Цех механической обработки с ЧПУ

Сварка MIG, TIG и сварка трением с перемешиванием для алюминия

Опубликовано: просмотров: 807

Алюминий можно соединять методами MIG, TIG, сварки трением с перемешиванием, контактной сварки, плазменной сварки, электронно-лучевой сварки и другими способами. В данном практическом сравнении основное внимание уделяется оборудованию для сварки MIG, режимам переноса, методам контроля пористости, конструкции пазов и параметрам; оборудованию для сварки TIG, поведению при переменном токе, параметрам и технике использования присадочной проволоки; а также инструменту, потоку материала, преимуществам и ограничениям сварки трением с перемешиванием. В подробных таблицах приведены рекомендованные в исходном источнике диапазоны толщин, значения токов, напряжений, расхода газа, размеров проволоки и количества проходов. Вложенная процедура и все технические значения, приведенные в таблицах, доступны для непосредственного инженерного сравнения.

Поскольку алюминиевые сплавы находят столь широкое применение, в настоящее время к методам их сварки относятся, в частности, импульсная сварка в среде газа с металлическим электродом, сварка вольфрамовым электродом в среде газа переменным током (TIG) и сварка трением с перемешиванием.

Процесс Алюминий коммерческой чистоты Сплав Al-Mn Сплав Al-Mg Допустимая толщина (мм) Примечания
1100 3003 5083 Рекомендуется Пригодный к использованию
TIG Хорошо Хорошо Хорошо 1–10 0.9–25 С наполнителем или без него; предварительно разогреть толстую пластину; использовать переменный ток.
MIG Хорошо Хорошо Хорошо ≥8 ≥4 В качестве электрода используется провод; необходимо предварительно нагреть толстую пластину и поддерживать в ней температуру; следует использовать метод DCEP.
Импульсная сварка MIG Хорошо Хорошо Хорошо ≥2 1.6–8 Подходит для тонкого листа.
Дуговая сварка покрытым электродом Удовлетворительно Удовлетворительно Очень плохо 3–8 — Требуется предварительный нагрев; низкая эксплуатационная готовность; использовать DCEP.
Точечная или шовная сварка сопротивлением Удовлетворительно Удовлетворительно Хорошо 0.7–3 0.1–4 Требуется высокий ток.

Алюминиевые сплавы, как правило, обладают хорошей обрабатываемостью в горячем и холодном состоянии, а также свариваемостью и могут соединяться с помощью традиционных методов плавления. К распространенным методам относятся сварка в среде защитного газа, аргоновая сварка, плазменная сварка, контактная сварка и электронно-лучевая сварка. Особенно подходят методы, характеризующиеся высокой тепловой мощностью, сконцентрированной энергией и эффективной защитой.

В настоящее время сварка оборудования для железнодорожного транспорта осуществляется преимущественно с помощью автоматизированных процессов с защитой газом. Передовые методы, такие как гибридная сварка «лазер-дуга», по-прежнему находятся на стадии разработки и проходят испытания в ограниченных масштабах.

Сварка методом MIG

Оборудование

Система MIG в основном состоит из источника питания, контроллера, устройства подачи проволоки, сварочного пистолета, кабельного комплекта и заземляющего провода.

Характеристики

Сварка MIG обеспечивает высокую производительность, а сварка MIG с высоким током особенно подходит для сварки толстых листов. После сварки деформация оказывается несколько больше, а качество частично зависит от характеристик оборудования. Основной задачей является контроль пористости сварного шва. Водород может поступать из нескольких источников.

Оборудование для сварки в режиме MIG

Режим переноса металла

Существует три режима переноса: короткозамыкающий, распылительный и проекционный распылительный. При короткозамыкающем режиме используется короткая дуга с характерным щелкающим звуком и небольшой глубиной провара. Он применяется в основном для угловых или стыковых соединений в стенках толщиной 1–2 мм при низком токе и использовании проволоки диаметром 0,8 или 1,0 мм. При распылительном режиме дуги длина дуги больше, сопровождается свистящим звуком и образует узкое глубокое проварное отверстие в форме пальца; в результате могут возникать неполное сплавление по бокам, пористость и трещины. При проекционном распылении дуга немного длиннее, сопровождается слабым хлопающим звуком. Он образует чашеобразный профиль провара и обеспечивает лучшие механические свойства, чем как неглубокий провар при короткозамкнутом режиме, так и пальцеобразный провар при распылении.

