Сварка стали и алюминия: Список статей

Содержание

Как варить алюминий со сталью

В сварочном процессе однородных деталей все намного проще, чем при сваривании металлов разных типов. В таком случае приходится сталкиваться с тем, что металлы металлургически несовместимы и имеют множество принципиальных отличий в характеристике кристаллической решетки.

Также стоит отметить разные температуры плавления и показатели проводимости тепла. Поэтому перед началом работы по свариванию алюминия со сталью, требуется рассмотреть их совместимость и учесть трудности, которые могут возникнуть при их соединении.

Практически нереально соединить металлы, которые неравномерно растворяются между собой. К примеру, такие металлы, как железо, магний, алюминий и свинец, не могут сплавляться так, чтобы потом без особого труда их не разделить.

Сейчас востребованы конструкции, которые состоят из сплава стали и алюминия. Сваривание данных металлов находит широкое применение в авиастроении, производстве предметов и приборов быта и радиоэлектронике. Оптимальные свойства определенных конструкций возможны только при сочетании этих двух металлов.

Комбинируя эти два металла, можно получать специальные сплавы, которые максимально подходят для деталей определенного вида и назначения. Такое изделие будет совмещать в себе преимущества сразу же двух металлов. Перед тем, как приступать к работе, следует учитывать особенности взаимодействия металлов, которые Вы хотите сваривать.

Сваривание алюминия со сталью усложнено тем, что данные металлы имеют разную температуру плавления и имеют существенные различия в уровне теплопроводности. На практике это можно увидеть в том, что алюминий уже находится в жидком состоянии, а сталь еще не разогрелась.

Из-за такой разницы при сваривании получится недостаточно прочный сварочный шов, поэтому для получения качественных сварочных швов можно использовать ультразвуковую, диффузную и контактную сварку с оплавлением, а также холодное сваривание.

Теплофизические свойства металлов значительно могут затруднять сварочный процесс. Интересно, что в некоторых случаях использование специального покрытия и вставок не решит данную проблему. При соединении разнородных металлов на стыке сваривания может образовываться интерметаллид, который отличается высокой вероятностью разрушению и очень хрупок.

Во избежание ненужных проблем, нужно правильно подбирать режим сваривания, что позволит избежать перегрева свариваемой детали. Если сварочный процесс произведен в соответствии со всеми правилами, учитывая все особенности сваривания, то Вы создадите прочное и долговечное сооружение или деталь. Стоит отметить, что деталь, полученную таким способом, лучше всего не использовать для конструкций, которые подвергаются механическому воздействию.

Сваривать алюминий со сталью не так и сложно. Все усложняется за счет отличий в температуре плавления, свойствам, теплопроводности и структуре свариваемого металла.


Как сваривать алюминий со сталью?

Алюминий можно легко соединить с большинством металлов с помощью механического крепления или клеевого соединения. Однако для сварки алюминия со сталью требуются другие методы, такие как дуговая и фрикционная сварка, которая дополнительно поясняется ниже.

Почему нужно сваривать алюминий со сталью?

Алюминий (и его сплавы) намного легче, чем стали, с плотностью около 2,70 г / см 3 по сравнению с диапазоном от 7,75 до 8,05 г / см 3 для сталей. Это означает, что сопоставимый объем стали примерно в три раза тяжелее алюминия.

Во многих отраслях промышленности сталь используется для различных структурных применений. Однако из-за плотности стали существует значительная потеря веса, связанная с ее использованием. 

Новые природоохранные законы вынуждают транспортные отрасли соблюдать строгие ограничения на выбросы парниковых газов. Одним из способов снижения выбросов является, к примеру, снижение веса конструкции автомобиля. Замена различных стальных конструкций алюминиевыми сплавами в настоящее время имеет большое промышленное значение. Во многих случаях не всегда возможно заменить всю стальную конструкцию алюминиевыми сплавами, поэтому необходимо объединить эти два материала.

Алюминиевые сплавы могут быть сравнительно легко соединены со сталями с использованием таких методов, как клеевое соединение, механическое крепление или пайка.

Но когда требуется превосходная структурная целостность, сварка предпочтительна. Однако приварка алюминиевых сплавов к стали затруднена.

Почему алюминий трудно соединить со сталью?

Алюминиевые сплавы и сталь сильно различаются по металлургии и физическим свойствам, таким как теплопроводность и температура плавления. Как правило, температура плавления стали составляет около 1370 ° С, что более чем в два раза выше, чем у алюминия, который плавится при температуре около 660 ° С.

Помимо их широко различающихся температур плавления, каждый из этих металлов практически нерастворим в другом. В расплавленном состоянии они реагируют с образованием хрупких интерметаллических фаз. Понятно, что вышеуказанные проблемы могут представлять проблемы при сварке плавлением, такой как дуговая сварка стали и алюминия.

Получающиеся сварные соединения будут иметь неудовлетворительные свойства и из-за их хрупкой природы часто нежелательны для многих промышленных применений. 

Как вы присоединяете алюминий к стали?

Хорошо известно, что применение процессов сварки плавлением для соединения стали с алюминием затруднено из-за различий в точках плавления, теплопроводности, коэффициентах расширения и тенденции к образованию хрупких интерметаллических соединений. Поскольку растворимость Fe в Al очень низкая (около 0,04 мас.%), При температурах> 350 ° C, когда диффузия Fe в Al становится значительной, начинается осаждение интерметаллических соединений Fe-Al. Значительные интерметаллические осадки могут происходить значительно ниже точки плавления алюминия (660 ° C для чистого Al). Точная степень осаждения интерметаллидов определяется диффузией и зависит от временного и температурного предела взаимодействия взаимодействующих границ Fe и Al.

Использование лазеров для создания паяного соединения

Использование лазеров для создания паяного соединения между сталью и алюминием является логичным шагом, так как высокая интенсивность тепла в небольшой области, генерируемой лазером, означает, что стабильная среда для пайки может быть создана локально и быстро перемещена для создания соединения с минимальным временем для диффузии, чтобы управлять чрезмерным образованием интерметаллических соединений. 

Фазовая диаграмма Fe-Al показывает диапазон твердых интерметаллических фаз, которые могут быть сформированы, а именно; Fe3Al (892HV), FeAl (470HV), FeAl2 (1060HV), Fe2Al5 (1013HV) и FeAl3 (892HV). 

Эти фазы характеризуются чрезвычайно высокой твердостью, почти нулевой пластичностью и очень низкой вязкостью разрушения. Следовательно, если термически произведенное соединение между сталью и алюминием должно содержать некоторые или все эти фазы, 

Толщина слоя интерметаллического соединения должна быть настолько малой, насколько это возможно, для достижения хороших механических характеристик в соединении. Проверить сварку тут можно с помощью рентгеновской пленка Agfa D7 от компании GE , на тонких деталях можно использовать рентгеновскую пленку Agfa D2.

Должны быть приняты определенные подходы к дуговой сварке стали и алюминия, чтобы избежать образования интерметаллического соединения. Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения. Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). 

После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения. 

Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения.

Биметаллические переходные вставки являются еще одним средством уменьшения интерметаллического образования при сварке плавлением. Вставки состоят из одной алюминиевой части и другой стальной детали, скрепленных между собой прокаткой, сваркой взрывом, сваркой трением, сваркой под давлением или сваркой горячим давлением. Биметаллическое переходное соединение затем индивидуально приваривается к алюминию и стали. Обычно объемный алюминий сначала приваривают к алюминиевой части переходной вставки, так как это создает больший радиатор, когда объемную сталь подвергают дуговой сварке со стальной половиной переходной вставки.

Основной целью при соединении этих материалов является поддержание максимально низкой температуры сварки и минимизация времени воздействия сварного шва на высокие температуры. Вот почему такие процессы, как сварка трением (в основном, ротационная сварка трением), используются для изготовления биметаллических переходных вставок между алюминиевыми сплавами и стальными объемными компонентами.

Ротационная сварка трением

Ротационная сварка трением — это процесс соединения в твердом состоянии, который работает путем вращения одной детали относительно другой, находясь под действием осевой силы сжатия. Трение между поверхностями производит тепло, в результате чего материал интерфейса пластифицируется. Сжимающее усилие вытесняет пластифицированный материал с поверхности раздела, способствуя металлургическим механизмам соединения. Не входя в жидкое состояние, сварные швы трения остаются намного более холодными во время обработки. 

Кроме того, сварка алюминия, быстрым трением, предотвращая длительное время воздействия сварного шва на высокие температуры. Следовательно, сварка трением коммерчески используется для соединения ряда разнородных материалов, поскольку образование интерметаллических соединений значительно снижается.

Несмотря на преимущества сварки трением для уменьшения интерметаллического образования между алюминиевыми сплавами и сталями, все же следует позаботиться о выборе параметров.

Сварка нержавеющей стали с алюминиевым сплавом

Часто при сварке стали и нержавеющей стали с алюминиевым сплавом используется промежуточный слой из чистого алюминия, что резко снижает образование интерметаллидов. Интерметаллические соединения между сталью, сваренной трением, и алюминиевыми сплавами основаны на железо-алюминии, следовательно, можно ожидать, что хрупкие соединения также будут образовываться между сталью и чистым алюминием, но это не так. Чистый алюминий намного мягче, чем алюминиевый сплав.

Это означает, что температура, необходимая для протекания мягкого чистого алюминия и образования сварного шва, намного ниже, чем у алюминиевого сплава. Более низкие температуры помогают уменьшить образование хрупких соединений.

Сваривать алюминий со сталью

Из-за сложности изготовления прочных сварных швов между этими материалами во многих коммерческих применениях для соединения алюминиевых сплавов со сталью используются механические крепежные элементы. При использовании механических крепежей и в зависимости от применения необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить гальваническую коррозию. 

Гальваническая коррозия преимущественно происходит на алюминиевом сплаве. Чтобы предотвратить это, требуется изоляция алюминиевого сплава от стали, что обычно происходит при использовании изолирующего покрытия или краски.

 

Сварка стали с алюминием и алюминиевыми сплавами



Рекомендуем приобрести:

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!


Алюминий с железом способен давать твердые растворы, интерметаллидные соединения (Fe2Al4—62,93 % Al; Fe2Al5— 54,71 % Al; FeAl2 —49,13% Al; FeAl —32,57 % Al и др.) и эвтектику (Al + FeAl3, Тпл

= 654 °С, содержание железа в металле 1,8%). Растворимость железа в твердом состоянии ограничивается 0,053 % при эвтектической температуре. Растворимость алюминия в железе порядка 32%, т. е. в 600 раз выше. При затвердевании в структуре сплавов алюминия и железа выпадают кристаллы соединения FeAl5 (59,18 %).

Для условий сварки характерно появление FeAl3 и Fe2Al5. Они обладают низким пределом временного сопротивления (15—17 МПа). Твердость Fe2Al5, FeAl3 и FeAl2 лежит в диапазоне μv = 9600—11500 МПа. С увеличением содержания железа и с повышением температуры твердость снижается. Для Fe3Al μv = 2700 МПа. Разупрочнение FeAl

3 и Fe2Al5 начинается при температуре 0,45 Тпл. Для Fe2Al5 характерно аномально высокое значение удельного электрического сопротивления.

Интерметаллиды химически стойки. Последующая термическая обработка соединений может привести только к росту протяженности зоны интерметаллидов. В соединении имеют место три характерных участка: железо (сталь)—интерметаллидная зона — алюминий (алюминиевый сплав). Механические свойства соединений зависят от промежуточной зоны — ее состава. количества интерметаллидов, их формы, протяженности, характера расположения и сплошности.

