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.