Цветные металлы и их сплавы востребованы на производстве и в быту. В основном, в ход идут сплавы. Изготовление деталей соответствующего качества из подобных сплавов возможно посредством сварки. Но, на первый взгляд, сварка цветных металлов и сплавов — легкий процесс, не требующих особых усилий. Однако, это не так. О том, какие сплавы и из каких цветных металлов популярны, а также об особенностях их сварки мы постараемся рассказать подробнее.
Свойства цветных металлов
Цветные металлы практически не встречаются в чистом виде, зато востребованы сплавы из них. Основными направлениями применения таких сплавов в промышленности стали авиация, автостроение, химическая и пищевая отрасли. В домашних же условиях для сварки используют чаще медь, алюминий, никель и другие вещества.
При проведении сварочных работ по цветным металлам и сплавам необходимо учитывать их особенности, тип сваривания и другие нюансы:
- Окисление. Цветные металлы и сплавы из них сильно подвержены влиянию кислорода, из — за чего впоследствии на их поверхности образуется оксидная пленка. Эта пленка препятствует прочному соединению и провоцирует образование трещин в шве.
- Теплопроводность. Она проявляется в скором остывании свариваемых поверхностей. Для качественного соединения потребуется предварительный нагрев деталей или источники сильного тепла.
- Температура плавления. Существуют металлы, у которых разная температура плавления со сплавами, в связи с чем высока вероятность испарения «легкого» элемента. Ускорение процесса поможет этого избежать.
- Потеря прочности. В процессе нагревания цветные металлы могут разрушаться от слабого воздействия извне. Работать с такими веществами надо предельно аккуратно.
- Взаимодействие с окружающей средой. В связи с особенностями данных металлов и их сплавов сварку стоит выполнять исключительно в среде защитных газов для достижения требуемого результата.
Учитывая указанные нюансы не стоит пренебрегать предварительной обработкой деталей к свариванию, а именно удалением оксидов с поверхности и обезжириванием краев соединения.
Алюминий
Алюминий по использованию в чистом виде находится на втором месте после железа, но и сплавы из него не менее популярны. Наиболее распространенные из них силумин, дюралюминий и авиаль.
Подготовка алюминиевых заготовок для сварки помимо зачистки и обезжиривания кромок включает в себя необходимость протравить детали пару минут в растворе фтористого натра (пропорции 50/50), окунуть на пару минут в азотную кислоту и промыть горячей и холодной водой. Этот же алгоритм позволяет подготовить присадку.
Ни в коем случае нельзя использовать для зачистки абразивные материалы.
По своим свойствам для скрепления алюминия подходит технология как ручной, так и автоматической сварки. При ручном методе необходимо контролировать угол наклона при подаче присадочной проволоки, и выполнять шов медленно справа налево. Автоматический вариант немного легче в исполнении и позволяет добиться шва выше качеством.
При обработке толстых алюминиевых заготовок оптимальным решением будет сначала выполнить точечные прихваточные швы, а основательную сварку производить после этих манипуляций.
Никель и медь
Сплавы на основе никеля в основном применяются для изготовления деталей, подвергающихся воздействию высоких температур. Подобные запчасти используют в паровых турбинах, ракетостроении и других отраслях, так как рабочая температура никелевых сплавов 700-1000°C градусов. В бытовых агрегатах самым популярным сплавом из никеля является нихром. Он используется для создания деталей к нагревательным элементам.
Из-за чувствительности никеля к газовой среде сварочный шов может получиться пористым, поэтому сварку стоит проводить плавкими электродами и на постоянном токе обратной полярности. Реже для сварки никелевых сплавов используется аргоновая сварка, но в этом случае электроды используют из вольфрама.
Медь и медные сплавы наиболее распространены в автомобилестроении для изготовления труб и емкостей разных размеров. Для этого металла также подходит любой метод сварки, но чаще всего это ручная дуговая сварка, либо обработка в среде инертных газов.
Ручной метод сварки предполагает как рабочую температуру до 400°С и обратную полярность тока, так и работу покрытыми электродами из угля и графита при токе прямой полярности.
Процесс сварки в защитной газовой среде состоит из использования газовой горелки, инертного газа и присадочной проволоки. В качестве защитного газа используется аргон, азот, гелий или смеси этих газов, а присадкой может быть пруток из меди или бронзы. Применение этого типа соединения обеспечивает минимальное попадание посторонних частиц в шов, а также дает возможность создать сплав высокой прочности и устойчивости к коррозии.
Титан и магний
Изделия из титана не так известны как другие соединения. В основном, титан встречается в виде сплавов, часто легированных для увеличения прочности. Широко применяется в авиационной и атомной промышленности, реже встречается в машиностроении.
Для зачистки титановых деталей перед сваркой допускается использование абразивных материалов. Но сам сварочный процесс требует внимательности для создания качественного шва. Для сварки титановых заготовок используется газовая защитная среда, но концентрация газов должна быть минимальной. При аргонодуговом методе газ должен быть высшего или первого сорта, а ток постоянным прямой полярности.
Чистый магний редкость из-за малой прочности. Однако путем легирования удалось приблизиться по прочности к стали. Магний и его сплавы сваривают в среде инертных газов вольфрамовыми электродами на переменном токе обратной полярности. Из газов предпочтительно использовать гелий или аргон, так как они прекрасно защищают поверхности заготовок от постороннего воздействия. Предотвратит попадание окисла в шов предварительное проплавление кромок деталей и прокладка между ними металла с низкой теплопроводностью.
Свинец
Свинец как материал весьма устойчив к коррозии в любой среде, в том числе и в серной кислоте. По этой причине он используется при изготовлении аккумуляторов, а также в обкладке сосудов для предохранения от коррозии.
В процессе сварки свинца и его сплавов главной проблемой становится то, что окисная пленка на поверхности плавится при температуре около 850°С, а сам металл уже при 327°С. Из-за такой большой разницы пи подготовке деталей из свинца к сварке пленку удаляют механически, а в процессе работы с этой задачей справляется флюс. Обычно в качестве флюса применяют стеарин, канифоль, либо смесь из этих материалов.
Для сварочных работ со свинцовыми сплавами оптимальна электродуговая сварка угольными и графитовыми электродами как при постоянном, так и переменном токе, водородная и ацетилен — кислородная сварка.
Сварка цветных металлов и сплавов имеет ряд оригинальных свойств, а также требует применения современных технологий, направленных на минимизацию нагрева и защиту поверхностей от постороннего воздействия и влияния окружающей среды. Во время сварки необходим тщательный контроль качества сварного шва для предотвращения попадания посторонних частиц и проявления коррозии.
Повышенная текучесть некоторых металлов напоминает о том, что не стоит пренебрегать защитной амуницией при проведении сварочных работ. Контроль качества соединений осуществляется на основе ГОСТа, который для каждого металла содержит отдельные требования.
