Аргоновая сварка цветных металлов. Ремонт, изготовление деталей, изделий, конструкций.

Цветной металл редко используют в чистом виде. Чаще используют сплавы, например, в авиации, автомобилестроении, химической и пищевой отраслях. Если сварка выполняется в домашних условиях, то чаще всего применяют медь, алюминий и никель. Расплавить цветной металл и сплав несложно, однако этот процесс имеет ряд особенностей.
Ведь цветной металл, контактируя с кислородом, проявляет повышенную химическую активность. Кроме того, сверху металл покрыт оксидной пленкой, которая мешает добиться надежного соединения деталей. Поэтому не зная теории, можно вместо прочного шва получить оплавленный участок с плотным слоем оксида.

Свойства цветных металлов

Выполняя сварку деталей из цветных металлов и сплавов, надо учитывать физико-механические свойства, тип соединения и следующие критерии:

1. Окисление. На цветной металл и его сплавы оказывает влияние кислород, что приводит к образованию тугоплавкого окисла, заполняющего шов. Пленка препятствует выполнению прочного соединения, из-за чего сварочный шов часто покрывается трещинами.
2. Теплопроводность. Свойство проявляется в скором остывании свариваемых деталей. Для того, чтобы получить качественное соединение, следует нагреть заготовку или поставить источник сильного тепла.
3. Температура плавления. Цветной металл и сплав отличаются температурой плавления, поэтому «легкий» элемент может в процессе соединения испариться. Ускорение процесса сварки позволит этого избежать.
4. Потеря прочности. Во время нагревания цветной металл от слабого воздействия извне может разрушаться. Работать с этими веществами надо аккуратно.
5. Взаимодействие с окружающей средой. Опираясь на особенности сварки, для достижения прочного соединения следует использовать защитный газ.
6. Цветной металл и сплавы сваривать нужно в атмосфере с ограниченным объемом кислорода.

Учитывая перечисленные нюансы, рекомендовано работать только после предварительной зачистки деталей.

Технология сварки цветных металлов

Чистый цветной металл — это редкость, обычно используются сплавы: медь, никель, алюминий, титан, свинец, цинк. Подготовительный этап включает очищение заготовки от жирных пятен, грязи с помощью бензина или растворителя. Зачистка детали уберет оксидную пленку. Заготовки перед работами обязательно протравливают, а на толстых элементах формируют кромки.

Расположить детали следует примерно в 2 мм друг от друга. Сварка выполняется в нижнем положении, ведь расплав напоминает ртуть по текучести. Подбирать электрод, режим работы необходимо с учетом химического состава сплава. Выбирая сварочный аппарат, оцените свариваемость сплава, а также температуру плавления, толщину заготовки.

Алюминий

В чистом виде алюминий используют часто, однако сплав этого металла более популярен. Наиболее распространенные сплавы: авиаль, силумин и дюралюминий. Алюминиевая заготовка перед сваркой должна быть хорошо зачищена, по кромкам обезжирена. Для этого заготовка протравливается в течение 2 минут в растворе фтористого натра в пропорции 50/50, потом еще 2 минуты выдерживается в азотной кислоте. Затем деталь отправляют под струю горячей и холодной воды. Этот же алгоритм используют для подготовки присадки.

Важно! Для зачистки нельзя использовать абразивные материалы.

Обрабатывая толстые заготовки из алюминия, сначала необходимо сделать точечный прихваточный шов, а после этого приступать к основательной сварке. Скреплять алюминий можно ручной или автоматической сваркой. Ручной способ предполагает контроль угла наклона при подаче присадочной проволоки, при этом шов ведут медленно справа налево. Автоматическая сварка легче в исполнении, тем более позволяет сделать более качественный сварочный шов.

Никель и медь

Никелевый сплав используется для изготовления деталей, эксплуатируемых при высоких температурах от 700-1000C. Заготовки из никелевых сплавов используют в ракетостроении, паровых, газовых турбинах. В бытовых агрегатах популярен никелевый сплав — нихром, из него делают запчасти для нагревательных элементов.
Никель чувствителен к газовой среде, поэтому шов может быть пористым. Сварка проводится плавкими электродами, ток постоянный, полярность обратная. Реже никель сваривают вольфрамовыми электродами, используя аргон и сварочный аппарат.

