Флюс для газовой сварки алюминия

Обновлено: 14.05.2024

Потребность в спаивании различных деталей возникает как в домашних, так и в промышленных условиях, так как данный процесс можно отнести к мелкому ремонту, хотя нередко приходится сталкиваться и с более масштабными процедурами. Дело в том, что различные виды и способы сварки металла не всегда могут предоставить результат достойного качества, а также не всегда являются подходящими. Поэтому, пайка алюминия газовой горелкой является вполне востребованным методом, который все же имеет ряд своих особенностей, которые придется освоить новичкам. Дело в том, что спаиваемость этого металла не так хороша, как у других разновидностей, но пайка становится более предпочтительной, так как при сильном нагревании металл меняет структуру и сварка портит его свойства, поэтому не всегда можно использовать сварку. Для поддержания качества следует использовать все имеющиеся дополнительные средства, которые предоставляет инфраструктура, разработанная за долгое время.

Пайка алюминия газовой горелкой

При работе с алюминием возникают проблемы в борьбе с оксидной пленкой, которой металл покрывается за относительно небольшой промежуток времени, так что может появиться даже после предварительной обработки. Пайка горелкой заметно отличается от пайки паяльником и считается более удобным процессом, так как тут можно регулировать температуру и мастер получает больше возможностей для деликатной обработки поверхности, причем как тонкого, так и толстого металла. Нередко в это время используются дополнительные флюсы и различные средства обработки. Пайка алюминия в домашних условиях газовой горелкой облегчает предварительное прогревание металла и расплавку дополнительных расходных материалов.

Пайка алюминия своими руками

Естественно, что для получения качественного соединения требуется опыт работы, так как алюминий относится к легкоплавким металлам, а соответственно, его припои имеют высокую растекаемость. При неправильном подходе материал просто растечется по поверхности, так и не заполнив шов соединения, не говоря уже о заделке дыр, где требуется настоящее мастерство. Здесь же очень важным моментом является подбор присадочного материала, так как для каждого вида пайки он требуется свой припой. Из алюминия может создаваться как корпус механизма или какой-либо толстой герметичной емкости, так и обыкновенные провода. Пайка алюминиевых проводов при помощи горелки проходит более легко за счет удобного регулирования температуры пламени и его интенсивности.

Преимущества

Пайка алюминия горелкой является универсальной, в отличие от применения паяльника, и может использоваться как для тонких деталей, так и для толстых;
Газовая горелка имеет возможность регулировки интенсивности горения пламени, что определяет температуру нагрева, тогда как при работе с паяльником необходимо иметь несколько инструментов различной мощности;
Горелкой можно подогревать поверхность металла, расплавлять припой и флюс;
Скорость работы медленнее, так что появляется возможность делать все более качественно и спокойно;
Итоговые результаты оказываются более качественными, чем при использовании паяльника;
Инструмент практически сразу готов к использованию и не нужно долго ждать пока он остынет после работы.

Недостатки

Подготовка к работе занимает более длительный отрезок времени;
Себестоимость процесса спаивания становится более высокой;
Работа становится менее безопасной, так как емкость, в которой находится газ, может взорваться, если на нее будет воздействовать открытый источник огня, или же шланги могут пропускать газ, что также нанесет вред организму;
Оборудование для работы является более дорогостоящим.

Материалы и инструмент

Основным инструментом является газовая горелка, которая пропускает через себя газ под давлением. Во время горения он расплавляет металл припоя и действует, как главная сила температурной обработки. За счет регулировки подачи давления определяется общая температура пламени.
Емкость с газом, которая может быть представлена небольшим баллоном. Здесь находится расходный горючий материал, который должен быть надежно изолирован от внешнего воздействия.
Шланг для соединения горелки и баллона. Его самого, а также соединения, следует всегда проверять на целостность перед использованием.
Припой для пайки алюминия, который выбирается согласно той разновидности процедур, с которыми будет взаимодействие. Когда идет пайка алюминия газовой горелкой присадочная проволока выбирается по составу основного металла.
Флюс для улучшения свойств спаивания. Он преимущественно используется для толстых заготовок, но также используется и для пайки различных сортов металла, таких как пайка алюминия со сталью газовой горелкой, или особо сложных случаев.

«Важно!
Температура плавления проволоки всегда должна быть ниже температуры плавления основного металла.»

