Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов
Исследованы технологические особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых
 соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМц, АМг2, АМг6, 1915Т1 и АД33Т1 толщиной от 1 до 2,8 мм.
 Показано влияние режимов сварки на геометрические параметры швов, их макро...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101675 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов / В.С. Машин, М.П. Пашуля, В.А. Шонин, И.Н. Клочков // Автоматическая сварка. — 2010. — № 5 (685). — С. 49-53. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860095504429350912 |
|---|---|
| author | Машин, В.С. Пашуля, М.П. Шонин, В.А. Клочков, И.Н. |
| author_facet | Машин, В.С. Пашуля, М.П. Шонин, В.А. Клочков, И.Н. |
| citation_txt | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов / В.С. Машин, М.П. Пашуля, В.А. Шонин, И.Н. Клочков // Автоматическая сварка. — 2010. — № 5 (685). — С. 49-53. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Исследованы технологические особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых
соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМц, АМг2, АМг6, 1915Т1 и АД33Т1 толщиной от 1 до 2,8 мм.
Показано влияние режимов сварки на геометрические параметры швов, их макроструктуру и механические свойства
соединений. Даны рекомендации по технологии сварки.
Technological peculiarities of pulsed-arc butt welding of 1...2,8 mm thick sheet aluminium alloys AMts, AMg2, AMg6,
1915Т1 and AD33Т1 by the MIG method in argon atmosphere were studied. The effect of welding parameters on geometric
parameters of the welds, their macrostructure and mechanical properties of the welded joints was shown. Recommendations
on the welding technology are given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:25:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.75.042
ИМПУЛЬСНО-ДУГОВАЯ СВАРКА ПЛАВЯЩИМСЯ
ЭЛЕКТРОДОМ В АРГОНЕ ТОНКОЛИСТОВЫХ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В. С. МАШИН, канд. техн. наук, М. П. ПАШУЛЯ, инж., В. А. ШОНИН , канд. техн. наук,
И. Н. КЛОЧКОВ, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Исследованы технологические особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых
соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМц, АМг2, АМг6, 1915Т1 и АД33Т1 толщиной от 1 до 2,8 мм.
Показано влияние режимов сварки на геометрические параметры швов, их макроструктуру и механические свойства
соединений. Даны рекомендации по технологии сварки.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сварка плавящимся электродом, тон-
колистовые алюминиевые сплавы, импульсная дуга, режимы
сварки, сварные соединения, геометрия швов, механические
свойства
При изготовлении листовых конструкций из алю-
миниевых сплавов низкой и средней прочности
наиболее широко применяют два способа дуговой
сварки — плавящимся и неплавящимся электро-
дами в инертных газах. Они позволяют получать
соединения со сравнительно высокими уровнями
прочности и пластичности швов и обеспечивают
необходимые эксплуатационные характеристики
сварных соединений [1].
Сварка плавящимся электродом в отличие от
сварки неплавящимся вольфрамовым электродом
обеспечивает более концентрированное введение
тепловой энергии дуги в свариваемый металл, глу-
бокое проплавление алюминиевых сплавов, вы-
сокие скорости сварки, узкую ЗТВ и меньшие де-
формации изделий. Такой процесс незаменим при
изготовлении тонколистовых соединений, особен-
но тавровых, где процесс сварки правящимся
электродом не обеспечивает качественного фор-
мирования шва и полного проплавления стенок
тавра из-за нестабильности расплавления приса-
дочной проволоки и блуждания дуги по двум лис-
там [2].
Недостатками процесса сварки плавящимся
электродом являются «грубочешуйчатое» форми-
рование поверхности шва, малый радиус и по-
вышенный угол перехода шва к поверхности ос-
новного металла, а также значительные потери
легкоиспаряемых легирующих элементов с элек-
тродного металла [3]. При этом в швах и зоне
сплавления часто образуются поры, которые воз-
никают вследствие относительно высокого содер-
жания водорода в основном и присадочном ма-
териале, перегрева электродного металла [4] и нез-
начительного нарушения технологического про-
цесса сварки. Поэтому в соответствии с ГОСТом
14806–80, разработанным в начале 1970-х годов
и действующим до настоящего времени, процесса
сварки плавящимся электродом алюминиевых
сплавов может применяться только для металла
толщиной не менее 3 мм для стыковых и тавровых
соединений и не менее 4 мм для угловых и нах-
лесточных.
