Проблемы и важность сварки алюминия

алюминий Благодаря небольшому весу, высокой прочности и коррозионной стойкости он широко используется в автомобильной, аэрокосмической и судостроительной промышленности. Однако его высокая теплопроводность, легкость окисления и подверженность термическому растрескиванию ставят перед процессом сварки серьезные задачи. Например, при изготовлении лотков для аккумуляторов новых энергетических транспортных средств сварной шов должен быть одновременно высокопрочным и газонепроницаемым, что трудно обеспечить традиционными методами, и технологии сварки TIG и MIG обеспечивают эффективное решение этой проблемы.

Характеристики алюминия:

Технология сварки TIG в деталях

Принцип процесса и конфигурация оборудования
TIG-сварка (сварка вольфрамовым электродом в защитном газе) использует неплавящийся вольфрамовый электрод для формирования расплавленной ванны под защитой инертного газа (аргона или гелия). Сварочный аппарат AC TIG может эффективно удалять оксидную пленку (Al?O?) на поверхности алюминиевого сплава через катодный эффект дробления, который подходит для сварки алюминиевых сплавов серии 6 (например, 6061) и серии 5 (например, 5052).

Рабочие точки и настройки параметров (на примере алюминиевого сплава 6061)

• Предсварочная обработка::
  • Очистка ацетоном для удаления масляных загрязнений, механическая шлифовка окислительного слоя проволочной щеткой из нержавеющей стали (запрещено использовать наждачную бумагу для предотвращения загрязнения углеродом).
• Параметры сварки::
  • Ток: 80-200 А (импульсный режим переменного тока, базовый ток учитывается для 30%).
  • Вольфрамовый электрод: цериевый вольфрамовый электрод (диаметр 2,4 мм, кончик заточен под углом конуса 30°).
  • Защитный газ: аргон (чистота ≥99,99%), скорость потока 10-12 л/мин.
  • Выбор присадочной проволоки: ER4043 (содержание кремния 5%, хорошая трещиностойкость) или ER5356 (содержание магния 5%, высокая прочность).

Сильные стороны и ограничения

• режущая кромка: Красивые сварные швы без брызг, подходят для тонких пластин (1-3 мм) и прецизионных компонентов (например, электронных радиаторов).
• ограничивать что-л. в установленных границах: Низкая скорость сварки (около 0,3 м/мин) и высокие трудозатраты.

Технология сварки MIG в деталях

Принцип процесса и выбор оборудования
MIG-сварка (сварка плавящимся электродом в среде защитного газа) использует механизм непрерывной подачи проволоки, который подходит для сварки листов средней толщины. Система подачи проволоки push-pull решает проблему плохой подачи проволоки, вызванную мягкостью проволоки из алюминиевых сплавов (например, ER5183). Газовая смесь (Ar+He) повышает стабильность дуги и уменьшает пористость.

Рабочие точки и настройки параметров (на примере алюминиевого сплава 5083)

• Предсварочная обработка::
  • Толстые листы (>10 мм) необходимо предварительно нагреть до 80-120°C (чтобы снизить риск термического растрескивания).
  • Форма скоса: V-образный скос (угол 60°-70°), тупой край 1-2 мм.
• Параметры сварки::
  • Ток: 220-260A (двойной импульсный режим, низкочастотный импульс для уменьшения разбрызгивания).
  • Напряжение: 24-26 В, скорость подачи проволоки 8 м/мин.
  • Защитный газ: Ar (80%) + He (20%), скорость потока 18-20 л/мин.

Сильные стороны и ограничения

• режущая кромка: Высокая производительность (скорость до 1,2 м/мин), подходит для массового производства длинных сварных швов, таких как автомобильные шасси.
• ограничивать что-л. в установленных границах: Управление разбрызгиванием затруднено (необходимо оптимизировать параметры импульса), а первоначальные инвестиции в оборудование высоки (около 500 000 долларов США для роботизированной системы).

TIG и MIG: руководство по выбору процесса

термин сравнения	Сварка TIG	MIG-сварка
Применяемая толщина	1-6 мм (лист)	3-25 мм (средние и толстые пластины)
Качество сварки	Высокая точность, отсутствие брызг	Высокая эффективность, контроль разбрызгивания
(производство, изготовление и т.д.) затраты	Затраты на оплату труда в процентах от 60%	Соотношение затрат на оборудование и расходные материалы 70%
типичное применение	Аэрокосмическая обшивка, электронные корпуса	Палубы судов, конструктивные элементы автомобилей

Стандарты по предупреждению, контролю и проверке дефектов сварки

5.1 Решения для устранения распространенных дефектов

• воздушно-пузырьковая: Убедитесь в чистоте защитного газа (точка росы аргона ≤ -50°C) и тщательно очистите основной металл перед сваркой.
• термическая трещина: Выберите проволоку ER5356 с высоким содержанием Mg (Mg/Si>1,5) и контролируйте температуру межслойной обработки <100℃.
• неиспользованный: Увеличьте ток 10%-15% и уменьшите скорость сварки до 0,8 м/мин (MIG-сварка).

5.2 Методы обнаружения

• Визуальный контроль (VT): Обнаружение трещин и кромок на поверхности сварного шва в соответствии с ISO 10042.
• Рентгеновский контроль (RT): В соответствии с требованиями AWS D1.2, диаметр воздушных отверстий ≤ 1,5 мм является квалифицированным.

6. часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q1: Можно ли использовать TIG-сварку для сварки алюминиевых сплавов на постоянном токе?

• НЕТ! TIG на постоянном токе не разрушит оксидную пленку, необходимо использовать переменный ток.

Q2：Как решить проблему большого количества брызг при сварке MIG?

• Перейдите в режим двойного импульса, уменьшите пиковый ток (например, с 300A до 260A) и увеличьте соотношение гелия до 30%.

Q3: Требуется ли термообработка после сварки?

• Алюминиевые сплавы серии 6 (такие как 6061) должны быть обработаны раствором после сварки (530 ℃ × 2 часа закалки в воде + 180 ℃ × 8 часов старения) для восстановления прочности.