблагородные металлы 6XXX.

В целом присадочные металлы серии 4ХХХ вызывают меньшее обесцвечивание сварных швов и загвоздку по сравнению с присадочными материалами серии 5ХХХ, что может помочь сократить время и деньги, которые вы тратите на очистку после сварки.

Присадочные материалы серии 5XXX. Существует множество вариантов присадочного металла 5ХХХ, которые можно использовать для сварки основного алюминия 6ХХХ. Два распространенных варианта — 5356 и 5556.

При сварке серии 6XXX присадочный металл 5356 обеспечивает хорошую стойкость к растрескиванию и прочность, отличную пластичность, приемлемую коррозионную стойкость, отличную способность сочетания цветов после анодирования и отличную вязкость. Обратите внимание, что эти присадочные металлы не подходят для термической обработки после сварки или при высоких температурах (150-350 градусов).

Присадочные материалы 5556 имеют такое же сопротивление растрескиванию, пластичность и коррозионную стойкость, что и 5356, но они также обладают еще более высокой прочностью. Как и сплавы 5356, присадочные металлы 5556 не выдерживают высокотемпературных применений или термообработки после сварки, но они хорошо сочетаются по цвету после анодирования.

Другой присадочный металл серии 5ХХХ — 5554 — является единственным присадочным материалом серии 5ХХХ, который может выдерживать высокие температуры и термообработку после сварки, но он не так широко используется.

Сварка труб из нержавеющей стали

Трубы из нержавейки сегодня все чаще используются в быту, хотя в промышленности они используются в больших объемах и во многих областях. Их стыковка, особенно тонкостенных трубопроводов, производится при помощи аргонодуговой сварки. Технология соединения практически точно такая же, как и сваривание листовых или объемных заготовок. То есть, подготовительный процесс производится идентично, режимы выставляются такие же, но есть и один небольшой нюанс.

Необходимо, чтобы сварочный шов в процессе соединения обдувался с двух сторон аргоном. Понятно, что с внешней стороны это сделать не проблема. А как это сделать изнутри трубы. Все достаточно просто.

• Отверстие одной трубы закрывается пробкой, сделанной из ткани, бумаги или любого другого материала.
• Стык двух труб по периметру закрывается клеящей пленкой: скотчем или изолентой.
• В открытое отверстие второй трубы подается из горелки аргон под небольшим давлением, чтобы не выбило пробку.
• Как только трубы заполняться газом, отверстие, через которое он подавался, также закрывается пробкой.
• Теперь снимается скотч или изолента со стыка и производится сварка двух труб из нержавеющей стали.

И в конце таблица, в которой показано соотношение режима сварки нержавейки аргоном, его параметров и размеров расходных материалов.

Обязательно ознакомьтесь с обучающим видео, расположенным на этой странице сайта. Оно поможет разобраться во всех тонкостях сварочного ручного процесса в защитном аргоном газе. Как показывает практика, эта технология является лучшей, когда стоит задача сварить тонкостенные детали из нержавеющей стали.

Поиск лучшего совпадения

Выбирая присадочный металл для алюминия, вы обнаружите, что универсального решения не существует. Условия эксплуатации и конечное использование сварной детали являются решающими факторами для правильного выбора.

Проконсультируйтесь с проверенным производителем присадочного металла или поставщиком сварочного оборудования для получения поддержки и определения наилучшего варианта классификации присадочного металла.

В то время как один присадочный металл может обеспечивать более высокую прочность или ударную вязкость, другой может обеспечивать лучшую коррозионную стойкость или пластичность. Цель состоит в том, чтобы выбрать алюминиевый сплав, который позволяет получить сварной шов, наиболее отвечающий требованиям продукта и его предполагаемому использованию.