Восстановление деталей сельскохозяйственных машин из алюминиевых сплавов пайкой водородно-кислородным пламенем

ВОССТАНОВЛЕНИЕ  ДЕТАЛЕЙ С.-Х. МАШИН ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ  СПЛАВОВ ПАЙКОЙ ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНЫМ ПЛАМЕНЕМ.

Аннотация: В данной статье рассматривается восстановление деталей с.-х. машин из алюминиевых сплавов способом газопламенной пайки, описывается сложность процесса, даны рекомендации по перемещению и наклону газовой сварки,  описано строение водородно-кислородного пламени.

Ключевые слова: Водород, деталь, восстановление, пламя, алюминий.

В области газопламенной обработки  материалов одним из перспективных  источников горючего газа являются, получившие довольно широкое распространение в последние годы, электролизно-водные установки, в которых в результате электролиза водных растворов электролита получают водородно-кислородную смесь или раздельно водород и кислород. Использование таких установок позволяет в значительной мере сократить потребление дефицитного карбида кальция и многомиллионного парка ацетиленовых и кислородных баллонов, требующих для своего обслуживания значительных ресурсов.

Сварка и наплавка алюминия и его сплавов осложняется тем, что на поверхности расплавленного металла образуется тугоплавкая плёнка оксида алюминия. Эта плёнка резко ухудшает качество и физико-механические свойства сварного шва и наплавленного слоя металла, образуя в наплавленном слое большое количество неметаллических включений и ухудшая сцепление его с основным сплавом. Это объясняется тем, что оксид алюминия плавится при температуре 2050ºС, а температура плавления алюминия 658ºС.

Для защиты металла от окисления  и удаления окислов с кромок свариваемых деталей, а также от водорода, который в отличие от других газов, обладает способностью растворяться в алюминии и при определенных условиях образовывать поры в металле швов, применяют специальные флюсы. Наиболее распространен флюс АФ-4А состава: 28% NaС1, 50% КС1, 14% ZiСl, 8% NaF. При сварке флюс вводится или с присадочным прутком, или предварительно наносится на кромки в виде пасты, разведенной в воде. В качестве присадочного металла применяют сварочную проволоку из алюминия или его сплавов. Диаметр присадочной проволоки зависит от толщины свариваемого металла. При подготовке деталей из алюминиевых сплавов под сварку профилируют свариваемые кромки, удаляют поверхностные загрязнения и окислы.

Направление движения горелки и наклон ее к поверхности металла оказывает большое влияние на эффективность нагрева металла, производительность сварки и качество шва. Различают два способа сварки: правый и левый (рисунок 1). При пайке алюминия водородно-кислородным пламенем предпочтительнее левый способ, так как при нем происходит дополнительная защита от окисляющего действия воздуха.

Рисунок 1. Способы  перемещения газовой сварки

Тепловое воздействие  пламени на металл зависит от угла наклона оси пламени к поверхности  металла (рис. 2). Алюминий паяется под углом 20º так как легче избежать пережога и коробления кромок свариваемых деталей.

Рисунок 2. Применяемые углы наклона горелки в зависимости от толщины металла.

Рисунок 3. Распределение температуры по оси нормального газового пламени.

Газовое сварочное водородно-кислородное пламенем "нормальное" пламя имеет форму, схематически показанную на рисунке 3.

Во внутренней части ядра пламени 1 происходит подогрев газовой  смеси, поступающей из сопла до температуры  воспламенения.

Зона 2 является наиболее важной частью сварочного пламени (сварочной  зоной). В ней происходит первая стадия водорода за счет кислорода, поступающего в сопло из электролизера, в результате чего здесь развивается максимальная температура. Содержащиеся в сварочной зоне газы обладают восстановительными свойствами по отношению к оксидам многих металлов, в том числе и к оксидам алюминия. Поэтому ее можно назвать восстановительной.

В зоне 3 или факеле пламени  протекает догорание газов за счет кислорода воздуха что отражает состав газов в факеле. Содержащиеся в факеле газы и продукты их диссоциации  окисляют металлы, т.е. эта зона является окислительной. Вид водородно-кислородного пламени зависит от соотношения в газовой смеси подаваемой в горелку кислорода и водорода называется коэффициентом β.

Рисунок 4. Строение водородно-кислородного пламени

Смесь гремучего газа с парами бензина  обеспечивает нормальное протекание процесса горения при b₀=0,45…0,48 (см. рисунок 4). При больших значениях b₀ процесс горения приобретает окислительный, при меньших — наводороживающий характер.

Список литературы:

1 Верховенко А. В., Тукин А. К. Справочник сварщика.- М. Машиностроение, 1986.

2 Лупачёв В. Г., Сварочные работы.- М., Машиностроение, 1990

3. Сварка, пайка, склейка и резка  металлов и пластмасс. Справочник. – М.: Металлургия, 1985. – 480 с.