Ручная сварка покрытыми электродами применяется в основном для малонагруженных конструкций из чистого алюминия и его термически неупрочняемых сплавов (АМц и АМг).

Электродное покрытие состоит из галогенидов (хлористых и фто­ристых солей, щелочных и щелочноземельных металлов) и криолита (марки ЭА-1, 03А(2, ВАМИ, МАТИ-1). Свариваемые толщины

6,0. ..20,0 мм (без разделки кромок). Для сварки металла толщиной бо­лее 20,0 мм выполняется разделка кромок (угол раскрытия 70...90°, при­тупление 3,0...5,0 мм, зазор 1,5...2,0 мм).

Сварка производится на постоянном токе обратной полярности. Для металла средних толщин она ведется с подогревом от 250 до 400 °С (в зависимости от толщины). Устойчивый процесс обеспечивается, если принимать силу тока не более 60 А на 1 мм диаметра электрода. Ввиду большой гигроскопичности покрытия прокалка электродов перед свар­кой обязательна. После сварки рекомендуется тщательная зачистка выполненного шва от шлака и окислов. Механические свойства шва считаются удовлетворительными.

Автоматическая сварка с применением флюса может быть двух ви­дов: сварка по флюсу и сварка под флюсом.

При сварке по флюсу хорошее формирование шва достигается при строго ограниченной толщине флюсового слоя (сварка полуоткры­той дугой). Сварка производится на постоянном токе обратной поляр­ности одной или двумя дугами (расщепленным электродом), как пра­вило, на стальной удаляемой подкладке. Разделка кромок при свариваемых толщинах до 20 мм не производится.

При сварке под флюсом (или закрытой дугой) возможно еще боль­шее повышение силы тока и увеличение глубины проплавления с обес­печением удовлетворительного формирования и качества металла шва.

И в том и в другом случае флюсы состоят из галогенидов и криоли­та. Такие флюсы практически не взаимодействуют с жидким металлом, удаляют окись алюминия и надежно защищают сварочную ванну от окисления. Прикалка флюса перед употреблением считается обязатель­ной.

Однако самыми распространенными в современной промышленно­сти способами сварки алюминиевых сплавов являются способы сварки в инертных газах. Сварка может выполняться как неплавящимся, так и плавящимся электродом. В качестве инертного газа применяют аргон первого сорта, гелий высокой чистоты или аргонно-гелиевую смесь.

Сварка неплавящимся электродом целесообразна для конст­рукций с толщиной элементов до 12,0 мм. Толщины до 3,0 мм сварива­ют без разделки кромок на стальной подкладке односторонней сваркой, при толщинах до 6,0 мм - двухсторонней, при дальнейшем увеличении толщины применяют V - или Х-образную разделку кромок.

Сварка ведется с подачей присадки в сварочную ванну (см. рис. 2.22), а зона сварки защищается потоком газа, истекающим из сопла горелки (так называемая «струйная» защита). При этом способе надежность га­зовой защиты зависит от формы и диаметра сопла горелки, а также от расстояния от среза сопла до свариваемого изделия, скорости попереч­ных сносящих потоков воздуха и т. д. Расход инертного газа подбирает­ся экспериментально в зависимости от выбранных параметров режима сварки. Слишком большой расход газа может привести к его турбулен­тному истечению и нарушению газовой защиты за счет подсоса воздуха в реакционную зону.

Сварка может производиться как на постоянном, так и на перемен­ном токе. На постоянном токе процесс возможен при катоде на изделии (обратная полярность). Однако в этом случае вольфрамовый электрод перегревается из-за большого количества теплоты, выделяемого в нем, что повышает расход электрода из-за возможного оплавления его кон­ца. Поэтому рационально питание дуги осуществлять переменным то­ком. Здесь в полупериоды, когда вольфрам является катодом, происхо­дит его охлаждение, а когда изделие является катодом, идет разрушение и удаление окисной пленки (катодное распыление).

