Черная копоть при сварке сплавов алюминия

[di4]

После полуавтоматической сварки сплавов алюминия с магнием (или присадкой) вокруг швов остается черная копоть. Поначалу подумал что черной копотью может быть углерод, но откуда в АМг углерод?

Наткнулся на следующий текст:

 

"Для того, чтобы обнаружить присутствие углерода в углекислоте, не­обходимо отнять у неё кислород. Этого можно достигнуть, заставив ки­слород соединиться с каким-нибудь телом, обладающим ещё большим к нему сродством. Таков, например, металл магний, проволока которого сгорает, распространяя ослепительный свет. Зажигаю проволоку и опус­каю её в стеклянную банку, заключающую обыкновенный воздух. Прово­лока сгорает, и на дно падает совершенно белая зола. Это магнезия, со­единение металла магния с кислородом. Повторяю тот же опыт, но на этот раз погружаю горящую проволоку в сосуд с углекислотой. Теперь уже она вынуждена добывать себе кислород, отнимая его у углерода, и этот последний должен обнаружиться. И действительно, на этот раз про­волока горит не тихо, а с треском, как бы с целым рядом маленьких взры­вов. а на стенках стеклянного сосуда осаждается черная копоть. Это осво­бодившийся углерод.

Итак, в атмосферном воздухе, в невидимой для глаза форме, постоянно присутствует громадный запас углерода."

Предполагаю что копоть это и есть углерод, но откуда с среде аргона углекислый газ? Наверное раскаленный магний покидая пределы газовой защиты реагирует с углекислым газом воздуха, но почему он не реагирует со свободным кислородом и не выпадает в белый порошок?

[мутный]

А если в самом свариваемом металле есть какие-нибудь примеси,которые дают черный налет и необязательно это углерод?Из практического опыта своего могу сказать, что производя все одинаковые операции по подготовке детали к аргонно-дуговой сварке результат может быть разный.Наиболее хорошо варятся детали мотоциклов и авто японского производства(к примеру), из АМГ сплавов, а вот некоторые китайские детальки заставляют сильно плеваться.Как раз из них и прет чернота,хотя все операции по подготовке,повторюсь, одинаковые.

[di4]

мутный, ну вроде мы как заметано, что черный налет вокруг шва после сварки образуется при сварке алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния. Ну уж больно налёт на сажу смахивает. Хотя может и примеси.

 

Сметаешь так щеточкой на совочек сажу и в картридж лазерного принтера. 

[Максимилиан]

Теория нам говорит что это Магний и такой налет свойственет богатым магнием сплавам, особенно если и варяться они чем-то богатым магнием (5356) например. Испаряется, улетает и дает черную каемку при резком окислении. Даже на TIG сварке на -рестарте шва или от прихватки (пока одно место греется) нормальное явление с 5356 на АМг или 6063(АД31) - если сам шов блестит, а снаружи черный налет, то все как-бы нормально.

[di4]

Максимилиан Спасибо. Магний он вроде не черный.

[Максимилиан]

Наверное раскаленный магний покидая пределы газовой защиты реагирует с углекислым газом воздуха, но почему он не реагирует со свободным кислородом и не выпадает в белый порошок?

Уточню, не черное магний - а причина магний. И с кислородом он реагирует, но с co2 реакция куда активнее и черный налет виднее чем белый (учитывая белый налет оксида алюминия). Там еще и нитрид образуется, но сразу разрушается, а могли бы иметь зеленоватый-люнинисцентный налет

Хотите пожар до небес - попробуйте тушить горящий магний углекислотой.

[di4]

Максимилиан. ))) Я так понимаю улучшать газовую защиту бесполезно? Налет будет всегда только в меньших колличествах?

[ARGONIUS]

@di4, пробовал, от расхода аргона не зависит13-15 л/мин хватает. Попробуйте варить горелкой от себя, так копоти меньше.

