СПОСОБ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ Российский патент 1994 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к способам микроплазменной сварки легких сплавов пульсирующим током.

Известен способ дуговой сварки под слоем защищающей от окисления атмосферным воздухом жидкости, например солей, кислот и щелочей [1]. Также известен способ сварки алюминия в микроплазменном режиме [2].

Независимо от способа сварки поверхности свариваемых кромок должны быть не только механически очищены, но и хорошо протравлены различного рода травителями. После обработки металла травителями необходимо тщательно промыть места травления теплой водой и просушить теплым воздухом или, в крайнем случае, протереть сухими деревянными опилками. Все это снижает производительность труда и ухудшает его условия.

Практически ни по одному из способов нельзя сварить прецизионные детали сложной конфигурации.

Цель изобретения состоит в повышении производительности процесса за счет исключения предварительной механической очистки, промывки и травления деталей.

Еще одной целью является создание такого способа, который позволяет автоматически сваривать детали сложной конфигу- рации, в т.ч. прецизионные без отслеживания траектории стыков свариваемых деталей.

Поставленная цель достигается тем, что сварку деталей производят в емкости с щелочным электролитом с концентрацией гидроксида калия (КОН) 0,001. ...0,005 при температуре раствора 20...60^оС.

Процесс сварки ведут в микроплазменном режиме.

Предложенный способ конкретно осуществляется следующим образом.

Предварительно собранные детали помещают в ванну (емкость) с водным раствором электролита концентрацией КОН - 0,001...0,005 (1...5 г на 1 л) и температуре электролита 20...60^оС.

Процесс ведут в микроплазменном режиме в течение 60...200 мин при пульсирующем токе положительной и отрицательной полярности с частотой 50 Гц, при соотношении интенсивностей катодного и анодного токов I_k/I_a=1,0...1,3 и напряжении 400..600 В, плотность тока 5...20 А/дм².

Поскольку указанное напряжение выше напряжения искрения электролита, между электролитом и электродом-сборкой возникает множество микродуговых и дуговых разрядов (температура которых до 3300 К), быстро перемещающихся по поверхности электродов сборки. В результате происходит микроплазменная сварка плотно соединенных кромок свариваемых деталей. Так как микроплазменный процесс протекает по всем поверхностям одновременно, то форма (геометрия) свариваемых деталей не будет влиять на процесс сварки. При этом предлагаемый способ сварки не требует предварительного травления и подготовки кромки.

Однако следует отметить, что прочность сварного шва зависит от состава флюса, концентрации электролита, времени проведения процесса сварки при оговоренных соотношениях катодного и анодного токов 1...1,3, плотности тока 5...20 А/дм², напряжения 400...600 В, частоты пульсирующего тока положительной и отрицательной полярности 50 Гц.

В таблице приводится зависимость характеристик сварного шва деталей из алюминиевого сплава Д16 от состава флюса-электролита при времени обработки 120 мин и плотности тока 20 А/дм².

В примере 2 и 3 в состав электролита введена соль Na₂SiO₃концентрацией в примере 2 2 г на 1 л и в примере 3-6 г на 1 л.

Указанную соль электролит может содержать в пределах до 12 г на 1 л. Концентрация зависит от марки свариваемых сплавов и требований, предъявляемых к сварному шву.

Прочность сварного соединения σ_су достигается спустя 180...200 мин обработки 340 МПа, что практически совместимо с прочностью основного металла.

Использование предлагаемого технического решения по сравнению с известным значительно упрощает процесс сварки, позволяет сваривать детали любой конфигурации, в т.ч. прецизионные детали без отслеживания траектории стыков. После сварки не требуется промывки и сушки свариваемых деталей. Достаточно слегка протереть изделие.

Он может применяться на предприятиях швейной промышленности, особенно при сварке мелких деталей из алюминиевых сплавов, от которых требуется высокая теплостойкость поверхности, т.к. одновременно с процессом сварки на поверхности свариваемых деталей образуется слой материала, который состоит из твердых фаз, содержащих α= γ= Al₂O₃ и муллит.

Соотношение фаз зависит от марки свариваемых сплавов.

Толщина слоя по истечении 180...200 мин достигает 200..400 мкм в зависимости от режима обработки и обрабатываемого материала.

Как известно/ этот слой и придает свариваемым деталям высокую износостойкость/ теплостойкость/ коррозийную стойкость.

Применение: сварка цветных металлов. Сущность изобретения: детали из легких сплавов помещают в емкость, содержащую в качестве флюса водный раствор электролита с концентрацией гидроксида калия 0,001 - 0,005 г/л при температуре раствора 20 - 60°С. Процесс ведут в микроплазменном режиме при асимметричном пульсирующем токе плотности 5...20 A/дм² , напряжении 400...600 В, частоте 50Гц в течение 60...200 мин. Изобретение позволяет упростить процесс сварки за счет исключения предварительной очистки и травления деталей, а также сваривать детали сложной конфигурации. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ пульсирующим током, отличающийся тем, что сварку деталей производят в емкости с щелочным электролитом с концентрацией гидроксида калия 0,001 - 0,005 г/л при температуре раствора 20 - 60^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс сварки ведут с частотой пульсирующего тока положительной и отрицательной полярности 50 Гц, при этом соотношение катодного и анодного токов составляет 1,0 - 1,3, плотность тока - 5 - 20 А/дм², напряжение - 400 - 600 В.