4.16. Способы и технологические особенности сварки алюминиевых и магниевых сплавов. Виды дефектов. Способы их устранения.

Трудности при сварке алюминия и его сплавов обусловлены образова­нием тонкой прочной и тугоплавкой поверхностной пленки оксида А12О3, плавящегося при температуре 2050° С; склонностью к образованию газовой пористости; склонностью к образова­нию горячих трещин.

Пленка оксида покрывает капли рас­плавленного металла и препятствует сплавлению их между собой и основ­ным металлом. Для разрушения и уда­ления пленки и защиты металла от повторного окисления при сварке ис­пользуют специальные флюсы или ве­дут сварку в атмосфере инертных газов. Действие флюсов основано на растворении пленки оксидов. При свар­ке в защитных газах пленка разруша­ется в результате электрических процес­сов в том случае, если она оказывается в катодной области дуги. Это реализу­ется при сварке плавящимся электро­дом на постоянном токе обратной полярности и сварке неплавящимся эле­ктродом на переменном токе с использованием специальных источников тока.

Причиной газовой пористости в свар­ных швах алюминия является водород. Источник водорода — влага воздуха, которая сильно адсорбируется пленкой оксида на поверхности заготовки и сва­рочной проволоки. Газовая пористость обусловлена, с одной стороны, насыще­нием расплавленного металла большим количеством водорода, с другой — ма­лой его растворимостью в твердом состоянии. Для предупреждения пори­стости необходима тщательная меха­ническая очистка свариваемой поверх­ности заготовок и сварочной проволоки или химическая их очистка (например, раствором NaOH). При этом с пленкой оксида удаляется скопившаяся на ней влага.

Образование горячих трещин в алю­минии и некоторых его сплавах свя­зано с крупнокристаллической мак­роструктурой сварных швов. Склон­ность к трещинам увеличивается при наличии небольшого количества Si (до 0,5%), который приводит к образо­ванию легкоплавкой эвтектики по гра­ницам кристаллов. Борьба с горячими трещинами ведется металлургическим путем. В шов через проволоку вводят Fe, нейтрализующий вредное влияние Si, и модификаторы Zr, Ti и В, способствующие измельчению кристал­литов в шве.

Наиболее трудно свариваются тер-мичеси упрочняемые сплавы системы А1 — Сu — Mg (дуралюмины). При на­греве свыше температуры 500° С проис­ходит оплавление границ зерен с об­разованием на расплавленных участках эвтектических выделений. После затвер­девания эвтектика имеет пониженные механические свойства, что приводит к охрупчиванию з. т. в. и снижению ее прочности по сравнению с прочностью основного металла. Свойства з. т. в. не восстанавливаются термической обра­боткой.

При сварке самозакаливающихся сплавов системы А1 — Zn — Mg возможно образование холодных трещин в послесварочный период, обусловленное выпадением хрупких интерметаллидов и действием сварочных напряжений.

Относительно хорошо свариваются термически не упрочняемые сплавы си­стемы А1—Мn и системы Al — Mg.

Наиболее широко применяют сварку алюминия и его сплавов в атмосфере защитных газов неплавящимся (толщины 0,5—10 мм) и плавящимся (тол­щины более 10 мм) электродами. В этом случае получают более высокое качество сварных швов по сравнению с другими видами дуговой сварки. Применяют также автоматическую сварку плавящимся электродом полуот­крытой другой по слою флюса, при которой для формирования корня шва используют медные или стальные под­ кладки. Возможна газовая сварка алю­миния и его сплавов. Флюс наносят на свариваемые кромки в виде пасты или вводят в сварочную ванну на разогретом конце присадочного прутка. Алюминий и его сплавы также сваривают плазменной и электрошлаковой сваркой; они достаточно хорошо сва­риваются контактной сваркой. Учиты­вая высокую теплопроводность и эле­ктропроводимость алюминия, для его сварки необходимо применять большие силы тока. Чистый (до 0,5% примесей) и технический алюминий (до 1,0% примесей) хорошо свариваются холод­ной сваркой.