Применение и технология производства алюминиевой проволоки

Алюминиевая проволока (АП) используется для изготовления кабелей, для фиксации каких-либо объектов во время строительных работ, а также для сварки. Но какими технико-прикладными свойствами обладает АП? Как используется алюминиевая проволока для полуавтомата? И какие марки этого материала можно встретить на российском рынке? Ниже мы рассмотрим эти вопросы.

Основные сведения об АП

Алюминиевая проволока (АП) — это тонкий металлический шнур большой длины, который производят из металлических сплавов на основе алюминия. В качестве исходного сырья обычно применяется алюминий с небольшим количеством легирующих добавок — это может быть хром, железо, ванадий, вольфрам, углерод. Легирующие добавки защищает материал от растрескивания, повышают прочность, минимизируют риск коррозии.

Алюминиевая проволока может выпускаться в различных разновидностях, а основными отличиями являются следующие параметры — диаметр сечения материала, наличие дополнительных добавок, технология производства, способ финальной обработки. Для удобства транспортировки АП обычно упаковывают в бухты или катушки.

Технологии производства

Алюминиевая проволока для сварки производится с помощью двух технологий:

• Метод прессования. Для производства берется тонкая деталь-заготовка из алюминия, которая разогревается до высокой температуры. После этого деталь помещается в специальный матричный пресс, где происходит ее прессование, что приводит к уменьшению диаметра до нужных размеров. После нескольких циклов прессования образуется АП нужных размеров. Прессование является хорошим, дешевым методом производства, а с его помощью можно получить хорошую проволоку среднего качества. Существуют точные прессы, которые позволяют получить высококачественную АП. Однако стоят такие прессы достаточно дорого, поэтому на практике такая технология применяется не слишком часто из-за низкой экономической целесообразности.
• Метод волочения. Для производства также используется тонкая деталь-заготовка на основе алюминия. Деталь не подвергается температурной обработке, хотя существуют и тепловые способы обработки материала. Во время волочения заготовка проходит сквозь специальные фасонные отверстия, диаметр которых меньше диаметра заготовки. При прохождении сквозь отверстие диаметр заготовки уменьшается. Чтобы уменьшить исходную заготовку до нужных размеров, исходная деталь помещается сразу в несколько фасонных станков, которые обладают все меньшим и меньшим диаметром отверстия. Волочение является оптимальным способом изготовления АП, однако эта технология является более сложной.

Маркировка алюминиевой проволоки

Согласно ГОСТ любая алюминиевая проволока должна иметь маркировку, которая отражает состав и технологию производства материала. Если АП является иностранным товаром, то в сопроводительной документации необходимо указать дублирующее название на русском языке, которое будет соответствовать нормам ГОСТ. Маркировка имеет вид буквенно-числового кода, который имеет фиксированную структуру. Код состоит из шести блоков, которые можно условно обозначить следующим образом: T XXX Y Z1 Z2 N. Расшифровка кода будет такой:

• T — это индекс, который отражает технологию производства материала. Индекс может принимать два значения: В — волочение, П — прессование.
• XXX — этот индекс отражает наличие примесей в материале. Для отделения одной смеси от другой используется знак точки. Обратите внимание, что указываются только те смеси, которые присутствуют в материале в концентрации 1% или выше. Расшифровка основных индексов-примесей: Св — свинец, А — азот, Мц — марганец, С — кремний, Т — титан, П — фосфор, Ш — магний. Рядом с символом может стоять число — оно отражает процентное содержание этого вещества в материале.
• Y — этот индекс указывает на способ финальной обработки сплава, из которого изготовлен материал. Для случая алюминиевой проволоки индекс может принимает два значения: Н — наклеп, М — отжиг.
• Z1 — индекс отражает диаметр проволоки в миллиметрах. Индекс обычно записывается с указанием сотых долей через точку. Если диаметр является целочисленным значением, то в конце ставится символ 00.
• Z2 — индекс отражает способ упаковки материала для транспортировки. Может принимать два значения: БТ — бухты, БР — катушки.
• Обратите внимание, что индексы Z1 и Z2 обычно объединяются друг с другом с помощью символа «x». Он является техническим символом и не несет какого-либо значения.
• N — этот финальный индекс отражает стандарт ГОСТ, в соответствии с которым сделана данная проволока. Стандарт записывается в полном виде — сперва указывается слово «ГОСТ», а потом прописывается технический номер стандарта.