Медь и медный сплав используют в автомобилестроении для производства труб и емкостей. Металл можно сваривать любым методом, при этом самый распространенные варианты — дуговой метод или сварка в среде инертных газов.
Ручной способ выполняется при рабочей температуре до 400С, полярность тока обратная. Кроме этого, работа может быть выполнена угольными или графитовыми электродами, при этом полярность тока прямая. Дуга длиной 35–40 мм.
Сварка в защитной газовой среде предполагает использование газовой горелки, инертного газа — аргон, азот, гелий и простой присадочной проволоки (медь или бронза). Сваривание выполняется быстро, без перерывов. Этот тип соединения гарантирует минимальное попадание частиц в сварочный шов и позволяет создать высокой прочности сплав, устойчивый к коррозии.

Соотношение толщин присадочной проволоки и свариваемых заготовок из меди:

Титан и магний

Титан встречается чаще всего в виде сплавов, которые для увеличения прочности подвергают легированию. Запчасти из титана незаменимы в авиации, атомной промышленности и в машиностроении.
Зачистка заготовок перед сваркой возможна с использованием абразива. Заготовка из титана сваривается в газовой защитной среде, при этом используют газ в минимальной концентрации. Сварка цветных металлов аргоном предполагает использование газа высшего или первого сорта, при этом ток постоянный, полярность прямая.

Чистый магний редко встречается благодаря малой прочности. Но с помощью легирования его прочность приблизили к стали. Магний и его сплавы сваривают вольфрамовыми электродами в атмосфере инертных газов, используется переменный ток, полярность обратная.
Для соединения выбирают определенный газ, например, гелий или аргон. Такой газ защитит поверхность заготовки от любых воздействий. Исключить попадание окисла в сварочный шов поможет предварительное плавление кромок и прокладка из металла с низкой теплопроводностью.

Свинец

Свинец устойчив к коррозии в любой среде, даже в серной кислоте. Поэтому свинец – это основной металл для изготовления аккумуляторов. Кроме этого, цветной металл участвует в обкладке сосудов и исключает появление коррозии.
Окисная пленка плавится при температуре 850 С, а цветной металл уже при 327 С. Это главная проблема в процессе сварки свинца. Из-за такой большой разницы при подготовке заготовок из свинца оксидную пленку приходится удалять механическим способом. Защита сварочной ванночки происходит посредством использования флюса из стеарина, канифоля или смеси из этих материалов.
Сварка свинцового сплава выполняется электродами из угля и графита, ток постоянный или переменный. Если сварка кислородная, то используют водород и ацетилен.
Сварка цветных металлов, сплавов имеет множество нюансов и требует знания теории и применения современных технологий, которые минимизируют нагрев и защитят поверхность от различных воздействий. Во время сварки обязателен тщательный контроль качества сварочного шва, это поможет исключить попадание посторонних частиц и проявление коррозии.
Некоторые металлы обладают повышенной текучестью, поэтому не следует пренебрегать защитной амуницией, выполняя сварку. Контроль качества соединения регламентирован ГОСТом, в котором к каждому цветному металлу и сплаву прописаны требования.

Виды методов контроля сварки

Каждая деталь должна проверяться по качеству. Качество сварного шва определяется по следующим критериям:

• пластичность;
• прочность;
• стойкость к коррозии;
• сварочный шов и его структура;
• количество исправлений.

Проверять соединение на качество помогают методы контроля, которые выявляют дефекты сварочного шва и предупреждают их появление. Исходя из способа воздействия на материалы выделяют два метода контроля: разрушающий и неразрушающий. 

Разрушающие методы контроля, как правило, проводят на образцах, а не на самом изделии. Деталь должна быть идентична по составу с основным изделием. Неразрушающий вид контроля проводят сразу на основных изделиях. При этом незначительные нарушения целостности шва и изменение твердости допускаются.
Резюмируя, можно сказать, что сварка цветных металлов и сплавов требует знания теории, определенных навыков, опыта и профессионализма.