Почему в сварных швах алюминия образуются горячие трещины?

К горячему растрескиванию при сварке алюминиевых сплавов в основном относятся растрескивание при затвердевании в сварном металле и растрескивание при ликвидации в зоне термического влияния. Оба явления возникают при высоких температурах, когда слабая жидкая пленка не способна компенсировать растягивающие деформации, возникающие в процессе охлаждения.

Почему алюминиевые сплавы склонны к горячему растрескиванию

При одинаковом изменении температуры алюминий расширяется примерно в два раза больше, чем сталь. В процессе затвердевания эвтектики с низкой температурой плавления могут оставаться вдоль границ зерен, в то время как окружающий металл сжимается. Сплавы с широким диапазоном затвердевания особенно уязвимы, поскольку сплошная жидкая пленка сохраняется дольше и обладает низкой способностью воспринимать деформацию.

Склонность к растрескиванию зависит от состава основного металла, присадочного материала, условий фиксации соединения и параметров сварки. Чистый алюминий обладает наименьшей склонностью к растрескиванию. Сплавы Al-Cu относятся к числу наиболее подверженных растрескиванию, а дюралюминий (Al-Cu-Mg) и высокопрочные сплавы Al-Zn-Cu-Mg, как правило, не подходят для традиционной сварки плавлением.

Как присадочный металл влияет на растрескивание

Присадочный материал может изменять состав сварного шва, диапазон застывания и количество эвтектики. Алюминиево-кремниевая проволока, содержащая около 5% Si, например 4A01, упомянутая в источнике, обладает хорошей способностью к заживлению трещин, хотя прочность и пластичность сварного шва у нее сравнительно низкие. Небольшие добавки Ti, Zr, V или B позволяют утончить зерна и снизить вероятность растрескивания за счёт распределения деформации по большему количеству границ зерен.

Как уменьшить горячее растрескивание

• Выберите совместимую комбинацию основного металла и присадочного материала, которая позволяет свести к минимуму уязвимый диапазон застывания.
• Используйте концентрированный источник тепла и избегайте неоправданно высокого тока.
• Регулируйте скорость перемещения. Чрезмерная скорость в сочетании с высоким током может повысить склонность к образованию трещин.
• Снизить ограничения в движении соединений за счет правильного проектирования пазов, точечной сварки и последовательности сварки.
• Следует избегать прерывистой сварки, при которой многократные запуски и остановки приводят к сильным локальным термическим циклам.

Ни один параметр в отдельности не позволяет исключить горячее растрескивание. Необходимо комплексное сочетание следующих мер: контроль состава, измельчение кристаллов, регулирование тепловыделения и снижение степень фиксации.