Импульсно-дуговая сварка плавящимся элек-
тродом (ИДСПЭ) по сравнению со сваркой пос-
тоянным током позволяет стабилизировать про-
цесс переноса капель электродного металла, улуч-
шить формирование швов, уменьшить выгорание
(испарение) легкокипящих легирующих элемен-
тов с электродной проволоки и повысить меха-
нические свойства сварных соединений [5, 6].
В последнее время в Европе, США и Японии
выпускают сварочные установки, которые вклю-
чают импульсные источники питания с синерге-
тическим управлением процессом переноса ка-
пель электродного металла для поддержания син-
хронного процесса «один импульс — одна капля»
[7] и подающие механизмы толкающе-тянущего
типа для сварочных проволок диаметром
0,8…1,6 мм. Такими наиболее эффективными ус-
тановками являются аппараты типа TransPulsSy-
nergic (TPS), которые предназначены для авто-
матизированных и роботизированных линий по
изготовлению изделий различного назначения.
Применение этого оборудования для ИДСПЭ поз-
воляет расширить диапазон свариваемых толщин
металла в сторону их снижения.
Цель данных исследований — получение ка-
чественных соединений из тонколистовых алю-
миниевых сплавов различных систем легирования
толщиной до 3 мм при использовании ИДСПЭ.
Методика исследований. При отработке ме-
тодики основывались на известных положениях
о необходимости уменьшения термического воз-
© В. С. Машин, М. П. Пашуля, В. А. Шонин , И. Н. Клочков, 2010
5/2010 49
действия процесса сварки плавлением на термо-
упрочненные алюминиевые сплавы путем приме-
нения высококонцентрированных источников
нагрева. Это достигается, например, при сварке
лазерным лучом [8] или при гибридной лазерно-
дуговой сварке плавящимся электродом [9] с ис-
пользованием в качестве защитного газа гелия или
гелий-аргоновых смесей (Не ≥ 70 %) [10, 11]. По-
этому при ИДСПЭ соединений тонколистовых
алюминиевых сплавов в качестве эффективной
меры снижения погонной энергии сварки приме-
няли относительно высокие сварочные токи и по-
вышенные скорости сварки. Для получения ка-
чественных соединений придерживались следую-
щего положения — чем выше сварочный ток (со-
ответственно выше напряжение дуги и скорость
сварки), тем меньше ширина швов и высота их
выпуклости (при неизменной глубине проплав-
ления металла) и, как следствие, меньше оста-
точные деформации соединений.
В исследованиях применяли алюминиевые спла-
вы АМц толщиной 1 мм, АМг2 толщиной 1 мм,
АМг6 толщиной 1,5 и 1,8 мм, АД33Т1 и 1915Т1
толщиной 2,8 мм и сварочную проволоку СвАМг6
(ГОСТ 7871–75) диаметром 1,2 мм. В качестве за-
щитного газа использовали аргон высшего сорта.
Автоматическую ИДСПЭ стыковых соединений
выполняли на сварочной установке «Fronius TPS-
450». Перед сваркой поверхность металла зачищали
шабером. Угол наклона сварочной горелки состав-
лял 10…15°, расстояние от сопла горелки до сва-
риваемого металла 8…12 мм, расход аргона
20 л/мин.
Сварку стыковых соединений выполняли на
съемных подкладках из нержавеющей стали с ка-
навками шириной 2 мм и глубиной 0,8 мм для
сплавов толщиной 1…2 мм, а также шириной
3,8 мм и глубиной 1 мм для сплавов толщиной
2,8 мм. Геометрические параметры швов — ши-
рину B и высоту H лицевой выпуклости опреде-
ляли на поперечных макрошлифах. Значения по-
гонной энергии процесса ИДСПЭ рассчитывали
по формуле qп = KэфIсвUд/vсв, кДж/см, где Kэф —
эффективный КПД дуги (0,72 для аргона). Ме-
ханические свойства основного металла и свар-
ных соединений определяли на стандартных об-
разцах ГОСТ 6996–66.
На рис. 1, 2 представлены микроструктуры
соединений сплавов АМц, АМг2 и АМг6 в
зависимости от режима сварки. Определено, что
оптимальная ширина швов и их плавный переход
к основному металлу наблюдается при Iсв ≥ 55 А
и vсв ≥ 50 м/ч (qп ≤ 0,5 кДж/см) при скорости
сварки 30 м/ч оптимальное формирование выпук-
лости швов наблюдается при Iсв ≤ 40 А. Следует
отметить, что такая скорость (vсв ≤ 30 м/ч) наи-
более приемлема при полуавтоматическом про-
цессе, когда сварщик еще может надежно под-
держивать вылет сварочной горелки и ее равно-
мерное перемещение.