Неподготовленному человеку такая маркировка может показаться сложной и запутанной. Однако ничего сложного здесь нет.

Расшифровка

Несколько популярных марок АП и их расшифровка:

• Марка В. Св. АМг5. М. 4.00хБТ ГОСТ 7871-75. Материал получен методом волочения. Основные примеси — свинец (1%), азот (1%), марганец (5%). Финальная обработка выполнялась по технологии отжига. Диаметр — 4 миллиметра. Проволока алюминиевая упакована в бухты. Материал сделан в соответствии со стандартом ГОСТ 7871-75.
• Марка П. Св. АМц. Н. 5.00хБР ГОСТ 7871-75. Технология производства — прессование. Основные примеси — свинец (1%), азот (1%), марганец (1%). Финальная обработка выполнялась с помощью наклепа. Диаметр — 5 миллиметров. Метод упаковки — катушки. Материал сделан в соответствии со стандартом ГОСТ 7871-75.

Сварка с помощью АП

Проволока алюминиевая обладает рядом характерных физических особенностей, которые налагают ряд ограничений на сварку. Рассмотрим эти особенности:

• Высокая теплопроводность. С физической точки зрения это свойство означает, что материал будет быстро получать и передавать тепло. То есть металлический шнур из алюминия будет быстро нагреваться и остывать по всей своей длине. Может показаться, что это явление является позитивным — материал не нужно нагревать слишком долго, что экономит заряд сварного оборудования. Однако у этого явления есть негативная сторона — быстрое остывание неудобно тем, что сварщику придется постоянно поддерживать высокую температуру в сварочной области. А в случае случайного перегрева материала может произойти растрескивание алюминия, что значительно ухудшит качество сварного шва. Поэтому сварку с помощью АП следует проводить в несколько этапов, чтобы стабилизировать температуру в области сварки. А перед работами рекомендуется нагреть материал.
• Высокая электропроводность. Это свойство означает, что в во время работы расплавленный металл будет активно проводить электрический ток. С практической точки зрения это значит, что такую проволоку необходимо будет поэтапно нагревать, чтобы избежать резкого перегрева. А перед проведением работ рекомендуется также выполнить предварительный подогрев заготовок. Иными словами, высокая электропроводность налагает те же ограничения, что и высокая теплопроводность.
• Средняя защита от коррозии. При повышении температуры во время сварочных работ химическая инертность алюминия снижается. Поэтому существует риск, что во время работ атомы алюминия будут активно вступать в реакцию со внешней средой. Активнее всего алюминий вступает в реакцию с кислородом, азотом, водородом. Образование сложных соединений на основе алюминия чревато тем, что это сильно снижает качество сварного шва. Также это значительно повышает риск коррозии (ржавчина может распространиться по всей плоскости детали). Для минимизации риска образования окислов работу рекомендуется проводить в защитной газовой среде, которая предотвращает контакт алюминия с внешней средой.

Дополнительные советы относительно сварки АП

Алюминиевую проволоку следует использовать только для сварки изделий из алюминия — для сварки изделий из других металлов применять АП не рекомендуется. Оптимальным способом сварки будет применение полуавтомата или электродуговой технологии. В качестве защитного газа следует использовать аргон — это вещество обеспечивает практически 100% защиту алюминия, а стоит такой газ достаточно дешево. Для сварки не рекомендуется применять длинную широкую АП.

Алюминий обладает высоким коэффициентом линейного расширения при нагреве. Поэтому в случае использования длинной проволоки после остывания есть большой риск образования трещин в шве. Хотя в случае применения короткого шнура риск растрескивания минимален.

Еще несколько советов:

