Сварка алюминиево магниевые сплавы
Обновлено: 28.09.2024
Сварка алюминиевых и магниевых сплавов плавлением в среде защитных газов достаточно подробно рассмотрена во II томе Справочника по сварке. Поэтому в данной главе приводятся данные по их контактной сварке. [1]
Сварка алюминиевых и магниевых сплавов требует уже аргона повышенной чистоты ( марок А или Б), а также тщательной разработки технологии подготовки свариваемых кромок и электродной проволоки из-за опасности появления пористости сварных соединений. Это определяется физико-химическими свойствами металлов. [2]
Сварку алюминиевых и магниевых сплавов рекомендуется вести на переменном токе, а жаропрочных сплавов - на постоянном токе прямой полярности. [3]
Сварку алюминиевых и магниевых сплавов осуществляют также горелками повышенной мощности. В качестве присадки обычно используется основной материал. Основные затруднения, возникающие при сварке этих сплавов, вызваны их высокой теплопроводностью и интенсивной окисляемостью с образованием тугоплавких окислов. [4]
Для сварки алюминиевых и магниевых сплавов применяют переменный ток, однако удовлетворительные результаты могут быть получены и при сварке постоянным током обратной полярности. [5]
Для сварки алюминиевых и магниевых сплавов применяют переменный ток, однако удовлетворительные результаты могут быть получены и при сварке постбянным током обратной полярности. [6]
Для сварки алюминиевых и магниевых сплавов на постоянном токе необходимо пользоваться обратной полярностью в дуге, давая плюс на вольфрамовый электрод, но при этом дута горит очень неустойчиво, наблюдается недостаточное расплавление основного металла и значительный расход дорогого вольфрама. За полупериод, когда на вольфраме плюс происходит очистка поверхности металла, а за следующий полупериод, когда на вольфраме минус, происходит усиление расплавления основного металла и ослабление нагрева вольфрамового электрода. Опыт показывает, что на переменном токе происходит достаточная счистка поверхности металла, и сварка алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов может производиться без флюсов. Дуга с вольфрамовым электродом вследствие резкого различия в свойствах электродов обладает значительным выпрямляющим действием, и кривая тока несимметрична. [7]
Для сварки алюминиевых и магниевых сплавов предложены металлокерамические электроды системы Си - А12Оз с содержанием до 3 % оксидов. По электропроводности и твердости они аналогичны кадмиевой бронзе, но характеризуются более высокой жаропрочностью и замедленным процессом химического взаимодействия со свариваемым материалом. [9]
Особенности сварки алюминиевых и магниевых сплавов предопределяют повышенные требования к ее технологии. Первостепенное значение приобретает культура производства. Алюминиевые и магниевые сплавы необходимо сваривать в чистых помещениях, которые должны быть соответствующим образом отделаны и тщательно убраны. [10]
При сварке алюминиевых и магниевых сплавов возможно образование горячих трещин из-за вредного воздействия на пластичность и прочность металла эвтектики, влияние которой усугубляет процессы дендритной ликвации. Для предупреждения возникновения горячих трещин применяют присадочную проволоку с добавками элементов, улучшающих структуру шва ( Zr, Ti, В), а также производят сварку с активным воздействием на кристаллизацию металла, перемешивая его, например, в сварочной ванне внешним магнитным полем. [11]
При сварке алюминиевых и магниевых сплавов окисные пленки па поверхности металла препятствуют сплавлению кромок соединения. Поэтому для ар-гоно-дуговой сварки указанных металлов рекомендуется применять переменный ток, при котором в полупериоды обратной полярности происходит очищение сварочной ванны за счет катодного распыления. [12]
При сварке алюминиевых и магниевых сплавов окисные пленки на поверхности металла препятствуют сплавлению кромок соединения. Поэтому для ар-гоно-дуговой сварки указанных металлов рекомендуется применять переменный ток, при котором в полупериоды обратной полярности происходит очищение сварочной ванны за счет катодного распыления. [13]
Основные дефекты при сварке алюминиевых и магниевых сплавов - пористость и наличие оксидных включений в металле шва, так как оксиды А1гО3 и MgO обладают большей плотностью, чем жидкий металл, и не растворяются в нем. [14]
На переменном токе, как правило, производят сварку алюминиевых и магниевых сплавов , чтобы разрушать тугоплавкую окисную пленку на их поверхности. [15]
Технология сварки алюминиевых и магниевых сплавов
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
Свариваемость алюминиевых и магниевых сплавов
Свариваемость — совокупность определенных свойств материала, позволяющих при рациональном технологическом процессе получать качественные сварные соединения. Часто свариваемость оценивается сопоставлением свойств сварных соединений с аналогичными свойствами основного металла. Принято рассматривать склонность материала к образованию дефектов при сварке (трещин, пор, оксидных плен и другие дефекты), свойства при статических, повторно статических, высокочастотных и ударных нагрузках, коррозионную стойкость с учетом условий эксплуатации изделий.
Дефекты в сварном соединении
При дуговой сварке алюминиевых сплавов в среде инертных газов встречаются различные дефекты: газовая пористость (~48%), оксидные плены (~32 %), вольфрамовые включения (~12 %), трещины, несплавления и смещение кромок и др.
Кристаллизационные (горячие) трещины, окисные плены, непровар, несплавление, обнаруженные в сварном соединении, подлежат обязательному устранению. Что касается пор, вольфрамовых включений, раковин и других дефектов, то они допускаются без исправления конструкции в определенном количестве и объеме. Суммарная длина дефектных участков, подлежащих подварке, не должна превышать 20 % длины шва (но не более 300 мм) для сварных соединений I категории и для II категории — 30 % (но не более 400 мм). Длина единичного дефектного участка не должна превышать 60 мм при расстоянии между ними не менее 100 мм (I категория) и 80 мм (II категория).
