Подготовка за заваряване на детайли от алуминий и неговите сплави

При заваряване на детайли от алуминий и неговите сплави има специални изисквания за подготовка на детайли, материали и оборудване. Има израз сред заварчиците, участващи в производството на алуминиеви конструкции: "Добре подготвени - наполовина заварени."

Други свързани страници

Подготовка за заваряване на алуминиеви части

Съществуват редица препоръки за подготовка на повърхността на алуминиеви детайли и тел, които се различават от тези за стомана. Например, не е позволено да се почиства повърхността за заваряване с абразиви, шкурка, дробеструйна обработка и др. В допълнение към обработката на ръбовете на заваряваните части, за да им се даде рационална форма, която улеснява връзките, подготовката на частите за заваряване и подготовката на телта за заваряване включва почистване на повърхността им от примеси и оксиди.

Има голям брой рецепти за подготовка на повърхността за дъга (лъчение); за точково (шевно) заваряване; за получаване на лепени съединения. Разликите в подготовката обаче са малки.

Подготовка на части за заваряване дъга (лъч) .

В промишлената практика следният процес на подготовка на алуминиеви части и тел за заваряване е широко разпространен.

1. Най-напред повърхността им се почиства от мазнина и мръсотия от консерванти, като се избърсва с парцал, напоен с бензин, уайтспирит или други органични разтворители. При масово производство частите за заваряване обикновено се обезмасляват в негорещ воден разтвор, съдържащ 10 g/l NaOH, 40–50 g/l тринатриев фосфат Na3PO4 - 12H2O, 5 g/l натриево течно стъкло Na2SiO3. Продължителността на процеса на обезмасляване зависи от степента на замърсяване на металната повърхност и от температурата. При температура на разтвора 60–70°C продължителносттаобезмасляването обикновено не надвишава 3-5 минути.

2. След обезмасляване детайлите или телта се потапят в 5% воден разтвор на алкали (NaOH или KOH), загрят до 60-70°C. В резултат на взаимодействие с алкали, оксидният филм се гравира от повърхността в рамките на 2-3 минути. След това алкалните остатъци и продуктите на реакцията се измиват от повърхността на частите първо с гореща, а след това със студена вода, като се избърсват с четки за коса.

3. Веднага след измиване детайлите се пасивират в 20% азотна киселина (HNO3), загрята до 60-70°C. За 5-7 минути престой в разтвора повърхността на частите се покрива с нов, по-плътен слой алуминиев оксид. Извлечените от азотната киселина части се измиват със студена, а след това с гореща вода и се сушат с нагрят въздух.

Обезмасляването и ецването на повърхността на телта се извършва по технологията, приета за основния метал. Допълнителната обработка може да бъде различна: вакуумно сушене на телта; механично почистване на повърхността в специално устройство; химическо или електрохимично повърхностно полиране.

Особено внимание трябва да се обърне на подготовката на повърхността на части и проводници от алуминиево-литиеви сплави.

При ръчно електродъгово заваряване на детайли от тънколистови полуготови продукти се отбелязва повишена склонност на ставите да образуват пори по границите на заваръчния шев, което чрез намаляване на якостта на заварената връзка при циклични натоварвания значително ограничава обхвата на тези обещаващи сплави.

Установено е, че появата на порьозност е свързана с окисляването на повърхностните слоеве по време на технологичното нагряване и наличието на литиеви и магнезиеви хидриди в окисления слой, които се дисоциират по време на заваръчното нагряване с отделяне на атомарен водород, който навлиза в разтопения метал на заваръчната вана.

АнализПолучените данни ни позволяват да заключим, че слоят от оксиди на базата на MgO и Li2O в листове, подложени на нагряване до температура не по-висока от 400 ° C, има дебелина 0,03–0,035 mm. Тъй като този слой е най-хигроскопичен, отстраняването му трябва да доведе до намаляване на порьозността на заваръчния метал. Затова беше предложена технология за подготовка на ръба, включваща химическо фрезоване (дълбоко ецване) в разтвор на NaOH до дълбочина 0,04–0,05 mm.

Гравирането до дълбочина 0,04–0,05 mm направи възможно пълното премахване на порьозността в границите на заваръчния шев. Наблюдават се отделни пори с размер 0,1–0,15 mm, разпръснати в заваръчния метал, които не надвишават разрешените от спецификациите. Методът на хидростатичното претегляне установява високото качество на заварките, получени след ецване на проби до дълбочина 0,05 mm (Таблица 1). Подобни резултати са получени при автоматично заваряване.

Таблица 1. Порьозността на шевовете на тънколистови полуготови продукти.

Подготовка за заваряване на заварени ръбовеДебелина на отстранения слой, ммОбщ обем на порите cm3 на 100 g метал
Ецване в 15% разтвор на NaOH (80 o C, 15 минути) и 15% разтвор на HNO3 (50 o C, 2 минути)0,01-0,020.2146-0.3318
Химическо смилане (дълбоко ецване) с разтвор, съдържащ 200 g/l NaOH и 8 g/l Al (80 o C, 15 минути)0,04-0,050.0189-0.0245

Общият обем на порите се определя чрез хидростатично претегляне.

Подготовка на части за точково заваряване (шев)

Основната цел на подготовката на повърхността за съпротивително точково заваряване е да се постигне минимално и стабилно съпротивление в контакта електрод-заготовка и стабилно ниско съпротивление вданни за контакт-подробност. Заедно с това е необходимо да се осигури настройката на по-голям брой точки на заваряване на детайла, който ще се заварява, без да се почиства работната повърхност на електродите.