Для сварки алюминия методом MIG обычно рекомендуется использовать режим «проецированного распыления».

Основные источники водорода при сварке алюминия методом MIG

Факторы, влияющие на качество

В качестве защитного газа обычно используется аргон; смеси аргона и гелия позволяют повысить эффективность и снизить пористость. Необходимо контролировать скорость подачи проволоки, угол наклона пистолета, скорость перемещения и высоту сопла. Используйте вкладыш типа PTFE или нейлоновый вкладыш вместо металлического пружинного вкладыша и не применяйте зубчатый приводной ролик.

Толщина листа (мм) Разделка кромок Угол (°) Зазор (мм) Корневая площадка (mm) Проволока (мм) Скорость подачи проволоки (м/мин) Сила тока (А) Напряжение (В) Проходы
2 I — 0 2 0.8 5.0 110 20 1
4 I — 0 4 1.2 3.1 170 22 1
5 I — 0 5 1.6 4.3 200 25 1
Y 70 0 1.5 1.6 5.6 160 22 1
6 I — 0 6 1.6 7.1 230 26 1
Y 70 0 1.5 1.6 6.0 170 22 1
8 Y 70 0 1.5 1.6 1.L 6,8 220 26 2
2.L 6,8 220 26
10 Y 60 0 2.0 1.6 1.L 6.2 220 26 3
2.L 6,0 200 24
G 7.2 230 26
12 Y 60 0 1.5 1.2 1.L 13,7 240 26 3
2.L 12.2 220 26
G 15.6 250 28

Примечание: 1.L — первый проход; 2.L — второй проход; присадочная проволока соответствует основному металлу; защитный газ — Ar; G — проход с обратной стороны.

Дизайн пазов

Геометрия шва определяется толщиной материала и конструкцией изделия. Углы алюминиевых пазов должны быть больше, чем у стальных, поскольку в них легко образуются дефекты в корне шва; более широкое отверстие улучшает условия в корне шва.

Типовые формы канавок и конструкции соединений при сварке алюминия методом MIG

В горизонтальном положении направьте пистолет в направлении движения под углом 5°–20° к вертикали, при этом провод должен быть смещен в ту сторону, где отвод тепла происходит более интенсивно.

Для материала толщиной более 8 мм требуется выполнение нескольких проходов. Первый проход имеет решающее значение, поскольку многие дефекты сварных швов алюминия возникают именно в корневом слое. Выполняйте его быстро, с небольшим размером наплавленного слоя, чтобы наплавленный металл не закрывал корневой слой и не удерживал дефекты.

Сварка методом TIG

Оборудование

Система TIG состоит, в основном, из источника сварового тока, контроллера и горелки.

Полная настройка системы TIG-сварочного аппарата и горелки

Характеристики

Метод TIG подходит для обработки тонколистового металла и обеспечивает низкую деформацию, низкую пористость и высокое качество изделий, предъявляющих высокие требования. Используйте метод TIG с переменным током и газовой защитой с обратной стороны. Отрицательная половина цикла удаляет оксидную пленку, а положительная половина цикла снижает перегрев вольфрама. Типичными причинами пористости являются аргон низкой чистоты, загрязнённая проволока или канавки, неэффективное защитное газовая защита, неподходящие параметры, чрезмерный вынос электрода, а также слишком длинная или нестабильная дуга.

Толщина листа (мм) Разделка кромок Вольфрамовый электрод (mm) Сила тока (А) Присадочная проволока (мм) Расход аргона (L/min) Слои
1 Ⅱ 1.6 50–60 2 4–5 1
2 Ⅱ 2.4 60–90 2 5–6 1
3 Ⅱ 2.4 90–150 3 5–6 1
4 Ⅱ 3.2 150–180 3 6–8 1
6 V 3.2 180–240 4 8–10 2
8 V 4.0 200–280 4 8–10 2
10 V 4.8 260–350 5 10–12 2–3
12 V 6.4 320–400 5 12–14 3

Техника работы

Обычная техника сварки для правшей — это сварка «форхэнд»: горелку держат в правой руке, проволоку — в левой, горелку наклоняют на 20° вправо, а проволоку подают к сварочной ванне под углом 15° к заготовке.

Сначала с помощью дуги сформируйте сварочную ванну. Подавайте проволоку в нее снизу под дугой, выполняя повторяющиеся движения вперед-назад. Не продвигайте проволоку слишком далеко под дугу, иначе температура ванны снизится. Вплавьте кончик проволоки в передний край ванны и держите его внутри защитной оболочки.

