Процесс сварки алюминия TIG и MIG: сравнение технологий, особенности работы и применение в промышленности

Проблемы и важность сварки алюминия

алюминий Благодаря небольшому весу, высокой прочности и коррозионной стойкости он широко используется в автомобильной, аэрокосмической и судостроительной промышленности. Однако его высокая теплопроводность, легкость окисления и подверженность термическому растрескиванию ставят перед процессом сварки серьезные задачи. Например, при изготовлении лотков для аккумуляторов новых энергетических транспортных средств сварной шов должен быть одновременно высокопрочным и газонепроницаемым, что трудно обеспечить традиционными методами, и технологии сварки TIG и MIG обеспечивают эффективное решение этой проблемы.

Характеристики алюминия:

Технология сварки TIG в деталях

Принцип процесса и конфигурация оборудования
TIG-сварка (сварка вольфрамовым электродом в защитном газе) использует неплавящийся вольфрамовый электрод для формирования расплавленной ванны под защитой инертного газа (аргона или гелия). Сварочный аппарат AC TIG может эффективно удалять оксидную пленку (Al₂O₃) на поверхности алюминиевого сплава через катодный эффект дробления, который подходит для сварки алюминиевых сплавов серии 6 (например, 6061) и серии 5 (например, 5052).

Рабочие точки и настройки параметров (на примере алюминиевого сплава 6061)

• Предсварочная обработка::
  • Очистка ацетоном для удаления масляных загрязнений, механическая шлифовка окислительного слоя проволочной щеткой из нержавеющей стали (запрещено использовать наждачную бумагу для предотвращения загрязнения углеродом).
• Параметры сварки::
  • Ток: 80-200 А (импульсный режим переменного тока, базовый ток учитывается для 30%).
  • Вольфрамовый электрод: цериевый вольфрамовый электрод (диаметр 2,4 мм, кончик заточен под углом конуса 30°).
  • Защитный газ: аргон (чистота ≥99,99%), скорость потока 10-12 л/мин.
  • Выбор присадочной проволоки: ER4043 (содержание кремния 5%, хорошая трещиностойкость) или ER5356 (содержание магния 5%, высокая прочность).

Сильные стороны и ограничения

• режущая кромка: Красивые сварные швы без брызг, подходят для тонких пластин (1-3 мм) и прецизионных компонентов (например, электронных радиаторов).
• ограничивать что-л. в установленных границах: Низкая скорость сварки (около 0,3 м/мин) и высокие трудозатраты.

Технология сварки MIG в деталях

Принцип процесса и выбор оборудования
MIG-сварка (сварка плавящимся электродом в среде защитного газа) использует механизм непрерывной подачи проволоки, который подходит для сварки листов средней толщины. Система подачи проволоки push-pull решает проблему плохой подачи проволоки, вызванную мягкостью проволоки из алюминиевых сплавов (например, ER5183). Газовая смесь (Ar+He) повышает стабильность дуги и уменьшает пористость.

Рабочие точки и настройки параметров (на примере алюминиевого сплава 5083)

• Предсварочная обработка::
  • Толстые листы (>10 мм) необходимо предварительно нагреть до 80-120°C (чтобы снизить риск термического растрескивания).
  • Форма скоса: V-образный скос (угол 60°-70°), тупой край 1-2 мм.
• Параметры сварки::
  • Ток: 220-260A (двойной импульсный режим, низкочастотный импульс для уменьшения разбрызгивания).
  • Напряжение: 24-26 В, скорость подачи проволоки 8 м/мин.
  • Защитный газ: Ar (80%) + He (20%), скорость потока 18-20 л/мин.

Сильные стороны и ограничения

• режущая кромка: Высокая производительность (скорость до 1,2 м/мин), подходит для массового производства длинных сварных швов, таких как автомобильные шасси.
• ограничивать что-л. в установленных границах: Управление разбрызгиванием затруднено (необходимо оптимизировать параметры импульса), а первоначальные инвестиции в оборудование высоки (около 500 000 долларов США для роботизированной системы).

TIG и MIG: руководство по выбору процесса

термин сравнения	Сварка TIG	MIG-сварка
Применяемая толщина	1-6 мм (лист)	3-25 мм (средние и толстые пластины)
Качество сварки	Высокая точность, отсутствие брызг	Высокая эффективность, контроль разбрызгивания
(производство, изготовление и т.д.) затраты	Затраты на оплату труда в процентах от 60%	Соотношение затрат на оборудование и расходные материалы 70%
типичное применение	Аэрокосмическая обшивка, электронные корпуса	Палубы судов, конструктивные элементы автомобилей

Стандарты по предупреждению, контролю и проверке дефектов сварки

5.1 Решения для устранения распространенных дефектов

• воздушно-пузырьковая: Убедитесь в чистоте защитного газа (точка росы аргона ≤ -50°C) и тщательно очистите основной металл перед сваркой.
• термическая трещина: Выберите проволоку ER5356 с высоким содержанием Mg (Mg/Si>1,5) и контролируйте температуру межслойной обработки <100℃.
• неиспользованный: Увеличьте ток 10%-15% и уменьшите скорость сварки до 0,8 м/мин (MIG-сварка).

5.2 Методы обнаружения

• Визуальный контроль (VT): Обнаружение трещин и кромок на поверхности сварного шва в соответствии с ISO 10042.
• Рентгеновский контроль (RT): В соответствии с требованиями AWS D1.2, диаметр воздушных отверстий ≤ 1,5 мм является квалифицированным.

6. часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q1: Можно ли использовать TIG-сварку для сварки алюминиевых сплавов на постоянном токе?

• НЕТ! TIG на постоянном токе не разрушит оксидную пленку, необходимо использовать переменный ток.

Q2：Как решить проблему большого количества брызг при сварке MIG?

• Перейдите в режим двойного импульса, уменьшите пиковый ток (например, с 300A до 260A) и увеличьте соотношение гелия до 30%.

Q3: Требуется ли термообработка после сварки?

• Алюминиевые сплавы серии 6 (такие как 6061) должны быть обработаны раствором после сварки (530 ℃ × 2 часа закалки в воде + 180 ℃ × 8 часов старения) для восстановления прочности.