Сопротивляемость горячим трещинам
При сварке сплавов Аl—Mg, Аl—Сu, Аl—Zn и Аl—Si установлена повышенная склонность к трещинообразованию на сплавах с максимальным эффективным интервалом кристаллизации. Металлургические способы уменьшения склонности к трещинам заключаются во введении в основной металл и сварочную проволоку отдельных химических элементов, которые, изменяя эффективный интервал кристаллизации и пластичность металла в твердо-жидком состоянии, оказывают влияние не только на величину горячеломкости металла при сварке, но и позволяют за счет смещения неравновесного солидуса по отношению к равновесному перенести трещину из опасной зоны (зоны сплавления) в наплавленный металл.
Технологические мероприятия по уменьшению трещин в сварном соединении находятся во взаимосвязи с темпом деформации в температурном интервале хрупкости, а также с наличием концентратора напряжений.
Во избежание образования кристаллизационных трещин следует обратить внимание на жесткость стыкуемых деталей. При сварке деталей с резким перепадом толщины необходимо предусматривать со стороны точеных деталей (фланец, шпангоут и др.) полку, длина которой должна составлять 2S (S — толщина стыкуемых деталей в зоне сварки), но не менее 30 мм. Для уменьшения жесткости свариваемых деталей из тонколистового материала (S
В зависимости от толщины материала при сварке врезных фланцев на цилиндрических и сферических поверхностях устанавливается минимально допустимый диаметр. Так, для материалов толщиной до 2 мм — диаметр не менее 60 мм, при толщине до 6 мм — не менее 120 мм и т. д. Наблюдаются трещины при сварке в зоне термического влияния, если шероховатость поверхностей свариваемых элементов составляет Rz>40 мкм.
При выполнении соединения в «отбортовку» на сплавах с σв>250 МПа (Амг5, АМг6, Д20 и др.) очень часто на практике в районе гиба наблюдаются микронадрывы, которые являются очагом образования трещины при сварке. Следует избегать соединения «по кромке», так как в них возможно появление несплавления и трещин в корне шва из-за наличия оксидной пленки на поверхности металла. При изготовлении изделий со швами различной протяженности рекомендуется в первую очередь выполнять швы большой протяженности и швы максимального сечения, а затем короткие швы.
Оксидные пленки
Высокая химическая активность Al, Мg и их сплавом с кислородом приводит к образованию на поверхности металла оксидов (Al2O3, MgO). Толщина пленки при комнатной температуре увеличивается во времени. Оксидные пленки относятся к группе плотных пленок (Аl2O3, γ = 4,00; MgO, γ = 3,65), которые предохраняют металл от дальнейшего окисления и взаимодействия его с окружающей средой. На поверхности двойных сплавов алюминия с элементами меди, марганца, кремния, железа, цинка образуется оксидная пленка, по структуре аналогичная пленке на чистом алюминии.
По данным А. В. Курдюмова, при содержании в сплаве Mg2O4 и γ-Al2O4, при 0,01—0,1 % Mg оксидная пленка состоит из MgAl2O4 и MgO. В оксидной пленке преобладает MgO при содержании магния в алюминиевых сплавах >1 %. Образованием рыхлой оксидной пленки MgO на поверхности магналиевых и магниевых сплавов объясняется их повышенная склонность к образованию пористости при сварке. Введение малых добавок бериллия в сплавы системы Al—Mg снижает окисляемость в десятки раз.
Наличие на поверхности металла тугоплавкой пленки(Tпл Al2О3 = 2050°С; Tпл MgO = 2800°С) с высоким электросопротивлением оказывает отрицательное влияние на стабильность протекания процесса сварки. Оксидная пленка не плавится и не растворяется в жидком металле сварочной ванны. К этому следует добавить, что оксидная пленка активно адсорбирует влагу. При нагреве происходит диссоциация пара с выделением водорода — основного источника пор в сварных швах.
В связи с этим для обеспечения формирования наплавленного металла при сварке необходимо разрушить оксидную пленку. Это достигается за счет катодного распыления при горении сварочной дуги в среде аргона (переменный ток, постоянный ток на обратной полярности) или за счет высокой концентрации тепла при сварке в гелии на постоянном токе прямой полярности.
Газовая пористость
Многолетняя статистика брака сварных конструкций позволяет установить, что одним из основных дефектов (~48 %) при сварке алюминиевых и магниевых сплавов является газовая пористость.
Исследования взаимодействия Аl и Mg с различными газами показали, что наибольшую растворимость в них имеет водород. Так, анализ газов в Аl при температуре 1200°С показал следующее соотношение: 78 % Н, 12 % СО, 4 % СO2, 6 % N. В твердом алюминии водород практически нерастворим (Sтв H2 = = 0,036 см 3 /100 г). Заметная растворимость наблюдается лишь с увеличением температуры до 660 °С и выше (Sж H2 = 0,69 см 3 / 100 г) и находится в зависимости от времени выдержки и давления газа над расплавом. Значительно увеличивается растворимость водорода у магния в жидком и в твердом состояниях (Sж H2 =51 см 3 /100 г и = Sтв H2 19 см 3 /100 г). Растворимость водорода в алюминии снижается при введении Сu, Si и Sn, тогда как присадка Mn, Ni, Mg, Fe, Cr, Zr, Th и Ti, наоборот, ее повышает.
Причиной образования пористости в сварных швах из алюминиевых и магниевых сплавов является водород. К основным источникам появления водорода при сварке в среде инертных газов следует отнести: влажность защитной инертной среды, загазованность основного и присадочного металла, а также присутствие влаги на поверхности свариваемого материала. При этом основной объем газа (около 60%) приходится на поверхность металла сварочной проволоки.