Пошаговая инструкция

Для начала проводится подготовка поверхности металла, для чего осуществляется предварительная зачистка поверхности детали мелкой металлической щеткой или наждачной бумагой. Также нужна обработка растворителем, который поможет ликвидировать налеты жира и масла, убрать оксидную пленку и прочие негативные эффекты.
Затем необходимо обработать всю поверхность, где будет проходить пайка, флюсом. Это поможет улучшить свойства спаивания, текучесть и смачиваемость материала.
После нужно прогреть заготовку при помощи горелки, чтобы припой смог лучше расплавиться и растечься по поверхности.
После этого уже можно приступать к спаиванию, поднеся припой или присадочную проволоку к поверхности заготовки и зажечь горелку. Обрабатывая пламенем горелки расплавить материал, чтобы он растекся по поверхности и застыл там. Накладывание нескольких слоев может проходить в несколько этапов.
В конце, когда расходный материал заполнит все трещины и выемки, образуя ровную поверхность, нужно дать остыть и проверить качество соединения.

Пайка алюминия горелкой

«Важно!
Если толщина детали более 4 мм, то следует заняться разделкой кромок, так как алюминий иначе не пропаяется.»

Режимы пайки горелкой

Толщина заготовки, мм

Техника безопасности

Перед каждым использованием газовой техники нужно проверять целостность и исправность работы газового баллона, шлангов и прочих. Баллоны нужно держать максимально далеко от открытого пламени. Вблизи рабочего места не должно быть никаких легко воспламеняемых предметов, а также горючих вещей.

Газовая сварка алюминия

Алюминий и его сплавы широко применяют в промышленности в виде листов, труб и другого профильного материала. Сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легированием их марганцем (Mn), магнием (Mg), кремнием (Si), никелем (Ni), хромом (Сr) и другими элементами. Алюминиевые сплавы делят на две группы - деформируемые и литейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относят сплавы алюминия с Mg или Мn, а к термически упрочняемым - дюралюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В-95. Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силумины - сплавы алюминия с кремнием Si (4-12% Si). Литейные сплавы применяют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Основной трудностью при сварке алюминия является образование на его поверхности оксидной пленки с температурой плавления 2050°С, которая затрудняет плавление металла и сплавление свариваемых кромок. Оксидная пленка имеет плотность 3,85 г/см 3 и остается на поверхности сварочной ванны. Другая трудность при газовой сварке алюминия заключается в том, что при нагреве алюминий не меняет цвет, и поэтому трудно уловить момент начала его плавления. Для этого требуются опыт и навык сварщика.

При газовой сварке алюминия необходимо учитывать низкую температуру плавления и высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени. При газовой сварке алюминия возникают также значительные остаточные напряжения и деформации, связанные с высокими значениями коэффициента теплового расширения этих сплавов. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла:

Толщина свариваемого металла, мм	до 1,5	1,6-3,0	3,1-5,0	5,1-10,0	10-15
Диаметр присадочной проволоки, мм	1,5-2,5	2,5-3	3-4	4-6	6-8

Для газовой сварки алюминия и его сплавов согласно ГОСТ 7871-75 используют 11 марок присадочной проволоки: Св-А97, Св-А5с, Св-АМц, Св-Мг3, Св-АМг5, Св-АМг6, Св-АМг7, Св-АК3, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При сварке алюминия используется сварочная проволока Св-АК5. Сплавы алюминий-магний сваривают сварочной проволокой Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АМг3, Св-АМг5, в качестве присадка используют проволоку Св-АМц и Св-АК5.

Согласно ГОСТ 7871-75, применяют следующие диаметры сварочной проволоки: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10; 11; 12 мм.

Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую поверхность, без трещин, закатов и вмятин. Проволока поставляется в бухтах, масса бухты не должна превышать 40 кг. При сварке литейных алюминиевых сплавов применяют присадочной металл того же состава, что и основной. Основным видом соединений при газовой сварке деталей из алюминия и его сплавов являются стыковые соединения. Применение тавровых, угловых и особенно нахлесточных соединений не рекомендуется. Зазор между свариваемыми деталями следует устанавливать, руководствуясь данными, приведенными в таблице.