На алюминии образуется химически стойкая тугоплавкая окисная пленка (Аl2O3 имеет T

пл = 2047 °С), что при сварке плавлением может привести к дефекту в виде включений этой пленки в металл шва. Использование флюсов не дает положительных результатов: флюсы для сварки алюминия легкоплавки, жидкотекучи, плохо смачивают стали; флюсы для стали активно реагируют с расплавленным алюминием.

Характер диффузионных процессов при сварке в твердой фазе алюминия с железом и сталью на начальной стадии взаимодействия и в дальнейшем отличается. Показано, что в начальный период имеет место диффузия железа в алюминий. В результате в пограничной зоне образуется слой из смеси фаз FeAl3 + Fe2Al5. В дальнейшем при температуре, соответствующей рекристаллизации стали, наблюдается интенсивная диффузия алюминия в сталь. Скорость этого процесса зависит от химического состава материала контактирующих заготовок и условий нагрева. Для твердофазного взаимодействия при определенных температурно-временных условиях сварки может отсутствовать сплошной фронт интерметаллидов.

Реакционная диффузия в системе алюминий — железо наблюдается при температуре >400 °С. Рост интерметаллидного слоя подчиняется параболическому закону: у2 = 2k1τ, где k1 — величина, пропорциональная коэффициенту диффузии алюминия через слой.

Легирование материалов алюминиевой заготовки Si, Мn и другими элементами, а стали — V, Ti, Si и Ni ведет к повышению энергии активации реакционной диффузии. Их влияние связано с затруднением образования зародышей в промежуточной фазе. Противоположное влияние оказывает С и Мn в стали. Повышенное содержание в определенных пределах в стали свободного кислорода и азота ведет к росту температуры начала образования интерметаллидов. Возникновение интерметаллидного слоя для каждой температуры начинается после некоторого критического времени, т. е. имеет место латентный период (τ

0), по прошествии которого идет интенсивное образование интерметаллидов. Его зависимость от температуры имеет вид

τ0 = 6,0 10-13ехр (192,3/RT).

При ведении процесса в твердо-жидком состоянии (с расплавлением алюминия) со стороны железа (стали) образуется Fe

2Al5, а со стороны алюминия — FeAl3.

При сварке хромоникелевых нержавеющих сталей с алюминиевыми сплавами интерметаллидная прослойка имеет более сложный характер и в ее образовании участвует Сr и Ni.

Биметаллическое соединение имеет удовлетворительные механические свойства лишь до образования сплошного слоя интерметаллидной фазы. Работоспособность соединения сохраняется при определенном температурно-временном воздействии. Верхний температурный порог для биметаллических изделий из рассматриваемого сочетания материалов составляет 500— 520 °С.

Основными путями получения работоспособного соединения алюминиевых сплавов со сталями являются следующие:

ограничение протяженности слоя интерметаллидных прослоек. Высокая прочность может быть получена при ширине зоны с 10 мкм;

легирование алюминия элементами, сдерживающими образование промежуточной фазы, прежде всего кремнием, а также применение стали с низким содержанием углерода и марганца, что позволяет поднять температуру образования интерметаллидов на 40—60 °С выше температуры рекристаллизации стали. Этот путь может быть с успехом использован при сварке в твердой фазе.

Различия в пластических свойствах и твердости позволяют успешно применять для рассматриваемого сочетания материалов клинно-прессовую сварку при изготовлении биметаллических стержней, трубчатых переходников и т. п. Температура нагрева стальной заготовки, имеющей в продольном сечении форму клина, до 500—600 °С. Предусматривают меры по защите стали от окисления. Высокие механические свойства соединения получаются при использовании покрытий из цинка на поверхности клина.

Диффузионная сварка ведется при температуре 425—495 °С (время до 10 мин, сварочное давление 210—310 Па). Поверхность заготовки из стали покрывается слоем Ni и W. Последний с алюминием способен образовывать эвтектику. При этом температура сварки должна быть ниже температуры образования эвтектики.

Ультразвуковая сварка позволяет получать нахлесточные, точечные и шовные соединения на тонких заготовках. Колебания подаются со стороны алюминия. Толщина алюминия ограничивается величиной порядка 1,0—1,25 мм.

Сварка трением позволяет получать высокого качества соединения, равнопрочные алюминиевому сплаву в отожженном состоянии. В процессе сварки температура в стыке быстро достигает своего максимума и затем стабилизируется. При сварке аустенитной стали 12Х18Н10Т с АД1 продолжительность латентного периода для температуры 660 °С, что близко к развиваемой в стыке, составляет 100—120 с. Продолжительность сварки ~ 10 с. Поэтому интерметаллидная фаза не успевает образоваться в сколько-нибудь значительных количествах. С другой стороны, непрерывно идущая осадка (главным образом за счет алюминия) способствует получению чистого от интерметаллидов шва (суммарная осадка ~14 мм).

При наличии в алюминиевом сплаве магния продолжительность латентного периода резко сокращается. Поэтому алюминиевые магниевосодержащие сплавы сваривают на режимах, обеспечивающих температуру в стыке не выше 500 °С.

Сварка взрывом таких материалов требует применения барьерного слоя, который наносится на стальную заготовку. Этим способом получают слоистые листы и ленты.

Широкое применение получила сварка прокаткой, которая позволяет регламентировать температуры нагрева зоны соединения. Таким способом в промышленных масштабах сваривается 12Х18Н10Т +АМг6; армко-железо +АМг5 и другие сочетания.

При сварке плавлением и сварко-пайке процессы зарождения и роста интерметаллидной прослойки идут значительно интенсивнее. При формировании соединения существенным является смачивание твердой стали алюминием. Для улучшения смачивания и тем самым сокращения времени контакта расплава со сталью прибегают к легированию шва и нанесению покрытий на поверхность стальной заготовки (цинковое, цинко-никелевое — как наиболее технологичное и недорогое). После смачивания идет процесс растворения железа в жидком алюминии. Установлено, что образующаяся в процессе растворения фаза Fe2Al5 может переходить в расплав в виде кристаллов и растворяться. Причем скорость роста промежуточного слоя больше скорости растворения, что делает невозможным получение соединения без интерметаллидных прослоек. Снижения отрицательного действия этого фактора можно добиться увеличением объема расплава алюминия (предварительная разделка кромки), оптимизацией режима с целью ограничения температуры расплава, легированием ванны через присадочный материал элементами, влияющими на скорость роста и состав интерметаллидной прослойки. Введение в шов Si (4—5%), Zn (6,5—7%), Ni (3—3,5%) позволяет уменьшить толщину интерметаллидного слоя и получать соединения с прочностью на уровне 300—320 МПа.

С учетом отмеченных особенностей в практике нашли применение два варианта технологии соединений методами плавления алюминия со сталью: 1) сварка-пайка с предварительным нанесением на стальную кромку покрытия с использованием аргонодуговых аппаратов с неплавящимся электродом и 2) автоматическая дуговая сварка плавящимся электродом по слою флюса АН-А1. Покрытия (цинковые, алюминиевые) имеют толщину 30-40 мкм и наносятся гальваническим способом или алитированием. При сварке необходимо вести дугу по кромке алюминиевого листа на расстоянии 1—2 мкм от линии стыка и соблюдать определенную скорость (при малых скоростях наблюдается перегрев и выгорание покрытий, при больших — несплавления).

При сварке под флюсом роль флюса сводится к улучшению смачиваемости и торможению образования интерметаллидов. Необходимо не допускать прямого воздействия дуги на кромку стали, а разделку кромки на стали делать возможно ближе к очертанию профиля ванны. Таким способом сваривают толщины 15—30 мм.

Сварка алюминия со сталью и другими металлами

Часть металлов ввиду своих особенностей сваривать сложнее остальных, особенно когда дело касается соединения двух деталей из различных материалов. Как раз к такой группе относится алюминий. Сварить его со сталью и другими металлами с помощью электродуговой сварки – задача сложная. Она составляет проблему даже для опытного сварщика.

В чем же причина осложнений? Все дело в том, что при попытке сварить алюминий с другим металлом происходит химическая реакция, в результате которой образовываются интерметаллиды. Это химические соединения из двух и более металлов, которые отличаются высокой хрупкостью. В результате получается довольно непрочный шов. Однако был выведен способ, который помогает добиться хорошего качества шва, о нем мы и поговорим.


Сложности сваривания


Как мы говорили ранее, в результате работы электродуговой сварки образовывается довольно хрупкий шов, что связано с химической реакцией между разными материалами. Обычно интерметаллиды получаются при попытке соединить алюминий с титаном, магнием, медью и сталью. Чтобы качественно выполнить работу, нужно прибегнуть к другим технологиям.

Какой бы режим электродуговой сварки вы не выбрали, добиться прочности шва у вас не получится. Выбор присадочного материала также не будет иметь значение. Разные металлы имеют различные химические и физические показатели, которые прочно связаны с их структурой. Осложняет работу и оксидная пленка, которая обладает высокой прочностью и расположена на всей поверхности алюминиевых изделий. В результате работы температура сварочной дуги будет в любом случае выше рекомендуемой, что приведет к образованию неустойчивых хрупких связей.

Несмотря на все трудности, сварить детали с получением шва приемлемого качества все-таки возможно. Есть несколько несложных способов, один из которых — сварочные работы с использованием переходной биметаллической пластины. Метод чаще всего используется в строительной сфере и в машиностроении.


Особенности метода


Сварка разнородных элементов через пластину успешно используется во многих отраслях, так как способ довольно простой и удобный. С помощью биметаллических пластин соединяют части трубопровода, приваривают алюминиевые детали к корпусам судов, детали в станках и т.д.

Сами вставки производятся способами, которые исключают появление интерметаллидов. Их толщина и состав могут меняться, в зависимости от поставленной цели. Например, для соединения стали и алюминия потребуется пластина с составом «сталь-алюминий».


Трудности метода


По сути трудность всего одна, и она заключается в химическом составе биметаллической пластины. Дело в том, что возможность образования соединения повышенной хрупкости все-таки остается на границе контакта материалов. Такое происходит в результате перегрева вспомогательной вставки. А проплавление до границы другого материала и вовсе вовсе не допустимо.

При соединении со стальной деталью следует начинать с алюминиевой стороны вставки и аналогичным материалом для соединения. Такой метод позволяет увеличить отведение тепла при дальнейшей сварке стали с соответствующей стальной стороной пластины. Далее приварка стальной стороны должна пройти без особых проблем.

Можно ли приварить алюминий к нержавеющей стали?

Можно ли приварить алюминий к нержавеющей стали? 

К нам очень часто обращаются клиенты с вопросом — «можно ли приварить нержавейку к алюминию». Простыми видами сварки- покрытым электродом, аргонодуговой сваркой, полуавтоматом произвести эту технологическую операцию не получится. Так как при приварке к алюминию таких металлов как сталь, медь, магний, титан образуются очень хрупкие интерметаллические связи. И данное соединение не будет качественно работать ни на герметичность, ни на механические нагрузки. Следовательно качественной сваркой это назвать нельзя. При высокой необходимости для сварки алюминия с другим металлом используют биметаллические переходные заготовки, но их производство очень тяжелый технологический процесс и стоимость такого соединения очень дорогое удовольствие. Поэтому делаем вывод — для простых смертных технология сварки алюминия с другими металлами находится в недосягаемости. 

Что касается услуг по сварке алюминия — вы всегда можете обратиться в компанию Аргон66 в Екатеринбурге по адресу Космонавтов 258/3. тел. +7 343 2020023

http://argon66.ru

Про сварку разных металлов можно выделить интересную статью от компании ESAB, размещенную у них на сайте в разделе «ЦЕНТР ЗНАНИЙ ЭСАБ» 

Цитата:

«Можно ли сваривать алюминий со сталью с использованием дуговой сварки стальным плавящимся или вольфрамовым электродом в среде инертного газа (GMAW и GTAW)?

