Реферат


Содержание
1. Постановка задачи
2. Основные трудности сварки алюминия и его сплавов
3. Сварка вольфрамовым электродом переменным симметричным током
4. Технология ремонта
5. Оборудование для сварки
6. Контроль сварного шва
Список литературы
1. Постановка задачиВ процессе эксплуатации автомобиля после удара поддоном о твердый предмет в поддоне образовалась прямая трещина. Требуется немедленная ликвидации трещины (заварка), с целью препятствия дальнейшего разрушения.
Поддон толщиной 4 мм. Материал поддона сплав на основе алюминия АМГ3 (Mg = 3,2-3,8; Mn = 0,3-0,6; Si =0,5-0,8; остальное Al), в сварных соединениях данный сплав способен сохранять до 95% от прочности основного металла при высокой пластичности и высокой коррозионной стойкости.
2. Основные трудности сварки алюминия и его сплавовК ним относятся:
1. Наличие и возможность образования тугоплавкого окисла Al2O3 (Tпл = 2050ºС) с плотностью больше, чем у алюминия, затрудняет сплавление кромок соединения и способствует загрязнению металла шва частичками этой пленки.
2. Резкое падение прочности при высоких температурах может привести к разрушению (проваливанию) твердого металла нерасплавившейся части кромок под действием веса сварочной ванны. В связи с высокой жидкотекучестью, алюминий может вытекать через корень шва.
3. В связи с большой величиной коэффициента линейного и низким модулем упругости сплав имеет повышенную склонность к короблению. Уровень сварочных деформаций в 1,5-2 раза выше, чем у аналогичных стальных конструкций.
4. Необходима самая тщательная химическая очистка сварочной проволоки и механическая очистка и обезжиривание свариваемых кромок. В связи с резким повышением растворимости газов в нагретом металле и задержкой их в металле при его остывании возникает интенсивная пористость, обусловленная водородом, приводящая к снижению прочности и пластичности металла. Предварительный и сопутствующий подогрев замедляет кристаллизацию металла сварочной ванны, что способствует более полному удалению газов и снижению пористости.
5. Вследствие высокой теплопроводности алюминия необходимо применение мощных источников теплоты. С этой точки зрения в ряде случаев желательны подогрев начальных участков шва до температуры 120-1500 0С или применение предварительного и сопутствующего подогрева.
6. Металл шва склонен к возникновению трещин в связи с грубой столбчатой структурой металла шва и выделением по границам зерен легкосплавных эвтектик, а также развитием значительных усадочных напряжений в результате высокой литейной усадки алюминия (7%).
Окисная пленка на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки. Обладая высокой температурой плавления (2050ºС) она не растворяется в жидком металле в процессе сварки. Попадая в ванну, она затрудняет сплавление между собой частиц металла и ухудшает формирование шва.
Для устранения окисных включений в металле швов используют удаляемые подкладки из коррозионно-стойкой стали, других металлов с повышенной температурой плавления, а также меди, благодаря ее высокой теплопроводности.
Используют также остающиеся подкладки из свариваемого алюминиевого сплава или разделку кромок с обратной стороны шва, что обеспечивает удаление окисных включений из стыка в канавку подкладки.

Рис.1 Форма поперечного сечения канавки в подкладке, формирующей обратную сторону стыкового шва: а - прямоугольная; б - квадратная со скругленными кромками; в - квадратная, наклонная.
Подкладка, формирующая обратную сторону стыкового шва, имеет канавку, различные формы которой представлены на рис.1 Чаще всего используют канавки прямоугольной формы (рис.1, а), которые обеспечивают стабильные условия для формирования шва и удаления окисных пленок при довольно значительных смещениях линии стыка и дуги от оси канавки