Расчеты показали, что при поддержании оди-
наковой глубины проплавления металла толщи-
ной 1…3 мм повышение скорости сварки в 3 раза
Рис. 1. Влияние режима сварки на геометрию соединений сплава АМц (а) и АМг2 (б) толщиной 1 мм. Здесь и далее номер в
области металла шва соответствует номеру опытной сварки с погонной энергией согласно рис. 3
50 5/2010
(например, с 20 до 60 м/ч) требует увеличение
силы сварочного тока всего в 1,7 раза и повы-
шения напряжения на дуге в 1,15 раза, что при-
водит к снижению в 1,6 раза погонной энергии
процесса сварки (рис. 3). Это, вероятнее всего,
объясняется тем, что глубина проплавления алю-
миниевых сплавов h находится в пропорциональ-
ной зависимости от давления дуги P, которое, в
свою очередь, зависит от квадрата силы свароч-
ного тока и определяется по следующему урав-
нению [12]: h = f(P) ≈ B0 + B1Iсв + B2Iсв
2 , где B0,
B1, B2 — коэффициенты уравнения регрессии, за-
висящие от состава защитного газа, диаметра и
марки электродной проволоки и пр.
Анализируя данные, представленные на
рис. 1–3, можно сделать вывод, что автоматичес-
кую ИДСПЭ алюминиевых сплавов толщиной
1…2 мм необходимо выполнять при Iсв ≥ 55 А
и vсв ≥ 50 м/ч (qп ≤ 0,5 кДж/см). Это касается
технологий сварки без применения систем сле-
жения за перемещением сварочной горелки по
кромкам стыкового соединения. В случае исполь-
зования указанных выше систем слежения ско-
рость сварки может быть значительно повышена.
На рис. 4 представлены размеры выпуклости
швов и макроструктура соединений сплава 1915
в зависимости от режимов сварки. Установлено,
что в швах соединений, полученных на оптималь-
ных режимах сварки (vсв = 40…50 м/ч), отсутс-
твуют поры диаметром более 0,1 мм.
Исследования показали, что геометрические
размеры швов, полученные ИДСПЭ, не превы-
шают соответствующих значений, которые реко-
мендуются государственными (ГОСТ 14806–80)
Рис. 2. То же, что и на рис. 1 для сплава АМг6 толщиной
1,5 мм и АМг2 толщиной 1 мм
5/2010 51
и отраслевыми стандартами на сварные алюми-
ниевые соединения при ручной и автоматической
сварке вольфрамовым электродом.
Результаты исследований механических свойс-
тв образцов сварных соединений представлены в
таблице и свидетельствуют о том, что для тер-
мически неупрочненных сплавов типа Al–Mg–Mn
условный предел прочности соединений (с двух-
сторонним усилением шва) снижается по срав-
нению с основным металлом не более чем на 6 %,
а условный предел текучести не более чем на
14 %. Наибольшее снижение σв и σ0,2 по срав-
нению с основным металлом наблюдается для со-
единений термически упрочненных сплавов: для
сплава АД33Т1 соответственно на 32 и 55 %; для
сплава 1915Т1 на 16 и 28 %. Особенность раз-
рушения сварных соединений с выпуклостями
шва состоит в том, что все они разрушаются за
пределами металла шва. Со снятыми выпуклос-
тями соединения сплавов АМг2, АМг6 и 1915Т1
разрушаются по металлу шва, а снижение меха-
нических свойств по сравнению с основным ме-
таллом составляет соответственно: для соеди-
Рис. 3. Влияние скорости сварки на среднее значение погон-
ной энергии процесса ИДСПЭ сплава АМг2 толщиной 1 мм
(точки № 1…4) и сплава АМг6 толщиной 1,5 мм (№ 5…8)
Рис. 4. Влияние скорости сварки, сварочного тока и погонной
энергии сварки на геометрию соединений сплава 1915Т1
Средние значения механических свойств сварных соединений (числитель), выполненных ИДСПЭ и основного
металла (знаменатель) (во всех испытуемых образцах направление проката металла совпадает с осью сварного шва)
Марка сплава δ, мм σв, МПа σ0,2, МПа σ0,01, МПа δ5, % σв
сс ⁄ σв
ом σ0,2
сс ⁄ σ0,2
ом Зона разрушения
АМг2 1,0 180 82 79 12,3 0,94 1,0 ЗТВ, ОМ
АМг2* 1,0 177
192
80
82
78
80
12,4
22 0,92 0,98 »
АМг6 1,5 352 182 146 15 0,96 0,93 ЗС и ЗТВ
АМг6* 1,5 312
365
171
196
139
148
12
20 0,85 0,87 Шов
АМг6 1,8 348 166 111 17 0,97 0,86 ЗС и ЗТВ
АМг6* 1,8 319
357
158
192
97
151
14
20 0,89 0,82 Шов
АД33Т1 2,8 218 126 81 8,8 0,69 0,44 ЗТВ
АД33* 2,8 216
314
124
277
79
151
8,7
14,9 0,68 0,45 »
1915Т1 2,8 346 216 185 9,2 0,82 0,72 ОМ
1915Т1* 2,8 297
426
173
297
155
205
5,7
19,0 0,70 0,58 Шов
* Выпуклости шва сняты.