В то время как алюминий сравнительно легко скрепляется с большинством металлов адгезивным соединением или механическими способами, для дуговой сварки алюминия с другими металлами, такими как сталь, необходимы особые технологии. При непосредственном приваривании к алюминию методом дуговой сварки таких металлов, как сталь, медь, магний и титан, образуются очень хрупкие интерметаллические соединения. Чтобы избежать формирования таких хрупких составов, были разработаны специальные средства, позволяющие изолировать второй металл от расплавленного алюминия во время дуговой сварки. Два самых распространенных метода дугового сваривания алюминия со сталью — использование биметаллических переходных вставок и покрытие разнородным материалом перед сваркой.

Биметаллические переходные вставки. В продаже доступны биметаллические переходные материалы для сваривания алюминия с такими металлами, как сталь, нержавеющая сталь и медь. Такие вставки представляют собой элементы из алюминия, к которому уже прикреплен другой материал. Для скрепления этих разнородных материалов в биметаллическую переходную вставку обычно используются такие методы, как прокатка, сварка взрывом, трением, оплавлением или давлением с подогревом, но не дуговая сварка. Для дуговой сварки переходных вставок из стали и алюминия можно использовать обычные технологии, такие как GMAW и GTAW. Стальная сторона вставки приваривается к стали, а алюминиевая — к алюминию. При сварке следует избегать перегрева вставок, так как это может привести к образованию хрупкого интерметаллического соединения на стыке стали и алюминия внутри вставки. Рекомендуется начинать со сварки алюминия с алюминием. Это позволяет увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и тем самым избежать перегрева на участке соприкосновения стали с алюминием. Сварка с использованием биметаллических переходных вставок — распространенный метод скрепления алюминия и стали, который часто применяется для обеспечения сварных соединений высокого качества в строительной отрасли. Эта технология используется для приваривания алюминиевых палубных рубок к стальным палубам на судах, в трубных решетках теплообменников, состоящих из алюминиевых труб и решеток из обычной и нержавеющей стали, а также для формирования сварных швов между алюминиевыми и стальными трубами с использованием дуговой сварки.

Покрытие разнородными материалами перед сваркой. Чтобы упростить дуговую сварку стали с алюминием, на сталь можно нанести покрытие. Одним из вариантов является нанесение покрытия из алюминия. Для этого иногда применяется метод покрытия погружением (в расплав алюминия) или пайка алюминия на стальную поверхность. После нанесения покрытия стальной элемент можно приваривать к алюминиевому методом дуговой сварки (при этом необходимо избегать соприкосновения дуги со сталью). При такой технологии сварки используются особые приемы, которые помогают направить дугу на алюминиевый элемент и позволяют расплавленному алюминию из зоны сварки стечь на стальной элемент с алюминиевым покрытием. Еще один метод соединения алюминия со сталью предполагает покрытие стальной поверхности серебряным припоем. После этого выполняется сварка соединения с использованием алюминиевого присадочного сплава (при этом необходимо избегать прожигания слоя из серебряного припоя). Методы сварки на основе покрытия обычно не применяются в случаях, если необходимо обеспечить высокую механическую прочность соединения. Они используются только для герметизации.» 

источник — http://www.esab.ru/ru/ru/education/blog/can-i-weld-aluminum-to-steel.cfm

Частые ошибки при сварке алюминия

Предпосылки
В большинстве случаев проектировщики металлоконструкций начинают осваивать свое ремесло со стали. Однако при работе с алюминием не стоит полагаться на предыдущий опыт работы со сталью или любыми другими материалами. В этом случае при выборе сплава, типа соединения и процесса сварки следует учитывать характеристики основного металла. Хотя алюминий следует тем же законам механики, что и любые другие металлы, его сварка требует совершенно иного подхода. Несмотря на это, проектирование и сварка алюминиевых конструкций вовсе не обязательно сложнее, чем стальных — просто они другие.


Не выбирайте сплавы с самыми высокими механическими характеристиками

Алюминий в качестве конструкционного материала выбирают в тех случаях, когда остро стоит вопрос снижения веса. Поэтому очень часто конструктор выбирает сплавы с самыми высокими механическими характеристиками. Но нескольким причинам это решение неоправданно. Во-первых, часто главным ограничивающим фактором оказывается не прочность, а прогибание. В таких случаях расчеты должны основываться на модуле упругости, а не прочности на растяжение. Модуль большинства алюминиевых сплавов, будь то с высокими или низкими механическими характеристиками, примерно одинаков (и составляет одну треть от эластичности стали), поэтому использование высокопрочных сплавов себя отнюдь не оправдывает. Вторая, и еще более важная причина — многие из высокопрочных алюминиевых сплавов не поддаются сварке традиционными методами.

 

Когда говорится о том, что тот или иной сплав алюминия «поддается» или «не поддается» сварке, обычно имеется в виду возможность проводить сварку без образования горячих трещин. Сплавы, которые очень склонны к образованию горячих трещин, считаются не подходящими для использования в качестве конструкционных (несущих) металлов, и обычно относятся к категории непригодных к сварке. Образование горячих трещин в алюминии в основном зависит от состава основного и наплавленного металла. Как видно из Рисунка 1, при использовании различных сплавов наблюдается значительное изменение склонности к образованию горячих трещин. Поэтому состав поддающихся сварке сплавов должен оказаться намного больше или намного меньше пикового значения графика склонности к растрескиванию. Иногда, например, в случае сплава 6061, который очень склоннен к растрескиванию при сварке без присадочного материала, этот риск можно сократить до приемлемого уровня за счет добавления кремния или магния. Это позволит изменить свойства металла так, чтобы он не достиг критического уровня чувствительности к растрескиванию. В других случаях, например, сплава 7075, невозможно добиться такого состава присадочного материала, который позволил бы предотвратить образование трещин. Такие сплавы считаются непригодными для сварки.


Рисунок 1:

 

Сплавы алюминия делятся на две группы: пригодные для тепловой обработки и не пригодные. Также они классифицируются по относительной пригодности для сварки.

Сплавы, которые не поддаются тепловой обработке, включают серии 1XXX, 3XXX, 4XXX и 5XXX. В их случае тепловая обработка не позволяет повысить механические характеристики. Этого можно добиться только холодной обработкой (которая также называется механическим упрочнением). Сплавы 1XXX, например, 1100, 1188 и 1350 по сути представляют собой чистый алюминий (99+%). Они относительно мягкие и непрочные, имеют высокую коррозионную устойчивость и обычно используются в тех случаях, когда требуется высокая электропроводимость, например, для изготовления шинопроводов или электрических проводников. Также они хорошо подходят для некоторых задач с потребностью в высокой коррозионной устойчивости. Все эти сплавы легко поддаются сварке.

Сплавы серии 3XXX имеют определенное содержание марганца (Mn), который позволяет сделать их более прочными и увеличить эффективность холодной обработки. Они обладают умеренной прочностью, высокой коррозионной устойчивостью и при этом легко поддаются сварке. Они используются для изготовления систем кондиционирования воздуха и рефрижераторов, ненесущих элементов конструкций и других задач.

Серия 4XXX содержит кремний (Si), который служит для снижения температуры плавления и улучшения жидкотекучести в расплавленном состоянии. Эти сплавы используются в качестве присадочных материалов для сварки и пайки, а также для литья в песчаные и металлические формы. Это самые устойчивые к образованию трещин алюминиевые сплавы.

Серия 5XXX содержат магний (Mg), который позволяет повысить их прочность и способность к механическому упрочнению. Как правило, они обладают очень высокой коррозионной устойчивостью и самой высокой прочностью из всех сплавов, непригодных к тепловой обработке. Чем больше содержание магния, тем выше механические характеристики. Такие сплавы широко доступны в виде листового металла, пластин и полос, и являются самыми распространенными алюминиевыми конструкционными сплавами. Как правило, они не поставляются в виде тянутого профиля ввиду дороговизны этого процесса. В большинстве случаев они легко поддаются сварке, с присадочным материалом или без. Однако сплавы Al-Mg склонны к образованию трещин при доле содержания магния 2,5%, поэтому при сварке таких сплавов, как 5052, нужно проявлять определенную осторожность. В частности, эти сплавы не подходят для автогенной сварки (т. е. без использования присадочных материалов). Для снижения риска образования трещин следует использовать сплавы с высоким содержанием Mg, например, 5356.

Сплавы, пригодные к тепловой обработке, относятся к сериям 2XXX, 6XXX и 7XXX. Серия 2XXX — это высокопрочные сплавы Al-Cu, которые в основном используются в аэрокосмической отрасли. В некоторых средах они могут проявлять низкую коррозионную устойчивость. В целом, большинство сплавов этой серии относят к не поддающимся сварке. 2024 является хорошим примером того, как непригодный для сварки сплав часто становится выбором проектировщиков благодаря своей высокой прочности. Он часто используется для изготовления авиационных рам, но там он почти всегда скрепляется заклепками. Этот сплав очень склоннен к образованию трещин и не поддается сварке обычными методами.

Единственными двумя распространенными конструкционными сплавами серии 2XXX можно назвать: 2219 и 2519. Сплав 2219 легко поддается сварке и, например, применялся для изготовления внешних топливных баков космических шаттлов. Этот сплав пригоден для сварки благодаря повышенному содержанию меди — около 6%. Родственным сплавом является 2519, который тоже хорошо поддается сварке. Он предназначен для производства бронированных автомобилей. Хотя из этого правила есть определенные исключения, конструктор должен считать все остальные сплавы серии 2XXX не поддающимися сварке.

Серия 6XXX используется для изготовления металлоконструкций чаще всего. Они обладают сравнительно высокой прочностью (хотя не такой высокой, как 2XXX и 7XXX) и высокой коррозионной устойчивостью. Чаще всего они поставляются в виде тянутого профиля. Более того, если конструктор закажет тянутый профиль, можно быть практически уверенным, что ему поставят сплав серии 6XXX. Сплавы 6XXX также могут поставляться в виде листового металла, пластин и прутков. Они являются самыми распространенными конструкционными металлами, которые пригодны для тепловой обработки. Хотя все сплавы этой серии склонны к образованию трещин, они считаются пригодными к сварке и часто используются. Однако в этом случае во избежание растрескивания требуется достаточный объем подходящего присадочного материала.

Чаще всего конструкторы сталкиваются с проблемами в случае сплавов 7XXX. Это сплавы Al-Zn или Al-Zn-Mg-Cu с очень высокой прочностью, которые часто используются в аэрокосмической отрасли, и поставляются в форме листов, пластин, штампованных заготовок и прутков, а также тянутого профиля. Если не считать несколько нижеуказанных исключений, конструктор должен считать сплавы 7XXX не поддающимися сварке. Самым распространенным из них является сплав 7075, который ни в коем случае нельзя сваривать для использования в качестве конструкционного материала. Кроме того, во многих средах эти сплавы подвержены коррозии.

Некоторые из сплавов 7XXX не следуют общему правилу и поддаются сварке. Это сплавы 7003 и 7005, которые часто имеют форму тянутого профиля, и 7039, который чаще всего поставляется в виде пластин и листового металла. Сегодня эти материалы чаще всего используются для изготовления рам велосипедов и бейсбольных бит методом сварки. Эти сплавы хорошо поддаются сварке и часто имеют более высокие сварочные характеристики в состоянии после сварки по сравнению со сплавами 6XXX и 5XXX.

Кроме того, есть еще одно исключение. Существует несколько сплавов, которые используются для изготовления формовочных плит для отрасли инжекционного прессования. Эти сплавы, например, Alca Plus, Alca Max и QC-7, очень схожи по составу с 7075 и 2618. Конструктор ни в коем случае не должен использовать эти сплавы для сварки в целях строительства. Но при этом допускается сварка таких сплавов для исправления дефектов механической обработки и восстановления форм. Это допустимо, потому что при такой сварке металл подвергается достаточно небольшому напряжению и сварка производится при сжатии.

