Как приварить сталь к алюминию – . ?

Можно ли приварить алюминий к нержавеющей стали?

Можно ли приварить алюминий к нержавеющей стали? 

К нам очень часто обращаются клиенты с вопросом – «можно ли приварить нержавейку к алюминию». Простыми видами сварки- покрытым электродом, аргонодуговой сваркой, полуавтоматом произвести эту технологическую операцию не получится. Так как при приварке к алюминию таких металлов как сталь, медь, магний, титан образуются очень хрупкие интерметаллические связи. И данное соединение не будет качественно работать ни на герметичность, ни на механические нагрузки. Следовательно качественной сваркой это назвать нельзя. При высокой необходимости для сварки алюминия с другим металлом используют биметаллические переходные заготовки, но их производство очень тяжелый технологический процесс и стоимость такого соединения очень дорогое удовольствие. Поэтому делаем вывод – для простых смертных технология сварки алюминия с другими металлами находится в недосягаемости. 

Что касается услуг по сварке алюминия – вы всегда можете обратиться в компанию Аргон66 в Екатеринбурге по адресу Космонавтов 258/3. тел. +7 343 2020023

http://argon66.ru

Про сварку разных металлов можно выделить интересную статью от компании ESAB, размещенную у них на сайте в разделе “ЦЕНТР ЗНАНИЙ ЭСАБ” 

Цитата:

“Можно ли сваривать алюминий со сталью с использованием дуговой сварки стальным плавящимся или вольфрамовым электродом в среде инертного газа (GMAW и GTAW)?

В то время как алюминий сравнительно легко скрепляется с большинством металлов адгезивным соединением или механическими способами, для дуговой сварки алюминия с другими металлами, такими как сталь, необходимы особые технологии. При непосредственном приваривании к алюминию методом дуговой сварки таких металлов, как сталь, медь, магний и титан, образуются очень хрупкие интерметаллические соединения. Чтобы избежать формирования таких хрупких составов, были разработаны специальные средства, позволяющие изолировать второй металл от расплавленного алюминия во время дуговой сварки. Два самых распространенных метода дугового сваривания алюминия со сталью — использование биметаллических переходных вставок и покрытие разнородным материалом перед сваркой.

Биметаллические переходные вставки. В продаже доступны биметаллические переходные материалы для сваривания алюминия с такими металлами, как сталь, нержавеющая сталь и медь. Такие вставки представляют собой элементы из алюминия, к которому уже прикреплен другой материал. Для скрепления этих разнородных материалов в биметаллическую переходную вставку обычно используются такие методы, как прокатка, сварка взрывом, трением, оплавлением или давлением с подогревом, но не дуговая сварка. Для дуговой сварки переходных вставок из стали и алюминия можно использовать обычные технологии, такие как GMAW и GTAW. Стальная сторона вставки приваривается к стали, а алюминиевая — к алюминию. При сварке следует избегать перегрева вставок, так как это может привести к образованию хрупкого интерметаллического соединения на стыке стали и алюминия внутри вставки. Рекомендуется начинать со сварки алюминия с алюминием. Это позволяет увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и тем самым избежать перегрева на участке соприкосновения стали с алюминием. Сварка с использованием биметаллических переходных вставок — распространенный метод скрепления алюминия и стали, который часто применяется для обеспечения сварных соединений высокого качества в строительной отрасли. Эта технология используется для приваривания алюминиевых палубных рубок к стальным палубам на судах, в трубных решетках теплообменников, состоящих из алюминиевых труб и решеток из обычной и нержавеющей стали, а также для формирования сварных швов между алюминиевыми и стальными трубами с использованием дуговой сварки.

