в алюминии малоподвижны из-за низкого коэффициента диффузии, а десорбция водорода из ванны затруднена наличием окисной пленки, то станет очевидной возможность появления в металле пористости. Образование пор в металле облегчается наличием готовых зароды-

[н]р, :мЗ/Ю0г 2,0

1.0

01

600 Т,°С

Рис. 223. Зависимость раствори- Рис. 224. Схема образования мости водорода в алюминии от тем- зародышей пузырьков т ча-пературы при рНг = 1.стицах, не смачиваемых

шей 3 пузырьков (рис. 224). Ими становятся микрополости на неровной поверхности твердых частиц / (в основном оксидов), находящихся во взвешенном состоянии в расплаве 2 и не смачиваемых

им. Диффундируя в эти несплошности, атомарный водород переходит в молекулярную форму и при благоприятных условиях увеличивает газовые пузырьки. Так как скорость всплывания таких пузырьков вместе с окисными пленками невысока, вероятность порообразования становится большой.

Зарождаются и развиваются поры в сварочной ванне до начала кристаллизации, при концентрации водорода, растворенного в жидком алюминии, более Рис. 225. Макрошлиф продольного 0,69 СлА'ЮО г. Это видно И из сечения шва при сварке алюминия рис. 225: расположение пор не плавящимся электродом.связано с особенностями формиро-

вания слоев и столбчатых кристаллов, а сферическая форма пор подтверждает, что они возникли и развивались в жидком металле при его охлаждении.

Возникает вопрос, какие источники водорода способны оказывать наибольшее влияние на концентрацию его в сварочной ванне. Как оказалось, существенную роль может играть присутствие

влаги, адсорбированной на поверхности основного металла, и особенно проволоки. В этом случае алюминий в зоне сварки взаимодействует с влагой:

2А1 + ЗН20 = A1203 -f 6Н.(VIII.2)

Процесс протекает непосредственно на поверхности металла и поэтому в слоях атмосферы, находящейся в контакте с ним, создается высокое парциальное давление атомарного водорода, насыщающего жидкий металл.

При сварке сплавов алюминия, например алюминиево-магние-вых АМг, наиболее чувствительных к пористости, к моменту расплавления металла реакция (VIИ.2) может не закончиться. Связано это с тем, что окисная пленка на поверхности металла, состоящая из А1а03, MgO и магнезиальной шпинели А1203 • MgO, очень рыхлая и поэтому способна адсорбировать влагу более значительно, чем обычная окисная пленка на алюминии. Попадая в сварочную ванну, частицы такой пленки несут с собой остатки непрореагировавшей влаги, которая, разлагаясь в металле, выделяет водород, образующий пузыри. В этом случае поры возникают и развиваются на различных стадиях расплавления и кристаллизации металла, поэтому и форма пор может быть разной. Кроме сферической, может быть: угловатая форма (если развитие пор продолжалось до завершающей стадии кристаллизации); в виде разветвленных каналов, повторяющих форму включений легкоплавкой фазы (в частично закристаллизовавшемся металле); в виде скопления рыхлот, которые появляются в твердом металле вследствие увеличения в объеме усадочных микронесплошностей, и пр.

Для борьбы с водородной пористостью при сварке сталей используют реакцию образования окиси углерода, заставляющую ванну «кипеть» и тем самым способствующую удалению водорода. Кроме того, весьма благоприятны процессы связывания водорода в газовой фазе, протекающие с образованием нерастворимых в металле соединений типа HF и ОН; достигаемое таким путем снижение парциального давления водорода уменьшает его растворимость. Иначе обстоит дело при сварке алюминия. Здесь ванна очень спокойна и окись углерода из металла не выделяется. Отсутствуют условия для образования в газовой фазе устойчивых соединений, подобных HF и ОН, вследствие чего водород беспрепятственно растворяется в жидком металле.

Все сказанное позволяет наметить следующие общие пути борьбы с пористостью при сварке алюминия и его сплавов:

1) тщательной очисткой металла от взвесей и ограничением концентрации водорода в нем предупредить возможность возникновения в сварочной ванне устойчивых зародышей пузырьков. Если первое практически реализовать трудно, то второе осуществляется созданием условий, исключающих или резко уменьшающих возможность попадания влаги в зону сварки;