Итак, мы постарались обратить внимание на следующее:

    Во-первых, при проектировании каких-либо конструкций недостаточно просто просмотреть список алюминиевых сплавов и выбрать самый прочный.
    Помните, что многие высокопрочные алюминиевые сплавы не поддаются сварке. Убедитесь, что выбранный Вами сплав пригоден для сварочных работ.
    Помните, что одни сплавы и серии сплавов подходят для определенных задач больше, чем другие

Еще одна особенность сварки алюминия: не ожидайте, что механические характеристики основного и наплавленного металла будут эквивалентными.


Почему наплавленный металл не такой прочный, как основной?
Обычно проектировщики стальных конструкций исходят из того, что металл наплавления будет обладать такими же механическими характеристиками, как и основной. Поэтому можно ошибочно заключить, что то же самое относится и к алюминию. В большинстве случаев сварки алюминия наплавленный металл шва обладает более низкими механическими характеристиками, чем основной металл.


Сплавы, не поддающиеся тепловой обработке 
Сплавы этой категории (то есть серии 1XXX, 3XXX, 4XXX и 5XXX) изготавливаются методами холодной обработки: намотки рулонов, волочения и т. д. После холодной обработки сплаву присваивается обозначение состояния термообработки F (после отливки). Затем сплавы часто проходят тепловую обработку отжигом, после чего им присваивается класс термообработки O (отожженное). Многие сплавы продаются именно в этом состоянии. Поэтому правильное обозначение пластин сплава 5083 после прохождения намотки и отжига — 5083-O. Одно из главных преимуществ этих сплавов — это возможность значительно повысить механические свойства при холодной обработке после отжига. На Рисунке 2 показано, как изменяются характеристики нескольких сплавов после холодной обработки различной интенсивности. Например, в случае сплава 5086 предел текучести возрастает примерно со 125 МПа до 275 МПа и после этого считается подвергнутым деформационному упрочнению. Полное обозначение такого сплава — 5056-h46. Обозначение термообработки H несколько неоднозначно, потому что относится к нескольким вариантам обработки. Однако последняя цифра всегда означает интенсивность обработки сплава, где 9 — самое высокое возможное значение.


 


Рисунок 2


 

Одна из самых частых ошибок при проектировании сварных металлоконструкций с использованием сплавов, которые не поддаются тепловой обработке — это случаи, когда конструктор просматривает таблицу механических характеристик сплавов, не обращает внимания на класс термообработки «О» и выбирает сплав после самого сильного отжига, потому что он имеет самые высокие механические характеристики. С первого взгляда это может показаться разумным, но на деле тепло от сварки часто оказывает локальное отжигающее воздействие, что значительно ослабляет металл в зоне теплового воздействия. На Рисунке 3 показан примерный график зависимости предела прочности и текучести от расстояния от шва. Если делать расчеты на основе свойств металла после деформационного упрочнения, то допустимое напряжение должно быть выше фактического предела текучести в зоне теплового воздействия. Хотя это может показаться противоречащим здравому смыслу, независимо от степени изначальной тепловой обработки характеристики в зоне теплового воздействия после сварки станут равны характеристикам материала в отожженном состоянии (класса О).: Поэтому проект должен быть основан на характеристиках металла в отожженном состоянии, а не закаленном. По этой же причине нет смысла покупать дорогостоящие закаленные сплавы для последующей сварки. Выберите для проекта отожженный сплав и при необходимости увеличивайте толщину материала.


 


Рисунок 3

Учитывая вышесказанное, было бы логично поинтересоваться, можно ли что-нибудь сделать, чтобы восстановить свойства материала после сварки закаленного материала. К сожалению, ответ на это почти всегда отрицательный. Единственный способ увеличить механические свойства таких материалов — это механическая обработка, а в случае сварных металлоконструкций это почти всегда непрактично.


Сплавы, пригодные для тепловой обработки 
При сварке сплавов, пригодных для тепловой обработки, ситуация несколько отличается. Тепловая обработка заключается в нагревании материала до примерно 540°C, выдерживании температуры в течение определенного времени и последующем закаливании в воде. Эта операция проводится для того, чтобы растворить все легирующие элементы и удержать их в таком состоянии при комнатной температуре. Такая тепловая обработка называется T4 и она обеспечивает намного более высокую прочность по сравнению с отожженным металлом. В случае некоторых сплавов прочность может увеличиться еще больше в ходе «естественного старения» при комнатной температуре. На это может уйти от нескольких дней до нескольких недель. После этого металл будет сохранять свои свойства в течение десятилетий. Поэтому материалы T4 очень стабильны и их характеристики остаются неизменными на протяжении всего срока эксплуатации.

Однако большинство сплавов все же подвергают дополнительной тепловой обработке, чтобы обеспечить еще большие механические характеристики. Такая обработка заключается в выдерживании материала при температуре около 205°C в течение нескольких часов. В это время легирующие элементы, которые были расплавлены в ходе предыдущей тепловой обработки, контролируемым образом образуют отложения, что увеличивает прочность сплава. Такое состояние металла обозначается T6 (или состояние искусственного старения). Это самый распространенный вид материалов после тепловой обработки.

Напомним, что система обозначения состояний металлов намного сложнее этих примеров, но хорошее понимание состояний T4 и T6 поможет избежать большинства самых распространенных ошибок при сварке алюминия. Важно отметить, что поддающиеся тепловой обработке сплавы также могут быть подвергнуты механическому упрочнению, что еще больше осложняет классификацию состояния металла.

Помните, что искусственное старение проводится при около 205°C. Температура в зоне теплового воздействия всех процессов сварки намного выше. Поэтому сварка представляет собой дополнительную тепловую обработку в зоне теплового воздействия. Некоторые сплавы подвергают закалке твердого раствора без полиморфного превращения, а некоторые  в зоне теплового воздействия оказываются передержанными. Это приводит к снижению механических характеристик материала, особенно если сравнивать состояние после сварки с состоянием T6. Например, минимальный заявленный предел прочности на разрыв согласно ASTM B209 для 6061–T6 составляет 275 МПа. Большинство строительных кодексов требуют, чтобы предел прочности на разрыв в состоянии после сварки составлял  минимум 165 МПа, что отражает значительное снижение характеристик.

При составлении проектов с использованием сплавов, не поддающихся тепловой обработке, конструктор не должен основывать расчеты на характеристиках основного металла. Для этого нужно использовать реальные показатели в состоянии после сварки. Трудно дать универсальный ответ на то, какими именно они должны быть. Это в большой степени зависит от сплава и исходного состояния сплава. При этом лучше ориентироваться на требования к механическим характеристикам алюминиевых сплавов в состоянии после сварки, которые указаны в большинстве стандартов проектирования.

Однако в случае сплавов, которые поддаются тепловой обработке, существует несколько способов восстановить механические характеристики основного металла. На Рисунке 4 показан график нагрузки на растяжение по сравнению с расстоянием от соединения для сплава 6061, на котором видны изменения в металлах T4 и T6 после сварки (AW) и после искусственного старения (PWA). Состояние PWA подразумевает проводимую после сварки процедуру искусственного старения при температуре 205°C в течение 1 часа. Эта процедура позволяет значительно увеличить механические характеристики металлов в исходном состоянии T4 и T6. Более того, иногда даже более предпочтительно вести сварку в состоянии T4 и после этого провести искусственное старение.


Рисунок 4

Наконец, обсудим еще одну альтернативу. Если после сварки проводится тепловая обработка всей конструкции (например, растворяющая термообработка при 540°C, закалка, старение при 205°C), все свойства материала (даже в сварном соединении) восстановятся и станут эквивалентны состоянию T6. Данная практика обычно относится к небольшим изделиям, например, рамам велосипедов, потому что для более крупных конструкций она непрактична. При этом закалка обычно приводит к достаточно сильному искажению конструкции, из-за чего перед старением требуется выпрямление.


Заключение

При проектировании конструкций из алюминия слишком часто не учитываются различия между алюминием и сталью. Подводя итоги, частые ошибки включают:

    Не все алюминиевые сплавы поддаются сварке. Как правило, алюминиевые сплавы с самыми высокими механическими характеристиками хуже всего поддаются сварке
    Механические характеристики наплавленного металла обычно ниже характеристик основного металла
    Материал в зоне теплового воздействия будет обладать характеристиками отоженного металла независимо от исходного состояния.
    В случае сплавов, которые поддаются тепловой обработке, механические характеристики в состоянии после сварки будут значительно ниже характеристик металла в состоянии T6.
    Тепловая обработка после сварки позволяет восстановить механические характеристики наплавленного металла

Сварка алюминия с железом, нержавеющей сталью и медью

Довольно часто на стройках, промышленных предприятиях, в быту необходима сварка алюминия. Технология сварки алюминия и его сплавов гораздо сложнее технологии соединения иных цветных металлов, поэтому стоит заранее внимательно изучить все возможные способы соединения. Многих интересует, какие существуют методы сварки алюминия, в чем заключаются особенности сварки алюминия и его сплавов, как проходит подготовка алюминия к сварке, что представляет собой сварка алюминия в домашних условиях. С ответами на подобные вопросы, а также полезными рекомендациями вы можете ознакомиться в этой статье.

Содержание статьи

Где применяется алюминий

Благодаря хорошей электро- и теплопроводности этот металл популярен при изготовлении электротехники и теплового оборудования. Так как алюминий мало подвержен коррозии, то алюминиевые конструкции  просто незаменимы в строительстве. Используют этот металл и в пищевой промышленности – в качестве посуды, столовых приборов, упаковки, фольги для запекания.

Наиболее широко алюминий и его сплавы представлены в авиа- и судостроении. Поскольку этот металл довольно легкий, из него изготавливают корпусы транспортных средств, надстройки на палубу и прочие детали. Алюминий быстро возгорается, и его активно используют для производства взрывчатых веществ. Также металл входит в состав твердого топлива для ракет. Кроме того, из него изготавливают архитектурные элементы, скульптуры, барельефы; фурнитуру для одежды и мебели; корпусы для всевозможной техники; и многое другое.

Подготавливаем металл к свариванию

Подготовка алюминия к сварке состоит из ряда манипуляций. Среди них:

  • Тщательная очистка. Перед тем как приварить алюминий к любому металлу, все поверхности следует отчистить от масляных и жирных пятен, пыли. Это можно сделать с помощью растворителей.
  • Обработка кромок. Алюминий в листах толщиной до 1, 5 мм проходит отбортовку торцов. В деталях толщиной более 20 мм, свариваемых электродами, выполняют разделку кромок. Если сварка производится неплавящимся электродом или присадочной проволокой, а толщина детали превышает 4 мм, также проводят разделку кромок.
  • Удаление оксидной пленки. Перед сваркой алюминия в домашних условиях газовой горелкой кромки обрабатывают бензином либо каустической содой. Последнюю обязательно смывают водой. Ликвидировать пленку также можно напильником или стальной щеткой.
  • Проверка целостности металла. Для этого его поверхность обрабатывают проникающим составом, который позволяет выявить дефекты и место, подходящее для того, чтобы сформировать шов.

Особенности сваривания алюминия

Сварка алюминия в домашних условиях должна начинаться с подробного изучения свойств материала. Без этого металла не обойтись во многих сферах жизни, однако сварка и пайка сопряжены с некоторыми трудностями.Чтобы соединение было прочным и прослужило не одно десятилетие, нужно обратить внимание на особенности сварки алюминия и его сплавов.

