Особенности сварки алюминия и сплавов на его основе. Основные типы швов и сварочные материалы особенности сварки алюминия и сплавов на его основе

Особенности сварки алюминия и сплавов на его основе обусловливаются свойствами алюминия, а также свойствами легирующих элементов, входящих в состав сплава.

Поверхность алюминия и сплавов на его основе покрыта тонкой пленкой окиси алюминия вследствие высокой его химической активности. Окись алюминия имеет значительно более высокую температуру плавления, чем металл. Поэтому при сварке алюминия необходимо применять специальные меры, связанные с удалением окисной пленки с поверхности в районе соединения, а также с предотвращением ее образования при высоких температурах.

В зависимости от способов удаления окисной пленки алюминия и устранения возможности ее образования в процессе сварки различают два основных направления, определяющие по сути и виды сварки алюминия и его сплавов: электрическая дуговая сварка с применением специальных флюсов или покрытии и электрическая дуговая сварка в защитных инертных газах.

В первом случае окисная пленка удаляется физико-химическим воздействием специальных флюсов (при автоматической сварке) или специальных покрытий, наносимых на электрод (при ручной сварке). В процессе сварки образующийся расплавленный шлак закрывает расплавленный металл сварочной ванны, связывает поверхностные окислы и предохраняет формирующийся металл шва от окисления кислородом из атмосферы. Этот вид сварки применяется в ограниченном объеме. Во втором случае защитные инертные газы предотвращают образование окисной пленки, изолируя сварочную ванну от окружающего воздуха, а находящаяся на поверхности окисная пленка при определенных условиях разрушается под действием электрической дуги.

Другой существенной особенностью алюминия, влияющей на его сварочные свойства, является растворимость газов в жидком металле. Известно, что газы, извлеченные из расплавленного алюминия, содержат в своем составе в основном водород в количестве 78% по объему (остальные газы – окись углерода, двуокись углерода и азот). В расплавленном алюминии растворимость водорода быстро падает по мере снижения температуры и достигает очень малой величины при его затвердевании. Таким образом, если в расплавленный металл сварочной ванны вводится большое количество водорода, то он может не успеть выделиться из раствора при быстром охлаждении и останется в металле шва в виде газовых пор. Наряду с этим такие обычные для алюминиевых сплавов легирующие элементы, как магний, а также примеси марганца и железа, повышают растворимость водорода в сплаве. Из этой особенности следует необходимость в тщательной подготовке свариваемых деталей, а также присадочной и сварочной проволок перед сваркой с целью предотвращения введения в сварочную ванну влаги и других загрязнений, содержащих водород.

Алюминий имеет вдвое большую удельную теплоемкость и в 2,5 раза большую теплопроводность, чем железо. Поэтому при сварке алюминия и сплавов на его основе необходим особый подход к выбору источников нагрева — они должны быть достаточно интенсивны и высокой концентрации, несмотря на то что температура плавления алюминия сравнительно невысокая (всего лишь 933 К}

Алюминий по сравнению со сталью имеет почти в 2 разя больший коэффициент линейного расширения Поэтому при сварке сплавов на его основе следует уделять большее внимание предотвращению чрезмерных сварочных деформации и коробления конструкций.