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выполняют без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно делается V-образный скос кромок (угол 30-35° с каждой стороны). При толщинах свыше 12 мм рекомендуется двусторонняя Х-образная разделка кромок (угол 30-35° с каждой стороны). Разделку кромок осуществляют механическим способом. Кромки свариваемых деталей и присадочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30-40 мм с каждой стороны шва и обезжирить. Присадочную проволоку и свариваемые кромки промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, составленном из 20-25 г едкого натра и 20-30 г углекислого натрия на 1 дм 3 воды при температуре 65°С с последующей промывкой в проточной воде. После этого кромки и присадочную проволоку травят в течение 2 мин в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты или в 15%-ном растворе азотной кислоты. После травления детали и проволоку промывают в горячей, а потом в холодной воде и протирают ветошью.

Для удаления оксидов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения оксидной пленки при газовой сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений. Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приготовленной на воде или спирте. Для разведения флюса применяется фарфоровая, стеклянная или эмалированная посуда, разводят флюс в необходимом количестве из расчета хранения его 4-5 ч. Более длительное хранение флюса в разведенном состоянии снижает его активность.

Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготовленные кромки детали и на прилегающие к шву поверхности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

Содержащиеся во флюсах фтористые соединения растворяют в расплавленном состояний оксид алюминия. Хлористые соли лития отнимают кислород от оксида алюминия. Все флюсы для сварки алюминия, особенно те, которые содержат хлористый литий, очень гигроскопичны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках и открывают лишь перед употреблением. При выполнении прихватки флюс наносят только на присадочный металл. После сварки остатки флюса необходимо удалять с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для предотвращения коррозии сварного соединения. Сварные швы очищают металлической щеткой с последующей промывкой 2%-ным раствором азотной кислоты, затем горячей водой и просушкой.

При газовой сварке алюминия и его сплавов пламя берется нормальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускается, так как свободный кислород окисляет алюминий, а избыток горючего газа приводит к сильной пористости шва. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75 дм 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого изделия. Расход ацетилена в зависимости от толщины свариваемого металла приведен ниже:

Толщина металла, мм	Расход ацетилена, дм 3 /ч
1,5	50-100
1,6-3	100-200
3,1-5	200-400
5,1 -10	400-700
10,1-15	700-1200
15,1-25	900-1200
25,1-50	900-1200

Газовую сварку выполняют восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхности 3-5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла в начале сварки должен составлять почти 90°, а затем по мере прогрева свариваемых деталей угол устанавливается в зависимости от их толщины. Мундштук горелки располагают под углом 20-45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40- 60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сварочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При газовой сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм поперечных колебаний не делают, а при. больших толщинах в процессе сварки горелки выполняют различные поперечные колебания. При сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При газовой сварке алюминия необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50-100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении. Сварочный процесс должен выполняться непрерывно, отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые детали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать до температуры 300-350°С. Подогрев осуществляется в электрических, газовых печах или газовыми горелками. Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с общим подогревом до температуры 250°С, отливки из силумина - до температуры 350-400°С. При заварке трещин концы их засверливают, разделывают до определенного угла и заваривают от середины к краям. Длинные трещины заваривают обратноступенчатым способом.

Сварка под флюсом: присадочные материалы и флюсы

Правильный выбор марки сварочной (электродной) проволоки и флюса - один из главных элементов разработки технологии сварки под флюсом.

Электродная проволока: марки, обозначение, поставка

Химический состав электродной проволоки определяет состав металла шва и, следовательно, его механические свойства.

Стальная сварочная проволока, изготавливаемая по ГОСТ 2246-70, который предусматривает 77 марок проволоки.

В условные обозначения марок проволоки входит индекс Св (сварочная) и следующие за ним цифры и буквы. Цифры после индекса Св указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Так же, как и в марках стали, легирующие элементы в марках проволоки обозначаются буквами:

А - азот;
Ю - алюминий;
Р - бор;
Ф - ванадий;
В - вольфрам;
К - кобальт;
С - кремний;
Г - марганец;
Д - медь;
М - молибден;
Н -никель;
Б - ниобий;
Е - селен;
Т - титан;
Х - хром.

Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, указывают среднее содержание элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента менее 1%, то ставится только соответствующая буква.

Буква А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволок указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. В проволоке марки СВ-08АА содержится не более 0,020% серы и не более 0,020% фосфора.

В условном обозначении сварочной проволоки перед индексом Св указывается цифра, обозначающая диаметр проволоки в мм, а после условного обозначения - номер ГОСТа.