  • Окисная пленка, которая находится на металле, плавится при температуре 20440 градусов по Цельсию. Сам же металл плавится при 660 градусах по Цельсию. Эта пленка не позволяет получить качественный шов, поэтому сварочные работы по алюминию должны происходить в среде защитных газов.
  • Довольно трудно формировать сварные ванны, поскольку металл имеет высокую текучесть. Для облегчения работы стоит использовать подкладки, отводящие тепло.
  • Кремний и водород, содержащиеся в алюминии, ухудшают качество шва: при малейшем нарушении технологии могут возникнуть такие дефекты, как поры и трещины.
  • Сваривание алюминия газовой горелкой должно проводиться при высоких значениях тока, поскольку он имеет высокую теплопроводность.
  • Сварка алюминиевых сплавов сложна тем, что не всегда удается точно определить их марку и выбрать соответствующий режим.
  • При застывании металл усаживается, что ведет к деформации деталей.

Чтобы разрушить прочную оксидную пленку, сварка алюминия постоянным током должна проводиться на обратной полярности. Только в этом случае можно достичь катодного распыления, необходимого для уничтожения тугоплавкой пленки.

Автоматическая сварка алюминия при помощи плазмы позволяет добиться более качественных результатов, которые не может гарантировать сваривание алюминия газовой горелкой. Присадка в этом случае производится проволокой, а дуга образована ионизированным газом. С помощью плазматрона возможна как сварка алюминия дома,так и соединение алюминиевых поверхностей на СТО, в монтажном цехе, на строительной площадке и т.д. Технология сварки алюминиевых сплавов плазмой позволяет присоединять к алюминию тонкие детали (не толще 0,2 – 1,5 мм), при этом вероятность прожога шва минимальна.

Технология сварки

Сварку алюминиевых конструкций можно проводить разными способами:

  • При помощи вольфрамовых электродов в среде инертных газов;
  • Полуавтоматической сваркой в инертных газах;
  • С помощью покрытых плавящихся электродов;
  • Методом контактной сварки.

Для сваривания ответственных участков используют аргонодуговой способ. Технология сварки алюминия и его сплавов при помощи тугоплавких вольфрамовых электродов предполагает, что присадочная проволока будет перемещаться только вдоль шва, перед электродом. Длина дуги должна быть минимальной, а подача проволоки — плавной. Для сварки по алюминию следует использовать максимальную скорость, иначе соединение будет иметь дефекты. Как правило, сваривают во всех положениях. Масса аргона гораздо больше, чем у воздуха, поэтому лучшее качество шва будет у горизонтальных соединений. Для сварки алюминия в потолочном и вертикальном положениях лучше смешать аргон с гелием.

Обычно сварка алюминиевых радиаторов и других конструкций проходит с помощью полуавтомата тогда, когда они толще 3-х мм. Для сварки алюминия полуавтоматом используется алюминиевая проволока. Она подается в автоматическом режиме, а газовая горелка перемещается вручную. Инертный газ, поступающий во время работы, служит для защиты алюминиевых деталей от окисления. Режимы сварки алюминия подбираются в зависимости от толщины деталей и электродов, а также силы тока. Перед тем, как сварить алюминий, убедитесь, что ток — обратной полярности, наконечник имеет диаметр больший, чем проволока, а подающий проволоку механизм снабжен четырьмя роликами. Такие меры обеспечат целостность оксидной пленки и нормальный вылет проволоки из сопла, без излишнего трения и сминания.

Сварка алюминия электродом в домашних условиях производится тогда, когда толщина деталей превышает 4 мм, а использовать громоздкое профессиональное оборудование нет возможности. Сварка алюминия и его сплавов таким образом требует предварительного нагрева поверхностей: если они средней толщины, то до 250°С, если большой толщины, то до 400°С. Если толщина деталей превышает 20 мм, то нужно заранее выполнить разделку кромок. Как правило, сварка алюминия своими руками при помощи электрода производится электродами ОЗАНА и УАНА. Обратите внимание, что этот способ имеет ряд недостатков: металл в процессе разбрызгивается, шлак тяжело счищается с поверхностей, шов получается пористый и в результате недостаточно прочный. Поэтому дуговая сварка алюминия электродом применяется относительно редко.

Контактная сварка алюминия может быть:

  • точечной,
  • стыковой,
  • шовной.
сварка алюминия при помощи машины контактной точечной сварки

Точечная сварка алюминия сложна тем, что сварщику необходимо перемещать электрод на высокой скорости, чтобы обеспечить равномерное давление на материал. Точечная сварка алюминия может проводиться электродами, выполненными из меди и ее сплавов. Как и материал свариваемой поверхности, они достаточно прочные и отлично проводят электричество, поэтому такая сварка задействует аккумулированную энергию.

Использование стыкового метода позволяет оплавлять металл равномерно. Величина тока при этом должна составлять примерно 15 тысяч А на 1 сантиметр сечения детали.

Шовный способ целесообразен тогда, если машина имеет большую мощность и оснащена ионными прерывателями.

Соединение алюминия и железа

Если соединение между собой алюминиевых деталей не вызывает вопросов, то многие начинающие сварщики задаются вопросом — можно ли приварить алюминий к железной поверхности? Ведь сплавы алюминия с железом, где последнего содержится более 12 %, имеют низкую степень ковкости, а показатели теплоемкости, теплопроводимости и теплового расширения у этих металлов настолько различны, что при сварке трудно избежать термических напряжений.

Приварить алюминий к железу можно двумя способами:

Как сварить алюминий и нержавеющую сталь

Сварка алюминия и нержавейки необходима прежде всего при монтаже сложного промышленного оборудования, которое эксплуатируется в агрессивной среде, поэтому высокие требования к качеству сварного шва вполне обоснованы. Сварка алюминия со сталью может быть проведена как с помощью биметаллических вставок, так и благодаря покрытию деталей разнородными материалами.

В первом случае сварка алюминия постоянным током должна начаться с алюминиевых поверхностей, чтобы обеспечить существенный отвод тепла при соединении стальных поверхностей. Вставка из стали и алюминия не должна быть перегрета в процессе, иначе интерметаллическое соединение в ней станет хрупким и ненадежным.

Электросварка может проводиться в случае, если сталь будет покрыта тонким слоем алюминия. После того, как будет нанесено покрытие, сталь можно приваривать к алюминию дуговой сваркой. В процессе обязательно следите за тем, чтобы дуга не соприкасалась со стальной поверхностью. Сварка алюминиевых сплавов со сталью может быть проведена и в случае, если сталь будет покрыта серебряным припоем. Сваривать нужно присадочным сплавом из алюминия, не нарушая целостность слоя, образованного серебряным припоем.

Сварка алюминия и меди

Сварка меди и алюминия широко распространена в электропромышленности (соединение проводов) и холодильной промышленности (сварка труб). С помощь плавления соединять эти металлы проблематично: чем выше содержание меди в сварном шве, тем более хрупким и склонным к образованию трещин он будет. Сварка алюминия с медью обычно проводится двумя способами:

  • “Замковое” соединение. На алюминиевую поверхность приваривается медная накладка. Затем производится наплавка, соединяющая все сварные швы.
  • Сварка при помощи графитовых электродов. Сила сварного тока при этом должна находиться в пределах 500 – 550 А, длина дуги – не превышать 20-25 мм при напряжении 50-60 В.

Сварка меди и алюминия может проводиться как электродуговым способом,так и аргонодуговым, и газовым. Не менее распространено холодное сваривание.

Сварка алюминия и стали — советы по улучшению результатов

Чем сварка алюминия отличается от сварки стали?

Чем сварка алюминия отличается от сварки углеродистой стали? Эти два материала во многом различаются, что влияет на подготовку к сварке и методы, используемые во время сварки.

Углеродистая сталь

часто более терпима к определенным методам, но это не означает, что сварка алюминия должна быть более сложной. Узнайте больше о важных различиях между алюминием и углеродистой сталью и получите советы по оптимизации результатов.

1. Очистка, подготовка к сварке и хранение

В то время как некоторые виды углеродистой стали позволяют сваривать ржавчину или грязь на материале, алюминий необходимо очистить перед сваркой, чтобы получить хорошие результаты.

Убедитесь, что алюминиевая основа сухая, обезжирьте ее чистым полотенцем и удалите оксидный слой с поверхности материала щеткой из нержавеющей стали. Попытка сварки поверх оксидного слоя приведет к пористости. Также не забудьте очистить материал в местах соединения сварных швов, чтобы избежать пористости или несплавления.

Надлежащее хранение играет важную роль при использовании алюминиевых базовых материалов и присадочных металлов. Следите за уровнем влажности в местах хранения алюминия и держите материал сухим. Храните алюминиевую основу в вертикальном положении, чтобы влажность не задерживала влагу между деталями. Чем больше вы соблюдаете надлежащие процедуры хранения алюминия, тем меньше работы вам придется приложить для его очистки, когда вы хотите сварить его. В то время как правильное хранение важно для углеродистой стали, оно еще более важно для алюминия.

2. Проблемы с пористостью

Причины пористости алюминия и углеродистой стали сильно отличаются.

Оксидный слой материала является основной причиной пористости алюминия. Этот слой гидратированного оксида поглощает влагу, которая удерживает водород, что приводит к пористости. Сварочная ванна, которая замерзает быстрее с алюминием, удерживая водород в сварном шве, является еще одной основной причиной пористости сварного шва.

При сварке алюминия установите достаточно высокую температуру, чтобы лужа дольше оставалась жидкой, позволяя водороду выйти.Использование защитного газа на основе смеси гелия также может помочь уменьшить содержание водорода.

В случае углеродистой стали пористость возникает из-за присутствия в сварном шве окиси углерода и азота. Чтобы бороться с этим, выбирайте стальные присадочные металлы, содержащие раскислители, которые помогают связывать кислород и препятствуют образованию пористости.

3. Теплоотвод

Физические свойства алюминия и углеродистой стали означают, что эти два материала по-разному справляются с нагревом.

Алюминий быстрее отводит тепло и хочет распределить его по всей детали, в то время как углеродистая сталь распределяет тепло не так быстро.Это делает алюминий менее терпимым к ошибкам (таким как использование слишком большого количества тепла) во время сварки, особенно на очень тонких материалах.

Одной из распространенных ошибок при работе с алюминием является использование проволоки меньшего размера. Вам нужен провод, достаточно большой, чтобы нести более высокие силы тока, чтобы преодолеть теплоотвод. Хотя вы можете использовать проволоку диаметром 0,035 дюйма на стали толщиной 1/4 дюйма, этот размер проволоки может оказаться недостаточно большим для такой же толщины алюминия.

Правильный угол соединения также имеет решающее значение при работе с алюминием для решения проблем теплоотвода.Включенные углы на соединениях для сварных швов с разделкой кромок обычно больше, чем у стали. Углы сварного шва с разделкой кромок должны быть достаточно большими, чтобы вместить необходимое количество присадочного металла, необходимого для достижения необходимой силы тока для надлежащего плавления в процессе MIG. Слишком малые углы канавки могут вызвать проблемы с профилем валика, а также отсутствие дефектов сплавления. Слишком большие углы канавки могут потребовать чрезмерного количества наполнителя, что увеличивает затраты и потенциально увеличивает искажения. Американское общество сварщиков (AWS) D1.2 Кодекс сварки конструкционного алюминия содержит некоторые рекомендуемые конструкции соединений для алюминия.

4. Различия в кормлении

Подачу алюминиевой проволоки через сварочный пистолет часто сравнивают с проталкиванием мокрой лапши. Алюминий — более мягкий материал, поэтому для достижения успеха требуется правильное сочетание пистолета, механизма подачи и расходных материалов.

