Евгений Банников - Сварка

Алюминий обладает способностью активно взаимодействовать с кислородом. Образующийся оксид алюминия А1 2О 3покрывает поверхность металла прочной и плотной пленкой. Окисление алюминия при нормальной температуре после достижения предельной толщины пленки практически прекращается, так как пленка обладает защитными свойствами.

Важнейшей характеристикой пленки оксида алюминия является ее способность адсорбировать газы, в особенности водяные пары. Коэффициент теплового расширения пленки почти в 3 раза меньше, чем у алюминия, поэтому при нагреве в ней образуются трещины. При наличии в сплаве легирующих добавок состав пленки может меняться и становится более сложным, включая оксиды этих добавок. Подобные сложные пленки могут быть более рыхлыми, гигроскопичными и не обладать защитными свойствами.

Трудности сварки алюминия и его сплавов связаны с наличием на поверхности свариваемых кромок тугоплавкой оксидной пленки (температура плавления 2 050 °C), препятствующей сплавлению основного и присадочного металлов. Удаление оксидной пленки производят тремя способами: механическим (наждачным инструментом, металлической щеткой, шабрением), химическим (травлением, применением при сварке флюсов, содержащих фтористые и хлористые соли) и электрическим (сварка постоянным током обратной полярности или переменным током, катодное распыление). Следует иметь в виду, что при нагреве до температуры 400–500 °C прочность алюминия резко падает и деталь может разрушиться даже под действием собственного веса.

Дуговую сварку строительных конструкций производят угольным или плавящимся электродом. При сварке угольным электродом присадочным материалом служат прутки из алюминия А0, А1 или сплавов АМц, АК. Наличие кремния в присадочном материале повышает текучесть металла, снижает усадку и уменьшает опасность образования трещин в металле шва. Сварку выполняют постоянным током прямой полярности. Диаметр электрода выбирают в пределах 6–15 мм в зависимости от толщины свариваемых кромок. Сварочный ток соответственно составляет 150–500 А. Перед сваркой присадочный пруток и свариваемые кромки покрывают флюсом.

При сварке плавящимся электродом применяют стержни из сварочной проволоки марок СвА97, СвАМц, СвАК5 или проволоки из сплава того же состава, что и свариваемый металл. Сварку производят постоянным током обратной полярности с возможно короткой дугой. Сварочный ток определяют из расчета 15–30 А на 1 мм диаметра электрода. Для удаления пленки оксидов применяют флюс АФ4А, содержащий хлористого натрия – 28 %, хлористого калия – 50 % хлористого лития – 14 %, фтористого натрия – 8 %. При сварке металлическим электродом применяют различные покрытия, которые содержат хлористый натрий, хлористый калий, фтористый калий, фтористый натрий, криолит, сернокислый натрий, хлористый литий и др. В качестве связующего вещества применяют декстрин или густой раствор поваренной соли. Покрытие наносят на стержень электрода слоем 1–1,2 мм. Листы толщиной до 3 мм сваривают с отбортовкой, а при толщине металла 4–8 мм – без скоса кромок.

Листы толщиной более 8 мм сваривают со скосом кромок с углом раскрытия 60–70°. Кромки листов толщиной более 8 мм перед сваркой подогревают до температуры 200–250 °C. После сварки швы тщательно очищают от шлаков и остатков флюса – промывают горячей водой, протирают щеткой и ветошью. Для более полной очистки применяют травление 5 %-м раствором азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и сушкой.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку по флюсу применяют для листов и деталей с толщиной кромок более 8 мм. Дуга горит не в слое флюса, а над флюсом. Тонкого слоя флюса достаточно, чтобы защитить сварочную ванну и удалить оксидную пленку. При большей толщине слоя флюса дуга шунтируется через шлак, обладающий высокой электропроводностью, и горит по слою флюса. Применяется электродная проволока марки СвА97 или СвАМц диаметром 2–3 мм. Флюс АН—А1, состоящий из хлористого натрия – 20 %, хлористого калия – 50 % и криолита – 30 %, наносят на свариваемый шов слоем толщиной 10–35 мм. Сварку производят постоянным током обратной полярности при напряжении дуги 38–44 В. Вылет электрода составляет 25–40 мм, сварочный ток 300–450 А, скорость сварки 12–20 м/ч.

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов получила наибольшее распространение. При ее использовании нет необходимости применять относительно сложные флюсы и покрытия, остатки которых могут вызвать коррозию металла шва. Сварку производят постоянным током обратной полярности или переменным током, но с обязательным применением осциллятора и балластного реостата.