Покрытие разнородными материалами перед сваркой. Чтобы упростить дуговую сварку стали с алюминием, на сталь можно нанести покрытие. Одним из вариантов является нанесение покрытия из алюминия. Для этого иногда применяется метод покрытия погружением (в расплав алюминия) или пайка алюминия на стальную поверхность. После нанесения покрытия стальной элемент можно приваривать к алюминиевому методом дуговой сварки (при этом необходимо избегать соприкосновения дуги со сталью). При такой технологии сварки используются особые приемы, которые помогают направить дугу на алюминиевый элемент и позволяют расплавленному алюминию из зоны сварки стечь на стальной элемент с алюминиевым покрытием. Еще один метод соединения алюминия со сталью предполагает покрытие стальной поверхности серебряным припоем. После этого выполняется сварка соединения с использованием алюминиевого присадочного сплава (при этом необходимо избегать прожигания слоя из серебряного припоя). Методы сварки на основе покрытия обычно не применяются в случаях, если необходимо обеспечить высокую механическую прочность соединения. Они используются только для герметизации.” 

источник – http://www.esab.ru/ru/ru/education/blog/can-i-weld-aluminum-to-steel.cfm

argon66.ru

Сварка алюминия со сталью

Надежный способ сваривание железа и алюминия через биметалл.

• Биметалл-это композиционный материал состоящий из нескольких слоев разнородных металлов.

Способы его изготовления путем одновременного проката через валы. Происходит диффузия молекул между слоями. Алюминирование горячим непрерывны и прерывным методом. Погружают в флюс металл, дают просохнуть, обрабатывают реакционным газом. Поверхность металла становится чистой и слегка пористой. После погружения в горячую ванну алюминиевого расплава держат до полного прогрева элемента и удерживаю некоторое время. Алюминий проникает в пористую поверхность. После элемент изымают и часть расплавленного металла закупоривается в поверхности образуется прочное соединения. Электролитический способ самый затратный и энергоемкий.

На примере рассмотрим как сварить алюминий со сталью. Возьмем брусок алюминиевый, биметалл состоящий из слоев алюминия и нужной нам стали, саму сталь. Перед сваркой поверхности обработать и обезжирить.

• Привариваем сперва алюминий к алюминиевой подложки биметалла. При этом не перегреваем. А желательно лучше сваривать хорошим полуавтоматом сваркой MIG. Проволока тоже алюминиевая. Здесь и скорость большая и можно регулировать глубину проваривания. Затем даем остыть.
• После стальную часть пластины привариваем к самой стали. Уже проволокой для стали. Алюминий играет очень важную роль по отводу тепла. Если допустить перегревания метало особенно алюминий, то произойдет экзотермическая реакция со сталью. Образуется на границе сплавления очень хрупкое соединения FeAl3 и ему подобных.

На фотографии выглядит примерно так.

В разнородных сварках металла часто используют буферный металл или биметалл.

Бытует мнение что многим удавалась сварка алюминия со сталью. Весь процесс тщательно скрывают и показывают конечный результат.Одни действительно тестируют ломают и показывают что такое соединение не надежно. Другие показывают что возможно и даже шлифуют разрезают, но при этом не ломают. Результат один и тот же сварка не надежна. Соединение хрупкое на излом. Что  можно сделать в домашних условиях. Это обработать раствором сталь для образования пор. Нанести флюс и дать высохнуть. Расплавить алюминий чистый  А0. Довести до температуры свыше точки кипения примерно 750 Цельсия. Когда погружаете сталь Флюс вступает в реакцию с оксидной пленкой алюминия и растворяет ее на поверхности освобождает тем самым доступ к открытым порам стали. Как и описывал выше происходит  алюминизация поверхности. Желательно использовать тонкую сталь. Процесс будет протекать быстрее. Дальше проводим сварку алюминия со сталью. Две обработанные поверхности алюминия и нашего куска стали соединяем и варим TIG сваркой. Пруток тоже используем чистый алюминий. Свариваем по краю со стороны алюминиевой заготовки. Она заберет большую часть тепла.

На видео хорошо видно стальную заготовку.Кончик которой алюминизирован. В этом случае происходит проваривания алюминия с алюминиевым слоем на стали.

А что такое сварка каждый сварщик знает. Неразделимое соединение выполненное путем свариванием металла. А однородное оно или нет умалчивается.