Основные направления в разработке средств повышения плотности сварного соединения предполагают:
а) химическую, тепловую и механическую обработку поверхности (химическое травление, прогрев проволоки в аргоне, Т = 250—300°С, шабрение кромок Rz
б) соблюдение нормативной длительности хранения материала перед сваркой (основной металл после шабрения
в) обеспечение культуры производства (влажность 75— 85%, запыленность IV класс чистоты, температуры 18—20°С);
г) уменьшение доли участия поверхности сварочной проволоки при формировании наплавленного металла (увеличение диаметра сварочной проволоки с 1,5 до 3 мм; освоение формы разделки кромок под сварку С1, СЗ вместо С5 и С6, уменьшение числа проходов при выполнении сварочного соединения);
д) эффективное воздействие на условие кристаллизации жидкого металла сварочной ванны (скорость всплывания газового пузырька должна превышать скорость кристаллизации, чему способствуют подогрев, погонная энергия дуги, дополнительные источники тепла: двухдуговая, трехфазная сварка и т. д.);
е) механическое воздействие на жидкий металл сварочной ванны (обработка УЗК при сварке, магнитное перемешивание и др.).
Вольфрамовые включения
Сварку Al, Mg и их сплавов производят, как правило, неплавящимся (вольфрамовым) электродом в атмосфере инертного газа. Высокая температура плазмы электрической дуги, достигающая 6000—10 000 К, и высокая плотность тока (~ 10 4 —10 6 А/см 2 ) создают значительные тепловые нагрузки на электрод, работающий в условиях дугового разряда. Снижение дефектности по вольфрамовым включениям в сварном соединении возможно путем повышения эрозионной стойкости вольфрама за счет введения оксидов (оксид лантана или оксид иттрия и др.). Стойкость к токовым нагрузкам вольфрама марки ВЧ меньше, чем у других марок (ВЛ, СВИ, ВИ). Более долговечен в эксплуатации за счет высокой эмиссионной способности вольфрам с оксидом лантана (ВЛ) или оксидом иттрия (ВИ-20, ВИ-30, СВИ-1). Этот вольфрам поддерживает более высокую устойчивость дугового разряда.
Оптимизации технологии сварки способствует уменьшению тепловой перегрузки электрода со стабильной защитой W от воздействия окружающей среды. Для уменьшения перегрева W регламентируется продолжительность выполнения сварки. Следует избегать коротких замыканий электрода при сварке, обратив особое внимание на условия выполнения сварного соединения (труднодоступные места, сварка в пространственном положении и т. д.).
Наибольшая стойкость W при сварке на постоянном токе прямой полярности, меньшая — при переменном токе, минимальная — при постоянном токе обратной полярности. Оптимальный расход газа обеспечивает стабильный процесс горения дуги и хорошую защиту W от воздействия окружающего воздуха, а тем самым повышается стойкость W и уменьшается дефектность в сварных соединениях.
Особенности технологии сварки
Наибольшее распространение при изготовлении сварных конструкций из легких цветных сплавов получила дуговая сварка в среде инертных газов.
Особенности сварки алюминиевых и магниевых сплавов предопределяют повышенные требования к ее технологии. Первостепенное значение приобретает культура производства. В сборочно-сварочных цехах не допускается выполнение работ, связанных с интенсивным образованием пыли и дыма (газовая резка, электродуговая сварка, зачистка абразивными кругами и т. п.). Сварка алюминиевых и магниевых сплавов производится в чистых помещениях, чистота которых достигается их отделкой, тщательной уборкой. Все подгоночные и сварочные работы выполняются в чистой специальной одежде и в сухих чистых хлопчатобумажных перчатках. Сварные изделия изготавливают в цехах с относительной влажностью воздуха не более 70%, в районах повышенной влажности не более 80 %. При этом цеховая температура поддерживается для холодного периода в пределах + 18±2°С и теплого + 20±2 °С.
Наиболее целесообразным, с точки зрения качества сварных швов, является химический способ обработки поверхности основного металла и проволоки. После химического травления допустимая продолжительность хранения заготовок перед механической зачисткой свариваемых поверхностей составляет не более 120 ч (I и II категории сварных соединений) и 200 ч для соединения III категории.
Детали, прошедшие механическую обработку (шабер, фреза, щетка и др.), поступают на сварку не позднее 3 ч (I категория), 5 ч (II категория) и не более 8 ч для сварных соединений III категории. Срок хранения проволоки после химического травления не более 8 ч. При хранении проволоки в герметичной упаковке (под вакуумом, в среде инертных газов), ее срок хранения возрастает до 72 ч.
При отработке технологического процесса сварки конкретного узла необходимо уделять внимание точности сборки заготовок под сварку и возможности применения сборочно-сварочной оснастки.
Механические свойства сварных соединений
Исходя из условий работоспособности, надежности в процессе эксплуатации сварной конструкции разработчик изделия определяет категорию ответственности сварного соединения: I — особо ответственная, II — ответственная и III — неответственная.
При оценке степени ответственности сварного элемента следует принимать во внимание, что в конструкциях со сварными соединениями в наплавленном металле швов могут возникать напряжения двух родов — рабочие и связующие. В связи с этим, к I и II категории сварных соединений следует относить сварные соединения, в которых действуют рабочие напряжения, III категория сварных соединений распространяется на сварные соединения со связующими напряжениями.
Временное сопротивление стыкового сварного соединения с усилением зависит от способа сварки, толщины свариваемого материала и определяется коэффициентом разупрочнения сваркой основного металла.
Наряду с оценкой горячеломкости при сварке для общей оценки свариваемости необходимо располагать данными по работоспособности сварных соединений по отношению к основным металлам при статическом растяжении, повторно статическом и усталостном нагружениях.
Одним из мероприятий по обеспечению равнопрочности (при сохранении пластических характеристик) сварного соединения при сварке сплавов в нагартованном или термически обработанном состоянии является утолщение кромок в зоне сварки, полученное механическим способом обработки или химическим фрезерованием. Что касается толщины зоны утолщения кромок стыкуемых деталей, то она определяется расчетным путем, исходя из условий равнопрочности сварного соединения с основным металлом. Одним из основных рычагов повышения механических свойств сварных соединений является проковка, прокатка роликами сварного соединения в холодном или теплом состоянии. Вышеуказанные технологические операции подлежат всесторонне проверке с целью определения их влияния на пластичность и коррозионную стойкость сварных соединений.
