Схильність до гарячих тріщин.

Серйозні труднощі при зварюванні алюмінію та його сплавів створюються

через виникнення кристалізаційних тріщин. Тріщини утворюються у зв'язку з

грубою стовичастою структурою металу шва та виділенням на межах зерен легкоплавких евтектик, а також розвитком значних усадних напружень в ре-зультаті високої ливарної усадки алюмінію (7%).

Стійкість технічного алюмінію та його сплаву АМц проти утворення трі-щин залежить від вмісту Fе та Sі в металі шва. (Якщо Sі, Fе < 0, 25%

кожного ─ тріщина). Легкоплавка евтектика на основі кремнію (Тпл = 577⁰С) призводить до появи тріщин, якщо вміст Sі незначне (до 0, 5…0, 6%) при

малому вмісті Fе (0, 05 ─ 0, 1% Fе). При вмісті Sі > 4, 5% евтектика, що ут-

ворюється, ”лікує” тріщини. При збільшенні концентрації Fе кількість тріщин

зменшується, що зв'язано із зміною структури металу шва (структура більш

дезорієнтована, кремнієві включення набувають дисперсні характеристики) та

зв'язуванням Sі в потрійну сполуку Fe ─ Si ─ Al, що входять в склад туго-

плавкої перитектики. Це запобігає розчиненню кремнію в розплавленому лин-ваті.

Для запобігання тріщин та отримання високих механічних якостей сполу-чень досить мати в сплаві 0, 25…0, 45% Fe та 0, 2…0, 4% Si (Fe ≥ Si) при обо-

в'язковому перевищенні вмісту заліза над кремнієм.

Серед алюмінємагнієвих сплавів найменшою стійкістю проти утворення кристалізаційних тріщин має сплав АМг2.

─ для сплавів АМг

% Mg

Кількість тріщин при кристалізацій сплавів вимірюються по кривій з макси-мумом.

Схильність сплаву до утворення тріщин росте з підвищенням елементу, що

утворює еклектику, досягає максимуму при визначеній концентрації, а потім понижується. Пояснення: при незначних добавках цього елемента кількість евте-

ктики, що утворюється, мала. В цьому випадку евтектика по межам зерен роз-міщується тонким шаром, при цьому утворюються несуцільності або розриви.

При підвищенні кількості евтектики в сплаві зазначені несуцільності або розриви по межам зерен повільно зменшуються, і схильність до утворення трі-

щин підвищується. У мить, коли утворюється суцільний тонкий шар евтектики

навколо зерна, кількість тріщин досягає максимуму.

Подальше підвищення іншого елемента призводить до потовщення евтектики

та появи здатності її перерозприділятися при переміщуванні кристалів. Здатність

до утворенню тріщин при цьому знижується.

Дія Mg аналогічна дії Fe. Сплави з більш високим вмістом Mg (4 - 6%)

(АМг5, АМг6) мають більш високу стійкість проти утворення тріщин.

В сплавах системи Al ─ Zn ─ Mg (сплав 1915) цинк є негативним, а

магній ─ позитивним з точки зору запобігання тріщин.

Фактори, що сприяють утворенню гарячих тріщин:

─ механічні ─ напруження та деформації, розміри та форма зварювальній

ванни;

─ металургійні ─ наявність рідкої фази між дендритами або по межам кристалітів, розмір та положення ефективного інтервалу кристалізації.

В зварювальних швах сплавів системи Al ─ Cu максимальна здатність до утворення тріщин спостерігається при вмісті біля 2…3% Cu (дугова) (газова) В системі Al ─ Cu ─ Mg (дюралюміни) при однаковим вмісті Cu та Mg

в сплаві та їх сумарному вмісті 7…8% тріщини не з'являються, при 2…3% сумарному вмісті Cu та Mg та при Cu = Mg ─ максимальна схильність до утворення тріщин.

Через високу схильність до утворення тріщин не для всіх алюмінієвих сплавів застосовують зварювання плавленням.

Використовують зварювання плавленням для:

─ технічного алюмінію (АД, АД1, АД0);

─ АМц;

─ АМг (АМг5, Амг6);

─ деякі з високоміцних: АВ (Al ─ Mg ─ Si) ─ авіалі.

Дюралюміни (Al ─ Cu ─ Mg), найбільш схильні до гарячих тріщин, зва-рюють, в основному контактним зварюванням, не застосовуючи зварювання плав-ленням.

Основні методи боротьби з гарячими тріщинами ─ металургійні.

Ефективним засобом запобігання гарячих тріщин в швах алюмінію та його

сплавів є правильний вибір способу зварювання та режиму зварювання, а та-кож хімічного складу шва, що залежить від складу присадочного метала.

При однопрохідному зварюванні рівного перерізу здатність до тріщин зни-жується в залежності від способу зварювання в такій послідовності: Г, АДС, НЕ, ІП, ЕЛС. За рахунок застосування концентрованих джерел нагріву забезпе-чується прискорене охолодження ─ позитив.

Багатошарові шви менш схильні до тріщин, ніж багато прохідні, за виклю-

ченням I проходу.

Поліпшення кристалічної структури металу шва при зварюванні алюмінію та деяких його сплавів може бути досягнуто модифікуванням в процесі зварю-вання. Тому в якості присаджувального металу все більшого застосування зна-ходить спеціальний дріт з доданням модифікаторів (Ті (0, 2…0, 25%), Zr, В).

Аналогічні результати дає магнітне перемішування металу в зварювальній ванні.