14.2 Сварка алюминия и его сплавов

В промышленности в настоящее время широко стали использоваться сварные конструкции из алюминия и его сплавов.

Трудности выполнения сварки алюминия и алюминиевых сплавов связаны с тем, что алюминий весьма активный металл, легко окисляется с образованием на поверхности очень плотной тугоплавкой пленки Al₂O₃ (температура плавления около 2050 ⁰С.Эта плёнка и является одним из существенных препятствий получения прочного сварного шва.

Кроме указанной трудности получения качественного сварного шва в конструкциях из алюминия и его сплавов, имеется ещё, по крайней мере, две.

Во-первых, при нагреве алюминия и его сплавов происходит деформация конструкции в целом или отдельных локальных мест. Причиной этого является низкая температура плавления алюминиевых сплавов. Для предотвращения этого сварку конструкций ведут на монтажных формирующих подкладках.

Во-вторых, алюминий и его сплавы при кристаллизации претерпевают значительную усадку, что способствует появлению трещин в околошовной зоне. Поэтому для сварки алюминиевых сплавов применяют электроды специального химического состава (вводят Fe для нейтрализации вредного действия Si и модификаторы B,Zr,Ti)

Сварку алюминиевых сплавов производят почти всеми наиболее широко используемыми в промышленности способами.

Перед выполнением сварки производится подготовка кромок заготовок, включающая разделку, зачистку металлическими щетками, ручными или механическими, обезжиривание (бензином или раствором каустика) и окончательную операцию травление (раствор едкого натра).

Для разрушения плёнки оксида алюминия на поверхности заготовок используют флюсы и пасты. Так, например, довольно часто используют флюс следующего состава: 50 % хлористого кальция, 28 % хлористого калия, 14 % хлористого лития и 8 % фтористого натрия. Применение флюса данного состава требует очень тщательной промывки конструкции после сварки для предотвращения последующего его корродирующего воздействия.

Сварку алюминиевых сплавов в защитных газах производят плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности, что способствует разрушению плёнки оксида алюминия. Это происходит потому что свариваемый металл, выполняя роль катода, бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, и при этом механически разрушается плёнка.

Применяется широко сварка алюминиевых сплавов и неплавящимся электродом в атмосфере защитных газов на переменном токе. Для устойчивого горения дуги в аргоне и разрушения плёнки оксида алюминия в электрическую цепь при выполнении сварки включают специальные источники тока, имеющие стабилизатор горения дуги – электронное устройство, подающее импульс напряжения для компенсации выпрямляющего воздействия сварочной дуги.

Оба эти способа обеспечивают достаточно высокое качество сварки алюминиевых сплавов по сравнению с другими.

14.3 Сварка титана и его сплавов

Титан, как и другие металлы, относящиеся к группе тугоплавких, в процессе расплавления и в жидком агрегатном состоянии, интенсивно поглощает кислород и водород, Содержание даже незначительных количеств этих газов резко снижает пластические свойства металла сварного шва.

Однако следует отметить, что разработанные и используемые в промышленности способы сварки титана обеспечивают получение сварных соединений не отличающихся по пластичности от основного металла.

Для сварки титана и его сплавов широко применяют дуговую сварку в защитном инертном газе или автоматическую дуговую сварку под флюсом.

Для сварки деталей небольших толщин используют дуговую сварку в защитном газе неплавящимся ( вольфрамовым)электродом диаметром 1 – 3 мм при плотности тока 40 – 75 А/мм². Для сварки титана и его сплавов преимущественно применяют постоянный ток прямой полярности. Скорость автоматической дуговой сварки 20 – 25 м/ч.

В промышленности находит достаточно широкое применение для изделий из титана и его сплавов автоматическая дуговая сварка в аргоне плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности. Для сварки используют требуемого химического состава сварочную проволоку диаметром 1,5 – 5 мм при плотности тока 75 – 100 А/мм², обеспечивая скорость сварки 20 –40 м/ч.

Сварку титановых изделий больших толщин (свыше 40 мм) производят электрошлаковым способом на переменном токе. Сварку ведут с применением флюса специального состава.

Сварка титана и титановых сплавов контактной сваркой в защитной среде не нуждается при этом тщательно только производят подготовку контактируемых в процессе сварки поверхностей заготовок.

Для производства титановых изделий специального назначения используют способ сварки в камерах с контролируемой атмосферой аргона, причём сварщики выполняют работу, находясь внутри камеры в скафандрах.