Способы и технологические особенности сварки алюминиевых и магниевых сплавов
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.
Ещё посмотрите лекцию "8 Цели и задачи журналистской конфликтологии" по этой теме.
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.
