Изготовление конструкций из алюминия и его сплавов более целесообразно производить способом газо­электрической сварки неплавящимся вольфрамовым элек­тродом и плавящимся электродом.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом яв­ляется лучшим способом сварки тонколистового алюми­ния. Она обеспечивает минимальную деформацию свари­ваемой конструкции и высокое качество сварного шва, не требуя специального флюса. Сварка производится на переменном токе с обязательным применением осцилля­тора и устройств, устраняющих составляющую постоян­ного тока. При питании дуги переменным током за счет катодного распыления в полупериоды, когда катодом является изделие, разрушается оксидная пленка.

Зажигание дуги непосредственным касанием вольфра­мового электрода поверхности алюминиевых деталей за­труднено. Поэтому дугу зажигают на вспомогательной графитовой пластинке, а затем переносят электрод на свариваемые кромки. В качестве инертного газа исполь­зуется аргон первого и второго сорта по ГОСТ 10157—79.

Ручная сварка неплавящимся электродом может про­изводиться во всех пространственных положениях как с присадочным материалом, так и без него, но без попереч­ных колебаний электродом. В качестве присадки приме­няют сварочную проволоку, близкую по химическому составу основному металлу. Длина дуги не должна пре­вышать 1,5—2,5 мм, а расстояние от выступающего конца вольфрамового электрода до нижнего среза наконечника горелки при стыковых соединениях 1—1,5 мм, при тав­ровых (угловых) 4—8 мм. Рабочее давление аргона в за­висимости от расхода устанавливается в пределах 0,01 — 0,05 МПа.

Режимы ручной аргоно-дуговой сварки алюминия и его сплавов в среде аргона неплавящимся■электродом приведены в табл. 70.

Включение подачи аргона должно производиться за 3—5 с до возбуждения дуги, а выключение — спустя 5—7 с после обрыва дуги, что обеспечивается электромаг­нитным клапаном аппаратуры управления.

При полуавтоматической и автоматической сварке неплавящимся электродом, в отличие от ручной, горелка

обычно располагается вертикально, а присадка специаль­ным механизмом подается в плавильную зону так, чтобы конец проволоки опирался на край сварочной ванны. Питание дуги, как и при ручной сварке, осуществляется переменным током.

Для ручной и механизированной сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом промышленностью выпускаются специализированные полуавтоматы УДГ-301 и УД Г-501.

Ручная и автоматическая сварка трехфазной дугой вольфрамовыми электродами находит применение для сварки алюминия и его сплавов. Большая проплавляю­щая способность этого метода сварки позволяет при соот­ветствующем режиме выполнять без раздела кромок за один проход (на подкладке из меди или нержавеющей стали) изделия толщиной до 30 мм. При этом резко умень­шается склонность металла шва к пористости, так как сварка производится без введения присадочного металла, за счет которого и имеет место увеличение пористости металла шва.

При сварке металла большой толщины, когда про­плавляющая способность дуги должна быть максималь­ной, необходимо, чтобы сила тока в изделии была больше, чем в электродах. И наоборот, когда требуется минималь­ная проплавляющая способность дуги, например при наплавочных работах, сила тока в изделии может быть установлена меньше силы тока в электродах. Кроме того, регулировать глубину и ширину проплавления основного металла можно еще за счет расположения элек­тродов относительно оси шва. Последовательное располо­жение электродов относительно оси шва вызывает уве­личение глубины проплавления и уменьшения ширины шва, а поперечное расположение электродов относительно оси шва приводит к уменьшению глубины проплавления и увеличению ширины шва.

При выполнении трехфазной ручной или автомати­ческой сварки вольфрамовыми электродами с присадоч­ным металлом для уменьшения загрязнения металла шва рекомендуется применение присадочной проволоки допустимо большего диаметра: при ручной диаметром 3—6 мм, при автоматической диаметром 2—4 мм. Ориен­тировочные режимы однопроходной ручной и автомати­ческой сварки стыковых соединений из алюминия при­ведены в табл 71.

Источником питания трехфазной дуги чаще всего слу­жат два стандартных однофазных трансформатора, соеди­ненных открытым треугольником или трансформатор, специально изготовленный для трехфазной сварки.

Механизированная сварка алюминия и его сплавов в аргоне плавящимся электродом целесообразна для ме­талла толщиной 4 мм и выше. При этом увеличивается производительность труда.

При сварке алюминия плавящимся электродом приме­няется постоянный ток обратной полярности, так как при прямой полярности дуга менее стабильна и не исполь­зуется эффект катодного распыления; увеличивается раз­брызгивание. Для питания дуги используются источники тока с жесткой внешней характеристикой. Возбуждение дуги производится замыканием под током сварочной проволоки на изделие.

Для механизированной сварки алюминия плавящимся электродом можно применить импульсно-дуговой полуав­томат типа ПДИ-303 в комплекте со сварочным выпря­мителем ВДТИ-301 и ранцевый полуавтомат типа ПРМ-4.

