Сварка алюминия MIG (Metal Inert Gas) может оказаться сложным процессом из-за уникальных свойств материала. Однако при правильных методах и мерах предосторожности можно добиться высококачественных сварных швов. В этой статье мы рассмотрим несколько советов и мер предосторожности, которые помогут вам освоить сварку алюминия MIG.
Понимание алюминия
Прежде чем погрузиться в процесс сварки, важно понять характеристики алюминий. Алюминий имеет более низкую температуру плавления и более высокую теплопроводность по сравнению со сталью, а значит, требует более высокого подвода тепла и тщательного контроля параметров сварки.
Кроме того, алюминиевый материал имеет низкую плотность, около одной трети плотности материала. стали, что делает его легким материалом с большими резервами и отличными эксплуатационными характеристиками; Низкая температура плавления (660 ℃); Это гранецентрированная кубическая структура с высокой пластичностью (δ: 32–40%, ψ: 70–90%); Хорошая удельная прочность и жесткость, легко обрабатывается; Образование плотной оксидной пленки путем окисления обладает хорошей коррозионной стойкостью и широко используется в таких отраслях, как транспорт, машиностроение, электроника и т. д.
Что такое сварка алюминия MIG?
Сварка алюминия MIG, также известная как газовая дуговая сварка (GMAW), представляет собой процесс соединения алюминиевых деталей с использованием плавящегося проволочного электрода и защитного газа. Процесс включает в себя подачу проволоки через сварочный пистолет, где она плавится и образует сварочную ванну с основным материалом. Защитный газ, обычно смесь аргона и гелия, защищает расплавленную сварочную ванну от атмосферного загрязнения.
Изобретателем сварки MIG обычно считают П.О. Нобеля из Мемориального института Баттель в 1940-х годах. Однако позже в 1950-х годах он был коммерциализирован компанией H. Wilson. Сварка MIG произвела революцию в сварочной промышленности, предложив более быстрый и эффективный метод соединения металлических деталей, включая алюминий.
Как сваривать алюминий MIG?
Сварка алюминия MIG (металл в инертном газе) требует определенных методов и оборудования из-за уникальных свойств алюминия. Вот базовое руководство по сварке алюминия MIG:
- Подготовьте свое рабочее место: Убедитесь, что ваше рабочее место чистое, хорошо проветриваемое и не содержит легковоспламеняющихся материалов. При сварке алюминия образуется яркий свет и сильное тепло, поэтому необходимы надлежащие средства защиты, такие как сварочные шторы и средства индивидуальной защиты (СИЗ), такие как сварочный шлем, перчатки и куртка.
- Выберите подходящее оборудование: вам понадобится сварочный аппарат MIG, способный сваривать алюминий. Обычно для этого используется сварщик MIG с катушечным или двухтактным пистолетом. Эти пистолеты помогают подавать мягкую алюминиевую проволоку, не допуская ее запутывания и застревания. Убедитесь, что у вашего сварщика есть соответствующие настройки для сварки алюминия.
- Выберите правильный провод и газ: Используйте алюминиевую сварочную проволоку, специально предназначенную для сварки MIG. Самый распространенный тип — ER4043 или ER5356. Эти проволоки мягче и имеют другой состав по сравнению со стальной сварочной проволокой. Кроме того, вам понадобится защитный газ, обычно чистый аргон или смесь аргона и гелия.
- Подготовьте алюминий.: Тщательно очистите алюминий, чтобы удалить грязь, жир и оксидный слой. Алюминий очень быстро образует оксидный слой под воздействием воздуха, что может затруднить процесс сварки. Для очистки можно использовать проволочную щетку из нержавеющей стали или специальную алюминиевую щетку.
- Настройте свой сварочный аппарат: отрегулируйте настройки сварочного аппарата MIG в соответствии с рекомендациями производителя и толщиной свариваемого алюминия. Сюда входят скорость подачи проволоки, напряжение и скорость потока газа. Начните с более низких настроек и при необходимости корректируйте их в ходе тренировок.
- Техника сварки: Держите сварочную горелку под небольшим углом (около 10–15 градусов) и поддерживайте постоянную скорость движения. Плавно перемещайте пистолет вдоль шва, обеспечивая хорошее проваривание без перегрева металла. Алюминий быстро отводит тепло, поэтому следите за перегревом и соответствующим образом корректируйте свою технику.