Используйте двухтактную систему подачи алюминиевой проволоки или намотчик, оба из которых позволяют подавать алюминиевую проволоку на большое расстояние без ее коробления.Кроме того, операторы обычно используют приводные ролики с U-образными канавками и алюминием.

Поскольку алюминий очень восприимчив к растрескиванию по центральной линии из-за кратерных трещин, ищите питатель, который обеспечивает горячий старт и кратерную обработку. Эти особенности помогают предотвратить растрескивание алюминиевых сварных швов.

Обычно при сварке стали рекомендуется использовать гладкие V-образные и V-образные приводные ролики (в зависимости от типа проволоки). Гладкие V-образные приводные ролики часто используются для сплошной проволоки, а V-образные приводные ролики с накаткой используются для проволоки с металлическим сердечником или порошковой проволокой.Использование любого из этих типов приводных роликов на алюминии может привести к чрезмерной деформации и срезанию проволоки.

Чрезмерное давление на приводные ролики также может вызвать проблемы со стружкой и подачей стали. Давление приводного ролика должно быть достаточно сильным, чтобы свернуть проволоку на непроводящей поверхности в круги размером с мускусную дыню без проскальзывания проволоки в приводных роликах.

Чем они отличаются друг от друга

Большинство сварщиков считают, что алюминий сложнее сваривать, чем сталь.Вот почему большинство из них предпочитают начинать с обучения сварке стали, прежде чем переходить к алюминию. В отличие от того, что знают другие люди, сварка алюминия сложна, потому что для этого используется другой метод. Для сварщиков важно понимать эти различия, чтобы получить хороший сварной шов.

Чтобы дать вам общее представление, вот краткое сравнение сварки алюминия и стали. Узнайте больше о том, чем они отличаются друг от друга.

Свойства алюминия и стали

Алюминий и сталь — два наиболее популярных материала, используемых при сварке.Каждый материал имеет определенный набор характеристик, которые делают его подходящим или неподходящим материалом для конкретной работы.

Чтобы получить хороший сварной шов алюминия и стали, важно знать химический состав металла, восстановление углеводородов и соответствующую технологию для материала. Например, температура плавления алюминия составляет 1221 градус по Фаренгейту, а стали — 2500 градусов по Фаренгейту.

Кроме того, алюминий имеет оксидный слой, который плавится при температуре почти 3700 градусов. Это помогает алюминию быть устойчивым к коррозии и истиранию.Кроме того, он действует как изолятор, где могут возникнуть проблемы.

Когда речь идет об алюминии, его прочность увеличивается по мере снижения рабочей температуры. В то время как сталь, с другой стороны, становится более хрупкой при снижении рабочей температуры.

Процесс предварительной обработки

Когда дело доходит до сварки алюминия, предварительная обработка имеет решающее значение. Это связано с тем, что алюминий легко соединяется с водородом. Таким образом, его необходимо постепенно повышать до температуры окружающей среды, если он хранился в более прохладном месте.Кроме того, алюминий следует очищать нехлорированными растворителями для удаления оксидов.

С другой стороны, мягкая и низкоуглеродистая сталь проста в обработке. Он не требует какого-либо специального метода предварительной обработки. А вот с высокоуглеродистой сталью после сварки необходима термическая обработка. Это также сложнее в обращении.

Сварка металлов в среде инертного газа является наиболее распространенным методом сварки алюминия и стали. Для алюминия в качестве защитного газа следует использовать аргон.В то время как для стали следует использовать аргон, смешанный с углекислым газом.

Существует множество методов сварки, которые хорошо работают со сталью, но не с алюминием. Например, сварка ацетилено-кислородной горелкой может плохо работать с алюминием. Это связано с тем, что металл может поглощать газообразный водород, что приводит к дефектам сварного шва.

Процедура

Сварка требует предельной точности, чтобы обеспечить прочную связь между двумя объектами. При сварке алюминия и стали важно сначала подготовить материалы.Кроме того, перед началом работы необходимо надеть надлежащее защитное снаряжение.

Когда речь идет о алюминии, необходимо соблюдать некоторые специальные процедуры, чтобы сварка прошла успешно. Вот несколько шагов о том, как сварить алюминий.

  1. Перед сваркой любого куска алюминия необходимо очистить материал от оксида алюминия. Это может быть устранено проволочной щеткой, шлифовкой или спиливанием оксидов.
  2. Очистите наполнительный стержень, чтобы не испачкать заготовку.
  3. Чтобы избежать ненужных зазоров в стыке, закрепите детали как можно плотнее.
  4. Чтобы облегчить сварку, важно предварительно нагреть алюминиевую заготовку. Это можно сделать либо поместив непосредственно в духовку, либо используя пропановую горелку для нагрева поверхности. Температура должна быть между 300 и 400 градусов по Фаренгейту.
  5. Чтобы запустить собственно процесс, установите силу тока сварочного аппарата. Используйте около 1 ампера на 0,001 дюйма толщины материала.
  6. Подготовьте заготовку на место. Выдвиньте вольфрамовый электрод не более чем на диаметр сопла горелки.
  7. Создайте электрическую дугу, нажав кнопку на горелке. Если кнопки нет, то для создания дуги можно использовать ножную педаль.
  8. Расплавьте заготовку до образования лужи достаточного размера. Он не должен быть шире окружности вашего наполнителя.
  9. Приварить около ¼ дюйма. Дайте ему немного остыть перед повторной сваркой. Сделайте это, чтобы сделать сварной шов прочнее.

Процесс сварки стали довольно прост по сравнению со сваркой алюминия. Вот основная процедура сварки стали.

  1. Перед работой с материалом сначала очистите основной металл. Используйте проволочную щетку, предназначенную для стали и ацетона. Тщательно протрите его, чтобы избавиться от примесей. Этот шаг важен для достижения лучшего сварного шва.
  2. Закрепите металл с помощью приспособлений и приспособлений.
  3. Для начала используйте сварочный аппарат, чтобы соединить более толстые куски металла.Рекомендуется сварочный аппарат MIG, потому что он быстрый и простой в использовании.
  4. Пропустите присадочную проволоку через горелку. Затем включите газ и приступайте к сварке.
  5. Расположите резак под углом 30 градусов над краем соединения. Пусть пламя нагреет материал. Делайте это до тех пор, пока он не образуется перед жидким металлом в соединении. Затем переместите горелку вперед, чтобы она могла заполнить шов.

Когда использовать алюминий для сварки

  • Если нужно что-то более легкое — алюминий — лучший выбор, если вам нужно что-то легкое, но при этом прочное.Одним из распространенных примеров является создание транспортных средств, таких как автомобили и самолеты. Использование алюминия для автомобилей позволяет им по-прежнему двигаться быстро и маневрировать, как задумано.
  • Если вы не хотите ржавчины или коррозии — если вы ищете что-то безупречное и привлекательное, то алюминий — правильный выбор. Он идеально подходит для использования в эстетических целях, так как его можно красить и он не ржавеет какое-то время.
  • Если требуется что-то более эластичное – в отличие от стали, алюминий может гнуться несмотря на все деформации.Он также остается неповрежденным и пригодным для использования.

Когда использовать сталь для сварки

  • Если требуется что-то более тяжелое – В основном, сталь весит примерно в три раза больше, чем алюминий. Это делает его идеальным для тяжелых и медленно движущихся приложений.
  • Если требуется долговечность – обычно сталь более долговечна, чем алюминий. Он также не изгибается, как изгиб. Таким образом, вы можете наслаждаться его силой и упругостью.
  • Если необходима изоляция – когда дело доходит до изоляции, сталь лучше алюминия.

Заключение

Для получения удовлетворительного сварного шва крайне важно понимать различные характеристики, свойства и т. д. каждого металла. Это для вас, чтобы знать, какие методы сварки и процедуры предварительной обработки они требуют. Алюминий и сталь — это два разных металла для сварки. Поэтому важно провести исследование, прежде чем использовать эти материалы.

Если вам нужна дополнительная помощь в сварке алюминия или стали, обязательно обратитесь к местным экспертам по изготовлению металлоконструкций, которым вы доверяете.

Сварка алюминия и стали: решение для смешанных металлов

Как выглядит создание нового компонента, обладающего прочностью и простотой изготовления стали, а также легкостью, универсальностью и доступностью алюминия?

Инновации в технологии сварки делают мечту о соединении алюминия со сталью реальностью для автопроизводителей по всему миру и открывают новые возможности для производителей, стремящихся оставаться на шаг впереди в области облегчения веса.

Точечная сварка

Снижение веса транспортного средства может повысить его скорость, производительность и безопасность. Руководствуясь тенденцией к облегчению транспортных средств , GM разработала наконечник для точечной сварки алюминия со сталью, который может устранить до 10 фунтов заклепок и изменить отраслевые стандарты. Глядя в будущее, технология точечной сварки GM должна заменить все тяжелые заклепки, соединяющие стальную арматуру с внутренним алюминием в капотах автомобилей.

Специальный электрод, разработанный для запатентованного сварочного наконечника, решает проблему соединения двух очень разных металлов.Предотвращается накопление оксида на алюминиевой поверхности и предотвращается хрупкость, что обеспечивает превосходную прочность сварного шва.

Этот сдвиг в технологии производства традиционно связан с необходимостью дорогостоящего переоснащения. Тем не менее, технология GM для точечной сварки стали и алюминия использовала тех же роботов, которые работали со стальными панелями, и сэкономила компании миллионы долларов. Поскольку технологии продолжают развиваться и меняться, ключевое значение будет иметь поиск инструментов и методов, которые могут быть успешно реализованы на различных материалах.

Помимо обжима и склеивания

Стремясь объединить безопасность стали с легким алюминием, BMW представила свою версию сварного шва сталь-алюминий на 7-й и 5-й сериях .Уменьшение количества алюминия, который ранее был обжат и склеен, а также включение стального листа с лазерной сваркой сняло более 10 фунтов лишнего веса с дверей автомобиля.

Конструкции из смешанных материалов создают проблемы для производства. Различия в тепловом расширении между сталью и алюминием и высокая вероятность гальванической коррозии требуют учета и соответствующих технологических решений. Чтобы внедрять инновации в области облегчения транспортных средств и экономить деньги за счет нового экономичного производства, производители автомобилей должны быть в курсе о росте столярных изделий из алюминия и стали , инвестируя в универсальные инструменты для производства и отделки алюминий-сталь. швы.Экономичные и долговечные инструменты, такие как прочный круг , могут работать как со сталью, так и с алюминием, экономя время и трудозатраты.

Добавление трения

Сварка трением с перемешиванием , выходящая за пределы прямого источника тепла, представляет собой новейшую технологию соединения разнородных металлов. Металлы, как сила сдвига между частями, производят тепло. Одна заготовка вращается с очень высокой скоростью и прижимается ко второй заготовке. Сила и трение работают вместе в точке контакта, создавая идеальную температуру для соединения металлов.Сварной шов выполняется без флюса, наполнителя или защитного газа. Алюминий, сталь и другие легкие металлы свариваются трением с перемешиванием для создания высококачественных соединений. Полуоси, корпуса осей, рулевые колонки и многое другое свариваются трением с перемешиванием.

Соединение остается самым важным производственным процессом в автомобильной технике. Инновации в области сварки гибридных металлических конструкций открыли новые возможности и решения для всей отрасли, и переход на детали из стали в алюминий, вероятно, станет новаторским для автомобильной промышленности.

Будьте в курсе новинок автомобильных технологий и найдите инструменты, которые сделают ваш магазин эффективным, поскольку отрасль стремится к будущему в области алюминия. Загрузите наше руководство по алюминию.

Можно ли сваривать алюминий со сталью?

Сварка — это процесс соединения металлов путем плавления и охлаждения для сплавления материалов.