При сварке сплавов термически упрочняемых возможно поднять прочность сварного соединения до уровня основного металла последующей (после сварки) термообработкой сварного узла (закалка + искусственное старение). При сварке термически упрочняемых сплавов искусственное старение сварных соединений повышает предел выносливости на 15—20 МПа.
Для защиты от коррозии рекомендуются анодно-оксидные, химические и лакокрасочные покрытия.
Аргонодуговая сварка алюминиевых и магниевых сплавов в среде защитных газов
Настоящая инструкция распространяется на ручную дуговую сварку в среде аргона алюминиевых и магниевых сплавов.
Инструкцией надлежит руководствоваться при проектировании, разработке технологических процессов, изготовлении, контроле и приемке сварных узлов.
Отступления (ужесточение или снижение требований) от настоящей инструкции могут быть внесены в технологическую документацию на изделие по согласованию с главным технологом и представителем заказчика.
Материалы, оборудование, приспособления, инструмент даны в приложениях №1 и №2.
Выполнение аргонодуговой сварки алюминиевых и магниевых сплавов должно производиться при соблюдение правил техники безопасности, изложенных в инструкции по ТБ.
Подготовка деталей к сварке
Удалить со свариваемых поверхностей деталей масло и другие жировые загрязнения протиркой хлопчатобумажной тканью, смоченной в бензине.
Произвести после обезжиривания дальнейшую подготовку деталей к сварке путем химического травления или механической зачистки свариваемых кромок.
Произвести подготовку сварочной проволоки только химическим травлением.
Произвести химическое травление сварочной проволоки и деталей из алюминиевых и магниевых сплавов согласно соответствующей инструкции. После химической обработки сварочная проволока и детали должны иметь серебристо-матовый цвет. На поверхности не допускается загрязнений и налетов.
Производить механическую зачистку свариваемых деталей с двух сторон до металлического блеска на ширину 15-20 мм с помощью стальной щетки или шабера. На подготовленных к сварке кромках деталей не допускаются заусенцы, трещины, расслоения.
Протереть после механической зачистки кромки деталей хлопчатобумажной тканью, смоченной в бензине.
Не допускать не использованные за указанный срок материалы и сварочную проволоку под сварку. Подвергнуть их повторной обработке.
Разрешить химическое травление и зачистку одних и тех же деталей производить не более трех раз.
Хранить очищенные детали в чистом сухом помещении, а очищенную сварочную проволоку, кроме того, в закрытых картонных или деревянных ящиках.
Сборка, прихватка
Произвести сборку и подгонку кромок, деталей из алюминиевых сплавов в соответствии с требованиями ГОСТ 14806-80.
Произвести сборку и подгонку кромок деталей из магниевых сплавов.
Допускать в собранных под сварку стыковых соединениях смещение кромок относительно друг друга не более 0,5 мм для листов толщиной до 5 мм.
Производить сборку под сварку, по возможности, с помощью приспособлений, которые должны обеспечить:
- точность сборки деталей, их надежное закрепление;
- возможность ведения сварки без прихватки свариваемых кромок;
- сопутствующий подогрев, контроль и регулировку температуры в пределах от 200 до 250 °С для магниевых сплавов.
Подогреть перед сборкой деталей рабочие части приспособления хлопчатобумажной тканью, смоченной в бензине.
Собрать и закрепить в приспособлении свариваемые детали.
Рекомендовать перед сваркой швов значительной протяженности для нежестких конструкций предварительный подогрев приспособления до 250-300 °С.
Нагреть детали из магниевых сплавов перед сваркой до 250-300 °С.
Произвести в случае необходимости, прихватку кромок свариваемых деталей, согласно таблицы 1.
| Толщина свариваемого материала, мм | до 1,5 | 2,0-6,0 |
| Длина прихваток | 10-15 | 20-25 |
| Расстояние между прихватками, мм | 80-100 | 100-150 |
Произвести тщательную зачистку прихваток перед началом сварки с помощью стальной щетки.
Сварка
Допускать к выполнению сварочных работ дипломированных сварщиков, имеющих право на производство работ по сварке алюминиевых и магниевых сплавов.
Производить сварку необходимо путем непрерывного перемещения вольфрамового электрода, вдоль оси шва без остановок на отдельных участках.
В случае вынужденного обрыва дуги необходимо зачистить конец шва металлической щеткой.
Закрепить вольфрамовый электрод в сварочной горелке таким образом, чтобы вылет его из сопла горелки не превышал при сварке стыковых соединений 4 мм, а при сварке угловых и тавровых соединений – 6 мм.
Наклонить горелку при сварке в сторону противоположную направлению сварки таким образом, чтобы ось вольфрамового электрода составляла с осью сварного шва 70-80°.
Вносить в зону сварки сварочную проволоку таким образом, чтобы угол между вольфрамовым электродом и проволокой составлял примерно 90°.
Производить сварку при длине дуги 10-15 мм.
Задержать при обрыве дуги в процессе сварки горелку над швом на 4-5 сек для предупреждения возможного окисления шва.
«Пролудить» обратную сторону шва после сварки основного шва в угловых и стыковых односторонних соединениях, сваренных из алюминиевых сплавов.
Производить пролудку на режиме, пониженном по сравнению с режимом для основного шва примерно на 20 % без применения сварочной проволоки.
Производить пролудку обратной стороны шва для магниевых сплавов рекомендуется при сварке деталей толщиной более 2-х мм.
Выполнять сварку многопроходных швов руководствуясь следующими указаниями:
- производить сварку первого прохода на пониженных режимах;
- зачищать металлической щеткой сварной шов после каждого выполненного прохода и производить контроль внешним осмотром согласно разделам «Контроль качества сварных соединений»;
- устранить обнаруженные дефекты, приступить к выполнению следующего прохода.
Вынуть сварной узел из приспособления после его сварки и остывания и зачистить сварной шов стальной щеткой.
Произвести контроль ОТК сварных конструкций после окончания работ согласно разделам «Контроль качества сварных соединений».