- Практика и тест: Прежде чем сваривать настоящую заготовку, очень важно попрактиковаться на кусках алюминиевого лома одинаковой толщины. Это поможет вам почувствовать настройки и технику, необходимые для успешной сварки алюминия MIG.
- Осмотрите и очистите: После сварки проверьте сварной шов на наличие дефектов, таких как трещины или неполное проваривание. Удалите шлак и брызги с помощью проволочной щетки.
- Послесварочная обработка: Некоторые сварные швы могут потребовать послесварочной обработки, например, чистки щеткой или шлифовки для достижения гладкой поверхности.
Всегда уделяйте приоритетное внимание безопасности при работе с любым сварочным процессом.
Выбор алюминиевых материалов для сварки MIG
При выборе материалов для сварки алюминия MIG важно учитывать тип алюминиевого сплава, который вы будете сваривать, а также сварочную проволоку, защитный газ и любые дополнительные материалы, необходимые для этого процесса. Вот разбивка материалов, которые вам понадобятся:
Таблица 1. Химический состав обычных материалов для сварки MIG и листового алюминия
| Алюминиевый сорт | Пределы химического состава, мас.% | ||||||||
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Ti | AI | |
| 4047 | 11-13 | 0.8 | 0.03 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | / | / | пособие |
| 4043 | 4.5-5 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.1 | 0.1 | / | / | пособие |
| 5083 | 0.4 | 0.4 | 0.1 | 0.4-1 | 4.0-4.9 | 0.25 | 0.05-0.25 | 0.15 | пособие |
| 5183 | 0.25 | 0.1 | 0.1 | 0.3-1 | 4.3-5.2 | 0.25 | 0.05-0.25 | 0.11 | пособие |
| 5356 | 0.03 | 0.4 | 0.05 | 0.15 | 5 | 0.05 | 0.1 | 0.1 | пособие |
| 6061 | 0.4-0.8 | 0.7 | 0.15-0.4 | 0.15 | 0.8-1.2 | 0.04-0.35 | 0.25 | 0.15 | пособие |
При выборе материалов для сварки алюминия MIG часто необходимо учитывать следующие принципы:
- Трещиностойкость;
- Прочность;
- Устойчивость к коррозии;
- Скорость разбавления;
- Цвет.
Серия 5XXX (серия 5000) изготовлена на основе Al-Mg и обладает хорошей коррозионной стойкостью, а серия 6XXX (серия 6000) — на основе Al-Mg-Si и обладает высокой прочностью. Рекомендуется использовать ER4047 или ER5356 для применений, где требования к прочности не высоки, а ER4043 или ER4047 — для применений с высокими требованиями к прочности. ER5356 подходит для применений, требующих высокой прочности.
Когда свариваемость алюминиевых материалов сталкивается с такими проблемами, как растрескивание, плохие механические свойства сварных соединений или хрупкое разрушение, изменение сварочная проволока без изменения условий проектирования и процесса часто является необходимой, осуществимой и эффективной технической мерой. В ситуациях, требующих особых требований к производительности, необходим выбор подходящей сварочной проволоки. Подробную информацию можно найти в Таблице 2.
Таблица 2. Рекомендуемые сварочные проволоки из алюминиевых сплавов для особых требований к производительности
| Материалы | В соответствии с особыми требованиями к производительности рекомендуется | ||||
| Высокая прочность | Хорошая пластичность | Согласование цвета после анодирование лечение | Минимальная склонность к растрескиванию | Устойчивость к коррозии в морской воде | |
| 1100 (Л5-1) | САИСИ-1 | САИ-1 | САИ-1 | САИСи-1 | САИ-1 |
| 2А16(ЛИ16) | SAICu | SAICu | SAICu | SAICu | SAICu |
| 3А21(ЛФ21) | САИМн | САЛ-1 | САЛ-1 | САИСи-1 | САЛ-1 |
| 5А02(ЛФ2) | САИМг-5 | САЛМг-5 | САЛМг-5 | САЛМг-5 | САЛМг-5 |
| 5А05(ЛФ5) | LF14 | LF14 | САЛМг-5 | LF14 | САЛМг-5 |
| 5083(ЛФ4) | ER5183 | ER5356 | ER5356 | ER5183 | ER5356 |
| 5086 | ER5356 | ER5356 | ER5356 | ER5356 | ER5356 |
| 6А02(ЛД2) | САИМг-5 | САЛМг-5 | САЛМг-5 | САИСи-1 | САИСи-1 |
| 6А63(ЛД31) | ER5356 | ER5356 | ER5356 | САИСи-1 | САИСи-1 |
| 7005 | ER5356 | ER5356 | ER5356 | X5180 | ER5356 |
| 7039 | ER5356 | ER5356 | ER5356 | X5180 | ER5356 |
Дефекты сварных соединений алюминия MIG и их устранение
К распространенным дефектам сварных соединений алюминия MIG относятся плохое формирование сварного шва, трещины, пористость, прожоги, неполное проплавление, непровар и шлаковые включения.