Ефектът на естествените филми върху отделянето на топлина при точково съпротивително заваряване на тънки части от алуминиеви сплави е много по-голям, отколкото при заваряване на по-дебели части, което създава допълнителни технологични затруднения. Външната повърхност на частите, които трябва да бъдат заварени, се разтопява с образуването на външни пръски, изгаряния и работната повърхност на заваръчния електрод след задаване на първите няколко точки ще се провали.

Изследванията установяват и промишленият опит потвърждава, че обективна характеристика на качеството на подготовка на повърхността, например алуминиеви сплави от тип D16 за съпротивително точково заваряване, е контактното съпротивление на зоната на заваряване. Допустимото съпротивление е ограничено до 150 µΩ. Освен това при подготовката на повърхността е необходимо да се осигури безопасността на облицовъчния слой от заварени листове, особено с малка дебелина. Тези изисквания се покриват чрез химическа подготовка, която е най-удобният и надежден начин за осигуряване на задоволително качество на повърхността.

Например, технологичният процес на химическа подготовка на листове от сплав D16T с дебелина 0,5-0,6 mm включва следните операции:

1. Обезмасляване на части в 2% воден разтвор на препарат при температура 60-70°C за 2-3 минути.

2. Измиване на частите в топла (35-50°C) течаща вода чрез многократно потапяне (5-8 пъти).

3. Ецване на части във воден разтвор на NaOH (концентрация 40–60 g/l, температура 35–45°C, време на ецване 30–60 s).

4. Изплакване на частите в топла (35-50°C) течаща вода чрез многократно потапяне(5-8 пъти); смяна на водата - в размер на 15 литра на 1 m 2 от повърхността на частта.

5. Изплакване на части в студена течаща вода чрез многократно потапяне (5-8 пъти); смяна на водата - в размер на 25 литра на 1 m 2.

6. Избистряне на части във воден разтвор на азотна киселина (концентрация 200-250 g/l, температура 16-30°C, 2-5 min).

7. Измиване в течаща вода чрез многократно потапяне (5-8 пъти); смяна на водата - в размер на 25 литра на 1 m 2.

8. Прекарване на части във воден разтвор на фосфорна киселина (H3PO4) и пик на калиев хром (K2Cr2O7): концентрация на H3PO4 - 50-120 g/l, K2Cr2O7 - 0,5-1,2 g/l; температура 26–34°C, време за ецване 15–20 min; съотношението на H3PO4 към K2Cr2O7 се поддържа при 100:1.

9. Изплакване на части в студена течаща вода чрез многократно потапяне (5-8 пъти); смяна на водата със скорост 25 l на 1 m 2.

10. Сушене на детайли на въздух, загрят до 40-60°C.

11. Проверка на контактното съпротивление на пробите и частите за заваряване (контактното съпротивление трябва да има минимални стойности и да е стабилно).

Екструдираните профили, машинно обработените части и необлицованите листове преди ецване във фосфорна киселина се обработват (декипират) в разтвор на азотна киселина с концентрация 25-30% за 1-1,5 часа при температура 15-25 ° C, последвано от измиване в студена течаща вода. Гравирането в азотна киселина се използва за получаване на слой от чист алуминий върху повърхността на детайлите (не повече от 3% от дебелината на детайла), чието образуване подобрява условията за образуване на заваръчен шев (броят на външните пръски намалява и интервалът от време преди почистването на електродите се увеличава).

Гравираните части се измиват старателно в студена течаща вода и се търкат с твърди четки за коса или памуксалфетки, след което се сушат в камери при температура до 75 ° C или на въздух и след изсушаване се съхраняват затворени от прах, влага и мръсотия.

Подготовка на повърхностите за залепване

Състоянието на повърхността на залепените метали играе важна роля, като основното изискване за повърхността, която ще бъде залепена, е да осигури високо и стабилно ниво на адхезионни сили на границата лепило-метал.

За постигане на повишена якост на залепване на лепилната фуга се използват различни методи за подготовка на повърхността за залепване, които осигуряват оптимално намокряне на металната повърхност с лепило и неговото разнасяне. Най-висока якост на срязване на лепилни съединения от алуминиеви сплави се постига при анодизиране, най-ниска - при почистване с шкурка.

В домашната практика основният метод за подготовка на повърхностите на частите от алуминиева сплав за свързване е анодирането в сярна и хромна киселина. Вторият вариант е по-перфектен: при анодиране в хромна киселина анодният филм като правило не се ексфолира от метала. Има и други начини за подготовка на повърхността на части от алуминиева сплав за залепване. Един от тях е химическо ецване в смес от сярна и хромна киселина, така нареченият процес на декапиране. Първо, частите се обработват в пари на трихлоретилен (5 минути), след това се поставят в течен трихлоретилен (15-20 минути) и след измиване в студена вода се обработват в разтвор на сярна киселина (22,5 тегловни части), натриев дихромат (7,5 тегловни части) и вода (70 тегловни части). Офортът се извършва при температура 60-65 ° C за 20-30 минути. След измиване детайлите се сушат на въздух при температура не по-висока от 65°C. Така обработените части са годни за залепване до 7 дни.

За да се увеличи адхезионната сила и да се стабилизира нивото на адхезия на съставите, се използва адхезивен грунд, който се нанася върху подготвената повърхност и се изсушава при температура 20 ° C в продължение на 30 минути. След това се нанася лепило върху повърхностите на частите, които ще бъдат залепени и втвърдени.

Адхезивният грунд позволява да се защити подготвената за залепване метална повърхност, да се запази нейната активност и да се увеличи якостта на адхезия на лепилната фуга по време на нейната работа в условия на висока влажност при температура 50–70°C.