Борьба с пористостью при сварке алюминия

Основной мерой борьбы с пористостью при сварке алюминия является снижение концентрации   растворенного в нем водорода до предела ниже 0,69—0,7 см3/100  г металла. Источник: водорода, растворяющегося в металле шва при аргонодуговой сварке,—влага,  адсорбированная поверхностью металла, и влага, входящая в состав оксидной пленки   в виде гидратированных   оксидов (поверхностная влага). Количество ее определяется состоянием поверхности металла и зависит от предшествующей обработки его перед сваркой.

В табл. 9.1 приведены значения коэффициента а, характеризующего объем водорода в см3, выделяющегося в 1 см2 поверхности алюминиевой проволоки и фольги при нагреве после различной обработки их перед сваркой и хранения до 1 суток.

Таблица 9.1 Значения коэффициента а для различных способов подготовки поверхности, см3/см2

Подготовка поверхности

Для основного металла, а1

Для проволоки, а2

Травление в растворе ортофосфорной кислоты

0,0008

0,001

Травление в щелочной ванне с осветлением в азотной кислоте

0,00165

0,0018

Зачистка поверхности проволочной щеткой

0,004

-

Элекгрополирование поверхности

-

0,00022

Принимая при аргонодуговой сварке за основной источник водород, образующийся при разложении поверхностной влаги, можно ориентировочно подсчитать концентрацию водорода в шве, оценить вероятность появления в нем пор.

При сварке встык без разделки кромок пластин толщиной s (рис. 9.2) в образовании единицы длины шва участвуют поверхности основного и присадочного металлов So.м. и Sпр:

So.м. = l1 + l2 + 2s,    (9.5)
Sпр = π dL, (9.6)

где d — диаметр проволоки; L — длина расплавленной проволоки на единицу длины шва.

Если не учитывать потери присадочного металла при сварке, то

Fн = π d2L/4.

Тогда уравнение (9.6) примет вид

Sпр = 4FH/d. (9.7)

Рис. 9.2. Сечение сварного соединения и основные размеры шва

Если предположить, что весь водород, выделяющийся с поверхности основного и присадочного металла, полностью растворяется в сварочной ванне, то концентрация водорода в ней возрастет на некоторую величину [Н]д см3/100 г (расчет ведется на 100 г металла):

Суммарная концентрация водорода в шве [Н]ш без учета возможных потерь может быть определена как сумма исходной концентрации [Н]исх и дополнительной ш = [Н]исх + [Н]д. Учтя полученные выражения для поверхностей основного (9.1) и присадочного (9.6) металлов, участвующих в образовании шва, получим

где m и n — доли участия основного и присадочного металлов в образовании шва; пр — исходная концентрация водорода в основном и присадочном металлах, см3/100 г.

Из анализа этого уравнения следует, что для снижения концентрации водорода в металле швов при сварке алюминия до пределов, исключающих возможность появления в нем пор, могут быть рекомендованы следующие меры: применение рациональной обработки поверхности проволоки и деталей перед сваркой с целью уменьшения коэффициентов а; сокращение удельной поверхности проволоки, участвующей в образовании шва, путем увеличения диаметра присадочной проволоки и уменьшения доли участия присадочного металла в образовании шва.

В табл. 9.2 приведены данные ориентировочного расчета содержания водорода в металле шва, полученного при однопроходной аргонодуговой сварке плавящимся электродом пластин алюминия встык толщиной 7 мм без разделки кромок. Данные для расчета: s = 0,7 см; d = 0,13 см; е1 = 1,1 см; е2 = 0,5 см; Fш = 1,45 см2; Fн = 0,48 см2; Fпр = 0,97 см2;γ = 2,7 г/см3;  [Н]о.м и [Н]пр = 0,1 см3/100 г металла:

Таблица 9.2 Результаты ориентировочного расчета содержания водорода в металле швов

Обработка поверхности

Содержание
водорода
в шве, см3/100 г

Вероятность
появления пор

основного
металла

проволоки

Травление в растворе
щелочи с последующим
осветлением в растворе
HNO3

Травление в растворе
щелочи с последующим
осветлением в растворе
HNO3

0,898

Есть

Зачистка щеткой

То же

1,08

»

То же

Травление в растворе
Н3РО4

0,78

»

Травление в
растворе Н3РО4

То же

0,536

Нет

Зачистка щеткой

Электрополирование

0,488

»

При принятых условиях сварки и определенном соотношении площадей проплавленного и наплавленного металлов замена травления проволоки в щелочной ванне травлением в ортофосфорной кислоте или электрополированием поверхности позволяет сократить содержание водорода в шве и уменьшить вероятность возникновения в нем пор. Из этих же данных следует, что изменение обработки поверхности основного металла вплоть до зачистки ее щеткой не оказывает существенного влияния на концентрацию водорода в металле шва. Аналогичные меры борьбы с пористостью при сварке могут быть рекомендованы для большинства сплавов алюминия, не содержащих магний.



 
 
Добавить предприятие
 


 
 
 
 
 
 
 
Тел.: (8552) 39-71-29
промышленные предприятия Условия использования материалов сайта Политика конфиденциальности
 
Создание сайта Вебцентр