Алюминий — легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 658 °С. Обладает хорошей теплопроводностью, электропроводностью и боль­шим сродством к кислороду. Механические свойства алю­миния и его сплавов во многом зависят от состояния по­ставки, например, предел прочности прокатанного и отожженного алюминия по сравнению с литым повышается с 80 до 170 МПа/мм2, а при нагартовке увеличивается еще на 80 %, но относительное удлинение падает.

Алюминиевые сплавы, применяемые в технике, в за­висимости от химического состава, способа получения и вида обработки подразделяют на деформируемые (т. е. используемые в прессованном, катаном, кованом видах) и литые (используемые в виде литья). Для алюминия и некоторых его сплавов принята маркировка буквой А. У литейных сплавов после А следует буква Л; у сплавов, предназначенных для ковки и штамповки — буква К. После этих букв следует цифра, обозначающая условный номер сплава. Деформируемые сплавы обозначаются сле­дующим образом: алюминиево-магниевый сплав — АМг; алюминиево-марганцевый сплав — АМц; сплав ави - аль — АВ.

Все дуралюмины обычно маркируются буквой Д и цифрой, показывающей условный номер сплава. В свою очередь, деформируемые сплавы можно разделить на две категории.

Первая категория — сплавы, термически неупрочняе - мые, к которым относятся двойные сплавы типа АМц (А1—Мц) и АМг (А1—Mg). Они характеризуются

умеренной прочностью, хорошей пластичностью, повы­шенным сопротивлением коррозии.

Вторая категория — термически упрочняемые сплавы, которые по своим свойствам подразделяются на три группы: первая группа — авиали типа АВ (А1—Mg—Si)— обладают хорошей коррозионной стойкостью в естественно состаренном состоянии; вторая группа —дуралюмины типа Д (А1—Си—Mg), имеющие широкое распростране­ние. Сплавы этой группы имеют различные свойства, в связи с чем их подразделяют на три подгруппы: 1) ДУ - ралюмины с хорошей пластичностью (Д18, ДЗП); 2) ду­ралюмины средней прочности (Д1); 3) дуралюмины по­вышенной прочности (Д16, Д17); третья группа —сплавы высокой прочности. Из этой группы практическое при­менение получил сплав В95, он составлен на основе А1—Си—Mg—Zn.

Химический состав и механические свойства некото­рых типовых марок алюминия и его сплавов приведены в табл. 67.

Основными свойствами, затрудняющими сварку алю­миния и его сплавов, являются приведенные ниже.

Легкая окисляемость алюминия приводит к образо­ванию на его поверхности плотной тугоплавкой, с большой плотностью 3,6 г/см3, пленки оксида алюминия А1203. Оксидная пленка на поверхности металла, образующаяся при сварке на поверхности капли и ванны, препятствует сплавлению частиц металла и загрязняет шов.

Высокая температура плавления А1208 (2050 °С) и низкая температура плавления алюминия, не изменяю­щего своего цвета при нагревании, крайне затрудняет управление процессом сварки.

Высокий коэффициент линейного теплового расширения алюминия приводит к значительным остаточным дефор­мациям.

Значительная растворимость водорода в расплавлен­ном алюминии и резкое изменение растворимости при переходе алюминия из жидкого состояния в твердое в момент кристаллизации при большой скорости охлаж­дения, обусловленной еще большей теплопроводностью, приводит к образованию пор.

Большая окидкотекучесть и малая прочность при тем­пературах свыше 550 °С вызывает необходимость при­менения подкладок при сварке алюминия и его сплавов. Для удаления оксидной пленки перед сваркой алюминия

и его сплавов необходимо производить химическую или механическую очистку металла, а в процессе дуговой сварки алюминия и его сплавов незащищенной дугой следует применять флюсы на базе щелочных и щелочно­земельных металлов, способные растворить и вывести оксиды в шлак.

При сварке алюминия и его сплавов неплавящимся электродом в аргоне тонкая оксидная пленка удаляется за счет катодного распыления. Уменьшение остаточных деформаций при сварке достигается жестким закрепле­нием деталей в специальных приспособлениях и приме­нением сосредоточенных источников нагрева п др. Преду­преждение пористости достигается применением средств, ограничивающих доступ водорода в плавильную зону, а иногда введением в плавильную зону элементов, свя­зывающих водород в летучие соединения.

Подготовка под сварку. Перед обработкой материал из алюминия и его сплавов очищают от упаковочной бумаги и смазочного материала. Затем материал проходит правку, разметку и маркировку.

