4.4 Сварка алюминия и его сплавов

Газовую сварку алюминиевых сплавов используют как ремонтный процесс. При газовой сварке алюминия на его поверхности образуется тугоплавкая пленка окисла А1₂О₃, имеющая температуру плавления 2060° С и плотность 3,85 г/см³, т. е. выше плотности алюминия. Пленка окисла остается на поверхности сварочной ванны, защищая ее от дальнейшего окисления, но может находиться и в жидком металле в виде включений между кристаллитами, резко снижая прочность и пластичность сварного шва.

Полное удаление А1₂О₃ из наплавленного металла — основная задача при получении качественного сварного соединения алюминия и его сплавов. Для этой цели при газовой сварке применяют специальные флюсы. Наилучшие результаты из всех способов сварки плавлением алюминия и его сплавов дает аргонодуговая сварка в непрерывном, а для тонкого металла — в импульсном режиме.

При сварке алюминия и его сплавов приходится учитывать следующие особенности: относительно низкую температуру плавления и высокую теплопроводность, что требует точной дозировки вводимой в ванну теплоты; высокое химическое сродство алюминия к кислороду и образование тугоплавкой окиси алюминия, затрудняющей сварку.

В качестве присадочного металла при сварке алюминия и его сплавов используют алюминиевую сварочную проволоку.

Для сварки сплавов АМц применяют проволоку из сплава того же состава, что и основной металл, или из сплава АК5. Сплавы АМг сваривают проволокой с повышенным содержанием магния с целью снижения температуры плавления присадочного металла и повышения прочности наплавленного металла.

Для сварки термически не упрочняемых сплавов АМг (например, АМг5) нельзя применять проволоку из сплавов типа АК, так как это приводит к образованию в шве силицида магния (Mg₂Si), снижающего прочность металла шва вследствие расположения его включений по границам зерен; при этом стойкость против коррозии повышается. Сплавы системы алюминий — магний — кремний, склонные к образованию кристаллизационных трещин, рекомендуется сваривать проволокой: тавровые и угловые соединения — АК5, стыковые разделки кромок — АК10. Для сварки литейных алюминиевых сплавов используют проволоку из того же сплава, что и основной.

В процессе сварки алюминия и его сплавов окислы удаляются флюсами на базе галоидных солей щелочных и щелочноземельных металлов. Флюсы применяют или в порошкообразном состоянии, или в виде паст, приготовленных на воде или спирте.

Сварку следует вести в приспособлениях, уменьшающих коробление изделия. При тонком металле и замкнутых контурах для компенсации деформаций применяют дополнительные жесткости, зиговку листов вдоль кромок и т. д. Для удаления окисных пленок на основном и присадочном металлах перед сваркой не более чем за 8 ч кромки шва и сварочную проволоку подвергают химической обработке, которая включает обезжиривание (водный раствор 1% NaOH, 5%Na₂PO₄ и 3% жидкого стекла), промывку горячей водой, кратковременное травление (10% HNO₃) и окончательную промывку водой.

Используют нормальное пламя или с небольшим избытком ацетилена. Большой избыток ацетилена приводит к пористости шва. Для толщин металла менее 5 мм применяют левый способ сварки, для больших — правый. Сварку следует вести в нижнем положении, в исключительных случаях — в горизонтальном на вертикальной плоскости и вертикальном положениях. Не допускается сварка в потолочном положении швов. Сварку следует вести быстро и по возможности непрерывно. Многослойных швов необходимо избегать, так как это вызывает пористость металла шва.

Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с общим или местным подогревом до температуры 250—260°, силумин — до температуры 350—400° С.

Для придания шву мелкозернистой структуры и устранения внутренних напряжений литые изделия после сварки подвергают отжигу при температуре 300—350° С и выдержке в печи 2—5 ч с последующим медленным охлаждением.