Например: сварочная проволока диаметром 3 мм марки Св-08А, предназначенная для сварки (наплавки), с неомедненной поверхностью условно обозначается таким образом: проволока 3 Св-08А ГОСТ 2246-70.

Если проволока поставляется с омедненной поверхностью, то после марки проволоки ставится буква О.

Буква Э обозначает, что проволока предназначена для изготовления электродов.

Буквы Ш, ВД или ВИ обозначают, что проволока изготовлена из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумнодуговым переплавом, или переплавом в вакуумно-индукционных печах.

Сварочные проволоки делятся на:

низкоуглеродистые (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2%);
легированные (суммарное содержание легирующих элементов от 2 до 6%) и высоколегированные (суммарное содержание элементов более 6%).

Проволока поставляется в бухтах массой до 80 кг. На каждой бухте крепят металлическую бирку с указанием завода-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера партии и клейма технического контроля. По соглашению сторон проволоку могут поставлять намотанной на катушки или кассеты.

Транспортировать и хранить проволоку следует в условиях, исключающих ее ржавление, загрязнение и механическое повреждение. Если же поверхность проволоки загрязнена или покрыта ржавчиной, то перед употреблением ее необходимо очистить. Проволоку очищают при намотке ее на кассеты в специальных станках, используя наждачные круги. Для удаления масел используют керосин, уайт-спирит, бензин и др. Для устранения влаги применяют термическую обработку: прокалку при температуре 100 - 150°С. Рекомендуется также обрабатывать проволоку в 20%-ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой при температуре 250°С 2-2,5 ч. Необходимость в обработке электродной проволоки перед сваркой отпадает, если использовать омедненную проволоку.

В соответствии с требованиями EN 756 обозначение сварочных проволок строится по схеме:

Ni0,5 ? Ni = 0,4. 0,8;

Сварочные флюсы: функции, классификация, общие требования

Сварочный флюс - один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. От состава флюса зависят составы жидкого шлака и газовой атмосферы. Взаимодействие шлака с металлом обусловливает определенный химический состав металла шва. От состава металла шва зависят его структура, стойкость против образования трещин. Состав газовой атмосферы обусловливает устойчивость горения дуги, стойкость против появления пор и количество выделяемых при сварке вредных газов.

Функции сварочных флюсов

Флюсы выполняют следующие функции:

физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы;
стабилизацию дугового разряда;
химическое взаимодействие с жидким металлом; металла шва;
формирование поверхности шва.

Лучшая изолирующая способность - у флюсов с плотным строением частиц мелкой грануляции. Однако при плотной укладке частиц флюса ухудшается формирование поверхности шва. Достаточно эффективная защита сварочной ванны от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

Необходимая высота слоя флюса для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей на различных режимах следующая:

Сварочный ток, А	200 - 400	600 - 800	1000 - 1200
Высота слоя флюса, мм	25 - 35	35 - 40	45 - 60

В состав флюса вводят элементы-стабилизаторы, повышающие стабильность горения дуги. Введение этих элементов позволяет применять переменный ток для сварки, более широко варьировать режимы сварки.

Химический состав металла шва формируется за счет основного и электродного металлов. Состав флюса также может приводить к изменениям химического состава металла шва. Однако эти изменения возможны, как правило, только в пределах долей процента. Для легирования металла шва применяют керамические флюсы.

Формирующая способность флюсов определяется вязкостью шлака, характером ее зависимости от температуры, межфазным натяжением на границе металл- шлак и т. п. Формирующая способность в значительной степени зависит от мощности дуги. При сварке мощной дугой (ток свыше 1000 А) хорошее формирование обеспечивают "длинные" флюсы, вязкость которых при повышении температуры монотонно уменьшается. При сварке кольцевых швов малого диаметра для предотвращения отекания шлака следует использовать "короткие" флюсы, вязкость которых резко уменьшается с повышением температуры.

Существенное влияние на формирование шва оказывает газопроницаемость флюса, которая определяется размерами частиц и насыпной массой флюса. Рекомендуемые размеры частиц стекловидного флюса в зависимости от мощности дуги, обеспечивающие удовлетворительное формирование шва, приведены ниже.