Рис.2 Схема удаления окисных пленок из корня шва при односторонней сварке стыковых соединений на подкладке с канавкой: 1 - электрод; 2 - свариваемый металл; 3 - расплавленный металл сварочной ванны; 4 - окисные пленки на поверхности соединяемых кромок; 5 - подкладка с канавкой; 6 - металл шва.
Вероятность полного удаления окисных пленок с торцевых поверхностей свариваемых кромок повышается с увеличением глубины канавки. В то же время слишком глубокая канавка требует дополнительного расхода сварочной проволоки для ее заполнения, а чрезмерно высокий валик на обратной стороне шва будет способствовать концентрации напряжений в зоне сплавления. На практике обычно применяют подкладки с глубиной канавки 1,2-2 мм.
3. Сварка вольфрамовым электродом переменным симметричным токомПитание дуги осуществляется переменным током от источников с падающими внешними характеристиками. Существует справедливое мнение, что аргонодуговую сварку необходимо производить на штыковых или крутопадающих внешних вольтамперных характеристиках. Это обусловлено тем, что в указанном случае минимален пусковой бросок тока, что резко улучшает свойства сварного соединения. Переменный ток дуги при сварке алюминия обеспечивает разрушение окисной пленки. Для повышения стабильности горения электрической дуги и эффективного разрушения окисной пленки, кроме падающей внешней характеристики источника и постоянной работы осциллятора используют дополнительную индуктивность (дроссель) в цепи дуги (обеспечивает дополнительную ЭДС самоиндукции и не позволяет погаснуть электрической дуге). Осцилляторы выполняют две функции - бесконтактное зажигание электрической дуги и стабилизацию сварочного тока в момент прохождения через ноль специальными стабилизаторами, синхронизированными со сварочным током и включенными, как правило, параллельно электрической дуге. Последние устройства обычно совмещают с осцилляторами. Электрическая дуга горит между изделием и неплавящимся вольфрамовым электродом. Для повышения стабильности горения электрической дуги рекомендуется тщательно затачивать конец вольфрамового электрода. Симметричность тока обеспечивает равную проплавляющую и очищающую способность электрической дуги. Это самый простой и распространенный способ аргонодуговой сварки.
4. Технология ремонтаСнять поддон, очистить от грязи и масла, промыть, просушить.
2. Механическая зачистка с помощью металлических щеток (вручную или с помощью УШМ).
3. Обезжирить место сварки в водном растворе следующего состава: 40-50 г/л тринатрийфосфата (Na3PO4.12H2O), 35-50 г/л кальцинированной соды (Na2CO3) и 25-30 г/л жидкого стекла (Na2SiO3). Время обезжиривания примерно 5 минут, температура раствора 60-700С.
4. Далее свариваемые детали и проволоку подвергнуть травлению в течении 1-3 мин в 5% растворе щелочи NaOH или KOH.
5. После этого остатки щелочи и продукты реакции смыть сначала горячей, а потом холодной водой.
6. После промывки детали пассивировать 20% азотной кислотой (HNO3), нагретой до температуры 600С. Извлеченные из азотной кислоты детали промывают холодной, затем горячей водой и сушат.
7. Предварительный подогрев:
Сплав Толщина металла, мм Температура, 0С Продолжительность нагрева, мин
АМг3, АМг4, АМг5 < 12 100 150 30 - 10
8. Для сварки использовать ручную дуговую сварку неплавящимся электродом на переменном токе. В качестве защитного газа применить аргон чистотой не менее 99,9% (по ГОСТ 10157-73, сорта: высший, первый и второй) или смеси аргона с гелием.
Использовать вольфрамовые электроды и присадочную проволоку диаметром 2-2,5 мм.
Ток 110-130 А, расход газа 8-9 литров.
С обратной стороны подложить подкладку с впадиной прямоугольной формы глубиной 2 мм, материал Сталь 20.
Требования к квалификации сварщика: не ниже 4-го разряда.
Режимы для сварки сплава АМГ3
Сварочный ток (А) Диам. Проволоки (мм) Марка
Проволоки
(присадка) Вид защитного газа Расход газа (л/мин) Способ сварки
110-130 2-2,5 СвАМГ3 Аргон, либо смесь аргона и гелия 8-9 Ручная аргоно-дуговая
5. Оборудование для сваркиУстановки УДГ для сварки изделий из легких сплавов.
Установки УДГ-301 и УДГ-501 рассчитаны на повторно-кратковременный режим работы при принудительном воздушном охлаждении. Сварка производится однофазным переменным током неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона. Техническая характеристика установки УДГ-301 и УДГ-501 приведена в табл., а горелок установок УДГ - в табл.2.
Для заварки трещины в поддоне выбрана установка УДГ-301, которая соответствует всем требованиям и режимам, необходимым для проведения данной работы.
Таблица 1. Характеристика установок для сварки легкоплавких сплавов.

Таблица 2. Горелка для установки УДГ-301.

6. Контроль сварного шваТ.к. изделие (поддон) относится к 3-ей категории сварных соединений (ответственное), то следует для контроля сварного соединения применить визуальный осмотр (100%).
Примечание:
Все режимы и параметры, приведенные в данной работе, подобраны согласно справочникам.
Список литературыНиколаев "Сварка в машиностроении. Том 2", М.: Машиностроение, 1978 г.
Волченко "Сварка и свариваемые материалы" М.: Машиностроение, 1991 г.

Приложенные файлы


Добавить комментарий