Кристаллизационные трещины. 
Материаловедение и технологии конструкционных материалов. 
Технология сварки плавлением

При сварке алюминия и его сплавов наблюдается сочетание двух весьма неблагоприятных факторов, снижающих стойкость наплавленного металла против образования кристаллизационных трещин. Это грубая столбчатая структура наплавленного металла с дендритным и транскристаллитным строением, а также ликвация примесей, образование различных эвтектик и развитие значительных усадочных напряжений в результате высокой литейной усадки алюминия.

Модифицирование (за счет титана, циркония, бора) металла шва в процессе сварки, магнитное перемешивание металла в ванне обеспечивают измельчение кристаллической структуры металла швов.

Правильный выбор режимов сварки и, главное, состава присадочного материала позволяет избавиться от трещин в швах или значительно снизить вероятность их возникновения.

Изменение структуры и свойств металла зоны термическою влияния.

При сварке технического алюминия и сплавов, не упрочняемых термообработкой, в зоне теплового воздействия наблюдается рост зерна и незначительное разупрочнение, вызванное снятием нагартовки (если сплав сваривали в нагартованном состоянии).

Значительно более сложные процессы протекают в зоне термического влияния сплавов, упрочняемых термообработкой. Так, при сварке сплавов типа дуралюминов (Д1 и Д16) в зоне термического влияния присутствуют участки металла с различной степенью распада твердого раствора и коагуляции упрочнителей СиАЬ и AECuMg. В непосредственной близости от шва из-за наличия эвтектики располагается участок, в котором наблюдается самое опасное изменение — оплавление границ зерен, вызывающее в большинстве случаев резкое падение механических свойств металла и образование трещин. Характер распределения эвтектики в этом участке изменяется в зависимости от исходного состояния сплава. В сварных соединениях, полученных дуговой сваркой закаленного сплава, эвтектика располагается в виде сплошной сетки вокруг зерен твердого раствора, в то время как в соединениях из отожженного металла в залегании эвтектики появляются несплошности.

Ширина участка с залегающей эвтектикой меняется в зависимости от метода и режима сварки. Наиболее широкий участок оплавленной эвтектики появляется при газовой сварке и более узкий — при автоматической дуговой.

В связи с наличием сплошной сетки оплавленной эвтектики сварные соединения из закаленного металла имеют низкую пластичность и легко разрушаются при небольшой деформации и вибрационных или динамических нагрузках. При сварке жестких узлов из закаленного металла, но границе сплавления часто возникают трещины. Последующей термообработкой не удается восстановить свойства металла в этом участке.

При сварке сплавов типа дуралюмина кроме опасного участка оплавления границ зерен в зоне термического влияния располагается разупрочненный участок полного или частичного отжига. Наибольшее разупрочнение и наименьшая твердость на этом участке наблюдается при нагреве до 350 °C. По мере снижения температуры нагрева эффект возврата снижается повторным действием естественного старения, в связи с чем твердость металла повышается и достигает значений, свойственных металлу вне зоны термического влияния. Для участка отжига характерно укрупненное зерно с увеличенной по толщине сеткой включений второй фазы.

Разные механические свойства участков зоны термического влияния и металла шва, полученные при сварке плавлением термически упрочняемых алюминиевых сплавов, подобных дуралюмину, приводят к тому, что прочность сварных соединений по сравнению с основным металлом снижается в среднем на 50…60%, причем одновременно уменьшается и пластичность. Различия в структурах различных участков также снижают коррозионную стойкость металла.

Проблема сварки высокопрочных алюминиевых сплавов, упрочняемых термообработкой, может быть решена при условии создания специальных свариваемых сплавов этой группы. Перспективны самозакаливающиеся сплавы, построенные на основе тройной системы.

Al-Zn-Mg (В92Ц, АЦМ, 1915 и др.), а также сплавы на основе системы Al-Cu-Mn (типа 1201) и сплавы на основе системы Al-Mg-Li (типа 1420).

Переход металла из твердого в жидкое состояние при нагреве.

Алюминий и его сплавы при нагреве свыше 400 °C, не изменяя своего цвета, резко переходят в состояние с минимальной прочностью. Поэтому при их сварке трудно определить границы перегрева металла. В случае сварки на весу излишний перегрев можно обнаружить, когда уже произошел провал металла. При ручной сварке эту проблему решают повышением квалификации сварщиков, при автоматической — точной настройкой режимов, особой геометрией швов (например, по отбортовке) и применением подкладок, формирующих обратную сторону шва.