1. Трещины
Трещины — это распространенные дефекты сварных швов алюминия и алюминиевых сплавов, которые обычно образуются в процессе кристаллизации металла сварного шва и называются горячими трещинами или трещинами затвердевания. Они могут проявляться в виде продольных трещин, поперечных трещин (часто распространяющихся в основной металл), корневых трещин, кратерных трещин и других форм. Трещины могут привести к снижению прочности конструкции и даже вызвать внезапный выход из строя всей конструкции, что требует принятия строгих профилактических мер.
Причины:
а. Чрезмерное соотношение глубины и ширины сварочного зазора;
б. Быстрое охлаждение кратера в конце сварного шва;
в. Несовместимость состава присадочной проволоки и основного металла;
д. Неправильная техника работы.
Меры профилактики:
а. Соответствующая регулировка напряжения дуги или уменьшение сварочного тока для расширения сварного шва и уменьшения глубины проплавления;
б. Правильное заполнение кратера и принятие мер по замедлению скорости охлаждения;
в. Обеспечение надлежащего соответствия присадочной проволоки и основного металла;
д. Выбор подходящих параметров и последовательности сварки, соответствующее увеличение скорости сварки и принятие мер по предварительному нагреву в зонах, требующих предварительного нагрева.
2. Пористость
Пористость означает наличие небольших пустот или газовых карманов в металле сварного шва. Это ослабляет сварной шов и может привести к разрушению под нагрузкой. Хотя полностью устранить пористость сложно, ее содержание можно минимизировать с помощью ряда мер. В зависимости от различных форм пористости в алюминиевых сварных швах могут возникать различные типы, включая поверхностную пористость, дисперсную пористость, локализованную плотную пористость, одиночные крупные поры, корневую цепочечную пористость и столбчатую пористость.
Наличие пористости снижает плотность сварного шва, уменьшает несущую площадь соединения, снижает прочность и пластичность соединения. Особенно заметно снижение углов холодного изгиба и ударной вязкости, поэтому необходимо принять меры для предотвращения его возникновения.
Причины:
а. Плохая газовая защита, загрязненный защитный газ;
б. Загрязнение сварочной проволоки и поверхности детали;
в. Чрезмерная абсолютная влажность воздуха;
д. Нестабильная дуга, слишком большая длина дуги;
е. Чрезмерная длина выдвижения сварочной проволоки, чрезмерное расстояние между соплом и заготовкой;
ф. Неправильный выбор диаметра сварочной проволоки и формы разделки; г. Повторяющаяся дуга, возникающая в одном и том же месте, чрезмерная сварка соединений.
Меры профилактики:
а. Обеспечьте хорошее качество защитного газа, соответствующим образом увеличьте подачу защитного газа для удаления воздуха из зоны сварки и обеспечьте равномерную подачу защитного газа;
б. Перед сваркой тщательно очистите сварочную проволоку и поверхность детали от масла, грязи, ржавчины, окалины и оксидной пленки и выберите сварочную проволоку с более высоким содержанием раскислителя;
в. Выбирайте места сварки разумно, избегая мест с чрезмерно высокой влажностью воздуха;
д. Правильно укоротите длину дуги;
е. Контролировать расстояние между соплом и заготовкой;
ф. Выбирайте как можно более толстую сварочную проволоку и увеличивайте толщину тупой кромки канавки заготовки, чтобы уменьшить долю сварочной проволоки и тем самым снизить степень пористости;
г. Избегайте повторения дуги, возникающей в одном и том же месте. При необходимости повторного зажигания дуги место сварки следует зашлифовать или зачистить, а количество швов свести к минимуму, чтобы обеспечить определенное перекрытие сварного шва в месте соединения.
Запустите свои детали в производство сегодня
3. Брызги при сварке
Сварочные брызги – это выброс капель расплавленного металла во время процесса сварки. Эти капли могут попасть на окружающие поверхности, вызывая поверхностное загрязнение. Удаление брызг часто требует дополнительных усилий по очистке, которые могут занять много времени и труда. Брызги не только влияют на внешний вид сварного шва, но также могут мешать последующим операциям или нанесению покрытий на свариваемую поверхность.
Причины:
а. Неправильные настройки параметров сварки, такие как чрезмерное напряжение или слишком высокая скорость подачи проволоки, могут привести к чрезмерному разбрызгиванию во время процесса сварки.
б. Использование некачественной сварочной проволоки с грязной поверхностью или неправильным диаметром может привести к повышенному образованию брызг.
в. Неправильный угол наклона сварочной горелки или слишком высокая скорость сварки могут привести к нестабильности сварочной ванны и образованию брызг.
d. Поверхностные загрязнения, такие как масло, грязь или ржавчина на основном материале сварки, также могут способствовать увеличению образования брызг.
Предупредительные меры:
a. Оптимизируйте параметры сварки, чтобы обеспечить соответствующие настройки напряжения и скорости подачи проволоки, сводя к минимуму образование брызг.
б. Используйте высококачественную сварочную проволоку с чистой поверхностью и подходящим диаметром, чтобы уменьшить образование брызг.
c. Поддерживайте правильный угол наклона сварочной горелки и контролируйте скорость сварки, чтобы обеспечить стабильность сварочной ванны и свести к минимуму разбрызгивание.
d. Нанесите средства или покрытия, препятствующие разбрызгиванию, на поверхность основного сварочного материала, чтобы предотвратить прилипание брызг, облегчить очистку и уменьшить загрязнение поверхности.
4. Неполное слияние или проникновение.
Неполное проплавление или проплавление при сварке происходит, когда металл сварного шва не полностью сплавляется с основным металлом или когда сварной шов не проникает на желаемую глубину. Это может привести к получению слабых сварных соединений с недостаточной прочностью и целостностью, что ставит под угрозу общую структурную целостность сварного компонента.
Причины:
а. Неправильные параметры сварки. Недостаточное тепловложение из-за неправильных настроек параметров сварки, таких как напряжение, скорость подачи проволоки и скорость перемещения, может привести к неполному проплавлению или проплавлению.
б. Неправильная техника сварки. Неправильные методы сварки, такие как неправильная длина дуги, угол или манипуляции со сварочной горелкой, могут помешать правильному сплавлению и проникновению металла сварного шва в основной металл.
в. Плохая посадка шва: несоосность или чрезмерный зазор между свариваемыми основными металлами могут помешать правильному проплавлению и проплавлению металла сварного шва.
d. Недостаточная предварительная очистка или подготовка: такие загрязнения, как масло, смазка, ржавчина или прокатная окалина на поверхности основного металла, могут препятствовать правильному проплавлению и проплавлению металла сварного шва.
Предупредительные меры:
a. Обеспечьте правильные параметры сварки. Правильно установленные параметры сварки, включая напряжение, скорость подачи проволоки и скорость перемещения, необходимы для достижения достаточного подвода тепла для правильного сварки и проплавления.
b. Используйте правильную технику сварки. Используйте правильные методы сварки, включая поддержание соответствующей длины дуги, угла и манипуляций с горелкой, чтобы обеспечить правильное плавление и проплавление металла сварного шва.
c. Обеспечьте хорошую посадку соединения: правильно выровняйте и установите свариваемые основные металлы, чтобы минимизировать зазоры и обеспечить достаточный контакт между сопрягаемыми поверхностями для правильного сваривания и проплавления.
d.Предварительная очистка и подготовка основного металла: Тщательно очистите и подготовьте поверхности основного металла, удалив любые загрязнения, такие как масло, смазка, ржавчина или прокатная окалина, чтобы обеспечить правильное плавление и проплавление металла сварного шва.
Советы по сварке алюминия MIG
Следуя этим советам, вы сможете улучшить свои навыки и добиться высококачественных сварных швов алюминия с помощью сварки MIG.
1. Чистота – это ключ к успеху
Перед сваркой убедитесь, что алюминиевые поверхности чисты и свободны от каких-либо загрязнений, таких как масло, жир или оксидные слои. Для удаления загрязнений используйте щетку из нержавеющей стали или специальный раствор для чистки алюминия.
2. Используйте правильный провод и газ.
Выберите проволоку, специально предназначенную для сварки алюминия методом MIG, например ER4043 или ER5356. Эти проволоки содержат добавки, которые помогают улучшить стабильность дуги и уменьшить образование пористости. Кроме того, используйте защитный газ с высоким содержанием аргона (обычно 100% аргон или смесь с гелием), чтобы обеспечить адекватную защиту и минимизировать окисление.
3. Правильная подача проволоки
Алюминиевая проволока мягче и более склонна к запутыванию или запутыванию по сравнению со стальной проволокой. Используйте катушечный или двухтактный пистолет с плавным и стабильным механизмом подачи проволоки, чтобы избежать проблем с подачей и обеспечить стабильную дугу.
4. Отрегулируйте параметры сварки.
Алюминий требует более высоких сварочных токов и напряжений по сравнению со сталью из-за его более низкой проводимости и более высокого коэффициента теплового расширения. Поэкспериментируйте с различными настройками скорости подачи проволоки, напряжения и скорости перемещения, чтобы найти оптимальные параметры для вашего конкретного применения.
Предварительный нагрев алюминия примерно до 150–200°C (300–400°F) может помочь уменьшить термическую деформацию и улучшить свариваемость, особенно для более толстых материалов.
5. Используйте правильную технику.
При сварке алюминия сохраняйте небольшой угол наклона (примерно 10–15 градусов) и короткую длину дуги. Это помогает минимизировать тепловложение и снизить риск прожога или деформации. Кроме того, используйте технику плетения или сварки стежками, чтобы равномерно распределить тепло и предотвратить перегрев.
Меры предосторожности при сварке алюминия MIG
Соблюдая эти меры предосторожности, вы сможете улучшить свои навыки и добиться высококачественных сварных швов алюминия с помощью сварки MIG.
1. Избегайте загрязнения
Алюминий обладает высокой реакционной способностью по отношению к кислороду, поэтому важно защищать сварочную ванну от воздействия воздуха. Сварку производите в чистом, хорошо вентилируемом помещении, без сквозняков, и используйте газовую линзу или задний экран, чтобы обеспечить дополнительное газовое покрытие и предотвратить загрязнение.
2. Предварительный и последующий нагрев по мере необходимости.
В некоторых случаях предварительный нагрев алюминиевой заготовки может помочь снизить термическое напряжение и предотвратить растрескивание. Аналогично, может потребоваться последующий нагрев, чтобы замедлить скорость охлаждения и минимизировать искажения. Следуйте рекомендациям, указанным в спецификации процедуры сварки (WPS), или проконсультируйтесь с инженером-сварщиком.
3. Используйте подходящие средства индивидуальной защиты.
Всегда надевайте соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая сварочный шлем с солнцезащитным козырьком, подходящим для сварки алюминия, термостойкие перчатки и защитную одежду. Кроме того, обеспечьте достаточную вентиляцию, чтобы предотвратить воздействие сварочных дымов и газов.
Вывод
Освоение сварки алюминия MIG требует сочетания правильной техники, оборудования и мер предосторожности. Следуя советам и мерам предосторожности, изложенным в этой статье, сварщики смогут добиться высококачественных сварных швов алюминия с минимальными дефектами и деформациями.
Boyi предоставляет надежные услуги сварки MIG. Благодаря нашему мощному оборудованию и строгим процессам контроля качества мы обеспечиваем производство высококачественных сварных деталей. Связаться с нами сейчас, чтобы начать свой проект!
Запустите свои детали в производство сегодня
FAQ
Да, вы можете сваривать алюминий с помощью сварочного аппарата MIG (металл в инертном газе), но для этого необходимо учитывать некоторые соображения и использовать специальное оборудование. Сварка алюминия с помощью сварочного аппарата MIG обычно предполагает использование катушки, а не традиционной горелки MIG. Это связано с тем, что алюминиевая проволока мягче и более склонна к запутыванию, чем стальная, и подача ее через обычную сварочную горелку может быть затруднена.
Сварочная проволока MIG, используемая для алюминия, имеет определенный состав сплавов, обычно включая алюминиевые сплавы, такие как 4043, 5356 и 5554. Эти проволоки относительно мягкие, что предотвращает запутывание во время сварки. Выбор диаметра проволоки зависит от толщины алюминия и параметров сварки. Алюминиевая сварочная проволока MIG должна обеспечивать плавную подачу через сварочные системы MIG, включая катушки, чтобы обеспечить непрерывность и стабильность во время сварки.
Да, для сварки алюминия MIG вам понадобится защитный газ. Защитный газ необходим для защиты сварочной ванны от атмосферных загрязнений во время процесса сварки. При сварке алюминия с помощью сварочного аппарата MIG в качестве защитного газа используется смесь инертных газов, обычно аргона и гелия.
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