• На поверхности любого металлического предмета есть тонкая оксидная пленка. В случае железа, чугуна, стали или меди пленка разрушается самостоятельно во время сварки (за исключением чувствительных сплавов). Поэтому обычно перед сваркой такую пленку не удаляют. В случае алюминия пленка функционирует по-другому — во время сварочного нагрева пленка не разрушается, а частично расплавляется и переходит в состав основного материала. После остывания она затвердевает и кристаллизуется. Это приводит к значительному повышению хрупкости сплава + ухудшается качество сварного шва. Поэтому перед проведением сварки следует снять оксидную пленку любым удобным способом — механическая обработка, нагрев, щелочные ванны.
• Во время сварки полуавтоматом с применением АП существует риск прилипания проволоки к металлу вне активной зоны. Однако есть одна хитрость — четырехвалковые сварные установки улучшают стабильность подачи проволоки в активную зону, поэтому в случае применения подобных аппаратов риск прилипания минимален.
• Еще одной проблемой сварки алюминия является образования кратеров и трещин в области шва после остывания. Технические уловки здесь не помогут, поскольку кратеры образуются на этапе остывания материала. Однако есть одна физическая хитрость — во время сварки придайте шву выпуклую форму. В таком случае избыточное давление, которое приводит к образованию кратеров, будет равномерно распределено по всей поверхности шва, поэтому риск образования трещин будет минимален.

Транспортировка, хранение

По ГОСТ для транспортировки алюминиевая проволока для полуавтомата должна быть упакована в крупные бухты или катушки. Бухту или катушку нужно упаковать в герметичную полиэтиленовую пленку или бумагу, чтобы минимизировать контакт материала с окружающей средой. На упаковку с проволокой наносится специальный ярлык, который содержит краткие сведения о товаре. Обязательные сведения:

• Полное и краткое название завода-изготовителя + товарный знак.
• Кодовое обозначение проволоки (правила маркировки Вы можете найти выше).
• Номер партии, общая масса материала (с упаковкой и без).
• Дата химической обработки и герметизации (если обработка не проводилась, то этот факт следует отразить в документе).

При необходимости бухты и катушки можно объединить в несколько блоков. Между блоками должна быть перегородка, а максимальная масса блока должна составлять не более 600 кг. Для транспортировки можно применять все категории транспорта — воздушный, железнодорожный, автомобильный, речной, морской. В случае транспортировки по воде перед отправкой рекомендуется проверить герметизацию полиэтиленовых швов.

Хранить готовые бухты или катушки следует на складе, который должен быть сухим, прохладным. Упаковки с алюминием желательно не распаковывать. Дело в том, что алюминий в случае длительного контакта с водой на складе может начать ржаветь, что ухудшит технико-физические свойства материала, сделав его бесполезным. Правила ГОСТ не регулируют способ торговли алюминиевыми катушками. На основании консенсуса сторона продавец и покупатель могут договориться обо всех тонкостях покупки-продажи — объем покупки, способ доставки, форма оплаты, экспертиза.

Заключение

Алюминиевая проволока — это тонкая длинная нить, которая изготовлена из алюминия. АП применяется для различных нужд — изготовление кабелей, формирование креплений, производство деталей. Однако основной сферой применения материала является проведение сварочных работ. Сварка АП обладает массой тонкостей и ограничений, обусловленных физическими свойствами алюминия. Перечислим эти свойства — высокая теплопроводность, средняя химическая инертность при нагревании, высокий коэффициент линейного расширения.

Еще одна важная особенность — во время сварки оксидная пленка не расплавляется полностью, а после остывания она кристаллизуется внутри материала рядом с поверхностью сварного шва. Поэтому во время сварочных работ необходимо соблюдать множество правил. Главное правило — перед сваркой выполняется удаление оксидной пленки различными методами (травление, нагрев, механическая обработка). Сварочные работы следует проводить в несколько этапов, поскольку материал быстро остывает. Чтобы избежать появления кратеров, шов следует делать выпуклым.

Алюминиевая проволока для сварки изготавливается двумя различными методами. В случае прессования выполняется нагрев заготовки, а потом деталь помещают под матричный пресс. При волочении заготовка пропускается через серию отверстий небольшого диаметра, что приводит к вытягиванию проволоки и уменьшению диаметра. АП подлежит обязательной маркировке с помощью буквенно-числового кода. Код состоит из шести блоков, а с его помощью можно узнать следующие сведения — технология производства, наличие примесей, диаметр сечения. Для транспортировки материал упаковывается в бухты или катушки. Транспортировка выполняется любым транспортом — с помощью поездов, машин, самолетов, пароходов. Хранить материал следует на складе, где созданы оптимальные условия (средняя температура, низкая влажность).

Используемая литература и источники:

• Справочник металлурга и химика цветной металлопромышленности. Часть вторая / Д. Лиддель. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии
• Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов / О.А. Кайбышев, Ф.З. Утяшев. — М.: Наука, 2002.
• Статья на Википедии