А вот как соединить сталь с алюминием тут уже множество вариантов.Несколько из методов описывал на верху. Методом пайки осуществляют такие соединения с применением припоев. Клепочным способом. Самый бюджетный и простой на мой взгляд но не везде применимый. В судостроении там свою технологию не раскрывают по сварке алюминия и стали. А так в основном применяют тугоплавкие припои на основе серебра, с применением различных флюсов.

Сам заинтересован в методе сварки алюминия со сталью. Все об этом говорят изображают, показывают, снимают видео. А задокументировать и доказать о надежности такой сварки пока еще не осилили.

 

weldingmedia.ru

Как приварить алюминий к алюминию

Сваривание алюминия и изделий из его сплавов является достаточно сложным процессом, так как в процессе сваривания поверхность расплавленного алюминия моментально покрывается тугоплавкой пленкой из оксида алюминия, который исключает процесс диффузии отдельных частиц металла.

Температура плавления пленки оксида алюминия составляет 2050°С, а чистого алюминия — 658°С. Поэтому перед тем, как приварить алюминий к алюминию необходимо провести некоторые подготовительные операции.

Условия сварки алюминия

• Первым и очень важным условием является выполнение ряда подготовительных операций перед сваркой.
• Соединяемые изделия необходимо обязательно обезжирить при помощи растворителей (техническим ацетоном, авиационным бензином), при этом удаляется пленка оксида алюминия с поверхности детали методом химического травления или же механической зачисткой.
• Травление и обезжиривание рекомендуется выполнять за 2-4 часа перед сваркой.
• Таким же способом обрабатывается присадочная проволока.
• Стержни электродов перед нанесением покрытия, также очищаются.
• Электроды перед сваркой подлежат просушке при температуре печи 200°С на протяжении двух часов.
• В результате того, что время плавления электрода из алюминия в два-три раза меньше стального, то и скорость сваривания алюминия, соответственно, должна быть выше.
• Сварочный процесс в пределах использования одного электрода следует выполнять непрерывно, так как повторному зажиганию дуги препятствует пленка из шлака на конце электрода и поверхности кратера.
• Значение сварочного тока рекомендуется принимать силой не больше 60А на 1мм диаметра стержня электрода для обеспечения устойчивого сварочного процесса и минимальных потерь металла при разбрызгивании.
• Сваривание алюминия с толщиной до 2-х мм осуществляется без разделки кромок и применения присадок, а алюминиевые листы толще 2-а мм свариваются с предварительной разделкой кромок или с зазором между изделиями равным 0,5—0,7 толщины деталей (листов). Оксидная пленка удаляется при помощи флюса марки АФ-4А.
• Ручная сварка электродами с покрытием применяется в основном для сплавов технического алюминия типа АМг и АМц, а также силумина, который применяется для мало нагружаемых конструкций.

Изделия и конструкции из технически чистого алюминия свариваются ручной дуговой сваркой электродами марки ОЗА-1, а изделия из силуминов свариваются электродами ОЗА-2.
Сегодня в производстве применяются также электроды ОЗАНА, которые существенно превосходят по технологическим характеристикам электроды серии ОЗА. Применение электродов ОЗАНА обеспечивает хорошую формировку шва, мелкокапельный перенос металла и легкую отделимость корки шлака.

Разделы: Сварочные работы – как варить

Метки: выполнение сварочных работ, сварка своими руками, Сварка- основы

kovka-svarka.net

Электроды для сварки Алюминия со сталью

На производстве порой возникает необходимость собирать самые разнообразные конструкции. И перед сварщиками могут возникнуть нетривиальные задачи одной из которых может стать сварка биметаллических соединений. Одним из таких примеров является сварка стали и алюминия. Ведь эти два материала обладают совершенно разными физико-механическим характеристиками, и по отдельности требуют кардинально разных подходов при соединении электродуговой сваркой. Рассмотрим ниже, можно ли сварить алюминий со сталью с применением электродов.

