ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Алюминиевые сплавы для сварных конструкций из "Дуговая сварка алюминия и его сплавов " Большинство промышленных сплавов представляет собой сложные системы. Помимо основных легирующих элементов различного рода они включают примеси, оказывающ,ие большое влияние на технологя-ческие и прочностные характеристики материала. Легирующие элементы медь, магний, марганец, кремний. Сопутствующие примеси железо, тот же кремний, если он е входит 1В число легирующих. В зависимости от состава и количества легирующих элементов и примесей, различают деформируемые и литейные сплавы (табл. I, 2). Суммарное содержание легирующих элементов и примесей в деформируемых сплавах не превышает 8%. Полуфабрикаты из таких сплавов получают прессованием, прокаткой, штамповкой и ковкой. [c.3] Примечание. Деформируемые сплавы Т — закаленный и естественно состаренный XI—закаленный и искусственно состаренный Н — нагартованный П — полунагартованный М — отожженный. [c.7] Литейные сплавы 3 — литье в песчаные формы О — литье в оболочковые формы В — литье по выплавляемым моделям К — кокиль Д —литье под давлением М — модифицирование Т2 — искусственное старение без предарительной закалки Т4 —закалка ТЗ —закалка ТЗ—закалка и кратковременное (неполное) искусственное старение. [c.7] Чем меньше примесей в алюминиевом сплаве, тем, как правило, выше его пластичность. Технический алюминий, алюминиево-марганцевый и низколегированные сплавы с магнием вплоть до АМгб легко деформируются в холодном состоянии. Образцы сплава АМгб в зависимости от толщины, содержания сопутствующих примесей могут быть изогнуты на 100—180°. Термически упрочняемые сплавы допускают деформацию только 1в закаленном состоянии, а в состаренном состоянии изгибу яе подлежат. Их можно деформировать после небольшого нагрева (150—200°С). [c.8] Вследствие нагрева до более высоких температур происходит превращение зон Гинье — Престона или мелкодисперсных фаз в крупные включения, что в условиях сварки является практически необратимым процессом и ведет к потере прочности. Исключение составляют сплавы системы А1—2п—Mg. Пересыщенный твердый раствор в этих сплавах сохраняется при сравнительно малых скоростях охлаждения от температур закалки, например а воздухе ( самозакаливающиеся сплавы). Прочность металла шва и зоны термического влияния сварного соединения восстанавливается в результате естественного (продолжительностью 3—30 сут и более) ИЛ1И искусственного старения. [c.8] Литейные сплавы в значительных количествах содержат кремний, медь, цшк (та бл. 2). Суммарное содержание легирующих элементов составляет 10—15% и более. Вследствие этого деформация такого материала становится затруднительной, а различного рода детали (отливки) получают исключительно методами литья. [c.8] Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов определяется наличием на поверхности изделий плотной окисной пленки. Алюминий совершенно нетоксичен, чем определяется широкое применение его в пищевой -лромышленносги. Он весьма стоек 1в окислительных средах. В связи с этим его используют в сосудах для транспортировки и получения азотной кислоты и т. п. Как правило, чем меньше примесей в техническом металле, тем выше его коррозионная стойкость. Алюминий и его сплавы совершенно непригодны для работы в щелочной среде. [c.9] Под свариваемостью нонимают совокупность свойств, определяющих возможность получения сварных соединений определенного качества при данном способе сварки. Чем легче получаются качественные соединения, тем выше свариваемость сплава. Многогранное понятие свариваемость включает склонность сплавов образованию трещин, пористости, механические свойства сварных соединений, коррозионную стойкость и пр. При сварке плавлением свариваемость зависит от химического состава спла ва и его структуры, которая создается в результате металлургического передела слитка. Среди физико-химических характеристик металла наибольшее влияние на свариваемость оказывают наличие окисной пленки, химический состав, теплопроводность, температура плавления, плотность. [c.9] Гуру плавлений, для получения сварного Шва яа алюминии из-за больших потерь теплоты в толщу свариваемого металла требуется вложение такого же количества теплоты, как и для стали (или больше). Особенно это проявляется при малых скоростях процесса. Поэтому для сварки алюминия требуются мощные источники теплоты, позволяющие на малом участке выделять большие количества энергии (концентрированные источники нагрева). [c.10] Конструкции из алюминия и его сплавов рекомендуется изготовлять в специализированных цехах (участках). Температура в помещении должна быть не ниже 5°С, запыленность воздуха не должна превышать 2 мг/м . [c.10] Удаление окисной пленки с поверхности свариваемого металла и проволоки. Основное препятствие для сварки алюминия и его сплавов — окисные пленки. Они покрывают поверхность соединяемых кромок и проволоки. Температура плавления окиси алюминия 2050 °С. Попавшие в металл пленки окиси алюминия снижают его прочность и другие