Ориентировочные режимы сварки приведены в таблицах 2 и 3.
Примечание — Сварка всех сварных швов алюминиевых сплавов независимо от типа соединения выполняется сварочной проволокой.
Контроль качества сварных соединений из алюминиевых сплавов
Выполнить сплошной контроль сварных швов и околошовной зоны внешним осмотром непосредственно после сварки, а также после пескоструйной обработки, если таковая впоследствии имеет место.
Произвести осмотр сварных швов по всей их длине с обеих сторон.
Произвести разбраковку дефектов сварных швов согласно таблице 4.
| Наименование дефекта | Результат разбраковки |
|---|---|
| Непровары | Не допускаются, устраняются повторной сваркой |
| Прожоги суммарной длиной не более 10 мм на 100 мм шва и шириной или диаметром не более ширины шва | Не допускаются, после механической зачистки устраняются повторной сваркой |
| Проплавы в стыковых тавровых и нахлесточных соединениях, не мешающие элементам дальнейшей сборки и не представляющие собой пористого провисания материала | Допускаются |
| Натеки наплавленного металла на основной металл | Не допускаются, удаляются зачисткой или другой механической обработкой по всей длине шва |
| Подрезы швов | Допускаются, если их суммарная длина не превышает 5 % длины шва. Допустимая глубина подреза не должна превышать 10 % наименьшей свариваемой толщины |
| Трещины в сварных швах и околошовной зоне | Не допускаются, устраняются повторной заваркой с предварительной разделкой механическим путем после полной выборки дефектного материала |
Произвести разбраковку сварных швов по количеству и размерам пор согласно таблице 5.
Примечание — Допускается подварка одного и того же участка шва не более двух раз. Считать браком узлы и детали, имеющие дефекты, размеры которых превышают размеры дефектов, указанных в таблице 5.
Контроль качества сварных соединений из магниевых сплавов
Выполнить сплошной контроль качества сварных швов внешним осмотром после окончания сварки.
Произвести осмотр сварных швов по всей длине с обеих сторон.
Произвести разбраковку дефектов сварных швов согласно требованиям таблицы 6.
Подваривать дефектные участки сварных швов допускается не более двух раз.
Забраковать окончательно сварные узлы, имеющие в сварных швах дефекты, размеры которых не более допустимых к исправлению.
| Наименование дефекта | Результат разбраковки |
|---|---|
| Непровары любой протяженности | Устранить подваркой |
| Продольные или поперечные трещины, обнаруженные до и после механической обработки сварных швов | Устранить подваркой |
| Прожоги, если их суммарная протяженность не превышает 10 мм на 100 мм шва | Устранить подваркой |
| Поры, выходящие на поверхность шва, обнаруженные до и после механической обработки, диаметром до 0,2δ (но не более 2 мм) не более 2-х шт на 100 мм шва (δ – наименьшая толщина свариваемых деталей) | Допускаются В остальных случаях устранить подваркой |
| Занижение размеров шва относительно требований чертежа | Устранить подваркой |
| Завышение размеров шва относительно требований чертежа не мешающие элементам сборки изделия | Допускаются В остальных случаях устранить механической обработкой |
| Вольфрамовые включения, выходящие на поверхность шва, обнаруженные до или после механической обработки | Вырубить включения и подварить |
| Свищи, незаваренные кратеры, раковины | Устранить подваркой |
| Проплав в стыковых и угловых швах, не мешающий элементам дальнейшей сборки и не представляющий пористого провиса металла | Допускаются |
Термическая обработка
Допустить к отжигу сварные конструкции, прошедшие контроль согласно разделу «Контроль качества сварных соединений».
Протереть перед отжигом поверхность изделий хлопчатобумажной тканью, смоченной в бензине.
Производить отжиг следует не позднее, чем через 72 ч после начала сварки.
Производить отжиг конструкций технологических оправках или в приспособлениях рекомендуется с целью сохранения заданных чертежей размеров и форм.
Производить все операции по загрузке и выгрузке отжигаемых узлов в печь в чистых трикотажных перчатках.
Производить отжиг изделий в электропечах с автоматической регулировкой температуры.
- Температура 250-300 °С;
- Время выдержки 0,5-2,0 ч.
Конкретное время отжига зависит от толщины отжигаемых изделий, определяется технологом, сварщиком и указывается в технологическом процессе.
Производить загрузку и выгрузку изделий из электропечи при температуре печей 150-200 °С.
Произвести, в случае необходимости, правку изделий после отжига.
Производить правку при температуре изделий не ниже 120 °С.
После правки изделия могут быть подвергнуты механической доработке в соответствие с требованиями чертежа.
Произвести повторной сплошной контроль готовых изделий в соответствии с требованиями чертежа.
Производить отжиг на весь технологический цикл изготовления изделий допускается не более трех раз.
Контактная точечная сварка деталей из алюминиевых и магниевых сплавов
Настоящая инструкция распространяется на контактную точечную сварку деталей из алюминиевых сплавов типов АМг, АМц, Д16 и сплавов на основе магния типов МА1, МА8, толщиной от 0,3 до 2,0 мм.
Инструкцией надлежит руководствоваться при разработке технологических процессов, изготовлении, контроле и приемке сварных узлов.
Материалы, оборудование, приспособления и инструмент даны в Приложении.
Выполнение контактной точечной сварки должно производиться при соблюдении правил техники безопасности, изложенных в инструкции по ТБ.
Материалы для изготовления электродов и подготовка электродов к сварке
Изготавливать электроды из медных сплавов марок «МК», «МСр» или «БрХЦр 0,3-0,9» ГОСТ 14111-77.
Выполнять форму контактной рабочей части электродов только сферической. Радиус сферы и диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемых деталей выбирать согласно таблице 1.
| Толщина свариваемого материала, мм | Размеры электродов, мм | |
|---|---|---|
| Радиус сферы | Мин. диаметр электрода | |
| 0,3 | 25-50 | 12 |
| 0,5 | 25-50 | 12 |
| 0,8 | 50-75 | 16 |
| 1,0 | 50-75 | 16 |
| 1,2 | 50-75 | 20 |
| 1,5 | 75-100 | 20 |
| 2,0 | 75-100 | 25 |
Не допускать на контактной поверхности электродов рисок, вмятин, забоин.
