Очистка до и после сварки

Для выполнения многих типов задач перед точечной сваркой, поверхность необходимо не только очищать от масла, смазки и грязи, однако нужно так же произвести удаление оксидной пленки, а поверхности необходимо придать равномерную низкую электрическую сопротивляемость. Это может быть достигнуто путем использования механических методов, песко - или дробеструйной обработки, очистки щетками или, что даже легче, химическим способом. Для данной цели можно использовать несколько типов растворов:

(1)  Хромовый травильный раствор типа D.T.D 915 используется после удаления с поверхности смазки и щелочной очистки следующим образом:

после чего осуществляется промывка теплой водой и сушка.

(2)  Можно так же использовать раствор бисульфата натрия  с или без органических добавок, таких как увлажняющие средства, щавелевая кислота и т.д. Данный метод является более экономичным и не требует столь жесткого соблюдения условий эксплуатации. При этом, однако, существует тенденция загрязнения детали в ванне, а сам раствор не удаляет кремнесодержащую ингибирующую пленку, которая остается после щелочного очистителя. Раствор используется в горячем состоянии и требует наличия специального резервуара.

(3)  Можно использовать холодную фосфорную кислоту с или без органических добавок. Данный метод занимает более длительное время, для достижения самого низкого возможно электрического сопротивления требуется 20 минут, при этом так же наблюдается загрязнение поверхности, а так же присутствие на ней остатков кремния.

(4)  Для удаления оксидной пленки со сплавов типа дюралюминия достаточно неплохо подходит хромовая кислота в чистом виде, или в сочетании с минеральными кислотами или солями кислот, однако данный метод хуже подходит для чистого алюминия. Данный тип раствора может использоваться как в холодном так и в горячем виде, требует наличия освинцованных контейнеров, не оставляет после себя грязи, однако после него на поверхности вполне может оставаться загрязнение, а так же хроматная пленка, которая может препятствовать успешному выполнению последующей обработки.

(5)  Возможно использование фторидных и фторсиликатных растворов. Кремнефтористоводородная кислота используется для удаления оксидной пленки с алюминиевых сплавов или сплавов в алюминиевой оболочке, а так же для удаления кварцевой пленки. Она использовалась для точечной сварки, благодаря своему свойству производить поверхность с очень низким переходным сопротивлением. К недостаткам в данном случае можно отнести невозможность осуществления надежного контроля вследствие низкой используемой концентрации и высокий уровень загрязнения поверхности. Можно, правда, порекомендовать холодное использование данного типа раствора. Большое количество алюминия  способствует быстрому расщеплению кислоты и формирует нерастворимую соль алюминия. Буферизация в данном случае вряд ли может исправить ситуацию, так как соль натрия осаждает нерастворимый фторсиликат, при этом раствор подлежит постоянному восполнению. Кременфтористоводородная кислота и ее соли имеют высокую скорость воздействия, однако их использование не рекомендуется, так как в данном случае иммерсия происходит достаточно быстро и требует последующей очистки щеткой вручную. Раствор так же имеет высокую способность к загрязнению поверхности, поэтому деталь приходится подвергать очистке вручную.

(6)  Иногда используется разбавленная уксусная кислота или уксус для удаления оксидной пленки со сплавов типа дюралюминия в алюминиевой оболочке.

(7)  Удовлетворительные результаты были получены при использовании смесей азотной и хромовой кислоты.

(8)  Деталь может быть так же очищена путем погружения в 5% раствор гидроксида натрия и/или холодный раствор 2-5% азотной кислоты. В качестве альтернативы можно предложить очистку деталей с помощью острого пара или промывку в холодной воде.

Осуществляемая перед точечной сваркой очистка должна полностью удалять все остатки оксидной пленки. При наличии неровностей может наблюдаться изменение температуры сварки, которое вызывается разностью контактного сопротивления, что в свою очередь может оказывать влияние на степень расплавления.

В своих более поздних исследованиях в сфере автомобильной промышленности Алкан говорит о том, что высококачественная точечная сварка может осуществляться на поверхностях, имеющих тонкий контролируемый слой, образующийся в результате предварительной обработки.  Подобные поверхности обладают значительно большим контактным сопротивлением, чем очищенные поверхности, соответственно необходимо регулировать и условия точечной сварки. В качестве преимущества  можно назвать долгий срок хранения, поэтому на листовых поверхностях поставщик алюминия может изготавливать их в скрученном виде, а при использовании в автомобилестроении отпадает необходимость в подготовке поверхности перед осуществлением точечной сварки. Предварительная обработка может осуществляться в форме нанесения, скажем, конверсионного покрытия или тонкого анодного покрытия, типа того, которое получается при использовании процесса анодирования с помощью фосфорной кислоты. Подобные материалы являются особенно полезными при производстве автомобильных структур с сварным соединением.

При использовании газовой и электродуговой сварки так же используется флюс для растворения оксидных слоев, которые плавают на поверхности плавленого металла.  Они так же помогают получать непрерывный защитный слой для расплавленного металла и предотвращают или сводят к минимуму окисление, растворяя при этом все формирующиеся оксиды и предотвращая наличие включений оксидов в сварку. После сварки необходимо произвести удаления флюса, так как те факторы, которые определяют его эффективность при обработки, приведут к появлению серьезных проблем в процессе эксплуатации.

В качестве флюса чаще всего используются щелочные хлориды, которые способны вызывать коррозию алюминия. Их удаления осложняется тем фактом, что с алюминием происходит формирование основных солей, а они гидролизуются в присутствие воды с получением кислоты или основания, например

Вдобавок, наличие во флюсе щелочных металлов приводит к формированию эфиров алюминиевой кислоты, при этом кислотный радикал захватывается  алюминием:

Все эти продукты реакции необходимо смывать с поверхности как можно скорее, так как они являются водорастворимыми только при условиях, продемонстрированных в вышеуказанной формуле.

Таким образом, в процессе сварки необходимо использовать минимально возможное количество флюса, при этом деталь сразу после обработки необходимо  подвергать очистке.