§ 2. Особенности сварки алюминиевых сплавов

Технологическая свариваемость алюминиевых сплавов определяется физико-химическими свойствами алюминия, являющегося основой сплава (90.95$ в деформируемых алюминиевых сплавах, табл. I), физико-химическими свойствами основных легирующих элементов, модификаторов и постоянных примесей. - железа, кремния, водорода, содержание которых зависит от системы легирования сплава.

Эксплуатационные свойства конструкций из алюминиевых сплавов, особенно средней и высокой прочности, определяются развитием структурной и механической неоднородности в металле различных участков сварного соединения в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла.

Тугоплавкие окисные^щенки, образующиеся практически мгновенно на поверхности металла, создают одно из основных затруднений при сварке алюминия и его сплавов. Например, при сварке технического алюминия на поверхности деталей после химической обработки мгновенно образуется окисная пленка А6г 0з толщиной I 10""^ м, имеющая предел прочности 20 МПа и плотность 4 10^ кг/м^.

^угшлавкая окись алюминия ( 7^ =_ 2323 К) прочнр^удерживаетоя на поверхности металла вплоть до температур, превышающих температуру плавления алшиния. Защитные свойства пленки окиси алюминия при контакте металла с окислительными средами объясняются высоким отношением (Чм 1) объема моля окисла (У^е^ ап ) к объему грамм-атома металла ( ггМ€)в соответствии с правилом Лиллинга-Бедвортса:

где т - число атомов металла в его окисле. Из-за высокой адсорбционной способности и наличия влаги в окружающей среде окисные пленки постепенно превращаются в комплексные соединения типа АЪг03-ИгО'и

яьгцз - л ,2«/

В процессе нагрева до температур (473.1000) К происходит разложение комплексных ооединений по схеме [I]:

Аег03-ЗН20 - Ае203- Н20+2Н20 . Т=473. 573К;

А6203 ■ Н20 — ГМгОз + "гО ■ ■ - Т= 773~ Ш0К-В результате взаимодействия алюминия с образующимися парами воды, а

при сварке алкыиниево-магниевых сплавов и магния в сварочной ванне повышается концентрация водорода:

3H20+2At А6г 03 + 6И ;

Н20 + М$ — Mq0 + 2Н.

В зависимости от состава ашсмиш^евых сплавов может изменяться к состав окисных пленок в том случае, если легирующий элемент имеет сопоставимое с алюминием сродство к кислороду, либо является более поверхностно активным, чем алюминий. К таким элемента!.! относятся магний, цирконий, титан и бериллий. Из перечисленных элементов наиболее существенное влияние оказывает магний. При содержании магния в сплаве свыше 1,5$ окисная пленка состоит практически из чистого магнезита [I], так как ^м^^ (правило Пиллянга-Бедвортса), то магнезитовая пленка менее плотная и обладает большей адсорбционной способностью, чем окись алюминия. Этим можно объяснить более высокую склонность к порообразованию в шве при сварке алкминиево-гагшзвых сплавов, чем при сварке алюминия.

Введение малых добавок поверхностно активного бериллия в состав алюмнниево-магкиевнх сплавов значительно снижает окисление магния, так как ¥gef , и ВеО образуется в поверхностном слое окпсной пленки.

При всех способах сварки плавлением алюминиевых сплавов необходима предварительная обработка поверхностей деталей и электродной проволоки, обычно щелочная, после которой вновь образующаяся окисная пленка будет иметь толщину не более 200 Ю"^0 и. Необходимо также ограничивать время (обычно не более суток) от химической обработки до выполнения сварки подготовленных деталей.

" 3 процессе оварта_^тдпшеиа^сд^ов.решездее_вдикце на формирование и свойства кеталла шва оказывают эффективность защиты рао-плавлешого металла, разрушение к оттеснеш1ё"Ь]йсниПиенок^с^ерка-ла ванны. Эта задача решается liyrW рёалязадаи электротермического эффекта, в частности, катодного распыления окисной пленки] при электролитом:": и плазменной сварке в среде инертных газов на постоянном токе обратной полярности либо переменном токе, за счет высокой кон-цектрацп: ввода термической энергии при гелиево-дуговой сварке на постоянном токе прямой полярности, либо при электррнно-лучевок сварке в вакхска----

Достаточно широкое применение нашел ксмбгащровакный способ разрушения оклснсх пленок за счет активных флюсов, построенных на базе