Многие материалы могут быть сварены с другими материалами с помощью этой техники для создания различных вещей.

Можно сваривать даже металлы с очень разными свойствами.Сталь и алюминий, например, очень разные металлы, которые можно сваривать вместе.

сварной алюминиевый лист

Можно ли сваривать алюминий со сталью? Вы можете сваривать алюминий со сталью, используя специальные приемы. Существует несколько советов и методов сварки алюминия. и стали вместе.

Сварка применяется в строительстве, автосборке и многих других областях.

Сварка также может быть хобби для некоторых людей. Если вы хотите сварить алюминий со сталью, вы должны быть особенно осторожны, чтобы убедиться, что вы делаете это правильно.

У нас есть много информации, которая поможет вам научиться сваривать алюминий со сталью, а также несколько советов по безопасности при сварке.

Что нужно для сварки алюминия со сталью?

Алюминий легко приваривается к большинству металлов.

Однако при сварке алюминия со сталью требуются специальные методы, поскольку металлы совершенно разные.

Использование альтернативных технологий, разработанных для сварки алюминия со сталью, сделало этот процесс намного более простым и успешным.

Почему для сварки алюминия со сталью необходимы специальные методы:

  • Разное температуры плавления
  • Разные связующие свойства
  • Хрупкий интерметаллические соединения

Сварка расплавляет два материала, чтобы соединить их вместе.

Для соединения большинства материалов используются такие методы, как склеивание и механическое крепление.

Алюминий и сталь имеют очень разные температуры плавления, что затрудняет их соединение.

Алюминий

имеет температуру плавления 1221°F или 660°C.

Сталь

имеет температуру плавления 2726°F или 1497°C. Это примерно 1000°F или 800°C разницы в температуре плавления.

Это различие создает трудности при попытке сварки алюминия со сталью традиционным способом.

Алюминий и сталь имеют очень разные свойства.

Из-за этого два материала не соединяются должным образом. Если их не склеить между собой правильно, то алюминий и сталь полностью не сплавятся.

Часто это может привести к разрыву и нестабильности соединений.

Эти различия между алюминием и сталью могут привести к образованию хрупких интерметаллических соединений.

Хрупкие интерметаллиды вызывают множество проблем как в процессе сварки, так и после ее окончания. Эти соединения часто могут создавать разрывы или слабые связи.

Что нужно для сварки алюминия со сталью?

Сварка сварка алюминия со сталью отличается от сварки большинства других материалов вместе.

Наряду с вашими основными сварочными принадлежностями, включая защитное снаряжение, вам также понадобятся некоторые другие вещи, которые помогут упростить процесс и успешно сварить алюминий со сталью.

Материалы, которые вам понадобятся, зависят от вашего метода.

  • Биметаллические переходные вставки
  • Покрытие материалов

Биметаллические переходные вставки обычно используются для сварки двух разнородных материалов, таких как алюминий и сталь.

Для этого метода вам понадобятся биметаллические переходные вставки.

Эти вставки можно приобрести на многих веб-сайтах и ​​в магазинах.

Биметаллические переходные вставки бывают разных форм.

Можно использовать обычные методы сварки с использованием биметаллических переходных вставок, так как они частично стальные и частично алюминиевые.

Другим способом сварки алюминия со сталью является покрытие металла методом пайки.

Это позволяет двум разнородным материалам легче соединяться друг с другом и предотвращает образование хрупких интерметаллических соединений.

Как сварить алюминий со сталью: пошаговое руководство

Какой бы метод вы ни использовали, вы должны выполнить определенные шаги для достижения правильной техники.

Как сваривать алюминий и сталь с биметаллическими переходными вставками

Использование биметаллической переходной вставки является более простым и дешевым методом сварки алюминия со сталью.

Это простой процесс, который можно выполнить без изучения каких-либо дополнительных техник.

Вы можете использовать базовые знания в области сварки биметаллических переходных вставок.

Они создают прочную связь между двумя металлами с помощью очень простого процесса.

Как использовать биметаллические переходные вставки для сварки алюминия и стали:

  • Сначала приварите алюминий к вставке. Это позволяет избежать перегрева из-за разных температур плавления.
  • Во-вторых, приварите другую сторону вставки к стали.
  • Когда металлы остынут, материалы будут успешно соединены друг с другом.

Другим вариантом при сварке алюминия со сталью является нанесение покрытия на материалы для их соединения друг с другом.

Этот метод имеет тенденцию быть немного более продвинутым и часто более дорогостоящим. Тем не менее, он по-прежнему создает прочную связь между материалами.

Как сваривать алюминий и сталь с помощью покрытия

  • Первый, окуните сталь в расплавленный алюминий, чтобы покрыть его.
  • Второй, приварить алюминий к окунутой стали.
  • Один раз металлы охлаждаются, материалы будут успешно соединены в один Другой.

Вы также можете спаять сталь с алюминием.

Сталь также может быть покрыта серебряным припоем.

Наносится погружением или пайкой.

Советы по безопасности при сварке

Независимо от того, что вы свариваете, безопасность превыше всего.

Сварка — опасная работа, так как вы работаете с горячими металлами.

Важно приобрести надлежащее защитное снаряжение, которое предотвратит травмы при работе с такими опасными материалами.Также важно помнить о правилах безопасности во время работы.

5 советов по безопасности, о которых следует помнить во время сварки:

  • Защита ваше лицо, голова и глаза
  • Защита ваше тело
  • Одежда правая шестерня
  • есть воздух для дыхания
  • Держать опрятность места сварки

Защита лица, головы и глаз

При сварке вы работаете с искрами, ярким светом и горячим металлом.

Важно защитить лицо и голову.

Необходимо носить надлежащий сварочный шлем с защитными очками.

Защитные очки и наушники также следует надевать под сварочную маску.

Со временем воздействие повреждающего света во время сварки может нанести значительный ущерб.

Всегда следует носить защитные линзы с фильтрами для защиты глаз.

Защити свое тело

Вам также необходимо защищать свое тело во время сварки.

Всегда быть полностью закрытым.

Вы не хотите рисковать травмами, такими как сильные ожоги. Полное покрытие тела имеет решающее значение при сварке.

Длинные рукава и длинные брюки защитят ваши руки, но вы также должны носить перчатки, ботинки и фартук для дополнительной защиты.

Носите правильную экипировку

Одежда, которую вы носите, также должна быть специально изготовлена ​​для условий сварки.

Убедитесь, что все, что вы носите, не воспламеняется.

Жаростойкое и огнестойкое снаряжение необходимо для предотвращения ожогов.

Независимо от того, свариваете ли вы несколько минут или несколько часов, убедитесь, что вы носите подходящее снаряжение.

Воздух для дыхания

При сварке образуется много дыма.

Это особенно опасно при сварке в замкнутом пространстве, например в подвале.

Вытяжной шкаф может помочь удалить потенциально вредные пары из помещения.

Также важно знать, какой дым могут выделять материалы, с которыми вы работаете, для вашей собственной безопасности.

Содержите зону сварки в чистоте

Работать в загроможденном помещении — значит навлечь на себя несчастный случай.

Не рискуйте случайно споткнуться или опрокинуть что-либо. Содержите свою территорию в чистоте, чтобы этого не произошло.

Это также поможет вам найти то, что вам нужно, и убережет вас от случайной поломки оборудования.

Если вы уделяете первостепенное внимание безопасности во время сварки, вы сможете избежать травм.

Хотя сварка может показаться опасным процессом, большинство опасностей представляют опасность только в том случае, если вы проявляете неосторожность.

Помня о безопасности, вы должны быть готовы к сварке чего угодно.

Теперь, когда вы знаете, как сваривать алюминий со сталью, вы готовы попробовать и это.

Хотя сварка этих двух материалов может быть немного сложнее, важно научиться этому процессу, чтобы улучшить свои навыки сварки.

После того, как вы сделаете это несколько раз, это будет простой процесс.

Каковы проблемы сварки алюминия?

Алюминий — это уникальный тип металла, который имеет свои особенности. Его не обязательно сложнее сваривать, чем другие металлы, но его уникальные проблемы означают, что при сварке необходимо использовать определенные методы. Вот некоторые из проблем, связанных со сваркой алюминия, и способы их решения.

Нестабильный химический состав

Поскольку алюминий имеет нестабильный химический состав, он легко разрушается под нагрузкой.При сварке алюминий может легко вступить в реакцию с присадочным металлом, что может привести к горячему растрескиванию, разрушению и хрупкости металла, который впоследствии сломается. Чтобы избежать этих проблем, сварщик должен выбирать присадочный металл, химический состав которого менее чувствителен к нагреву и растрескиванию.

Низкая температура плавления

Алюминий

имеет низкую температуру плавления, что повышает вероятность его деформации, растрескивания и разрушения во время сварки. Чтобы избежать этих проблем, сварщик должен использовать процесс GMAW с возможностью пульсации.Этот процесс включает в себя источник питания, сочетающий низкий фоновый ток и высокий ток отключения с вращательной способностью, чтобы избежать избыточного тепла или прогорания.

Обесцвечивание

При сварке алюминия оксиды магния могут скапливаться в месте сварки на основе материала, что приводит к изменению цвета. По этой причине важно использовать правильный наполнитель. Кроме того, сварщик должен соблюдать соответствующее расстояние от контакта до изделия и держать сварочный пистолет под правильным углом.Эти меры предосторожности обеспечат меньшее накопление оксидов магния и помогут предотвратить сильное обесцвечивание.

Возможность питания

Алюминиевая проволока

мягче, чем другие типы металлических проволок, что затрудняет ее подачу через пистолет по сравнению с другими присадочными металлами. Для работы с этой проволокой сварщику может понадобиться пистолет с катушкой, двухтактный пистолет или пистолет MIG. Использование этих инструментов поможет снизить вероятность «застревания» проволоки, т. е. запутывания проволоки между приводным роликом и вкладышем.

CAMM Металлы | КТ Сварочные услуги

Чтобы сварка прошла с минимальным искажением, обращайтесь к профессионалам! Как подрядчик по сварке методом компьютерной томографии, мы специализируемся на сварке MIG и TIG стали, нержавеющей стали и алюминия и используем аппараты для импульсной сварки, чтобы помочь контролировать тепло, подводимое к детали, минимизировать деформацию и улучшить качество производимых нами деталей.

После завершения сварки мы предлагаем множество услуг на дому. Эти услуги включают проверку сварных швов с помощью проникающих красителей, кислотную очистку и полировку сварных швов из нержавеющей стали.Кроме того, мы также можем сваривать и тестировать водонепроницаемые корпуса. Для тех клиентов, которым требуются сертифицированные сварные швы, мы можем сертифицировать наши сварные швы в соответствии с AWS D1.1 и AWS D1.6.

Можно ли сваривать сталь и алюминий? >> Все, что вам нужно знать

Сварочные работы обычно включают в себя плавление подобных металлов. Вы когда-нибудь задавались вопросом, можно ли сваривать сталь и алюминий? Однако иногда вам приходится иметь дело с различными материалами, такими как сталь и алюминий.С различными температурами плавления, пористостью и другими характеристиками вы можете задаться вопросом, можно ли эффективно сваривать эти материалы вместе.

Итак, можно ли сваривать сталь и алюминий? Сталь и алюминий не могут быть сварены вместе с использованием традиционных методов сварки. Сталь слишком хрупкая. Однако есть несколько обходных путей для сплавления разнородных металлов. Использование биметаллических переходов или нанесение специального покрытия может дать удовлетворительные результаты.

Я обнаружил, что каждый металл имеет свои характеристики, влияющие на процесс сварки.Если вы попытаетесь сварить алюминий и сталь, вы в конечном итоге расплавите алюминий до того, как сталь достигнет своей точки плавления. Чтобы не создавать комки расплавленной стали, я искал подходящие методы. Вот что я нашел.