При непосредственном сваривании алюминия со сталью электродуговой сваркой, происходит образование весьма хрупких интерметаллических соединений. Для получения шва с приемлемыми прочностными характеристиками, необходимо использовать специальные методы работ, которые позволяют нивелировать взаимное отрицательное воздействие пары металлов.

При электродуговой сварке алюминия со сталью плавящимся электродом, существует метод использующий биметаллические вставки. Они представляют собой специальный элемент, в котором алюминий уже скреплен со сталью другим методом. Например, путем прокатывания, трения, сварки взрывом или давлением с нагревом. В процессе сварки обе стороны вставки привариваются к соответствующим металлам.

Рекомендуется начинать со сварки алюминия. Это позволяет получить улучшенный отвод тепла в процессе сварочных работ стали со сталью. Также в процессе работ следует избегать перегрева заготовок, иначе в месте соединения разнородных материалов на вставке возникнет разупрочненное соединение, или даже отслоение материала. При этом нет необходимости использовать специализированные электроды, как при сварке разнородных сталей. Достаточно для сварки каждого типа металла использовать свой электрод.

Если соединение не предъявляет высоких прочностных требований к сварному шву, а требуется только герметизация, то можно использовать метод покрытия разнородными металлами. В случае сварки стали с алюминием, покрытие из алюминия предварительно наносится на стальную поверхность. Для этого можно применять либо метод погружения в расплав алюминия, либо метод напайки алюминия на стальную поверхность. При таком методе нужно применять особый метод сварки, при котором дуга направляется на элемент из алюминия и позволяет расплаву стечь из зоны сварки на зону стального с покрытием. Сходным к вышеописанному методу является нанесение на стальную поверхность серебряного припоя. После этого сварные работы выполняются с применением алюминиевого присадочного сплава, и в процессе необходимо следить, чтобы дуга не пожгла серебряный припой.

Если же брать методы сварки неплавящимся электродом для сварки алюминия со сталью, то самым надежным является применение аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. При подготовке поверхности шва выполняется скос кромок по 70%, чтобы увеличить площадь контакта. Также обязательным условием является нанесением активирующего вещества, как правило, цинка. Перед которым обязательно следует механическая чистка и протравка поверхности. Также, при этом методе нужно соблюдать некоторые особенности положения дуги при сварке, чтобы избежать преждевременного выгорания покрытия в месте сварки.

Как видим, достаточно сложное и капризное соединение может быть выполнено разными способами, в разнообразных условиях и с широким спектром техническим оснащением. Хотя, определенно для выполнения таких швов необходима достаточно высокая квалификация самого сварщика и достаточный опыт в проведении подобного рода работ.

elektrod-3g.ru

Сварка стали с алюминием и алюминиевыми сплавами

---

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек – в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки – в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

---

Алюминий с железом способен давать твердые растворы, интерметаллидные соединения (Fe₂Al₄—62,93 % Al; Fe₂Al₅— 54,71 % Al; FeAl₂ —49,13% Al; FeAl —32,57 % Al и др.) и эвтектику (Al + FeAl₃, Т_пл = 654 °С, содержание железа в металле 1,8%). Растворимость железа в твердом состоянии ограничивается 0,053 % при эвтектической температуре. Растворимость алюминия в железе порядка 32%, т. е. в 600 раз выше. При затвердевании в структуре сплавов алюминия и железа выпадают кристаллы соединения FeAl₅ (59,18 %).

Для условий сварки характерно появление FeAl₃ и Fe₂Al₅. Они обладают низким пределом временного сопротивления (15—17 МПа). Твердость Fe₂Al₅, FeAl₃ и FeAl₂ лежит в диапазоне μv = 9600—11500 МПа. С увеличением содержания железа и с повышением температуры твердость снижается. Для Fe₃Al μv = 2700 МПа. Разупрочнение FeAl₃ и Fe₂Al₅ начинается при температуре 0,45 Т_пл. Для Fe₂Al₅ характерно аномально высокое значение удельного электрического сопротивления.