Сварочный ток, А	200 - 600	600 - 1200
Грануляция частиц, мм	0,25 – 1,6	0,4 – 2,5

Классификация флюсов

Флюсы можно классифицировать по:

способу изготовления;
химическому составу;
строению и размеру частиц;
назначению.

По способу изготовления флюсы подразделяются на:

плавленые;
керамические;
механические смеси.

Плавленые флюсы получают путем сплавления компонентов шихты в электрических или пламенных печах.

Керамические флюсы производят из смесей порошкообразных материалов, скрепляемых с помощью клеящих веществ, главным образом жидкого стекла. Спеченные флюсы изготовляют путем спекания компонентов шихты при повышенных температурах без их сплавления. Полученные комки затем измельчают до требуемого размера.

Флюсы-смеси изготовляют механическим смешением крупинок различных материалов или флюсов. Большим недостатком механических смесей является склонность к разделению на составляющие при транспортировке и в процессе сварки вследствие разницы в плотности, форме и размере крупинок. Поэтому механические смеси не имеют постоянных составов и сварочных свойств и недостаточно надежно обеспечивают получение стабильного качества сварных швов.

В зависимости от химического состава флюсы классифицируют по содержанию:

Низкокремнистые флюсы содержат менее 35% оксида кремния (SiO₂). При содержании более 1% оксида марганца (МnО) флюс называют марганцевым. Высококремнистые флюсы содержат более 35% SiО₂; в составе безмарганцевых флюсов менее 1% MnO. Особую группу при классификации флюсов по химическому составу занимают бескислородные флюсы.

По степени легирования различают флюсы:

пассивные (практически не легирующие металл шва);
слаболегирующие (плавленые);
и легирующие (керамические).

По строению частиц плавленые флюсы разделяют на:

стекловидные (прозрачные зерна)
пемзовидные (зерна пенистого материала белого или светлых оттенков желтого, зеленого, коричневого и других цветов).

Пемзовидные флюсы имеют меньшую насыпную массу (0,7-1,0 кг/дм 3 ), чем стекловидные (1,1-1,8 кг/дм 3 ). Наибольшее применение нашли плавленые флюсы.

В зависимости от назначения и преимущественного применения различают флюсы для электродуговой и для электрошлаковой сварки, а также для механизированной сварки и наплавки углеродистых сталей, легированных сталей, цветных металлов и сплавов. Такое разделение в известной степени условно, поскольку флюсы, преимущественно применяющиеся для сварки и наплавки металлов или сплавов одной группы, могут быть с успехом использованы для сварки и наплавки металлов другой группы. Вместе с тем флюсы, предназначенные для сварки одних цветных металлов или одних марок легированных сталей, могут оказаться непригодными для сварки других цветных металлов или других марок легированных сталей.

Общие требования к флюсу

Флюсы для механизированной сварки должны обеспечивать устойчивое протекание процесса сварки, отсутствие кристаллизационных трещин и пор в металле шва, требуемые механические свойства металла шва и сварного соединения в целом, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки, минимальное выделение токсичных газов при сварке, а также иметь низкую стоимость и возможность массового промышленного изготовления.

В соответствии с EN 760 сварочные флюсы классифицируют по химическому составу как показано в таблице ниже.

Классификация (типы) флюсов по химическому составу

Al₂O₃ > 20%; CaF₂ (общее содержание фтора) 20%

SiO ₂ 20%; CaF₂ (общее содержание фтора) > 15%

Сочетания флюс-проволока при сварке под флюсом

Если сварочно-технологические характеристики процесса сварки под флюсом определяются в основном свойствами флюса, то механические свойства металла швов и сварных соединений зависят от сочетаний "флюс-проволока".

Получение качественных швов на углеродистых и некоторых низколегированных конструкционных сталях обеспечивается путем использования следующих сочетаний флюсов и сварочных проволок: плавленый высококремнистый марганцевый флюс и низкоуглеродистая или марганцовистая сварочная проволока, плавленый высококремнистый безмарганцевый флюс и марганцовистая сварочная проволока, керамический флюс и низкоуглеродистая или марганцовистая проволока.

При использовании плавленого высококремнистого марганцевого флюса и низкоуглеродистой или марганцовистой сварочной проволоки либо плавленого высококремнистого безмарганцевого флюса и марганцовистой сварочной проволоки последняя должна быть из кипящей или полуспокойной стали. Успокоение металла сварочной ванны и предупреждение пористости при сварке кипящей стали осуществляется в результате введения некоторого количества кремния из флюса в зону сварки. Легирование металла шва марганцем с целью повышения его стойкости против образования кристаллизационных трещин производится через флюс (первое и третье сочетания) или через проволоку (второе и третье сочетания).

