Основные трудности сварки алюминия и его сплавов и способы решения

1. Образование тугоплавкого оксида алюминия Al₂O₃ (температура плавления 2050°С) с большей плотностью, чем у алюминия, что усложняет сплавление кромок соединения и способствует загрязнению металла шва частичками этой пленки. Перед сваркой для удаления пленки требуется очищать поверхности кромок и прилегающего основного металла и особенно тщательно поверхность присадочного металла (в связи с большой поверхностью и сравнительно малым объемом) механическим путем или травлением.

Оксидную пленку, образующуюся при сварке алюминия, удаляют либо с помощьюкатодного распыления, либо с применением флюсов, которые обеспечивают ее растворение или разрушение с переводом в летучее соединение.

Катодное распыление возможно при сварке на обратной полярности. При аргонной сварке неплавящимся электродом обратная полярность не применяется из-за нерационального распределения тепла между электродом и изделием (70% на электроде и 30% на свариваемом изделии). По этой причине сварка осуществляется на переменном токе, при котором разрушение пленки происходит в полупериоды обратной полярности.

2. При высоких температурах резко снижается прочность, и твердый металл нерасплавившейся части кромок может разрушиться под действием массы сварочной ванны. Алюминий обладает высокой жидкотекучестью и может вытекать через корень шва. Он практически не меняет своего цвета при нагреве, поэтому во время сварки сложно контролировать размеры сварочной ванны. Чтобы избежать прожогов или провалов при однослойной сварке металла или сварке первых слоев многопроходных швов на высокой погонной энергии используют формирующие подкладки из керамики, стали или графита.

3. В связи с высокой величиной коэффициента линейного расширения и низким модулем упругости алюминиевые сплавы обладают повышенной склонностью к короблению(деформации). Для снижения деформаций могут применяться специальные технологические мероприятия (оптимальные режимы сварки, подогрев и др.)

4. Сварка затрудняется не только появлением оксидной пленки, но и обусловленной водородом пористостью, уменьшающей пластичность и прочность металла. Поры возникают в основном в металле шва, а также у линии сплавления. Особенно склонными к образованию пор считаются сплавы типа АМг.

В связи с этим необходимо выполнять очень тщательную химическую очистку сварочной проволоки и механическую очистку и обезжиривание свариваемых кромок. При сварке металла большой толщины к снижению пористости приводит предварительный и сопутствующий подогрев до температуры 150–250°С.

5. Ввиду высокой теплопроводности алюминия для его сварки требуются мощные источники тепла. В некоторых случаях рекомендуется предварительный подогрев начальных участков сварного шва до температуры 120–150°С или сопутствующий подогрев.

6. При сварке в металле шва могут образовываться горячие трещины, что вызвано процессами внутренней деформации и напряжения при кристаллизации металла сварочной ванны. Для уменьшения вероятности их появления в сварные швы могут добавляться специальные модификаторы, улучшающие кристаллическую структуру шва, а также следует не допускать близкого расположения швов.