Интерметаллиды химически стойки. Последующая термическая обработка соединений может привести только к росту протяженности зоны интерметаллидов. В соединении имеют место три характерных участка: железо (сталь)—интерметаллидная зона — алюминий (алюминиевый сплав). Механические свойства соединений зависят от промежуточной зоны — ее состава. количества интерметаллидов, их формы, протяженности, характера расположения и сплошности.

На алюминии образуется химически стойкая тугоплавкая окисная пленка (Аl₂O₃ имеет T_пл = 2047 °С), что при сварке плавлением может привести к дефекту в виде включений этой пленки в металл шва. Использование флюсов не дает положительных результатов: флюсы для сварки алюминия легкоплавки, жидкотекучи, плохо смачивают стали; флюсы для стали активно реагируют с расплавленным алюминием.

Характер диффузионных процессов при сварке в твердой фазе алюминия с железом и сталью на начальной стадии взаимодействия и в дальнейшем отличается. Показано, что в начальный период имеет место диффузия железа в алюминий. В результате в пограничной зоне образуется слой из смеси фаз FeAl₃ + Fe₂Al₅. В дальнейшем при температуре, соответствующей рекристаллизации стали, наблюдается интенсивная диффузия алюминия в сталь. Скорость этого процесса зависит от химического состава материала контактирующих заготовок и условий нагрева. Для твердофазного взаимодействия при определенных температурно-временных условиях сварки может отсутствовать сплошной фронт интерметаллидов.

Реакционная диффузия в системе алюминий — железо наблюдается при температуре >400 °С. Рост интерметаллидного слоя подчиняется параболическому закону: у² = 2k₁τ, где k₁ — величина, пропорциональная коэффициенту диффузии алюминия через слой.

Легирование материалов алюминиевой заготовки Si, Мn и другими элементами, а стали — V, Ti, Si и Ni ведет к повышению энергии активации реакционной диффузии. Их влияние связано с затруднением образования зародышей в промежуточной фазе. Противоположное влияние оказывает С и Мn в стали. Повышенное содержание в определенных пределах в стали свободного кислорода и азота ведет к росту температуры начала образования интерметаллидов. Возникновение интерметаллидного слоя для каждой температуры начинается после некоторого критического времени, т. е. имеет место латентный период (τ₀), по прошествии которого идет интенсивное образование интерметаллидов. Его зависимость от температуры имеет вид

τ₀ = 6,0 10^-13ехр (192,3/RT).

При ведении процесса в твердо-жидком состоянии (с расплавлением алюминия) со стороны железа (стали) образуется Fe₂Al₅, а со стороны алюминия — FeAl₃.

При сварке хромоникелевых нержавеющих сталей с алюминиевыми сплавами интерметаллидная прослойка имеет более сложный характер и в ее образовании участвует Сr и Ni.

Биметаллическое соединение имеет удовлетворительные механические свойства лишь до образования сплошного слоя интерметаллидной фазы. Работоспособность соединения сохраняется при определенном температурно-временном воздействии. Верхний температурный порог для биметаллических изделий из рассматриваемого сочетания материалов составляет 500— 520 °С.

Основными путями получения работоспособного соединения алюминиевых сплавов со сталями являются следующие:

ограничение протяженности слоя интерметаллидных прослоек. Высокая прочность может быть получена при ширине зоны с 10 мкм;

легирование алюминия элементами, сдерживающими образование промежуточной фазы, прежде всего кремнием, а также применение стали с низким содержанием углерода и марганца, что позволяет поднять температуру образования интерметаллидов на 40—60 °С выше температуры рекристаллизации стали. Этот путь может быть с успехом использован при сварке в твердой фазе.

Различия в пластических свойствах и твердости позволяют успешно применять для рассматриваемого сочетания материалов клинно-прессовую сварку при изготовлении биметаллических стержней, трубчатых переходников и т. п. Температура нагрева стальной заготовки, имеющей в продольном сечении форму клина, до 500—600 °С. Предусматривают меры по защите стали от окисления. Высокие механические свойства соединения получаются при использовании покрытий из цинка на поверхности клина.