[Максимилиан]

Максимилиан. ))) Я так понимаю улучшать газовую защиту бесполезно? Налет будет всегда только в меньших колличествах?

А газ тут в какой-то степени вторичен, ну если только колпаком совсем накрыть, но это не решит главную проблему - обеднение сплава. У магния т. плавления почти как у алюминия и плавяться они вместе красиво, а вот температура кипения как у цинка  - вот он и летит (всего + 250гр от плавления и закипел), поэтому надо играть с тепловложениями и скоростью, а черная копоть - это удобный индикатор.

[di4]

Ну если уменьшить сварочную ванну и увеличить диаметр сопла горелки с линзой (для РАД), поиграться расходом может прокатит. Ну буим пробовать если алюминий в заказе появиться. Спасибо.

[ARGONIUS]

@di4, каким образом можно уменьшить св.ванну при п/а сварке, я и не представляю. Ток сбросить если только, но и это ничего не даст- копоть не исчезнет. Нормальное это явление для п/а сварки алюминия.

А вот при ручной аргонно дугово сварке чёрной копоти на шве не должно быть , если такое появляется это значит что то не то с газовой защитой. Увеличение расхода аргона, диаметра сопла и газовая линза могут не помочь, потому что и на обычной керамике шов должен быть чистым.

[G_Kar]

Копоть может давать влага на поверхности металла. Недавно варили нержавеющие ванны и лезла копоть на поверхности шва. Потом стали перед сваркой прогревать металл пропаном и прям видно было, как с виду сухая поверхность высыхает. С алюминием сложнее, почернения рядом со швом постоянно присутствуют, но я всегда думал, что это выгорает оксидная пленка.

[di4]

ARGONIUS Увеличение расхода аргона, диаметра сопла и газовая линза могут не помочь, потому что и на обычной керамике шов должен быть чистым. 

 

Что есть "обычная керамика" ? Спасибо.

Уменьшить сварочную ванну на полуавтомате, по моему мнению (возможно я ошибаюсь потому как я на практике такого еще не пробовал), можно снижением напряжения, уменьшением скорости подачи проволоки, увеличением скорости сварки и уменьшением температуры сопутствующего подогрева. Правда у нас процесс импульсный, но параметры импульса я задаю в ручную. У полуавтоматов тоже есть сопла с различным внутренним диаметром выходного отверстия. 

[ARGONIUS]

@di4, если уменьшить на полуавтомате значение тех характеристик про которые вы говорите, возможно ванна и уменьшится, но ведь тем самым уменьшится и сварочный ток. Следовательно чтоб заварить тот же объём, нужно будет делать больше проходов.

Стандартое керпмическое сопло для ручной аргонно дуговой сварки отличается от такого же сопла с газовой линзой. Керамика с газовой линзой такая, побольше в диаметре и вместо обычного цангодержателя стоит латунный цилиндрик с набором сеточек внутри, они нужны чтобы поток аргона из сопла был спокойным, ламинарным. Резко уменьшается расход аргона и качество газовой защиты становится лучше. Нет завихрений защитного газа и как следствие исключается примешивание воздуха в зону защиты ванны.

На полуавтоматы такая штука конструктивно не подходит, во всяком случае я о таком не слышал.

[di4]

ARGONIUS Спасибо. Понял будем искать.

Понимаете в чем фигня. Если по бокам шва остаеться черная копоть при полуавтоматической сварки это означает, что процесс полуавтоматической сварки в отличае от сварки ручной аргонодуговой неплавящимся электродом происходит с меньшим легированием шва так как выгорает магний и это означает, что при полуавтоматической сварке необходимо брать проволоку более легированную магнием чем при РАД, с точки зрения логики.

 

Улучшение защиты при полуавтоматической сварке можно произвести увеличением внутреннего диаметра сопла, изменением вылета электрода (расстояния от конца наконечника до плоскости свариваемой детали), изменением заглубления наконечника в сопло или приспособлениями.