эксплуатационные характеристики. В естественных условиях производства и хранения алюминий покрывается слоем окиси, предохраняющим его от коррозии. На воздухе зачищенная поверхность сразу же покрывается новым слоем окиси, толщина которого восстанавливается практически в течение нескольких дней, надежно защищая металл от дальнейшего окисления. Естественная защитная пленка имеет значительную толщину и ее удаление в процессе сварки весьма затруднительно. Поэтому поверхность соединяемых деталей и проволоки очищают от слоя окиси непосредственно перед сваркой и создают на ней искусственный слой окиси, который сохраняется достаточно тонким в течение 8— 16 ч. Полученный тонкий слой окиси алюминия сравнительно легко удаляется электрической дугой или с помощью флюса во время сварки. [c.10] Так как в атмосферных условиях толщина образованной пленки, хотя и более медленно, но все же увеличивается, подготовленные к сварке детали необходимо сварить в течение 24 ч, а сварочную проволоку использовать в течение 8 ч. Различие в сроке хранения подготовленных к сварке деталей и проволоки обусловлено тем, что непосредственно перед сваркой соединяемые кромки деталей дополнительно очищают от окисных пленок механическим путем — проволочной щеткой, а затем шабером. Образовавшаяся после шабрения тончайшая пленка окиси легко удаляется сварочной дугой, горящей в среде инертных газов. Весьма эффективно происходит удаление окиси с поверхности металла, имеющего отрицательный потенциал. Присутствующие в дуге положительные ионы инертных газов разгоняются катодным напряжением и уда ряют в поверхностный слой окисной пленки. Процесс обработки свариваемого металла положительными ионами, так называемое катодное распыление, хорошо просматривается впереди свар0Ч1Н0Й ванны, а его результаты остаются в виде беловатых полос по сторонам шва. [c.11] При ручной дуговой сварке покрытыми электродами и автоматической дуговой сварке по слою флюса расплавленный алюминий защищают от окружающей атмосферы флюсами из хлоридов и фторидов щелочных и щелочно-земель ных металлов, которые под действием дуги расплавляются и э нергично реагируют с окисью алюминия, образуя комплексные соединения, переходящие в шлак. Применяемые флюсы, как правило, при комнатных температурах вызывают коррозию, поэтому их остатки тщательно удаляют с поверхности сваренных изделий, протирая загрязненные участки волося-ньши щетками в струе горячей воды или пара. Хорошо удаляются остатки флюса при погружении изделия в подогретую 5%- ную азотную кислоту. Так как очищающее действие дуги ограничено глубиной ее проникновения в соединяемый металл, конструкция соединений, технология и режим сварки должны обеспечивать дуге более глубокое проникновение в свариваемые элементы. Глубину проникновения дуги обычно регулируют, изменяя силу сварочного тока. [c.12] В тех случаях, когда двусторонняя сварка иевыпол-иима или экономически нецелесообразна, делают одностороннюю разделку кромок, которая позволяет дуге глубже проникнуть в соединение. Так как погруженная в разделку дуга не может удалить окисную пленку со всей поверхности соединяемых кромок, сварку выполняют за два прохода и более. При этом перед сваркой каждого шва следует механически тщательно удалить окись алюминия с поверхности соединяемых кромок я предыдущих швов. При сварке металла толщиной 20 мм и более используют соединения с двусторонней разделкой кромок. Форма разделки и глубина притупления кромок определяются способом и особенностями технологии сварки. [c.13] Вероятность полного удаления окисных пленок с торцовых поверхностей свариваемых кромок повышается с увеличением глубины канавки. В то же время слишком глубокая канавка требует дополнительного расхода сварочной проволоки для ее заполнения, а чрезмерно высокий валик на обратной стороне шва будет способствовать концентрации напряжений в зоне сплавления. На практике обычно применяют подкладки с глубиной канавки 1,2—2 мм. При правильно выбранном и стабильном режиме сварки такая глубина канавки более чем в 1,5 раза превышает высоту оставшихся под дугой окисных пленок и обеспечивает их полное удаление в поверхностный слой нижнего усиления шва. Канавка должна иметь достаточную ширину, чтобы обеспечить нормальное прогибание окисных пленок на нижней поверхности состыкованных кромок в условиях возможного смещения стыка в процессе сварки. [c.14] Необходимость в одинаковом отводе теплоты в свариваемые элементы обусловлена повышенным коэффициентом теплопроводности алюминия и его сплавов, который больше чем у железа почти в 3 раза. При таком коэффициенте теплопроводности различие в толщине свариваемых кромок может стать причиной преждевременного расплавления более тонкого элемента или привести к образованию несплавлений со стороны утолщенной кромки соединения. [c.15] При конструировании торцовых, угловых я других соединений также желательно иметь свариваемые кромки одинаковой толщины. Примеры торцовых соединений при вварке тонкостенных труб в толстую плиту показаны на рис. 4. [c.16] Вернуться к основной статье