Техника ручной подачи присадочной проволоки при сварке методом TIG

Сварка трением с перемешиванием

Оборудование

Операция выполняется с помощью вращающегося инструмента, состоящего из профилированного штифта, держателя и цилиндрического буртика.

Конструкция штифта и буртика инструмента для сварки трением с перемешиванием (FSW)

Принцип и особенности

Вращающийся инструмент передает тепло, возникающее в результате трения, в стык, приводя материал в пластическое термопластичное состояние по мере продвижения инструмента вдоль шва. В начале процесса профилированный штифт быстро вращается и входит в стык. Трение между штифтом и металлом образует термопластичный слой, а контакт с буртиком обеспечивает дополнительное тепло. Пластифицированный металл непрерывно перемещается от передней части инструмента к задней и заполняет полость. Зона сварки подвергается сжатию, нагреву за счет трения, пластической деформации, переносу, диффузии и рекристаллизации.

К преимуществам относятся:

  1. Твердофазное соединение.
  2. Искажения практически отсутствуют или минимальны.
  3. Возможность соединения сложных материалов, таких как высокопрочный алюминий, отливки и композитные материалы.
  4. Без защитного газа.
  5. Превосходные механические свойства, в частности, усталостная прочность.
  6. Отсутствие вредного дыма, инфракрасного излучения и ультрафиолетового излучения.
  7. Высокая скорость перемещения.
  8. Отсутствие дефектов сварки плавлением, таких как поры и трещины.
  9. Как правило, предварительная обработка в зоне стыка перед сваркой не требуется.
  10. В шве отсутствуют столбчатые кристаллы; пластическая деформация приводит к утончению кристаллов.

К ограничениям относятся:

  1. Усиление сварного шва не допускается; торцы заготовки должны соединяться встык, а угловые швы не допускаются.
  2. В настоящее время сварка трехмерных изогнутых поверхностей невозможна.
  3. Из-за выступающего инструмента на конце соединения может остаться выходное отверстие.
  4. Опорная опора должна выдерживать силу трения.
  5. Несоосность и зазор в соединении требуют тщательного контроля.
  6. В настоящее время применение в производстве ограничивается легкими металлами.

Нужна инженерная поддержка по обработке на станках с ЧПУ?

Поделитесь своим чертежом, материалом, заданным допуском или вопросом по применению. Наша команда инженеров поможет рассмотреть маршрут обработки и предложит практичный следующий шаг.

Контактная форма product-list

STEP, IGS, STL, DWG, DXF, PDF, JPG или ZIP. Макс. 50 МБ. Несколько файлов или файлы большого размера? Напишите по электронной почте: [email protected]

Похожие статьи

Технология обработки

Как свариваются титановые сплавы? Методы и параметры

В данном техническом руководстве проводится сравнение относительной свариваемости коммерчески чистого титана и ряда титановых сплавов, а затем приводятся практические технологические данные для газовой...

Читать статью

Технология обработки

Как подготовить и сваривать титан и титановые сплавы

Титан и титановые сплавы требуют тщательной очистки и постоянной защиты инертным газом во время сварки. В данном руководстве описаны методы удаления оксидов, травления кислотой, обезжиривания, очистки без использования хлоридов...

Читать статью

Технология обработки

Как предотвратить типичные дефекты при сварке титана

Сварка титана требует строгого контроля температуры, защитного газа, чистоты поверхности и подготовки межпроходных швов. В данном руководстве объясняется, почему пламенная резка, нечистый аргон,...

Читать статью

Технология обработки

Шлифование титановых сплавов: круги, СОЖ и параметры

При шлифовании титана высокие силы и температуры сочетаются с интенсивным износом шлифовального круга, прилипанием, химическими реакциями и риском нарушения целостности поверхности. В данном руководстве приводятся рекомендации по сохранению абразива, зерна,...

Читать статью

Информация о поставщике

Компания
Xinchuangmeng Co., Ltd.
Местоположение
Шэньчжэнь, Гуандун, Китай
Услуга
Механическая обработка прецизионных деталей
WhatsApp
+86 186 3895 1317
Электронная почта
[email protected]
Отправить письмо
Адрес
No. 2, Anrun Road, Tangxiayong, Yanluo Street, Bao'an District

Самая горячая статья