Температура плавления чистого алюминия 657°. Алюминий обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью. В процессе нагревания легко образует окись алюминия, плавящуюся при температуре 2060°. В технике используются различные сплавы алюминия, например с марганцем (сплавы АМц), медью (сплавы Д), кремнием (сплавы AJI и АК), магнием (сплавы АМг). Они отличаются большей прочностью, чем чистый алюминий, а некоторые из них, например сплав AJI (силумин), хорошо отливаются. Алюминий и большинство его сплавов типа АМц и АМг хорошо поддаются сварке.
Сплавы типа дуралюмина (сплавы Д), например Д16Т, свариваются плохо. Это обусловлено тем, что в сварном шве получается структура литого металла, прочность которого в два раза меньше прочности основного прокатанного металла. Кроме того, вследствие значительной усадки металла шва и его низкой пластичности, так же как и основного металла, в процессе сварки в швах часто возникают трещины. Тепловое действие при сварке вызывает отжиг основного металла, что приводит к снижению показателей его механических свойств.
Дуговую сварку алюминия и его сплавов выполняют как угольным, так и металлическим электродами. Для удаления тугоплавкой пленки окиси алюминия применяют флюс, подсыпаемый в шов при сварке угольным электродом, наносимый на металлический электрод в виде покрытия при ручной сварке или насыпаемый на шов при автоматической сварке. Наибольшее распространение имеет флюс АФ-4А состава: 28% хлористого натрия, 50% хлористого калия, 14% хлористого лития, 8% фтористого натрия.
В качестве присадочной проволоки при сварке угольным электродом применяют прутки из алюминия АО и А1 или из алюминиевых сплавов АМц или АК (содержащие 5% кремния) по ГОСТ 4784—49.
Кремний делает присадочный металл более жидкотекучим, а также уменьшает усадку и возможность образования трещин. При сварке проволокой АК металл шва получается менее пластичный с пределом прочности около 10 кгс/мм2, относительным удлинением около 90% и более хрупкий. Сплав АМцсодержит от 1 до 1,6% марганца, остальное — алюминий. Металл шва при сварке проволокой АМц имеет предел прочности около 11 кгс/мм2, относительное удлинение 12%. В качестве металлического электрода применяют также проволоку из алюминия АО и А1 или сплавов АМц и АК. Чтобы шлак и остатки флюса не разъедали поверхность металла, их после сварки удаляют щеткой, а затем шов промывают горячей водой.
Использование жидкого стекла для этих покрытий не допускается. Вместо него применяют декстрин. Покрытие № 1 не требует связующего вещества и разводится в воде (50 см3 воды на 100 г сухого вещества). Разведенный на воде замес тщательно размалывается в шаровой мельнице, а затем в виде коллоидного раствора наносится на электрод. Электроды сушат на воздухе, а затем их прокаливают при 140—150° в течение 30—40 мин. Толщина слоя покрытия № 1 и № 3 берется равной 1—1,2 мм, а № 2—0,4—0,5 мм. Вместо покрытия K° 1 можно применять смесь из 65% флюса АФ-4А и 35% криолита.
Листы толщиной до 1,5—2 мм сваривают с отбортовкой кромок без присадочного металла; листы толщиной от 3 до 5 мм сваривают без скоса кромок. При толщине листов свыше 5 мм применяют односторонний скос кромок с углом раскрытия 60°.
Криолит — твердое вещество, добываемое из недр земли и содержащее 13% алюминия, 54% фтора и 33% натрия.
Если сварка выполняется проволокой АМц, то перед сваркой и во время ее кромки листов толщиной 18—25 мм подогревают до 300- 400° и до 200—300° при сварке проволокой АК. Температуру нагрева контролируют термокарандашом или свинцовой проволокой.
Длина нагреваемого участка должна быть не менее 200 мм. Сварка производится на поддерживающих подкладках постоянным током при обратной полярности из расчета 45—55 а на 1 мм диаметра электрода. Металл толщиной до 14 мм сваривается электродом диаметром 6 мм при токе 300—400 а, металл толщиной свыше 14 мм — электродами диаметром 8 мм при токе 400—550 а. При толщине до 14 мм шов сваривается в 1—2 слоя, при толщине свыше 14 мм — в 2—3 слоя. Сварка производится в нижнем и полувертикальном положениях. Для получения мелкозернистой структуры металла шва охлаждение детали после сварки должно быть замедленным. После остывания сварной шов следует слегка проковать. Чтобы уменьшить внутренние напряжения деталей из литых сплавов, их после сварки отжигают при 300 — 350° с последующим медленным охлаждением.
Листы из алюминиевого сплава АМц средних толщин (8 мм и выше) подвергают автоматической и полуавтоматической сварке по флюсу плавящимся электродом из проволоки АМц. Диаметр проволоки равен 2,5—3,5 мм, применяется флюс состава 1. Высота слоя флюса должна равняться 10—35 мм. Сварка ведется на постоянном токе при обратной полярности. Берется ток 320—440 а, напряжение дуги 38—44 в, скорость сварки 12—20 м!час, вылет электрода 25—45 мм. За один проход обеспечивается проплавление листов на 2/3 их толщины. Сварка производится с двух сторон, по одному проходу с каждой стороны. Первый шов сваривается на стальной подкладке, плотно прижатой с помощью сварочного приспособления к свариваемым листам. Листы собирают с зазором не более 2 мм и укладывают при сварке горизонтально или с наклоном не более 15 мм на 1 м.
После сварки шлаки и остатки флюса удаляют, промывая поверхность шва горячей водой и протирая волосяными и стальными щетками или хлопчатобумажными концами. В случае необходимости для лучшего удаления остатков флюса поверхность швов травят 5%-ным раствором азотной кислоты, затем промывают горячей водой и просушивают.
Отдельные дефекты в швах вырубают, вышабривают или высверливают и в случае необходимости заваривают дуговой сваркой металлическим электродом или аргоно-дуговой сваркой.
При сварке сплава АМц могут образовываться горячие трещины, если основной металл содержит примеси: железа свыше 0,25% и кремния свыше 0,2%. При содержании железа и кремния менее 0,25 °о каждого следует применять электродное покрытие с добавкой 3% 45%-ного ферросилиция, просеянного через сито с 900 отв/см2. Это покрытие имеет марку А1Ф и следующий состав: 33% криолита, 32% хлористого калия, 18% хлористого натрия, 9% хлористого лития, 5% фтористого натрия, 3% ферросилиция. При автоматической сварке полуоткрытой дугой сплава АМц, в составе которого находится менее 0,25% железа и кремния, применяется флюс АН-А1Ф, содержащий 1,5% ферросилиция.
Автоматическая сварка алюминия по слою флюса является современным процессом, значительно улучшающим технологию изготовления сварных сосудов и аппаратов из алюминия. Наилучшие результаты по чистоте и качеству металла шва дает аргоно-дуговая или гелие-дуговая сварка алюминия вольфрамовым или плавящимся электродом. Сварка литых алюминиевых сплавов (типа силумин) производится по той же технологии, что и прокатанных сплавов, но с предварительным подогревом до 250—300°.