Однако на переменном токе условия горения дуги в различных по - лупериодах отличаются друг от друга. В полупериод, когда вольфрам является катодом, возникает мощный процесс термоэмиссии, увеличи­вается проводимость дугового промежутка, что приводит к увеличению тока и снижению напряжения на дуге. Когда катодом становится изде­лие, то снижается проводимость дугового промежутка, возрастает на­пряжение дуги и уменьшается ток. Поэтому синусоида тока дуги ока­зывается несимметричной (рис. 9.5), что приводит к появлению в цепи постоянной составляющей. Ее образование связано с различием тепло­физических свойств электрода и изделия, что приводит к тому, что на­пряжение, необходимое для горения дуги в одном полупериоде, значи­тельно отличается от напряжения горения в другом полупериоде. Наличие такой постоянной составляющей за счет вентильного эффек­та дуги W-A1 считается нежелательным из-за ухудшения формирова­ния сварного шва, и поэтому применяются меры к ее уничтожению или уменьшению.

Считается перспективным применение сварки на асимметричном переменном токе. В этом случае токи прямой и обратной полярности различаются (применяются специальные источники тока типа ОАРС).

Здесь в период обратной полярности идет катодная очистка, а в период прямой полярности действует импульс с увеличенной амплитудой, что приводит к увеличению проплавляющей способности дуги. Регулируя режим, можно уменьшить тепловое воздействие дуги на металл, что особенно важно при сварке термоупрочняемых сплавов, где желатель­но сузить ширину зоны разупрочнения. Сварка неплавящимся элект­родом характеризуется высокой устойчивостью горения дуги.

Применение импульсной дуги расширяет возможности применения способа (толщины от 0,2 мм и выше). При этом деформация (особенно при сварке малых толщин) снижается на 40...60%. Сварка больших тол­щин этим способом нецелесообразна из-за большого количества про­ходов и значительного снижения производительности.

Находят применение полуавтоматическая и автоматическая сварка. Параметры режима этих процессов: диаметр вольфрамового электрода da [мм]; диаметр присадочной электродной проволоки dn п [мм]; сила тока / в [А]; напряжение на дуге U [В]; скорость сварки гсв [м/ч]; расход за­щитного газа Q [л/мин]. Иногда указывается скорость подачи элект­родной присадочной проволоки гп п [м/мин]. В качестве вольфрамово­го электрода лучше применять итрпрованный вольфрам марки ВИ. Сила тока выбирается в зависимости от диаметра вольфрамового электрода: / в = (60...70)dy Выбор конструктивных элементов разделки осуществ­ляется в соответствии с ГОСТ 239 49-80. Непосредственно перед свар­кой кромки разделки и прилегающие к ним поверхности должны быть тщательно обработаны стальной щеткой (проволока из нержавеющей стали диаметром 0,2 мм во избежание появления глубоких царапин на обрабатываемых поверхностях).

Сварку металла больших толщин целесообраззно выполнять погру­женной дугой, так как при этом можно значительн но увеличить глубину проплавления. Так, при двухсторонней сварке без : разделки кромок тол­щина свариваемого металла может быть доведенаа до 75 мм. Этот про­цесс ведется в гелии на постоянном токе 1500 А, днщаметр вольфрамово­го электрода 15,0 мм, угол заточки его конца 90°, /пдиаметр притупления

6,0 мм.

Способ плавящимся электродом целесообразен для элементов конструкций, начиная с толщин 4,0 мм. Ток постгтоянный, полярность обратная, источник тока должен иметь жесткую винешнюю характерис­тику - только в этом случае достигается надежное з разрушение окисной пленки на поверхности металла. Подвиды: сварка пполуавтоматическая и автоматическая,- ручная сварка в ее классическом ы понимании здесь от­сутствует. Способы эти обеспечивают хорошее пезремешивание метал­ла сварочной ванны, что способствует ее очищеникю от окислов и увели­чивает производительность.

