Особливості технології та техніки зварювання магнієвих сплавів.

Основна складність при зварюванні магнієвих сплавів це утворення при зварюванні тугоплавкої плівки окисла магнія MgO ( Т_пл = 2500 ¼ 2800^°С ), яка здатна утримувати велику кількість води. Значна різниця в температурах плавлення оксида магнія та магнія ( Т_пл = 680^°С ), а також велика густина MgO ( в 2 рази більше густини металу ) обумовлюють несплавлення кромок основного металу, перешкоджають сплавленню основного металу з присадковим металом і утворенню загальної зварювальної ванни, призводять до появи неметалевих оксидних включень у ванні.

Внаслідок підвищенної рідкоплинності розплавленного магнія обов¢язковою умовою отримання задовільного зформованного шва є застосування підкладок з міді та нержавіючої сталі.

Низькі значення теплоти плавлення та питомої теплоємності магнія обумовлюють дуже велику концентрацію нагрівання при зварюванні. Ця особливість поряд з низькою Т_пл магнія сприяє локальним перегрівам і пропалам метала. Для розплавлення магнію треба теплоти приблизно на 1/3 менше, ніж для рівного по об¢єму алюмінія. Тому при зварюванні магнія застосовують знижені струми в порівнянні зі зварюванням алюмінія.

Високий коефіцієнт лінійного розширення магнієвих сплавів призводить до значних деформацій ( короблення ) зварних конструкцій.

Зварювання магнієвих сплавів застосовується для всіх основних типів з¢єднань, крім з¢єднань з відбортуванням кромок. У зв¢язку з малою пластичністю магнієвих сплавів відбортування кромок навіть для метала малої товщини не застосовується. Крім того, зі зворотної сторони з¢єднання утворюються “ кармани “, які важко покрити захисною плівкою.

В основному рекомендують стикові з¢єднання, так як при зварюванні напускних, кутових і таврових з¢єднань непроплавлені зазори можуть призвести до корозії конструкції. При зварюванні напускних, кутових і таврових з¢єднань є проблема боротьби з оксидними включеннями в кореневій частині шва.

Для усунення оксидних включень при зварюванні стикових з¢єднань застосовують підкладки з достатньо глибокими канавками.

Стикові з¢єднання без розробки кромок рекомендують зварювати тільки за один прохід при однобічному зварюванні з підкладками, які мають канавки. Двобічне зварювання стикових з¢єднань без розробки кромок не рекомендується із-за небезпеки виникнення в швах великої кількості оксидних включень.

Підготовка до зварювання: безпосередньо перед зварюванням поверхню зварюємих кромок піддають спеціальній обробці для видалення оксидної або захисної плівок ( із солі хромової кислоти ) та забруднень. Для цього поверхню кромок зачищають механічним способом або хімічним травленням у ваннах спеціального складу. Травлення доцільно в умовах серійного виробництва зварних вузлів ( крім сплава МА11 ).

Поверхню присадкового метала обробляють по аналогічній технології.

Безпосередньо перед зварюванням кромки деталей рекомендується зачищати шабером, особливо після зберігання деталей більше допустимого часу після хімічного травлення.

ІН: основний спосіб зварювання магнієвих сплавів, так як при цьому забезпечується надійний захист зони зварювання від впливу повітря.

За один прохід без розробки кромок ( на підкладках ) виконують стикові з¢єднання при товщині метала S = 2 ¼ 6 мм.

При товщині S > 6 мм застосовують V-подібну (S = 6 ¼ 15 мм ) та X-подібну розробку кромок (S > 16 мм ) з притупленням 1,5-2 мм. При багатошаровому зварюванні необхідна ретельна зачистка попереднього слою. При двосторонньому зварюванні необхідно робити піддув інертного газу зі зворотної сторони.

Зварювання виконується на змінному струмі при мінімальній довжині дуги ( 1,0 ¼ 1,5 мм ) для ефективного руйнування оксидної плівки за рахунок катодного розпилення і надійного захисту зони зварювання інертним газом.

Зварювання магнієвих сплавів рекомендують виконувати з більш великою швидкістю зварювання при відповідно підвищених зварювальних струмах. Це дозволяє звести до мінімуму тепловий вплив зварювання на ЗТВ.

Діаметр вихідного отвір сопла горілки залежить від зварювального струму від d_е=8 мм ( I_зв=50А ) до d_е=20 мм ( I_зв>400А ).

Для магнієвих сплавів S > 10 ¼ 12 мм доцільно застосовувати автоматичне зварювання вольфрамовим електродом трьохфазною дугою в аргоні. При S > 10 мм застосовують зварювання в гелії неплавким електродом на прямій полярності.

Міцність зварних з¢єднань магнієвих сплавів, які виконуються в Ar, досягає 85 ¼ 90 % міцності основного метала.

ІП: аргоно-дугове зварювання плавким електродом зі струйним переносом електродного метала доцільно виконувати при S > 5 ¼ 6 мм. Для більш тонкого металу застосовується зварювання скороченою дугою з періодичними короткими замиканнями дугового проміжку. В обох випадках процес зварювання ведеться на постійному струмі зворотної полярності.

При зварюванні стикових з¢єднань без розробки кромок за 1 прохід зварюють плавким електродом S £ 10 мм, при S = 10 ¼ 20 мм рекомендують V-подібну розробку кромок ( a = 50 ¼ 60^°, с = 2 ¼ 6 мм ), при S > 20 мм застосовують X-подібну розробку кромок ( a = 60 ¼ 80^°, с = 2 ¼ 3 мм )

Зварювання ІП особливо ефективне для з¢єднань метала великої товщини, так як збільшується продуктивність процесу і завдяки кращому перемішуванню ванни зменшується ймовірність з¢явлення в металі шва оксидних включень.

Для зварювання застосовують ті ж зварювальні апарати, що і для зварювання алюмінієвих сплавів.

Дуже перспективне спосіб зварювання плавким електродом імпульсною дугою. В суміші газів 75 % Ar+25 % He.

Контактне зварювання: при АДС магнієвих сплавів значно знижується корозійна стійкість металу шва та ЗТВ.

Тому для магнієвих сплавів S = 0,3 ¼ 7 мм ( до 10 мм ) широко використовують точкове і шовне зварювання. Низька температура возгорання магнію виключає застосування стикового зварювання оплавленням.

Для точкового і шовного зварювання магнієвих сплавів характерні напускні з¢єднання. Режими зварювання магнієвих сплавів близькі до режимів зварювання алюмінієвих сплавів.

Ретельна очистка поверхонь деталей.