Далеко не все современные виды сварочных аппаратов способны с приемлемым качеством сваривать магний и алюминий, и даже использование специализированных установок не может гарантировать отсутствие массовых дефектов при такой работе. Появление проблем со сварочным качеством в Al и Mg связано с термическим характером дугового воздействия. Наибольшую распространенность при сваривании алюминиевых и магниевых заготовок получили четыре вида дефектных новообразований. Что интересно, для Mg и Al имеется количественная статистика частоты их возникновения в конкретных, практических сварочных случаях:

• Газовые поры образуются примерно в 50 % всей проводимой сварки по магниево-алюминиевым образцам. Столь высокая частность возникновения газовой пористости связана с захватом водорода массой расплава – причем не только в виде атмосферных двухатомных молекул, но и отдельных атомов, образующихся при сварке. Водородные поры в кристаллизующихся швах Al и Mg могут быть протяженными, состоят из лакун различного размера и делают невозможным использование узлов по назначению;
• Пленки окислов характерны не менее чем для 30 % сварочных эпизодов по Mg и Al. В отличие от тех же пор, оксидные пленки являются классической проблемой со сварочным качеством. Они встречаются при работе с изделиями из цветных сплавов и стальных составов, бюджетное Ресанта оборудование для сварки приводит к их возникновению лишь немногим чаще, чем премиальный и гарантировано качественный Esab. При термическом сплавлении магниево-алюминиевых изделий пленки окислов опасны как сами по себе, так и в качестве центров образования других дефектов поверхностного типа (побежалостей, сетчатого растрескивания и т.д.).
• Вольфрамовые включения в ЗТВ отмечаются в 12-15 % узлах после электродугового сваривания данных металлов. Интересен тот факт, что мелкие вольфрамовые зоны браком не являются – а вот крупные включения тугоплавкого вольфрама относятся к дефектным очагам. Источником W обычно становятся неплавящиеся электроды (которые все же плавятся, пусть и гораздо медленнее основного металла заготовок). Причиной появления вольфрамовых «анклавов» может стать использование не той электродной марки или неверная настройка рабочего режима используемых установок;
• Горячие трещины – пусть и сравнительно редкая по частотности (до 10 %), но крайне неприятная по эффекту сварочная проблема. Не только для магния и алюминия, но и для всех типов и видов термической сварки. Современные виды сварочных аппаратов обязаны выдавать результат с полным и гарантированным отсутствием его растрескивания в горячем виде. Но это в теории, в производственно-промышленных условиях реалии практики теснят теоретические установки. При сваривании алюминиевых и магниевых деталей горячие трещины сопровождаются образованием других дефектов – обычно частичным непроваром в глубину и поверхностным несплавлением кромок. Если второй дефект виден сразу, то первый распознается при ультразвуковом контроле.

Разумеется, четкого разделения сварных соединений по принципу «Здесь один дефект, а там – другой» при сварке Al и Mg не существует. Поры, трещины, вольфрамовые включения и окисные пленки могут возникать в различных комбинациях, а то и все сразу. Меры борьбы же с каждым распространенным видом дефектов сварки в магниевых и/или алюминиевых швах принимаются отдельно.

Причина проникновения водорода связана с влажностью – окружающего воздуха, самих заготовок и электродного материала. Кроме того, даже в сухих условиях работы наличие в расплаве никеля, железа, хромовых и титановых добавок приводит к улавливанию этими элементами водорода из окружающей среды. Есть другие присадки, которые снижают водородную пористость. Для Al таковыми являются медь, кремний и олово. Мерами по предотвращению водородных пор в швах Mg и Al являются следующие технологические процедуры:

• Соблюдение микроклиматических условий производства. При температуре воздуха в диапазоне 20…30°С и относительной влажности не более 72 % захват атмосферного водорода расплавом маловероятен. Если объединить эти меры с фильтрацией всего воздуха от пылевых включений, эффект будет еще больше – и он универсален для всех видов магниевых и алюминиевых изделий, подлежащих термической сварке;
• Культура производства. Грамотное хранение всех компонентов будущего процесса сварки легких металлов, соблюдение сроков операций, точная настройка установок и т.п. – многие проблемы объясняются простой безалаберностью и непрофильным использованием аппаратов. Разумеется, Ресанта оборудование для сварки стали никогда не заварит магниевый шов, но подобные попытки отнюдь не являются производственной редкостью…
• Технологические меры т.н. «первого уровня», то есть общедоступные. Термическая подготовка, причем для Al и Mg она актуальна не для самих изделий, а для электродной или присадочной проволоки при температурах от 270 до 300°С в течение 20-30 минут. Тщательная зачистка кромок – механическими усилиями, химическим травлением либо в комбинации. Провар за один проход на максимальной мощности оборудования тоже снижает водородное порообразование – при таких условиях лакуны не успевают образоваться.
• Сложные технологические меры. При ответственной сварке магния и алюминия используется подогрев всего собранного узла непосредственно при сплавлении кромок, работа сдвоенной трехфазной дугой, перемешивание расплава посредством ультразвуковых или вибрационных колебаний от отдельных источников и т.п.

Пленки окислов на Mg и Al часто отличаются высокой тугоплавкостью, вплоть до нескольких тысяч градусов Цельсия. Разрушить такие тугоплавкие налеты термическим воздействием дуги трудно, мощности не хватит. Ликвидация типичных окислов Al2O3 и MgO имеет всего одну отработанную методику – распыление электродного материала в среде легкого инертного газа (катодное распыление). Ее эффективности оказывается достаточно для кратного снижения окисных пленок в ЗТВ магния и алюминия.

Горячее растрескивание швов и их вольфрамовое «обогащение» предотвращают тщательным отслеживанием качества газовой защиты – при разрыве инертного «колпака» концентрация таких дефектов локально и кратно растет. Хороший результат дает использование новых марок вольфрамовых электродов, легированных иттрием или лантаном. К сожалению, наличие даже малых доз Y или La сильно сказывается на стоимости электродного материала, эти редкоземельные металлы очень дороги.

Бюджетным решением по минимизации образования вольфрамовых зон и горячих трещин при сварке алюминия и магния является прямая полярность подключенного оборудования – при нем эмиссия атомарного W существенно снижается (одновременно с мощностью и глубиной провара). Предотвращение горячих трещин и W-включений в швах из Al и Mg остается сложной задачей прикладной сварки легких металлических сплавов – особенно если она связана с финансовыми ограничениями и большими объемами работ.

Информация предоставлена интернет-гипермаркетом сварочного оборудования Тиберис - www.tiberis.ru