Исключительно контактную точечную и стыковую сварку. В нй-стоящее время научились применять также аргоно-дуговую и электронно-лучевую сварку.

Литейные сплавы находят ограниченное применение в сварных конструкциях. Сварку их выполняют преимущественно при исправлении дефектов литья и при соединении литейных деталей с узлами из деформируемых сплавов.

Постоянными примесями в техническом алюминии и его сплавах являются железо и кремний.

Особенности сварки алюминия и его сплавов. Плотная тугоплавкая окисная пленка, образующаяся на поверхности алюминия, препятствует сплавлению металла сварочной ванны с основным металлом и, оставаясь в шве, образует неметаллические включения. Удаление пленки в процессе сварки достигается действием тока при горении дуги или воздействием составляющих флюса или покрытия электрода на окись алюминия.

При сварке постоянным током обратной полярности очищающее действие тока имеет место на протяжении всего процесса горения дуги, а при сварке переменным током-в основном в те полупериоды, когда изделие является катодом. Способ удаления пленки действием тока используется при сварке в защитных газах. Наиболее вероятный механизм действия электрического тока состоит в том, что движущиеся с большой скоростью положительные ионы, попадая на поверхность металла, разрушают окисную пленку и в результате так называемого катодного распыления удаляют ее. При электроннолучевой сварке окисная пленка удаляется частично действием пучка электронов и вырывающегося из основания пятна нагрева потока жидкости, газов и паров металла.

Действием тока может быть разрушена сравнительно тонкая пленка окиси. Толстую пленку окиси алюминия необходимо перед сваркой удалять механическим или химическим путем.

Механизм действия составляющих флюсов и покрытий на окись алюминия сложен. Предполагается, что они, смачивая пленку, разрыхляют ее, смывают и уносят в шлак. Этому процессу способствует выделение газов, образующихся в результате взаимодействия флюса с жидким металлом. Во избежание коррозии сварных соединений остатки флюса и шлака по окончании процесса сварки удаляют.

Большое затруднение при сварке алюминия и его сплавов вызывает образование пор в металле шва. В отличие от стали поры в алюминии располагаются преимущественно внутри шва вблизи границы сплавления его с основным металлом и у поверхности шва. Принято считать, что основным возбудителем пор в алюминиевых швах является водород.

Борьба с пористостью при сварке алюминия - первостепенная задача, стоящая перед технологами. Для предупреждения пористости удаляют окисную (гидроокисную) пленку и жировые

загрязнения. Для удаления жира, покрывающего листы алюминия, их промывают горячей водой или органическими растворителями. Во избежание отравления фосгеном, образующимся в процессе сварки, нельзя применять хлорсодержащие органические вещества.

При ручной дуговой сварке толстолистового металла применяют предварительный и сопутствующий подогрев до температуры 200-400° С. Подогрев облегчает удаление газовых пузырьков из сварочной ванны, а пленка окиси алюминия препятствует дальнейшему поступлению водорода в жидкий металл. При сварке толстолистовых алюминиевомагниевых сплавов допускается нагрев до температуры не свыше 100-150° С. При сварке подогретого металла получаются низкие механические свойства соединений. Азот практически не растворяется в алюминии, а дает переходящий в шлак нитрид алюминия и поэтому не вызывает появления пор.

Серьезные затруднения при сварке алюминия и его низколегированных сплавов создаются из-за возникновения кристаллизационных трещин. Образование трещин при сварке технически чистого алюминия и алюминиевомарганцевого сплава АМц зависит от содержания железа и кремния в металле шва. Увеличение содержания кремния до 0,6% приводит к снижению стой-, кости шва против образования кристаллизационных трещин. Увеличение содержания железа в пределах до 0,7% приводит к повышению стойкости металла шва против образования кристаллизационных трещин. При этом 0,1% Si уже достаточно для образования трещин, а 0,1% Fe еще недостаточно для их предупреждения. Поэтому наименьшей стойкостью против образования кристаллизационных трещин обладают алюминий и сплав АМц, содержащие по 0,1 (0,05-0,15)% железа и кремния. Такому составу соответствует алюминий марки А85 (ГОСТ 11069-64).

Среди алюминиевомагниевых сплавов наименьшей стойкостью против образования кристаллизационных трещин обладает сплав АМг2 (ГОСТ 4784-65). Действие магния в данном случае аналогично действию железа. Более стойки к образованию подобных трещин сплавы АМгб и АМгб, содержащие 5-6% Mg. Подогрев и в особенности локальный нагрев до температуры 200-250° С в отличие от сварки стали не способствует предотвращению кристаллизационных трещин, так как приводит к существенному увеличению размеров кристаллитов и росту напряжений и деформаций.

Дополнительные затруднения при сварке легированных сплавов алюминия создаются из-за холодных трещин. При сварке так называемых самозакаливающихся (алюминий-цинк-магниевых) сплавов подобные трещины возникают спустя определенный промежуток времени после сварки. Такой вид трещин часто именуют задержанным разрушением. Для борьбы с задержанным разру-

шением применяют нагрев сварных соединений до температуры 200-220° С (перестаривание).

При таком нагреве происходит заблаговременное частичное выделение и коагуляция части интерметаллидных фаз из твердого раствора, снижаются сварочные и структурные напряжения. Показатели механической прочности при этом снижаются незначительно. Вследствие высокого коэффициента линейного расширения алюминия при его сварке необходимо применять специальные меры для борьбы с деформациями (сварка в кондукторах, применение источников сосредоточенного нагрева и др ).

Структура и свойства сварного соединения. Металл шва сварного соединения алюминия, так же как и стали, имеет столбчатое строение (рнс. 11-1). Однако поперечные размеры кристаллитов намного больше В околошовной зоне в процессе сварки происходит рекристаллизация металла преимущественно в направлении проката. Рекристаллизация сопровождается некоторым снижением твердости (рис. 11-2) Кроме основы--твердого раствора алюминия, содержатся отдельные интерметаллические соединения алюминия с железом и кремнием. При сварке алюминиевомагниевых сплавов обнаруживаются соединения алюминия с марганцем и магнием, а также фазы более сложного состава, содержащие примеси железа и кремния (рис. 11-3).

Макроструктура металла шва при сварке сплава АМц отличается более тонким строением. Еще более мелкое строение металла шва получается при сварке алюминиевомагниевых сплавов, а также сплавов, содержащих большое количество легирующих элементов, что связано с влиянием примесей (рис 11-4).

Металл шва при сварке алюминия по прочности близок к отожженному основному металлу (сг = 6-8 кгс/мм). Металл шва при сварке сплава АМц по механическим свойствам приближается к основному металлу (cTg = 12-14 кгс/мм). Труднее получить равнопрочное соединение при сварке алюминиево-

Рис. 11-1. Макроструктура сварного соединения алюминия А7, полученного аргоно-дуговой сваркой

Рис. 11-2. Микроструктура металла шва на алюминии А7; ХЗОО