Рабочее давление аргона такое же, как и при сварке неплавящимся электродом. Расстояние между нижним срезом наконечника горелки и изделием рекомендуется устанавливать в пределах 5—15 мм.

Технология сварки алюминия и его сплавов имеет много общего, однако имеются и некоторые особенности, присущие каждой группе сплавов. Так, деформируемые сплавы, неупрочняемые термической обработкой (АМц, АМг, АМг5, АМгб и др.), упрочняются нагартовкой. Степень нагартовки для промышленных полуфабрикатов составляет до 40 % (так называемый полунагартованный сплав), что повышает предел прочности по сравнению с отожженным состоянием примерно на 20—25 % при одновременном снижении пластичности.

Сплавы типа АМц и АМг обладают хорошими сва­рочными свойствами, и, как ранее указывалось, все спо­собы и режимы сварки чистого алюминия пригодны и для них. Однако при сварке полунагартованных сплавов проч­ность в зоне термического влияния снижается до показа­телей отожженного металла.

Кроме того, при сварке сплава АМц при малом содер­жании железа и кремния (менее 0,25 % каждого) воз­можно образование горячих трещин. В этом случае сле­дует применять меры, предотвращающие их появле­ние, как например, подогрев.

Ряд трудностей также возникает при сварке деформи­руемых сплавов, упрочняемых термической обработкой, типа дуралюмина, авиали.

Термическая обработка алюминиевых сплавов основана на изменении растворимости промежуточных соединений в алюминии.

Основным легирующим элементом в дуралюмине яв­ляется медь. Она при комнатной температуре растворяется в количестве 0,5 %, а максимальная растворимость (при эвтектической температуре, равной 548 °С) составляет 5,7 %. Следовательно, при содержании меди в алюминии до 5,7 % сплав всегда можно перевести нагревом в одно­фазное состояние и зафиксировать его быстрым охлажде­нием. Но так как полученный твердый раствор содержит меди больше 0,5 %, и поэтому является пересыщенным, с течением времени из него начнет выделяться избыточное количество СнА12 в виде мелкодисперсных включений. Этот процесс называется старением или дисперсионным твердением, так как он сопровождается значительным повышением твердости и прочности. Так, сплав алюминия с 4 % меди в отожженном состоянии имеет временное сопротивление 200 МПа/мм2, в свежезакалеином — 250 МПа/мм2, а после старения — до 400 МПа/мм2.

Установлено, что свойства дуралюмина после старения в значительной степени зависят от температуры закалки:

чем выше (в определенных пределах) температура закалки, тем больше прочность после старения. Однако нагрев выше определенной температуры вызывает перегрев — рост зерна, окисление и оплавление границ зерен, что приводит к катастрофическому падению прочности и пластичности.

Для сварки дуралюмина приемлемы все способы элек - тродуговой сварки; однако из рассмотрения свойств дуралюмипов явствует, что равнопрочность металла шва, зоны термического влияния и участков сплава, подверг­шихся тепловому воздействию сварки, не может быть достигнута. Особенно снижаются свойства на участке зоны термического влияния, который при сварке подвер­гался нагреву выше температуры 520 °С, т. е. где имел место перегрев, рост зерна, оплавление и окисление границ зерен. Кроме того, при сварке дуралюмина легко могут возникнуть трещины, что весьма затрудняет изго­товление конструктивно жестких соединений. Практи­чески можно считать, что при сварке дуралюмина проч­ность сварных соединений может быть получена не выше 50—60 % от прочности основного металла.

В состав дуралюмина кроме меди вводят небольшое количество магния и марганца с целью улучшения его свойств. Более того, дуралюмин не должен применяться в условиях возможного протекания коррозионных про­цессов из-за низкой коррозионной стойкости их сварных соединений.

Кроме дуралюмина, к этой же группе относятся сплав АВ (авиаль) с содержанием 0,45—0,90 °n Mg и 0,5—1,2 % Si и сплавы тина АК, по составу близкие к дуралюминам, но применяемые в кованом и штампованном виде.

Часто возникает необходимость в сварке литейных алюминиевых сплавов. Типичным примером таких сплавов являются так называемые силумины — сплавы алюминия с 11—14 % Si (иногда применяются «бедные силумины», содержащие 5—6 % Si; они, как правило, легируются еще небольшими добавками меди, магния, марганца, как, например сплавы АЛ-5, АЛ-10).

Применительно к силуминам сварка используется главным образом как средство ремонта и исправления брака литья. В результате неравномерного нагрева и низ­кой пластичности возможно появление трещин. Поэтому перед сваркой необходим предварительный подогрев изде­лий до температуры около 250 °С.

Для предотвращения разрушения при нагреве от соб­ственного веса часто устанавливают железные подкладки, нагреваемые вместе деталью. Жесткие закрепления при этом недопустимы, так как способствуют трещинообразо - ванию. Остывание деталей после сварки должно быть медленным.

Состав присадочного металла должен соответствовать

основному металлу.