Почему нельзя сплавить сталь и алюминий?

Сталь и алюминий имеют очень разные металлургические свойства и температуры плавления. Сталь — это плотный, упругий материал, а алюминий податлив, что позволяет легко сгибать его и придавать ему форму.

Когда вы свариваете одинаковые металлы вместе, они должны достичь температуры плавления.Сварочная дуга нагревает металлы до тех пор, пока они не начнут плавиться. Когда металлы остывают, они остаются расплавленными. Этого трудно добиться, когда металлы плавятся при разных температурах.

Как более плотный материал, сталь имеет более высокую температуру плавления. Он должен достичь температуры около 2500 градусов по Фаренгейту, прежде чем он начнет таять. Алюминий мягче и плавится при температуре около 1200 градусов по Фаренгейту.

Здесь вы можете найти статью с нашего сайта о том, сколько времени нужно, чтобы научиться сварке?

Если вы попытаетесь приварить стальную заготовку к куску алюминия, алюминий расплавится до того, как сталь достигнет точки плавления.Комбинация металлических материалов также создаст хрупкое соединение, что приведет к слабому сплавлению.

Методы плавления разнородных металлов

Оказывается, сплавление разнородных металлов — обычная проблема для сварщиков, поэтому они создали множество методов для решения этой проблемы. Некоторые из наиболее часто используемых методов включают в себя:

  • Механические застежки
  • Связующие вещества
  • Пайка
  • Биметаллические переходы
  • Покрытие

Если возможно, попробуйте заменить один из металлов более подходящим материалом.Вторым лучшим вариантом является использование механических креплений. Добавление заклепок или болтов для крепления одной детали к другой устраняет необходимость сплавлять разнородные металлы.

Можно ли склеить алюминий со сталью?

В зависимости от размеров и формы заготовок может подойти нанесение эпоксидной смолы. Однако для нанесения связующего вещества требуется большая площадь поверхности. Соединение также, вероятно, останется структурно слабым по сравнению с использованием одного из других методов.

Склеивание также требует много времени .Сначала вам нужно смешать связующее вещество, а затем нанести его на алюминий и сталь. Затем вам нужно подождать несколько дней, пока он высохнет и затвердеет.

При склеивании алюминия со сталью поверхность обоих материалов необходимо сделать шероховатой для улучшения сцепления. Эпоксидная смола также должна подходить для вашего приложения. Компании производят связующие вещества для морских применений и проектов, требующих повышенной прочности на растяжение.

Как использовать пайку для соединения алюминия со сталью Пайка

— не самый эффективный метод соединения алюминия со сталью, но в некоторых случаях он может работать.Пайка используется для крупносерийного производства кастрюль и сковородок из нержавеющей стали с алюминиевыми пластинами. Для любителей успех пайки зависит от площади поверхности.

Использование двухэтапного метода пайки может позволить вам соединить алюминий и сталь при работе с большой площадью поверхности. Соединение будет иметь меньшую прочность по сравнению с обычным сварным швом с аналогичными металлами, но может держаться, когда детали имеют хорошую механическую посадку.

Для этого метода требуются два типа припоя — припой с содержанием серебра 56% и припой на основе алюминиевого сплава. Серебряный припой наносится на сталь, а алюминиевый припой на алюминий . Затем две части соединяются.

Температуры плавления присадочных металлов выше по сравнению с алюминием и ниже по сравнению со сталью, действуя как переход между разнородными металлами.

Использование биметаллических переходов для сплавления алюминия и стали

Биметаллическая переходная вставка обеспечивает более надежный переход по сравнению с методом пайки.Как следует из названия, биметаллические переходные вставки — это детали, которые вставляются между разнородными металлами для создания перехода. В этом случае одна сторона вставки изготовлена ​​из алюминия, а другая – из стали.

Вы привариваете алюминиевую сторону к алюминиевой заготовке, а стальную сторону к стальному материалу. Технически этот вариант основан на склеивании, поскольку вставка предварительно склеивается. Метод, используемый для склеивания материалов, включает:

  • Горячая прокатка
  • Сварка взрывом
  • Сварка трением
  • Сварка оплавлением

При использовании биметаллического переходника избегайте перегрева вставок.Перегрев может создать такое же хрупкое интерметаллическое соединение, которое возникает при непосредственной сварке алюминия со сталью.

Начните с алюминиевой стороны, так как для достижения точки плавления требуется более низкая температура. Алюминиевый материал также помогает создать больший радиатор при сварке стальной стороны со стальным материалом. Это снижает риск перегрева переходного элемента.

Нанесение покрытия на сварку стали и алюминия

Нанесение покрытия — это обходной путь, который позволяет сплавлять алюминий со сталью с алюминиевым покрытием.Сталь покрывается алюминиево-кремниевым сплавом в процессе, называемом горячим алитированием погружением. Когда алюминиевый сплав охлаждается на стальной поверхности, он создает прочную металлургическую связь.

Полученный материал называется алюминированной сталью . Материал имеет тонкий внешний слой из оксида алюминия и стальной сердечник, а средний слой представляет собой смесь стали, алюминия и кремния.

Поскольку внешняя поверхность стали теперь состоит из алюминиевых сплавов, к ней можно приваривать алюминиевые детали.Я бы не рекомендовал этот метод, если у вас нет большого опыта сварки, так как он требует точности.

Тепло от сварки может привести к выгоранию алюминиевого покрытия, что также приводит к выделению вредных газов. После выгорания алюминиевого покрытия алюминиевая деталь не может привариться к стальному сердечнику.

Успех достигается только при направлении дуги в сторону от стали и соблюдении осторожности, чтобы позволить расплавленному алюминию стекать на алюминизированную стальную поверхность. Даже при осторожности покрытие может начать пузыриться и трескаться, в результате чего соединение становится хрупким.

Заключение: какой метод сварки алюминия со сталью лучше всего?

Можно ли сваривать сталь и алюминий? Сварка алюминия и стали без дополнительного компонента практически невозможна . Алюминий может деформироваться или полностью расплавиться до того, как сталь достигнет своей точки плавления.

Биметаллические переходные вставки обеспечивают наилучшее соединение между алюминием и сталью. Предварительно склеенные вставки обеспечивают прочную структурную поддержку для большинства применений.От крепления алюминиевой трубы к стальной трубе до добавления алюминиевой рубки к стальной палубе на корабле — вы можете использовать биметаллические вставки для небольших или крупных проектов.

Недостаток заключается в том, что вам нужно найти вставки, соответствующие вашей механической конструкции, или изменить конфигурацию, чтобы она соответствовала существующим вставкам.

Если вставки не соответствуют вашим конкретным потребностям, можно использовать покрытие или пайку материалов. Просто помните, что эти методы могут не обеспечивать самую сильную связь и требуют большего мастерства.

Вы также можете рассмотреть возможность переделки своей конструкции, чтобы исключить необходимость сварки алюминия со сталью. Если возможно, замените один из материалов или найдите способ соединить их с помощью механического крепления.

Рекомендуемое чтение

Могут ли сварщики MIG сваривать алюминий? | Как успешно сварить алюминий?

Как сварить алюминий в домашних условиях >> Руководство для начинающих

Каковы преимущества и ограничения плазменно-дуговой обработки?

Сварка нержавеющей стали с алюминием >> Учебное видео

GM готовит первый в отрасли процесс сварки стали с алюминием

Эта статья также появляется в

Подпишись сейчас »

Сначала для первой в отрасли точечной сварки GM стали с алюминием является часть спинки сиденья Cadillac CT6 (небольшая сборка спереди).Как только процесс ускорится, он будет использован для вытяжки CT6.


GM готовит первый в отрасли процесс сварки стали с алюминием

20 мая 2016 г. Билл Висник

Компания General Motors готова запустить производственный процесс, который может изменить правила игры и заключается в точечной сварке стали с алюминием.В первом производственном приложении для запатентованного процесса на сборочном заводе GM в Хамтрамке, штат Мичиган, усовершенствованная точечная сварка исключает заклепки, которые соединяют алюминиевый кронштейн со стальным каркасом, чтобы сформировать часть спинки сиденья для Cadillac CT6.

Инженеры утверждают, что сварка стали и алюминия GM станет первой в отрасли, когда она будет запущена в конце этого года. Если с рамой спинки сиденья все пойдет по плану, GM намеревается распространить процесс на капот CT6, нового флагманского седана, который в настоящее время представляет собой наиболее агрессивное использование компанией многокомпонентной конструкции.

Специально разработанный ребристый электрод для наконечника сварочного пистолета является ключевым компонентом системы, сказал Блер Карлсон, руководитель группы лаборатории обработки легких материалов в GM Research & Development. Всего имеется 19 патентов на оборудование и средства управления процессом.

Усовершенствованный электрод помогает решить проблемы с физическими свойствами, которые до сих пор мешали сварке стали с алюминием, включая разницу температур плавления двух материалов при 900°C, образование оксидов на алюминиевом компоненте, которые нарушают целостность сварного шва, и склонность к образованию «стекловидного» слоя между двумя несопоставимыми материалами, вызывающего хрупкость сварного шва.

Карлсон сказал, что время цикла до того, как наконечник сварочной горелки потребует правки, в настоящее время составляет около 20 сварных швов. Цель состоит в том, чтобы довести цикл до сотен — это является частью мандата исследовательского подразделения GM по новому процессу сварки, чтобы минимизировать дополнительные затраты, повысить гибкость инструментов сборочного производства для автомобилей из смешанных материалов и, в конечном итоге, полностью устранить необходимость клепать сталь. и алюминий.

После того, как сварка спинки сиденья CT6 из смешанного материала завершена, инженеры присматриваются к капоту автомобиля с намерением приварить стальное усиление, защищающее от пешеходов, к алюминиевой «внутренней части» капота.«Это устранит множество заклепок, которые в настоящее время используются для соединения двух частей», — сказал Карлсон.

Усовершенствованные технологии соединения для CT6, в конструкции кузова которых используется 11 различных материалов, уже позволили исключить более 1400 заклепок, которые в совокупности увеличивают вес и стоимость. По оценкам GM, новый процесс сварки может устранить до 10 фунтов (4,5 кг) заклепок на некоторых автомобилях.

Двухлучевые лазеры

Новость о скором развертывании компанией GM процесса точечной сварки стали и алюминия появилась на мероприятии для СМИ, на котором инженеры также представили обновленную информацию о других передовых методах соединения, которые компания использует в настоящее время.К ним относятся усовершенствованная лазерная сварка алюминия с алюминием GM и новый двухлучевой лазер, который уменьшает разбрызгивание при сварке, обеспечивает лучшую общую чистоту поверхности и устраняет процесс, который ранее требовался для очистки поверхности от брызг.

Еще одно улучшение: переработанная апертурная пластина, которая контролирует отражение на лазерном сварочном аппарате. Предыдущую апертурную пластину пришлось заменить после того, как через кузовной цех проехало 30 автомобилей. По словам Карлсона, благодаря более оптимизированной форме, которая была получена практически бесплатно, модернизированная апертурная пластина использовалась более чем в 3000 автомобилей и остается в эксплуатации.

Подводя итог недавнему снижению веса всего автомобиля, GM заявила, что для семи недавно представленных моделей меры по облегчению уменьшили общий вес на 2480 фунтов (1125 кг), включая снижение на 700 фунтов (318 кг) для GMC Acadia 2017 года и 400 фунтов. фунт (181 кг) для Chevrolet Camaro 2016 года. По подсчетам инженеров GM, совокупная экономия обеспечивает сокращение эквивалента CO 2 на 137 000 метрических тонн.

Продолжить чтение » .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.