52 5/2010
нений сплава АМг6 σв — до 15 %, σ0,2 — до
16 %; для соединений сплава 1915Т1 σв — до
16 %, а σ0,2 — до 28 %. Для соединений сплава
АД33 наличие или отсутствие выпуклостей шва
практически не влияет на показания условных
пределов прочности и текучести, поскольку раз-
рушение соединений происходит по металлу ЗТВ.
Выводы
1. Современные импульсные источники питания
с синергетическим управлением процессом
ИДСПЭ позволяют расширить диапазоны толщин
свариваемых металлов в сторону меньших их зна-
чений. При этом оптимизация режимов сварки,
обеспечивающих стабилизацию равномерного
формирования корня шва, приводит к повышению
качества соединений тонколистовых алюминие-
вых сплавов.
2. С помощью ИДСПЭ в аргоне можно по-
лучать соединения алюминиевых сплавов толщи-
ной 1…2,8 мм с достаточно хорошим качеством
формирования швов и высокой их плотностью.
При этом геометрические размеры наплавленного
металла не превышают соответствующих значе-
ний параметров швов, получаемых ручной или
автоматической сваркой вольфрамовым электро-
дом.
3. Для снижения погонной энергии процесса
ИДСПЭ и получения качественных соединений
из тонколистовых алюминиевых сплавов необхо-
димо применять относительно высокие сварочные
токи и повышенные скорости сварки.
4. Результаты исследований процесса ИДСПЭ
тонколистовых сплавов могут быть использованы
для внесения изменений в существующие госу-
дарственные и отраслевые стандарты на сварные
соединения алюминиевых сплавов и послужат в
дальнейшем широкому применению технологии
высокоскоростной сварки плавящимся электро-
дом тонколистовых изделий из высокопрочных
алюминиевых сплавов.
1. Алюминий и его сплавы в современных конструкциях /
А. Я. Ищенко, Т. М. Лабур, В. Н. Бернадский, О. К. Ма-
ковецкая. — Киев: Екотехнологія, 2006. — 112 с.
2. Машин В. С., Покляцкий А. Г., Федорчук В. Е. Механи-
ческие свойства соединений алюминиевых сплавов при
сварке плавящимся и неплавящимся электродом // Авто-
мат. сварка. — 2005. — № 9. — С. 43–49.
3. Левченко О. Г., Машин В. С. Санитарно-гигиеническая
характеристика процесса сварки плавящимся электро-
дом в инертных газах алюминиевого сплава АМг6 // Там
же. — 2003. — № 1. — С. 48–50.
4. Средняя температура металла электродных капель при
сварке алюминиевых сплавов в инертных газах / А. Я.
Ищенко, В. С. Машин, И. В. Довбищенко, С. М. Гетма-
нец // Там же. — 1994. — № 1. — С. 48–49.
5. Влияние режимов импульсно-дуговой сварки алюминия
АДО на форму и пористость швов / В. С. Машин, В. М.
Павшук, И. В. Довбищенко, П. П. Шейко // Там же. —
1991. — № 4. — С. 57–60.
6. Жерносеков А. М., Андреев В. В. Импульсно-дуговая
сварка плавящимся электродом (Обзор) // Там же. —
2007. — № 10. — С. 48–51.