Сварочные свойства высококремнистых марганцевых флюсов несколько лучше, чем свойства высококремнистых безмарганцевых. Положительной характеристикой высококремнистых марганцевых флюсов является высокая стойкость сварных швов против образования кристаллизационных трещин. Это обусловливается малым переходом серы из флюсов данного типа в металл шва и сравнительно сильным выгоранием углерода из металла сварочной ванны. Кроме того, на качество шва положительно влияет более низкое по сравнению с марганцовистой проволокой содержание углерода в низкоуглеродистой проволоке, используемой в сочетании с высококремнистыми марганцевыми флюсами. При сварке под ними пористость сварных швов меньше, чем при сварке под высококремнистыми безмарганцевыми флюсами.

Если прочность и химический состав металла шва определяются химическими составами сварочной проволоки и основного металла, то его ударная вязкость в значительной степени зависит от флюса. Высокая ударная вязкость металла шва обеспечивается при его мелкокристаллической структуре, низком содержании неизбежных вредных примесей и неметаллических включений. Для выполнения этих требований во флюсе обычно снижают содержание SiO₂. Поэтому при сварке низколегированных сталей преимущественно применяются низкокремнистые флюсы. Дополнительным требованием является возможно более низкое содержание водорода в металле шва. Измельчению структуры металла шва способствует также уменьшение погонной энергии сварки. Однако при этом уменьшается эффективность процесса сварки вследствие увеличения количества проходов.

В процессе сварки современных низколегированных сталей повышенной прочности допускается лишь ограниченный подвод тепла для исключения повреждения структуры основного металла в околошовной зоне. Это требование обеспечивается путем наложения многослойных швов при сварке металла средней и большой толщины. В связи с этим флюсы, предназначенные для сварки таких сталей, должны обеспечивать легкую отделимость шлаковой корки, высокие качество формирования шва и его механические свойства. В результате повышения механических свойств металла шва путем применения соответствующего сочетания флюса и проволоки исключается необходимость наложения неэкономичных тонких швов при многопроходной сварке толстого металла.

Реакции шлак-металл и газ-металл, восстановление и выгорание элементов

Во время сварки плавлением происходит взаимодействие между жидкими шлаком и металлом. Длительность этого взаимодействия обычно очень невелика. При электродуговой сварке она колеблется от 10 с до 1 мин. Взаимодействие прекращается после затвердевания металла и шлака. Несмотря на кратковременность, реакции взаимодействия между шлаком и металлом при электродуговой сварке могут проходить очень энергично, что обусловливается высокой температурой нагревания металла и шлака, большими поверхностями их контактирования и сравнительно большим относительным количеством шлака.

Взаимодействие между шлаком и металлом описывается реакциями вытеснения из шлака в металл одного элемента другим или распределения между шлаком и металлом. Реакции вытеснения преимущественно ведут к обогащению или обеднению металла шва легирующими элементами, реакции распределения - к образованию в металле шва неметаллических включений.

В процессе реакций вытеснения на поверхностях контактирования жидких металла и шлака взаимодействуют атомы металла и молекулы окислов шлака. Весьма существенную роль при этом играют реакции восстановления кремния и марганца:

(МnО) + [Fe] = (FeO) + [Mn]; (SiO₂) + 2 [Fe] = 2 (FeO) + [Si].

Символы в круглых скобках обозначают элементы и соединения, находящиеся в шлаке, в квадратных - в металле. При высоких температурах реакции преимущественно идут слева направо (восстановление марганца и кремния из шлака в металл), при снижении температуры - справа налево (окисление марганца и кремния и переход их из металла в шлак). Направление реакций зависит также от концентрации реагирующих веществ. Если в металле сварочной ванны содержится мало марганца и кремния, а в шлаке много МпО и SiO₂ и мало FeO, марганец и кремний при высоких температурах (вблизи дуги) восстанавливаются из шлака в металл. Если в металле сварочной ванны много марганца и кремния, а в шлаке нет МпО и SiO₂, или много FeO, марганец и кремний окисляются даже в зоне высоких температур сварочной ванны.