Зачищать шлифовальной шкуркой, в процессе сварки, электроды через каждые 15-20 точек.
Контролировать радиус шаблоном форму контактной поверхности электродов (радиус сферы). По мере износа рабочей поверхности электродов они отправляются на заточку.
Производить заточку электродов на токарном станке.
Применять фигурные электроды рекомендуется при условии отсутствия остаточных деформаций изгиба и необходимой жесткости при данном усилии сжатия.
Устанавливать электроды в сварочной машине следует без смещения и перекосов одного электрода относительно другого при полном рабочем усилии на электродах.
Производить сварку деталей неравных толщин с учетом следующего требования: электрод со стороны более тонкой детали устанавливать меньшего диаметра и с меньшим радиусом сферы, чем со стороны более толстой детали.
Хранить электроды в таре, исключающей возможность повреждения их рабочих и контактных поверхностей.
Удалить со свариваемых поверхностей деталей масло и другие жировые загрязнения протиркой хлопчатобумажным полотном, смоченным в бензине.
Производить механическую зачистку свариваемых поверхностей деталей с двух сторон на ширину 15-20 мм стальной щеткой или шлифовальной шкуркой.
Протереть после механической зачистки свариваемые поверхности деталей хлопчатобумажным полотном, смоченным в бензине.
Использовать подготовленные согласно данной инструкции детали под сварку не позднее:
- 24 ч из магниевых сплавов;
- 72 ч из алюминиевых сплавов.
Не допускать не использованные за указанный срок материалы на сварку. Подвергнуть их повторной обработке.
Разрешить травление и зачистку одних и тех же деталей производить не более 3-х раз.
Подготовка машины к сварке
Установить в электрододержатели машины сварочные электроды, необходимые для сварки данного узла.
Произвести включение машины и настройку всех ее механизмов с учетом требований инструкции по эксплуатации.
Установить ориентировочный режим сварки согласно таблиц 3-8 и произвести пробную сварку технологических образцов.
Изготавливать технологические образцы из материала той же марки и того же сечения, что и свариваемые детали.
Производить подготовку технологических образцов перед сваркой согласно разделу «Подготовка деталей к сварке».
Подвергнуть сварные технологические образцы внешнему осмотру, а затем разрушению в тисках.
Производить сварку и разрушение технологических образцов в следующих случаях:
- регулярно в процессе сварки деталей, через каждые 100-150 точек, но не менее одной проверки на партию деталей;
- после длительного перерыва в работе;
- после смены электродов;
- после сварки последнего в партии узла;
- на любом этапе сварки по требованию ОТК.
Считать сварку удовлетворительной, если разрушение сварного узла происходит по основному материалу с вырывом сварного ядра.
Считать прочность узла неудовлетворительной, если разрушение образца носит характер отлипания, без вырыва сварной точки.
Приступать к сварке на отработанном режиме только после получения удовлетворительных результатов механических испытаний.
Сборка и прихватка деталей
Производить сборку деталей перед сваркой, в зависимости от сложности изделий, с использованием различных приспособлений или без них.
Изготавливать сборочные приспособления необходимые из немагнитных материалов.
Не допускать при сборке грубой подготовки деталей с образованием больших зазоров. Величины допустимых зазоров деталей различной толщины приведены в таблице 2.
| Толщина тонкой детали, мм | Зазоры на длине | ||
|---|---|---|---|
| 100 мм | 200 мм | 300 мм | |
| 0,8 | 0,4 | 0,8 | 1,2 |
| 1,0 | 0,4 | 0,8 | 1,2 |
| 1,2 | 0,4 | 0,8 | 1,2 |
| 1,5 | 0,4 | 0,8 | 1,2 |
| 2,0 | 0,3 | 0,8 | 0,9 |
Производить прихватку, в случае необходимости, на режимах, установленных для сварки данных деталей. Размеры сварных точек при прихватке и сварке должны быть равны.
Не допускать постановки клейм в местах, предназначенных для сварки.
Сварка деталей
Наблюдать в процессе работы:
- за правильностью расположения и внешним видом сварных точек;
- за процессом сварки, наружные и внутренние выплески не допускаются;
- за стоянием и чистотой рабочей поверхности электродов;
- за давлением воздушной сети по манометру;
- за интенсивностью охлаждения токоведущих элементов вторичного контура.
Не допускать прикосновения деталей при сварке к токоведущим частям машины, с тем, чтобы избежать шунтирования тока через случайные контакты.
Ставить сварные точки, при сварке двухрядных швов, рекомендуется в шахматном порядке (для меньшего шунтирования тока).
Не допускать коробления деталей при сварке, для чего необходимо:
- при сварке деталей большой протяженности начинать сварку от середины детали к краям, при этом сначала следует ставить точки, не придающие деталям жесткость;
- следить, чтобы смещение одного электрода относительно другого под действием усилием усилия сжатия было минимальным.