7. Воропай Н. М., Илюшенко В. М., Ланкин Ю. Н. Особен-
ности имульсно-дуговой сварки с синергетическим уп-
равлением параметрами режимов // Там же. — 1999. —
№ 6. — С. 26–31.
8. Дриц А. М., Овчинников В. В. Особенности лазерной
сварки алюминиево-литиевых сплавов 1420 и 1460 //
Цветн. металлы. — 2009. — № 9. — С. 59–63.
9. Особенности лазерно-дуговой сварки плавящимся элек-
тродом алюминиевых сплавов различных систем легиро-
вания / В. Д. Шелягин, В. Ю. Хаскин, В. С. Машин,
М. П. Пашуля // Автомат. сварка. — 2009. — № 12. —
С. 28–36.
10. Довбищенко И. В., Ищенко А. Я., Машин В. С. Примене-
ние гелия при сварке алюминиевых сплавов плавящимся
электродом // Там же. — 1997. — № 2. — С. 14–19.
11. Ищенко А. Я., Машин В. С., Будник В. П. О пористости
швов при сварке алюминиевых сплавов плавящимся
электродом в инертных газах // Там же. — 1995. — № 1.
— С. 16–18.
12. Средняя температура металла ванны при дуговой сварке
алюминиевых сплавов в инертных газах / А. Я. Ищенко,
В. С. Машин, И. В. Довбищенко, С. М. Гетманец // Там
же. — 1994. — № 11. — С. 15–19.
Technological peculiarities of pulsed-arc butt welding of 1...2,8 mm thick sheet aluminium alloys AMts, AMg2, AMg6,
1915Т1 and AD33Т1 by the MIG method in argon atmosphere were studied. The effect of welding parameters on geometric
parameters of the welds, their macrostructure and mechanical properties of the welded joints was shown. Recommendations
on the welding technology are given.
Поступила в редакцию 30.07.2009
5/2010 53
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101675 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:25:57Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Машин, В.С. Пашуля, М.П. Шонин, В.А. Клочков, И.Н. 2016-06-06T17:27:51Z 2016-06-06T17:27:51Z 2010 Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов / В.С. Машин, М.П. Пашуля, В.А. Шонин, И.Н. Клочков // Автоматическая сварка. — 2010. — № 5 (685). — С. 49-53. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101675 621.791.75.042 Исследованы технологические особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых
 соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМц, АМг2, АМг6, 1915Т1 и АД33Т1 толщиной от 1 до 2,8 мм.
 Показано влияние режимов сварки на геометрические параметры швов, их макроструктуру и механические свойства
 соединений. Даны рекомендации по технологии сварки. Technological peculiarities of pulsed-arc butt welding of 1...2,8 mm thick sheet aluminium alloys AMts, AMg2, AMg6,
 1915Т1 and AD33Т1 by the MIG method in argon atmosphere were studied. The effect of welding parameters on geometric
 parameters of the welds, their macrostructure and mechanical properties of the welded joints was shown. Recommendations
 on the welding technology are given. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов Pulsed-arc consumable electrode welding of sheet aluminium alloys in argon Article published earlier |
| spellingShingle | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов Машин, В.С. Пашуля, М.П. Шонин, В.А. Клочков, И.Н. Производственный раздел |
| title | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов |
| title_alt | Pulsed-arc consumable electrode welding of sheet aluminium alloys in argon |
| title_full | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов |
| title_fullStr | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов |
| title_full_unstemmed | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов |
| title_short | Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов |
| title_sort | импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101675 |
| work_keys_str_mv | AT mašinvs impulʹsnodugovaâsvarkaplavâŝimsâélektrodomvargonetonkolistovyhalûminievyhsplavov AT pašulâmp impulʹsnodugovaâsvarkaplavâŝimsâélektrodomvargonetonkolistovyhalûminievyhsplavov AT šoninva impulʹsnodugovaâsvarkaplavâŝimsâélektrodomvargonetonkolistovyhalûminievyhsplavov AT kločkovin impulʹsnodugovaâsvarkaplavâŝimsâélektrodomvargonetonkolistovyhalûminievyhsplavov AT mašinvs pulsedarcconsumableelectrodeweldingofsheetaluminiumalloysinargon AT pašulâmp pulsedarcconsumableelectrodeweldingofsheetaluminiumalloysinargon AT šoninva pulsedarcconsumableelectrodeweldingofsheetaluminiumalloysinargon AT kločkovin pulsedarcconsumableelectrodeweldingofsheetaluminiumalloysinargon |