Реакции взаимодействия между шлаком и металлом сварочной ванны проходят в условиях быстрого изменения температуры и постоянного обновления состава реагирующих фаз. В связи с этим изменяются как интенсивность прохождения этих реакций, так и их направление. Однако, хотя взаимодействие шлака и металла при сварке не достигает состояния равновесия, оно всегда направлено в сторону его установления.

Интенсивность взаимодействия шлака и металла зависит от режима сварки, причем, наиболее сильно на нее влияют сила тока и напряжение дуги; плотность тока и скорость сварки оказывают малое влияние. Уменьшение силы тока и увеличение напряжения дуги усиливают взаимодействие шлака и металла, увеличивают интенсивность восстановления или окисления кремния и марганца при сварке, усиливают переход серы и фосфора из шлака в металл или из металла в шлак. При автоматической сварке под флюсом заданный режим поддерживается постоянным, в единицу времени плавятся определенные количества электродного и основного металлов, одинаково проходят процессы взаимодействия металлической, шлаковой и газовой фаз при высоких температурах. Благодаря постоянству режима автоматической сварки получается шов стабильного химического состава. Если известны химический состав основного металла и сварочной или присадочной проволоки, а также характер изменения химического состава металла сварочной ванны в результате взаимодействия со шлаковой или газовой фазой, то можно заранее приблизительно рассчитать химический состав шва, который получится при сварке на выбранном режиме.

Обращение с флюсами для сварки и их хранение

Во избежание появления пор в швах влажность сварочных флюсов не должна превышать установленных норм. Влажность флюса АН-60 не должна превышать 0,05%; для остальных марок плавленных флюсов, выпускаемых по ГОСТ 9087-81 не более 0,10%.

Флюсы повышенной влажности просушивают в печах при 100-110°С (стекловидные флюсы) и 290-310°С (пемзовидные флюсы). Фторидные флюсы прокаливают при 500-900°С.

При повторном использовании флюсов размеры их частиц уменьшаются. Поэтому следует периодически просеивать флюс через сито и произоводить сварку под флюсом на меньших сварочных токах.

Алюминий является широко используемым в промышленности материалом, так как его свойства оказываются достаточно востребованными. В основном это случается благодаря легкости, но в то же время у этого металла плохие свойства свариваемости, что затрудняет работу с ним. Газовая сварка алюминия также вызывает сложности, как и электродуговая, при которой используется сварочный трансформатор.

Технологии газовой сварки

Основные проблемы возникают из-за того, что при сваривании образуется высокий риск появления брака. Коэффициент расширения способствует нестандартной усадке, так что приходится рассчитывать не только режимы сваривания, но и толщину создания шва. Помимо этого, нередко образуются трещины и поры, для борьбы с которыми требуется использовать особую защитную среду. Когда идет сварка алюминия при помощи газа, то здесь получается достичь двух целей сразу, так как газ оказывается и температурное воздействие для расплавления, и создает защитную среду от внешнего воздействия.

Брак при газовой сварки алюминия

Помимо этого приходится справляться со свойствами повышенной текучести материала в расплавленном состоянии. Газовая сварка алюминия помогает бороться с некоторыми проблемами подобного рода, но все же у нее есть свои особенности, которые следует учитывать. Ведь сварка аргоном оказывается более эффективным средством, но она не относится к газовой, так как тут основной движущей силой является электрическая дуга. На алюминии может создаваться окислительная пленка, температура плавления которой выше 2 тысяч градусов Цельсия, тогда как сам алюминий плавится менее чем при 700.

Газовая сварка алюминия помогает проводить процесс сваривания на меньших скоростях, что дает более высокий уровень, ведь скорость сваривания здесь, примерно, в три раза меньше, чем при электросварке;
Здесь используется газ в качестве защиты от воздействия внешних факторов;
Нет необходимости в использовании электродов с обмазкой, в которой зачастую содержится водород, который приводит к появлению напряжений в металле;
Уровень качества соединения значительно выше, даже если работа ведется не опытным мастером;
Возможно создавать более длительные непрерывные швы благодаря использованию сварочной проволоки;
Легче работать с тонкими заготовками;
Пламя горелки можно использовать для подогрева деталей и их последовательного остужения.