В таблицах 3-8 приведены ориентировочные режимы точечной сварки алюминиево-магниевых сплавов на машинах переменного тока типа «МТП», «МТПУ».
| Толщина детали, мм | Параметры усилия электродов | Параметры тока | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Сварочное, кг | Ковочное, кг | Включение ковочного усилия, с | Действительное значение сварочного тока, кА | Длительность импульса, с | |
| 0,5+0,5 | 140-160 | — | — | 15,0-16,0 | 0,08 |
| 0,8+0,8 | 200-230 | — | — | 17,0-18,0 | 0,10 |
| 1,0+1,0 | 270-300 | — | — | 20,5-22,0 | 0,12 |
| 1,5+1,5 | 380-420 | — | — | 25,5-27,0 | 0,40 |
| 2,0+2,0 | 550-600 | — | — | 30,0-32,0 | 0,18 |
| 2,0+2,0 | 380-420 | 1000 | 0,22 | 28,0-30,0 | 0,18 |
| Толщина детали, мм | Параметры усилия электродов | Параметры тока | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Сварочное, кг | Ковочное, кг | Включение ковочного усилия, с | Действительное значение сварочного тока, кА | Длительность импульса, с | |
| 0,5+0,5 | 130 | — | — | 16,5 | 0,08 |
| 0,8+0,8 | 190 | — | — | 18,5 | 0,10 |
| 1,0+1,0 | 250 | — | — | 22,5 | 0,12 |
| 1,5+1,5 | 340-350 | — | — | 27,5 | 0,40 |
| 2,0+2,0 | 480-500 | — | — | 32,5 | 0,18 |
| 2,0+2,0 | 400 | 1000 | 0,22 | 30,5 | 0,18 |
| Толщина детали, мм | Параметры усилия электродов | Параметры тока | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сварочное, кг | Ковоч-ное, кг | Включение ковочного усилия, с | Действи-тельное значение сварочного тока, кА | Длительность нарастания, с | Длитель-ность сварки, с | Длитель-ность спада, с | |
| 0,5+0,5 | 200-250 | — | — | 17,5 | — | 0,08 | — |
| 200-250 | — | — | 16,0-16,5 | 0,04 | 0,08 | 0,12 | |
| 0,8+0,8 | 300-400 | — | — | 19,0-20,0 | — | 0,1 | — |
| 300-350 | — | — | 18,0-18,5 | 0,04 | 0,1 | 0,14 | |
| 1,0+1,0 | 400-500 | — | — | 24,0-25,0 | — | 0,12 | — |
| 300-400 | — | — | 23,0-24,0 | 0,04 | 0,12 | 0,14 | |
| 1,5+1,5 | 600-750 | — | — | 30,0-31,0 | — | 0,16 | — |
| 500-650 | — | — | 29,0-30,0 | 0,06 | 0,16 | 0,16 | |
| 400-500 | 1000 | 0,24 | 27,0-28,0 | 0,06 | 0,16 | 0,16 | |
| 400-500 | 1200 | 0,18 | 28,0-29,0 | — | 0,16 | — | |
| 2,0+2,0 | 750-900 | — | — | 35,0-36,0 | — | 0,20 | — |
| 650-800 | — | — | 33,0-34,0 | 0,08 | 0,20 | 0,18 | |
| 600-750 | 1200 | 0,32 | 31,0-32,0 | 0,08 | 0,20 | 0,18 | |
| 600-750 | 1500 | 0,24 | 32,0-33,0 | — | 0,20 | — | |
| Толщина детали, мм | Параметры усилия электродов | Параметры тока | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сварочное, кг | Ковоч-ное, кг | Включение ковочного усилия, с | Действи-тельное значение сварочного тока, кА | Длительность нарастания, с | Длитель-ность сварки, с | Длитель-ность спада, с | |
| 0,5+0,5 | 180 | — | — | 17,0 | — | 0,08 | — |
| 160 | — | — | 16,0 | 0,04 | 0,08 | 0,12 | |
| 0,8+0,8 | 280 | — | — | 19,0 | — | 0,10 | — |
| 240 | — | — | 18,0 | 0,04 | 0,10 | 0,14 | |
| 1,0+1,0 | 360 | — | — | 24,0 | — | 0,12 | — |
| 280 | — | — | 23,0 | 0,04 | 0,12 | 0,14 | |
| 1,5+1,5 | 520 | — | — | 30,0 | — | 0,16 | — |
| 440 | — | — | 29,0 | 0,06 | 0,16 | 0,16 | |
| 360 | 1000 | 0,24 | 27,0 | 0,06 | 0,16 | 0,16 | |
| 360 | 1200 | 0,18 | 28,0 | — | 0,16 | — | |
| 2,0+2,0 | 640 | — | — | 35,0 | — | 0,20 | — |
| 560 | — | — | 33,0 | 0,08 | 0,20 | 0,18 | |
| 520 | 1200 | 0,32 | 31,0 | 0,08 | 0,20 | 0,18 | |
| 520 | 1500 | 0,24 | 32,0 | — | 0,20 | — | |
| Толщина детали, мм | Ток сварочный действительный, кА | Длительность импульса, с | Усилие сжатия электродов, кг | |
|---|---|---|---|---|
| МА8 | МА1 | |||
| 0,8+0,8 | 18,0 | 17,0 | 0,08 | 250 |
| 1,0+1,0 | 21,0 | 19,0 | 0,10 | 300 |
| 1,5+1,5 | 25,0 | 23,0 | 0,12 | 350 |
| 2,0+2,0 | 28,0 | 26,0 | 0,14 | 500 |
| 2,5+2,5 | 31,0 | 29,0 | 0,18 | 550 |
| Толщина тонкой детали в пакете, мм | Диаметр литого ядра сварной точки, мм | Шаг точек, мм (минимальный) | Расстояние между рядами точек, мм | Минимальные размеры нахлестки, мм | Минимальное расстояние от центра точки до кромки нахлестки, мм | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Для однорядного шва | Для двухрядного шва в шахматном порядке | |||||
| 0,3 | 2,5+1,0 | 8,0 | 7,0 | 8,0 | 15,0 | 4,0 |
| 0,5 | 3,0+1,0 | 10,0 | 8,0 | 10,0 | 18,0 | 5,0 |
| 0,8 | 3,5+1,0 | 13,0 | 12,0 | 12,0 | 25,0 | 6,0 |
| 1,0 | 4,0+1,0 | 15,0 | 13,0 | 14,0 | 28,0 | 7,0 |
| 1,2 | 5,0+1,0 | 15,0 | 13,0 | 15,0 | 30,0 | 8,0 |
| 1,5 | 6,0+1,0 | 20,0 | 18,0 | 17,0 | 35,0 | 9,0 |
| 2,0 | 7,0+1,0 | 25,0 | 22,0 | 20,0 | 42,0 | 10,0 |
- Допускать применение нахлестки меньшей, чем указано в таблице, лишь в неответственных соединениях, не оказывающих влияния на эксплуатационную надежность узла.