Диффузионная сварка ведется при температуре 425—495 °С (время до 10 мин, сварочное давление 210—310 Па). Поверхность заготовки из стали покрывается слоем Ni и W. Последний с алюминием способен образовывать эвтектику. При этом температура сварки должна быть ниже температуры образования эвтектики.

Ультразвуковая сварка позволяет получать нахлесточные, точечные и шовные соединения на тонких заготовках. Колебания подаются со стороны алюминия. Толщина алюминия ограничивается величиной порядка 1,0—1,25 мм.

Сварка трением позволяет получать высокого качества соединения, равнопрочные алюминиевому сплаву в отожженном состоянии. В процессе сварки температура в стыке быстро достигает своего максимума и затем стабилизируется. При сварке аустенитной стали 12Х18Н10Т с АД1 продолжительность латентного периода для температуры 660 °С, что близко к развиваемой в стыке, составляет 100—120 с. Продолжительность сварки ~ 10 с. Поэтому интерметаллидная фаза не успевает образоваться в сколько-нибудь значительных количествах. С другой стороны, непрерывно идущая осадка (главным образом за счет алюминия) способствует получению чистого от интерметаллидов шва (суммарная осадка ~14 мм).

При наличии в алюминиевом сплаве магния продолжительность латентного периода резко сокращается. Поэтому алюминиевые магниевосодержащие сплавы сваривают на режимах, обеспечивающих температуру в стыке не выше 500 °С.

Сварка взрывом таких материалов требует применения барьерного слоя, который наносится на стальную заготовку. Этим способом получают слоистые листы и ленты.

Широкое применение получила сварка прокаткой, которая позволяет регламентировать температуры нагрева зоны соединения. Таким способом в промышленных масштабах сваривается 12Х18Н10Т +АМг6; армко-железо +АМг5 и другие сочетания.

При сварке плавлением и сварко-пайке процессы зарождения и роста интерметаллидной прослойки идут значительно интенсивнее. При формировании соединения существенным является смачивание твердой стали алюминием. Для улучшения смачивания и тем самым сокращения времени контакта расплава со сталью прибегают к легированию шва и нанесению покрытий на поверхность стальной заготовки (цинковое, цинко-никелевое — как наиболее технологичное и недорогое). После смачивания идет процесс растворения железа в жидком алюминии. Установлено, что образующаяся в процессе растворения фаза Fe₂Al₅ может переходить в расплав в виде кристаллов и растворяться. Причем скорость роста промежуточного слоя больше скорости растворения, что делает невозможным получение соединения без интерметаллидных прослоек. Снижения отрицательного действия этого фактора можно добиться увеличением объема расплава алюминия (предварительная разделка кромки), оптимизацией режима с целью ограничения температуры расплава, легированием ванны через присадочный материал элементами, влияющими на скорость роста и состав интерметаллидной прослойки. Введение в шов Si (4—5%), Zn (6,5—7%), Ni (3—3,5%) позволяет уменьшить толщину интерметаллидного слоя и получать соединения с прочностью на уровне 300—320 МПа.

С учетом отмеченных особенностей в практике нашли применение два варианта технологии соединений методами плавления алюминия со сталью: 1) сварка-пайка с предварительным нанесением на стальную кромку покрытия с использованием аргонодуговых аппаратов с неплавящимся электродом и 2) автоматическая дуговая сварка плавящимся электродом по слою флюса АН-А1. Покрытия (цинковые, алюминиевые) имеют толщину 30-40 мкм и наносятся гальваническим способом или алитированием. При сварке необходимо вести дугу по кромке алюминиевого листа на расстоянии 1—2 мкм от линии стыка и соблюдать определенную скорость (при малых скоростях наблюдается перегрев и выгорание покрытий, при больших — несплавления).

При сварке под флюсом роль флюса сводится к улучшению смачиваемости и торможению образования интерметаллидов. Необходимо не допускать прямого воздействия дуги на кромку стали, а разделку кромки на стали делать возможно ближе к очертанию профиля ванны. Таким способом сваривают толщины 15—30 мм.

www.autowelding.ru