1. Заменить сопло.

2. Изменение вылета электрода. Горелочку пониже опустить при сварке.

3. Изменением заглубления наконечника в сопло. Производители выпускают вставки (деталь между горелкой и наконечником) и наконечники разной длинны. И собрав эту конструкцию зачастую заглубление оказывается различным. Я наблюдал от 5 до 0 мм. Идеально по моему мнению 1-2 мм заглубление. Но для импульсных процессов зачастую заглубление до 7 мм так как там длиная дуга.

4. Самое интересное. Приспособления. Старый способ. Например при сварке стыкового шва паралельно вдоль шва с одной стороны можно с положить уголок 50х50х5. И опереться есть на что и защита лучше. а лучше два уголка с обоих сторон.

[ARGONIUS]

@di4, не знаю как вам удастся улучшить защиту, возможно что то и получится, я просто варил углом вперёд, горелку вёл от себя. Правда так проплавление похуже, но я просто увеличил ток, и получалось нормально. По поводу копоти я вообще не парился, выгорает там чего то, ну и ладно. Кстати я вовсе не уверен что это именно магний. Просто потрите в пальцах кусочек АМг, разве тёмный налёт не остаётся? Может эта копоть просто испарившийся и оседающий по краям шва алюминий? При ручной сварке то ведь не происходит такого, потому что там переноса металла нет, присадка просто плавится в краешке ванны. Это при нормальном процессе сварки. А попробуйте макнуть вольфрам в ванну, что получится? Всплеск и чернота вокруг. Потому что это уже не режим горения дуги, а короткое замыкание. Понятно что импульсный режим на п/а это не короткое замыкание, но ванну там спокойной как при ручной сварке не назовёшь. Всё таки при переносе падающие от проволоки капли выбиваютиз ванны какое то количество алюминия, а сама дуга то что выплеснулось испаряет. Вот она и чернота и не столь важно что это магний или алюминий. В крутых брэндовых источниках борются с этим явлением изменяя сварочный ток в разные фазы отрыва и погружения капли в сварочную ванну и швы таких источников гораздо эстетичнее. У линкольна вроде STT называется такая технология, сапёр_24 выкладывал в теме про импульсники.

Так то эта технология используется для чёрной стали в углекислоте, но я думаю что то подобное есть во всех дорогих сварочных полуавтоматах, для каждого материала и величины сварочных параметров своя программа управления каплепереносом. Отсюда и такое обилие прошивок и программ управления горением дуги. Возможно я ошибаюсь в чём то, если кто поправит буду признателен.

Но это теория, а на практике- далась Вам эта чернота. Лишь бы шов сам пористым не был. Про выгорание (или теоретическое выгорание) легирующих элементов я бы вообще не стал заморачиваться. В самой проволоке уже по умолчанию количество легирующих элементов должно быть выше. На нержавейке это так и есть, не думаю что это правило не соблюдается производителями для Ал проволоки. Лишь бы присадка или проволока соответствовала свариваемому материалу. А "поправка на выгорание" это головная боль производителя, а не Ваша.

[di4]

 

ARGONIUS Ну да вобщем то это головная боль производителя. Тока у меня такая же тема на сварке никелевых сплавов правда в несколько меньшей степени, которые зачастую лапшой варят и нет никакого производителя.) Спасибо.

 

[ARGONIUS]

@di4, я может какую то крамолу сейчас скажу, но когда не знаю марки аустенита, беру и варю его нихромом х20н80. Мне кажется в любом случае это лучше лапши будет.

[di4]

ARGONIUS Не нам такого делать низя. Что заложено тем и варим.)

Тема то вобщем то про копать после сварки алюминия полуавтоматом - что это и как устранить и надо ли устранять.