Использование газа всегда является более опасным для здоровья и жизни человека процессом, так как существует вероятность взрыва;
Процесс подготовки, а также последующей уборки, является более длительным и менее удобным;
Применение газа оказывается более дорогостоящей процедурой, чем использование электрической сварки;
Задействуется большое количество оборудования.

Условия сварки алюминия предполагают наличие всех необходимых средств, которые помогут сделать этот процесс максимально качественным. Для этого требуется:

Газовая горелка – основной рабочий инструмент мастера, который осуществляет подачу газа к месту сваривания металла. Существует несколько моделей горелок, но все они весьма сходи между собой, так как служат для вывода газа из двух источников и регулировки параметров подачи;
Шланги – служат для соединения горелки с баллонами. Их требуется грамотно хранить и тщательно ухаживать за ними, так как при поломке может возникнуть опасная ситуация.
Манометр – инструмент для измерения давления в баллоне, который обязательно должен присутствовать во время процесса. Это требуется, чтобы следить за количеством оставшегося газа, чтобы соблюдать соответствующие режимы.
Баллоны с газом – сварка алюминия может проходить при помощи кислорода, как основного вещества, задающего температуру горения, а также ацетилена, пропана и прочих сопутствующих газов.
Присадочная проволока – материал, который будет подаваться в качестве основного вещества, формирующего шов соединения. Подбор марки проволоки осуществляется согласно марке алюминия или его сплава. Когда идет сварка алюминия газосваркой, то требуется, чтобы материал проволоки был максимально идентичен основному материалу на заготовке. Если осуществляется газовая сварка алюминия толщиною до 2 мм, то проволока должна быть 1-1,5 мм. Если толщина до 5 мм, то диаметр проволоки должен быть 1,5-3 мм, а свыше 5 мм – проволока от 4 и выше.

«Важно!

Перед каждым использованием газового оборудования нужно убедиться в его работоспособности.»

Подготовка кромок

Сварка алюминия газовой горелкой хоть и проходит проще, чем электрическая, но глубина приваривания от этого страдает, так что требуется дополнительно подготавливать кромки. Если толщина заготовки составляет менее 4 мм, то эта процедура не является обаятельной, так как мощности горелки будет вполне достаточно, чтобы достать на такую глубину. В ином случае требуется придать кромкам деталей со стороны соединения «V»-образную форму.

Подготовка кромок к газовой сварке алюминия

Угол скоса может составлять от 30 до 45 градусов, в зависимости от толщины, так как чем она выше, тем больше должен быть угол. Для этого потребуется большее количество присадочного материала, но благодаря этому соединение окажется более качественным. Обработка происходит при помощи болгарки, напильника или других металлорежущих инструментов.

Пошаговая инструкция

Прежде всего следует разобраться с параметрами. Параметры сварки алюминия, в зависимости от толщины, выглядят так:

Толщина заготовки, мм	0,5—0,8	1	1,2	1,5-2	3-4
Мощность ацетиленовой горелки, литр/час	50	75	75-100	150-300	300-500

Сварка алюминия газовой горелкой начинается с подготовки материала, так как алюминий требуется очистить от налетов и обезжирить, а также зачистить от пленки окиси и подготовить кромки;
Затем следует выложить флюс, который улучшит качества сваривания и поможет бороться с окислительной пленкой, которая очень быстро появляется на металле;
Затем можно подогреть металл, чтобы он не деформировался от резких перепадов температуры и на нем расплавился флюс;
Затем уже идет непосредственный процесс сварки алюминия, путем подачи присадочного материала в место образования валика шва;
Когда все будет окончено, то желательно постепенно снижать мощность горелки, подогревая металл, чтобы снять с него напряжения;
После остывания шов нужно обработать, оббив шлак и зачистив его до эстетически приемлемого вида.

«Важно!
Сварка алюминиевых конструкций может происходить при различных режимах, так что не стоит забывать менять настройки, так как это во много определяет качество соединения.»

Газовая сварка алюминия и его сплавов является небезопасным процессом, как и любая работа с газом. Перед каждым использованием оборудования нужно убеждаться в его целостности и внимательно следить за показанием манометра. Сами баллоны желательно отставлять как можно далее от источника пламени, так как сварка алюминия горелкой дает открытое пламя, которое может привести к детонации. Также нужно следить, чтобы не пережимались шланги во время работы, что также может стать причиной несчастного случая.

Читайте также: