Плазменная и микроплазменная сварка алюминия

Плазменная сварка в связи с необходимостью разрушения и удаления оксидной пленки выполняется сжатой дугой переменного и постоянного тока обрат­ной полярности. Она обеспечивает ряд технологических преимуществ по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой алюминия и его сплавов неплавящимся электродом, позволяет повысить производительность сварочных работ на 50-70 %, снизить расход аргона в 4-6 раз, улучшить качество сварных соединений. При плазменной сварке на переменном токе эффективный КПД нагрева повышается до 65-70 % по сравнению с 45-50 % при обычной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом на переменном токе. Из сравнения режимов плазменной и аргонодуговой сварки следует, что минимальная погонная энергия соответствует сварке сжатой дугой на постоянном токе при обратной полярности. Поэтому данный способ имеет преимущества в первую очередь при сварке конструкций из нагаргованных и термически упрочненных алюминиевых сплавов. Уменьшая погонную энергию при сварке, можно снизить суммарный объем несплошностей в шве вследствие торможения реакции разложе­ния остатков влаги в оксидной пленке во время существования сва­рочной ванны. При плазменной сварке на постоянном токе снижа­ется расход присадочной проволоки до 40 %, заметно сужаются швы, можно получить удовлетворительные механические свойства швов при нетравленом основном металле. В этом отношении лучшие результаты дает сварка проникающей сжатой дугой. Так как электросопротивление пленки оксидов А12О3 высокое (1*107 Ом/см), сварка по неочищенной от пленки оксидов поверхности металла приводит к сужению активного пятна и увеличению проплавляющей способности дуги. Сжатая дуга проникает через кратер в ванне на всю толщину основного металла; при этом особенно эффективно проявляется катодная очистка. Для заполнения отверстия под дугой в зону сварки подается присадочная проволока. Погружение сжатой дуги в металл возможно не только при механизированной, но и при ручной сварке.

Таблица 1. Ориентировочные режимы аргонодуговой и плазменной сварки стыковых соединений из сплава АМг6.

Плазменную, сварку; стыковых соединений из алюминиевых сплавов толщиной до 8 мм выполняют без разделки кромок с зазором до 1,5 мм за один проход на стальной подкладке или с двух сторон на весу. Для сварки на переменном токе используются серийные трансформаторы, обладающие требуемыми электродинамическими характеристиками. Вторичные обмотки включают последовательно, обеспечивая при этом напряжение холостого хода 120В. Постоянную Составляющую уменьшают путем включения в цепь батареи конденсаторов или омического сопротивления (например, балластного реостата типа РБ-300). Между вольфрамовым электродом (анодом) и соплом (катодом) горит вспомогательная дуга, которая питается выпрямленным; током 20-25А.

Используют специальную аппаратуру, например сварочный трактор А-1054 (создан на базе трактора ТС-17), для сварки с присадочной проволокой диаметром 1,6-2,0 мм.

Режимы сварки алюминиевых сплавов толщиной 2-5 мм на постоянном токе обратной полярности рекомендуется выбирать исходя из соотношения

При плазменной сварке получаются швы с высокими механическими свойствами как при выполнении швов на переменном токе, так и на постоянном токе обратной полярности (для сплава АМг6 при b = 3,2 мм, σв = 316,9 ÷ 327,7 МПа, α = 78 ÷ 81°).

Таблица 2. Механические свойства сварных соединений из сплава АМг6 толщиной 5мм, выполненных плазменной сваркой на переменном токе

Микроплазменная сварка.

Микроплазменная сварка успешно применяется для алюминия и его сплавов толщиной 0,2-1,5 мм. Сварка выполняется на переменном токе (10-100А) от специализированных источников питания (например, типа А-1281М). Питание для малоамперной дежурной дуги (1,0-5,0 А) подается от отдельного источника постоянного тока. В качестве плазмообразующего газа используют, аргон (расход газа 0,25-0,3 л/мин), для защиты зоны сварки - аргон и гелий. Расход защитного газа - гелия - для алюминия толщиной 0,2-1,5 мм не более 2,5 л/мин. При механизированной сварке может быть достигнута скорость до 60 м/ч. При ручной сварке скорость составляет 12-16 м/ч. Возможна сварка с присадочной проволокой диаметром 0,8-1,5 мм. Соединения, выполненные микроплазмениой сваркой, практически равноценны основному металлу - техническому алюминию (σв =58,9÷78,5 МПа). При сварке алюминиевых сплавов коэффициент прочности швов около 0,9. Для микроплазменной сварки металла малых толщин требуется прецизионная технологическая оснастка. Необходимо обеспечить плотное прижатие свариваемых кромок к подкладкам и надежный теплоотвод от кромок.

При сварке стыковых швов допускаются зазоры не более 15 % толщины металла и превышение одной кромки над другой не более 20 % толщины. Одной из важных особенностей микроплазменной сварки является снижение деформации изделий (на 25-30 %) по сравнению с обычной аргонодугозой сваркой.