Заготовка деталей производится механическим путем на гильотинных ножницах, дисковых и ленточных пилах, фрезерных станках и т. д. или плазменной резкой с при­пусками для последующей подготовки свариваемых кро­мок. Перед сборкой свариваемые кромки должны быть обезжирены и зачищены. Для обезжиривания деталей используют растворитель—ацетон, этиловый спирт и др. Особое внимание при обезжиривании должно быть уде­лено чистоте свариваемых кромок и прилегающих к ним участков па ширине не менее 40 мм. Кроме того, кромки и прилегающие к ним участки шириной до 25 мм должны быть зачищены с помощью механических щеток из нагар - тованной коррозионно-стойкой проволоки диаметром 0,1 — 0,2 мм при длине ворса не менее 30 мм или шабером, после чего кромки вновь обезжиривают растворителем.

Если на поверхность детали необходимо установить какие либо элементы и приварить к ней, то поверхность детали и элементов предварительно также должна быть обезжирена и зачищена вышеуказанными способами.

Электродная сварочная проволока, а также присадоч­ные прутки должны также пройти соответствующую под­готовку перед сваркой. Если проволока поступает в мот­ках, ее тщательно очищают от консервирующего смазоч­ного материала обычно горячей водой или паром, после чего производят химическую обработку поверхности про­волоки по режимам в зависимости от применяемых хими­катов, их концентрации и температуры водных раство­ров. Так, например, может быть применен следующий режим обработки: травление проволоки в щелочном 2— 5 %-ном растворе в течение 5—20 мин при температуре 60—70 °С; промывка в проточной воде при температуре 50 °С; промывка в холодной проточной воде; осветление в 15 %-ном растворе азотной кислоты в течение 2—5 мин при температуре 60—70 °С; промывка в холодной про­точной воде; промывка в проточной воде при темпера­туре 60—70 °С.

Химически обработанная сварочная проволока должна храниться в контейнерах, а прутки — в пеналах, пред­отвращающих их от загрязнений и влажной атмосферы.

Типы соединений и требования к сборке. Основные типы соединений, применяемые при сварке алюминия и его сплавов, регламентированы ГОСТом 14800—75. Некото­рые приведены в табл. 68.

Сборку деталей и узлов из алюминия и его сплавов под сварку в большинстве случаев производят с помощью постановки прихваток, которыми фиксируется относи­тельное расположение соединяемых деталей. При этом необходимо соблюдать следующие требования: прихватки выполняют ручной аргонодуговой сваркой с применением тех же присадочных материалов, что и для сварки; при сборке стыковых, тавровых соединений прихватки следует располагать со стороны, обратной наложению первого валика шва, при невозможности этого, прихватка выпол­няется со стороны первого валика с последующей тща­тельной зачисткой. В ряде случаев сборка производится с помощью прижимных приспособлений, гребенок (см. рис. 83), обеспечивающих относительное перемещение дета­лей в процессе сварки.

Гребенки рекомендуется располагать под углом 45° к оси соединения. В серийном и массовом производстве собирать сварные узлы рекомендуется в специальных кондукторах и приспособлениях без прихваток.

Сварочные материалы. Для ручной, полуавтоматиче­ской и автоматической сварки алюминия и его сплавов применяется сварочная проволока и присадочные прутки различных марок по ГОСТу 7871—75* табл. 69.

Проволока диаметром до 4 мм на заводе-изготовнтеле подвергается химической обработке и наматывается на

катушки ровными рядами без перегибов, как правило, в нагартованном состоянии. Катушки упаковывают в по­лиэтиленовые мешки вместе с порошком силикогеля, являющимся индикатором нарушения герметичности. В случае нарушения герметичности мешка порошок ста­новится розовым.

Для газоэлектрической сварки алюминия и его спла­вов применяются защитные газы, аргон высшего и пер­вого сорта, гелий высокой чистоты или смесь аргона и

гелия. При выборе защитного газа следует учитывать, что гелий — более легкий газ, чем аргон, поэтому расход гелия будет приблизительно в 1,5 раза больше, а аргон— в 6 раз дешевле гелия. Но гелий имеет более высокий потенциал ионизации, поэтому напряжение сварочной дуги почти в два раза больше, чем при сварке в аргоне и при одинаковой силе сварочного тока при сварке в ге­лии мощность сварочной дуги будет выше почти в два раза. Учитывая указанные особенности газов при сварке алюминия и его сплавов неплавящимся электродом и полуавтоматической сварке плавящимся электродом, в ос­новном применяют аргон.

Для автоматической сварки материалов большой тол­щины часто применяют гелий или смесь аргона и гелия. Режимы аргонодуговой сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом приведены в табл. 70.