Особенности сварки алюминиевых сплавов

Лекция 15 (лектор Дрижов В.С.)

Сварка различных сплавов

Особенности сварки алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами вракетостроении. При изготовлении изделий в этой отрасли широко используются комплексные технологии. Так, например, топливные баки изготавливают из отдельных элементов, которые соединяют между собой с помощью сварки. На фотографии такого бака хорошо видны сварные швы.

Топливный бак ракеты

В сварных конструкциях применяются в основном деформируемые алюминиевые сплавы, которые по их свариваемости можно разделит на следующие группы.

Основные группы деформируемых алюминиевых сплавов.

Из перечисленных видов сплавов к свариваемым относятся: АД, АД1, АМц, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, М40, Д20, ВАД1, В92Ц.

Влияние физических и химических свойств алюминиевых сплавов на их свариваемость.

1. Большая теплоемкость (С_Al = 2C_Fe) и большая теплопроводность (l_Al = 3l_Fe).

Процесс сварки характеризуется направленным теплоотводом и большой скоростью охлаждения. Результат - формирование грубой крупнокристаллической структуры металла шва и интенсивное развитие химической неоднородности.

2. Большой коэффициент линейного расширения (a_Al @ 2a_Fe)                      

        a_Al = 23*10^-6(1/град)      (сталь углер. – 11*10^-6, нерж. Cr-Ni – 17,3*10^-6)

 При сварке возникают значительные деформации, что обуславливает повышенную вероятность образования горячих трещин и значительное коробление сварной конструкции.

3. Большое сродство Al к кислороду.

Алюминий интенсивно взаимодействует с кислородом, образуя тугоплавкий оксид Al₂O₃:

Свойства оксида алюминия:

- Т_пл. = 2050°С;

- Плотность = 3,85г/см³, больше алюминия (g _Al2О3 > g _Al);

- Коэффициент линейного расширения a_Al2О3 @ 1/3 a_Al ;

  Следует обратить внимание на то, что наличие оксидной пленки:

 - препятствует сплавлению двух частей заготовки (а) – после расплавления металл находится в оксидной пленке и не смешивается. После ее разрушения можем получить общую сварочную ванну (б);

                                                         а             б

- уменьшает прочность металл сварного шва, за счет засорения его оксидными включениями;

- хорошо адсорбирует газы, особенно водяные пары, что обуславливает повышенную вероятность образования газовой пористости.

4 Интенсивно поглощает водород – большая склонность к образованию газовой пористости.