Показатели механических свойств металла шв;ва (по сравнению со сваркой неплавящимся электродом) здесь несколілько снижаются, что может объясняться перегревом капель металла в д дуговом промежутке и повышенной пористостью металла шва.

Для полуавтоматической сварки применяется пцроволока малых диа­метров (1,2...2,0 мм), при автоматической сварке -111,2...4,0 мм. Наиболь­шее распространение получила полуавтоматическая сварка как процесс более универсальный. Для качественного формирования шва необходим правильный выбор параметров режима сварки. Не зкоторое представле­ние об этом дает график (рис. 9.6). Характер перенооса металла в дуге за­висит от правильного соотношения таких параметрров как сила тока и напряжение на дуге. Так, при достижении некоего в критического значе­ния силы тока (своего для каждого диаметра электродной проволоки) перенос приобретает мелкокапельный, так назывваемый «струйный» характер, что дает стабильное горение дуги и мишнимум разбрызгива­ния расплавляемой проволоки (1...2%). Конструктивные элементы раз­личных типов сварных соединений предусмотреныы ГОСТ 14896-69.

Разделка кромок применяется, начиная с толщшин 10,0 мм, при этом часто рекомендуется выполнение соединения на удаліляемой медной (или стальной) подкладке. Сварка ведется в чистом аргсгоне или гелии (или их смесях). Режим сварки для наиболее распространенных сварных со­единений приведен в табл. 9.2. Параметры, обеспечи ивающие надежную защиту при нужной чистоте газа, очень важны. Так, „ расход газа должен быть оптимален. Малый расход уменьшает устойчивость горения дуги, увеличивает интенсивность окисления и разбрызшгивания, ухудшает формирование шва и ведет к появлению на его поверхности черного налета. Большое значение имеют расстояния от среза газового сопла до изделия и от токоведущего мундштука до среза сопла (рис. 9.7). При их увеличении ослабляется газовая защита (при постоянном расходе газа через сопло) и перегревается электродная проволока, а при уменьше­нии появляется опасность быстрого засорения сопла брызгами метал­ла и подплавления торца токоведущего мундштука.

Значительное увеличение производительности процесса достигает­ся при использовании импульсно-дуговой сварки. Здесь ощутимо уменьшается нижний предел сварочного тока, благодаря этому расши­ряются диапазоны рабочих токов с направленным «капельным» пере­носом металла. Также улучшается стабильность процесса горения дуги и качество формирования шва (возможна сварка в различных простран­ственных положениях), уменьшается пористость металла шва и снижа­ются деформации при сварке тонколистовых конструкций.

Существенное значение для прочности сварных соединений и их со­противляемости образованию горячих трещин имеет выбор состава электродной проволоки. В этом смысле полезно введение в ее состав модификаторов (цирконий, титан, бор).

Последнее время находит применение плазменная сварка. Она мо­жет выполняться сжатой дугой переменного тока или дугой постоян­ного тока при его обратной полярности. По сравнению с обычной свар­кой неплавящимся электродом этот способ позволяет повысить производительность на 50...70%, снизить в 4-6 раз расход аргона и улучшить качество сварных соединений. Эффективный КПД нагрева г|н на переменном токе повышается на 65...70% по сравнению с обыч­ной сваркой неплавящимся электродом. Минимальная погонна я энер­гия здесь имеет место при сварке на постоянном токе при обратной полярности, что делает этот способ привлекательным при сварке на - гартованных и термоупрочняемых сплавов. При сварке сжатой про­никающей дугой она через кратер проникает на всю толщину свари­ваемого металла, что способствует эффективной катодной очистке поверхностей.

Существует процесс так называемой микроплазменной сварки, ко­торая выполняется на токах 10... 100 А и предназначена для сварки конструкций из сплавов толщин 0,2... 1,5 мм. Сварка выполняется на переменном токе с использованием специализированных источников. Способ характерен малыми деформациями свариваемых тонкостен­ных элементов.