изготовлении конструкций из недеформируемых литейных сплавов типа силуминов — преимущественно как средство устранения дефектов литья.

Свариваемость алюминия и его сплавов. Проблемы металлургического характера:

1. Образование окисной пленки А1203 в з о н е сварки. Вследствие высокой химической активности алюминия по отношению к кислороду на поверхности алюминия быстро появляется тугоплавкая пленка окиси алюминия А1203, скорость образования которой с повышением температуры нагрева резко возрастает. При сварке плавящимся электродом такая пленка покрывает не только поверхность сварочной ванны, но и капли расплавляемого электродного металла, что препятствует их сплавлению с основным металлом.

В зависимости от модификации окисная пленка имеет различную плотность: вначале, при температуре ниже 500 °С, образуется аморфная пленка; при более высоких температурах она приобретает кристаллическую модификацию у-А1203 (плотность 3,77 г!см3); при температуре 1000 °С и выше кубическая у-А1203 перестраивается в гексагональную а-А1203 с плотностью 4,0 г/см3. Большая плотность окисной пленки, по сравнению с плотностью алюминия, затрудняет ее удаление из жидкого металла и приводит к формированию хрупких включений, нарушающих однородность металла и снижающих его механические свойства.

Удаление образовавшихся оксидов с поверхности металла и защита от окисления жидкого металла и околошовной зоны — одна из важнейших задач при сварке алюминия и его сплавов.

В большинстве случаев механически зачистить и химически протравить поверхность металла перед сваркой недостаточно, так как в процессе нагрева вновь образуется А1203. Более эффективное средство — удалить окись алюминия в процессе самой сварки и защитить металл от дальнейшего окисления. Обычно этого достигают, применяя особые покрытия и флюсы. В некоторых случаях те же результаты дает дробление пленки под действием «катодного распыления», наблюдаемого при сварке в инертных газах.

Механизм воздействия покрытий и флюсов на окись алюминия довольно сложен. Основу их составляют легкоплавкие смеси хлористых солей щелочных и щелочноземельных металлов с добавлением небольшого количества фтористых соединений. При расплавлении таких покрытий и флюсов создается шлак, в котором окисная пленка несколько растворяется и химически связывается. Растео-рение пленки в шлаке достигается за счет фторидных соединений (фторидов, криолита), однако эффект этого процесса невысок. Более значительна роль химического взаимодействия хлоридов с окисной пленкой, т. е.:

А1яОл + 6КС1 2А1С13 + ЗК20.

Поскольку, А1С13 — легкоплавкое соединение (температура кипения 183 Т;),, то он покидает поверхность металла. Однако присутствующая в остатках шлака К,20 может вызвать коррозию алюминия, так как

К20 + НаО = 2КОН

2А1 + 2КОН + 2НаО = 2КА102 + ЗН2.

Поэтому остатки прореагировавшего шлака тщательно удаляют.

Исследования последних лет показали, что происходит не только растворение и химическое связывание окисной пленки, но и ее разрыхление, смывание в шлак. Схема процесса такова: вследствие различия в коэффициентах линейного расширения алюминия и пленки в последней образуются мельчайшие трещины. Сюда затекает жидкий шлак, содержащий хлориды. При взаимодействии алюминия с хлоридом образуется хлорид алюминия А1С13. Его пары и отрывают частицы окисной пленки от поверхности металла. Активизирующая роль фторидов в этом случае объясняется тем, что, растворяя окись алюминия, они разъедают границы трещин, образующихся в пленке, и тем облегчают доступ жидкого флюса или покрытия к металлу под пленкой.

Разрушение окисной пленки на поверхности жидкого металла действием электрического тока наблюдается только при аргоноду-говой сварке. В этом случае вследствие бомбардировки катодного пятна положительными ионами аргона, обладающими значительной кинетической энергией, тонкая окисная пленка, покрывающая катод, разрушается и испаряется. Если катодом сделать сварочную ванну, то при перемещении по ее поверхности катодного пятна окисная пленка будет как бы разрезаться и оттягиваться к краям ванны под действием сил поверхностного натяжения. Защита же ванны аргоном не позволяет окисной пленке образоваться вновь. Однако таким способом можно удалить только относительно тонкую пленку, поэтому ему предшествует очистка свариваемых кромок от окиси алюминия механическим или химическим путем.

2. Образование пор при сварке алюминия и его сплавов. Многочисленными исследованиями установлено, что пористость металла при сварке алюминия и его сплавов вызывается водородом. Однако причины возникновения пористости пока еще не имеют достаточно полного теоретического объяснения.

Известно, что водород мало растворяется в твердом алюминии и больше— в жидком (рис. 223). В жидком алюминии при температуре плавления растворяется водорода 0,69 см3/100 г металла, а в твердом (при той же температуре) — лишь 0,036 сл*3/100 г, т. е, только 5,2% от его растворимости в жидком металле. Следовательно, при кристаллизации алюминия из раствора должен выделиться почти весь водород. Если учитывать также, что атомы водорода