Сварка алюминия и его сплавов

Алюминий является одним из самых распространенных цвет­ных металлов. Он обладает малой плотностью (2, 7 г/см3), при­мерно в три раза меньшей, чем у стали; высокой тепло- и элект­ропроводностью; повышенной коррозионной стойкостью в атмо­сферных условиях, морской воде и окислительных средах. Тем­пература плавления алюминия 660°С; временное сопротивление разрыву в отожженном состоянии 60-80 МП а.

Ручную дуговую сварку применяют главным образом при со­единении элементов малонагруженных конструкций из чистого алюминия и сплавов типа АМц и АД31, а также для заварки де­фектов литья из сплавов типа АК9ч и АК7ч.

Oco6eнности сварки алюминия и его сплавов обусловлены высокой теплопроводностью металла (в три раза превышающей теплопроводность железа и низкоуглеродистых сталей), что предопределяет необходимость подогрева деталей при сварке, повышенной склонностью металла шва к образованию пор во­дородного происхождения, легкой окисляемостью и, главное, специфическими свойствами оксидной пленки алюминия, все­гда присутствующей на поверхности. Плотная и тугоплавкая пленка оксида алюминия А1203 (температура плавления 205СГС) может образовываться не только на поверхности метал­ла, но и на поверхности сварочной ванны, что нарушает ста­бильность процесса сварки, препятствует правильному форми­рованию шва и приводит к появлению других дефектов сварно­го соединения — несплавлениям, непроварам, твердым включе­ниям. Оксидная пленка, находящаяся на поверхности изделий из алюминия и его сплавов, содержит определенное, иногда очень большое количество физически и химически связанной влаги в виде гидроокиси А1(ОН)3. Попадая в зону сварки, такая пленка становится источником водорода и, как следствие, при­чиной образования пор.

Затруднения при сварке вызывает также высокий коэффици­ент линейного расширения алюминия, в два раза превышающий аналогичный показатель железа, и значительная, до 7%, усадка металла при затвердевании. В связи с этим подготовленные к сварке изделия собирают с помощью мощных приспособлений или прихваток, способных противостоять развивающимся при сварке деформациям.

В качестве особенности, связанной с влиянием термического цикла сварки, можно отметить некоторое снижение прочностных характеристик сварных соединений в зоне термического влияния, наблюдаемое при сварке нагартованных и термически упрочнен­ных алюминиевых материалов. Этот фактор учитывают при раз­работке технологии сварки.

Техника сварки алюминиевых сплавов, выполняемая пре­дельно короткой дугой от стандартных источников питания, су­щественно отличается от техники сварки сталей. Это связано прежде всего с тем, что алюминиевый стержень электрода плавит­ся в 2-3 раза быстрее стального, что соответственно приводит к по­вышению скорости сварки. Кроме того, при случайных обрывах ду­ги кратер шва и торец электрода покрываются пленкой шлака, име­ющего большое электрическое сопротивление и соответственно препятствующего повторному зажиганию дуги. Поэтому ручную дуговую сварку алюминия и его сплавов следуег вести непрерывно в пределах одного электрода. После окончания сварки шов во избе­жание последующей коррозии, тщательно очищают от остатков шлака (швы, выполненные электродами серии ОЗА, промывают теплой водой с использованием щеток). В табл. 59 приведены ре­комендуемые режимы сварки алюминиевых сплавов электродами марки УАНА-1, предназначенными для сварки изделий из алюми­ния и сплавов алюминия с марганцем типа АМц, и электродами марки УАНА-2, предназначенными для сварки изделий из сплавов