Зварювання алюмінію і його сплавів

Для запобігання провалів або пропалів при однопрохідному зварюванні або зварюванні перших проходів багатопрохідних швів на великій погонній енергії необхідно застосовувати формуючі підкладки з графіту або сталі. У зв'язку з великою величиною коефіцієнта лінійного розширення і низьким модулем пружності сплав має підвищену схильність до деформації, тому необхідно вдаватися до жорсткого закріплення листів за допомогою вантажів, а також пневмо- або гідравлічних притискачів на спеціальних стендах для зварювання полотнищ і секцій з цих сплавів. Зважаючи на високу теплопровідність алюмінію пристосування слід виготовляти з матеріалів з низькою теплопровідністю (леговані сталі і т. п.). Для ефективного процесу зварювання необхідна дуже ретельна хімічна очистка зварювального дроту і механічне очищення та знежирення зварюваних кромок, так як зварювання ускладнює не тільки окисна плівка. Попередній і супутній підігрів до температури 150 – 250 °С при зварюванні товстого металу уповільнює кристалізацію металу зварювальної ванни, сприяючи більш повному видаленню газів і зменшенню пористості.

Дугове зварювання неплавким електродом

Ручне дугове зварювання вольфрамовим електродом та плазмове зварювання проводять на змінному струмі для забезпечення катодного очищення та підвищення стійкості вольфрамового електроду. При всіх видах зварювання плавким електродом використовують постійний струм зворотної полярності. Для зварювання неплавким електродом застосовують вольфрам з добавками лантану, ітрію та інших елементів. Використання чистого вольфраму (ВЧ) не рекомендується. Відмічені домішки надають електроду підвищену стійкість, забезпечують більшу щільність струму й інші переваги. Зварювання вольфрамовим електродом широко використовують при виготовленні конструкцій з алюмінієвих сплавів, що забезпечує високу якість зварних з'єднань без використання флюсу. Однак окисну плівку і забруднення на поверхні металу для зварювання в інертних газах потрібно видаляти більш ретельно, ніж при застосуванні флюсу. Живлення дуги найчастіше здійснюється від джерела змінного струму. Необхідність зварювання змінним струмом викликана тим, що при зварюванні постійним струмом зворотної полярності легко відбувається розплавлення вольфрамового електроду, а при зварюванні постійним струмом прямої полярності утруднено видалення окисної плівки з поверхні алюмінію. Видалення окисної плівки переважно відбувається в тому випадку, якщо основний метал є катодом. При зварюванні в гелії напруга підвищується на 7 - 10 В, при цьому дуга коротшає, сила струму знижується на 10 - 15 %. Витрата газу при використанні гелію збільшується в 1,8 - 2,2 рази. Ручне зварювання ведеться на менших значеннях струму в один, два і більше проходів в залежності від товщини.

Зварювання плавким електродом

При виготовленні конструкцій з металу товщиною більше 4 мм зварювання ведуть плавким електродом постійним струмом зворотної полярності. У даному випадку відбувається більш повне видалення окисної плівки, ніж при прямій полярності або на змінному струмі. Отже, при зварюванні плавким електродом, в зв'язку з крапельним перенесенням металу через дуговий проміжок важче забезпечити надійний захист зварювального об’єму від попадання повітря. Зварювання плавким електродом виконують напівавтоматом або автоматом. Більше застосування має механізоване зварювання, особливо з використанням імпульсів. Накладення імпульсів струму заданих параметрів на основний зварювальний струм скорочує проміжок часу перебування краплі на торці електрода і дозволяє здійснювати стійкий процес при відносно малому середньому значенні струму. Цим полегшується зварювання в різних просторових положеннях і дещо підвищуються механічні властивості з'єднань.

Автоматичне зварювання по флюсу

При виробництві конструкцій з алюмінію і алюмінієво-марганцевого сплаву автоматичне зварювання проводять не під флюсом, а за наявності тонкого дозованого шару флюсу попереду дуги, який, не закриваючи дугу, забезпечує досить надійний захист зварювальної ванни і видалення окисної плівки. Тому даний спосіб отримав назву зварювання по флюсу або зварювання напіввідкритою дугою. Гази, що виділяються, а також пари металу ізолюють дуговий проміжок від проникнення повітря. Необхідність такої технології обумовлена тим, що флюси для зварювання алюмінію мають високу електропровідність. У розплавленому стані вони легко шунтують дугу, що порушує стабільність її горіння. При тонкому шарі флюсу це явище виключається.

Основні переваги зварювання по флюсу - велика продуктивність, незначна деформація конструкції і висока економічність в порівнянні з іншими способами зварювання алюмінію. Основний недолік - необхідність видалення шлаку після зварювання. Внаслідок цього зварюванням по флюсу виконують переважно стикові шви, де видалення шлаку зустрічає менше труднощів. Автоматичне зварювання по флюсу застосовують для металу товщиною 10…35 мм. Можливе зварювання однією і двома дротами, частіше - здвоєним електродним дротом, що забезпечує більш високу стійкість металу шва проти утворення пор. Односторонні шви, щоб уникнути витікання зварювальної ванни, зварюють на тимчасовій сталевій підкладці. Зварювання ведуть постійним струмом зворотної полярності без попереднього підігріву металу. Витрата флюсу становить 15…20% по відношенню до витрати дроту.

Термічна обробка зварних з’єднань алюмінієвих сплавів

Термічна обробка для алюмінієвих зварних з’єднань, як правило, не потрібна. Лише при зварювані сплавів, які зміцнюються термічною обробкою для гарантування механічних властивостей зварного з’єднання на рівні основного металу бажана термічна обробка: загартування та старіння.