 

В принципе понятно чем менее стабилен процесс формирования ванны тем больше разбрызгивания металла тем больше копоть. Наиболее стабильный процесс mig pulse, но насколько я понял он накладывает определенные ограничения по технике сварки так как там дуга горит постоянно и давление дуги больше чем при обычном процессе, не рекомендуется топить дугу в ванне, а дуга должна быть всегда спереди ванны. Так же нельзя наклонять горелку от  вертикали вправо или влево поперек оси шва так как дуга выдувает сварочную ванну в бок.

Ладно буим изучать. 

[di4]

http://www.youtube.com/watch?v=8HbwAG2tz94

 

вот тут мелькают почерневшие швы на пульсе.

[di4]

http://www.youtube.com/watch?v=kkiNK4D_i6o

 

Горелку под углом 45 держит.

Полуавтомат:

Transmig 320SP

[ARGONIUS]

Ну не видел я п/а сварку алюминия без копоти Ни в ютубе, ни в жизи. И варят далеко не чайники. Единственное видео где копоть была только в начале шва и немного в конце видел где то на ютубе, но там варил не человек а автоматическая головка.Под 45º я держу горелку когда тяну её на себя, т.е веду шов назад. Углом вперёд варю отвеснее, наверное 65-70º.

Я бы беспокоился если бы шов был совсем уж весь чёрный, при ведении горелкой углом вперёд от себя. И уж совсем не годится если он пористый. А чернота по краям, и светлый шов при ведении горелкой вперёд и даже подкопчёный шов при ведении горелкой на себя- обычное дело.

[МИХА75]

 

 

Ну не видел я п/а сварку алюминия без копоти

Дима и наверное  не увидишь.Сущность метода (П/а),процесс очистки от оксидной плёнки с одновременной подачей проволоки,плёнка не успевает полностью испариться (остатки в виде чёрной копоти по краю шва).Для П/а сварки это нормально.

[di4]

ARGONIUS ну вот там ссылки выше есть швы где копоть только с одной стороны, а некоторые без копоти. когда трубы под углом сваривает время  3 44 -3 55 мин.

 

 

Не разобрал, у Вас импульсный процесс?

Какой у Вас внутренний диаметр выходного отверстия сопла?

Какой диаметр проволоки?

И какое заглубление наконечника внутрь сопла?

Какой защитный газ Аргон, Аргон смесь сгелием?

 

Ну в начале и в конце оно и понятно. Сварщикам ведь невдомек что продувка должна быть больше перед началом сварки и по окончанию горелку сразу после отпускания кнопки убирать не надо, а надо подержать чуток. Ониж вечно торопятся.))

 

Если я Вас достаю, извините. Выж можете не отвечать. Я просто завел тему и пытаюсь понять суть явления и возможности его устранения. Ни в чьём профессионализме я не сомневаюсь. Я ж технолог, у меняж мозг работает отдельно от меня. Мне задают вопрос, а мозг уже автоматически ищет ответ, его уже не остановить.)

 

По поводу уменьшения режима. Каждый диаметр алюминиевой( и не только алюминиевой) проволоки работает в определенном диапазоне тока и напряжения. Например в описании алюминиевой проволоки можно встретить  таблицу возможных диапазонов. Полезная вешь кстати при выборе диаметра. При этом диапазон использования проволоки может также зависеть от процесса. В описании Transmig 320SP написано (как я понимаю) что наиболее подходящий процес для сварки алюминия и алюминиевых сплавов Pulse MIG. Этот процесс характеризуеться более длинной дугой и я считаю что он требует: 1. Большего заглубления наконечника в сопло примерно 5-7 мм для обеспечения защиты  2. Большего внутреннего диаметра выходного отверстия сопла и 3. Большего расхода защитного газа чем при обычном процессе сварки в низкоуглеродистых сталей в среде смеси аргона с углекислым газом.

[di4]

Вроде перед сваркой алюминия проводят зачистку свариваемых кромок с целью удаления оксидной пленки.