- Не допускать соотношения толщин свариваемых деталей в соединении более чем 2:1.
- Не допускать в соединение количество деталей более двух.
- Выполнять соединение деталей следует не менее чем двумя точками.
Контроль качества сварки
Подвергать внешнему осмотру 100 % сварных узлов и деталей, включая технологические образцы.
Производить визуальный контроль согласно требований таблиц 9 и 10.
| Наименование дефекта | Способ обнаружения | Допустимое количество дефектов без исправления | Допустимое количество дефектов при котором разрешается исправление | Способ устранения дефектов | |
|---|---|---|---|---|---|
| Вмятины от электродов на поверхности деталей | Глубина вмятины не превышает 20% от толщины детали | Внешний осмотр, измерение | 100 % | — | — |
| Глубина вмятины 20-30% от толщины детали | То же | 10 % | — | Не исправляется | |
| Смещение точек от намеченного положения | По шагу | Внешний осмотр, измерение | ±20 % | — | Не исправляется |
| По оси | То же | ±20 % | — | Не исправляется | |
| Наружный выплеск | Внешний осмотр | Не допускается | 15 % | Механическая зачистка | |
| Разрыв или трещины металла у кромки нахлестки | Внешний осмотр | Не допускается | Не более одного прожога на узле | Разделка дефекта, сварка плавлением | |
| Прожог | Внешний осмотр | Не допускается | Не более одного прожога на узле | Разделка дефекта, сварка плавлением | |
- Производить исправление дефектов аргонодуговой сваркой согласно действующих ТИ.
- Подвергать изделия, после устранения дефектов, повторному контролю ОТК.
- высверливание дефектной точки, сварка плавлением;
- постановка двух точек
Примечание — Подвергать обязательному контролю ОТК узлы и детали после устранения дефектов.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Алюминиево-магниевые сплавы более прочны, чем сплав АМц, но уступают ему по пластичности и технологическим свойствам. Чем больше вводится в сплав магния, тем выше его прочность и ниже пластичность. Прочность сварных соединений алюминиево-магние-вых сплавов достигает 92 - 97 % прочности основного металла. [1]
Алюминиево-магниевые сплавы требуют наиболее точного соблюдения режимов резки. При этом качество сварного шва повышается. [2]
Алюминиево-магниевые сплавы ( до 5 % Mg) стойки к коррозии в морской воде. [3]
Алюминиево-магниевые сплавы АМг , АМгЗ, АМг5, АМгб имеют временное сопротивление разрыву 15 - 35 кгс / мм2 и обладают удовлетворительной свариваемостью. Эти сплавы широко применяются в судостроении, вагоностроении и других отраслях техники. [4]
Алюминиево-магниевые сплавы содержат обычно от 2 до 7 % Mg. Сплавы являются весьма перспективными для использования в сварных конструкциях. [5]
Алюминиево-магниевые сплавы АМг , АМгЗ, АМг5, АМгб имеют временное сопротивление разрыву 15 - 35 кгс / мм1 и обладают удовлетворительной свариваемостью. Эти сплавы широко применяются в судостроении, вагоностроении и других отраслях техники. [6]
Очищают алюминиево-магниевые сплавы преимущественно стальными щетками или напильниками. Чистый алюминий и сплавы его с другими компонентами очищают водным раствором, содержащим 1 % NaOH, 5 % Na3P04 и 3 % жидкого стекла. Раствор нагревают до 65 - 70 С и кистью наносят на кромки и прилегающую к ним зону шириной 25 - 30 мм. После этого кромки промывают горячей водой, сушат, травят 10 % - ным водным раствором азотной кислоты, снова промывают водой и вторично сушат. [7]
Из алюминиево-магниевых сплавов изготовляются также теплообменники, предназначенные для нагрева, конденсации и охлаждения нефти, нефтепродуктов и других жидких газо-парообразных сред. [8]
У алюминиево-магниевых сплавов в зоне основного металла вблизи границы сплавления несколько снижается прочность. Это снижение относительно невелико при аргонодуговой сварке, обеспечивающей концентрированный ввод тепла в изделие и большие скорости охлаждения, и значительно больше при газовой сварке. [9]
Из алюминиево-магниевых сплавов изготовляются крыши и верхние пояса резервуаров для хранения сырых агрессивных сернистых нефтей. Так, резервуар с алюминиевой крышей и верхним поясом емкостью 1000 м3 состоит из шести нижних поясов, выполненных из стали марки Ст. [10]
Полирование алюминиево-магниевого сплава может производиться в растворе, который включает: 500 - 300 см3 ортофосфорной кислоты, 300 или 450 см3 серной кислоты и 150 или 170 см3 азотной кислоты и воду. Корректирование их при работе сводится к добавлению азотной кислоты и воды. Введение мочевины несколько уменьшает травление металла. [11]
Так как алюминиево-магниевый сплав при вертикальном положении швов сваривается значительно хуже, чем при нижнем положении, то сборку резервуара ведут из царг, предварительно сваренных на стенде. [13]
Для сварки алюминиево-магниевых сплавов флюсы АН-А1 и УФОК-А1 не пригодны, так как натрий из флюса частично восстанавливается магнием и поступает в шов. Это может привести к пористости шва и снижению его пластичности. Для сварки алюминиево-магниевых сплавов применяют флюсы АН-А4, МАХИ-10 и 48 - АФ-1, не содержащие солей натрия. [14]
Коррозийная стойкость алюминиево-магниевых сплавов в охлаждающей: воде может быть повышена методами оксидирования поверхности труб. Оксидные пленки увеличивают срок службы оборудования из алюминнево-маг-ниевых сплавов, потому что период до начала коррозионного разрушения изменяется, а скорость коррозионного процесса уменьшается. [15]
Читайте также: