Структура и прочность сварных соединений листовых полуфабрикатов из алюминиевого сплава 1545К
Определение механических характеристик и структуры сварных соединений листовых полуфабрикатов из алюминиевого сплава 1545К, выполненных автоматической сваркой в инертных газах. Коэффициенты ослабления сварного соединения для разных состояний материала.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.08.2018 |
| Размер файла | 69,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Структура и прочность сварных соединений листовых полуфабрикатов из алюминиевого сплава 1545К
В.С. Муратов
Д.П. Юдаев
В настоящее время для изготовления сварных криогенных герметичных конструкций ракетно-космической техники применяется термически неупрочняемый алюминиевый сплав АМг6 системы Al-Mg. Для изготовления элементов конструкций перспективных ракет-носителей, использующих в качестве одного из компонентов топлива жидкий водород, необходимо применять алюминиевые сплавы с более высокими прочностными, технологическими и эксплуатационными свойствами [1].
Применение термически упрочняемых алюминиевых сплавов, таких как сплав 1201 системы Al-Cu, для изготовления герметичных баковых конструкций затруднено из-за низкой технологичности этих сплавов при сварочных и формообразующих операциях, невозможности ремонта изготовленных сборок. Кроме того, применение термически упрочняемых сплавов требует значительных энергозатрат на термическую обработку при изготовлении изделий.
Алюминиевый термически неупрочняемый сплав 1545К системы Al-Mg-Sc имеет расширенный диапазон рабочих температур, обладает более высокими механическими характеристиками по сравнению со сплавом АМг6, поэтому рекомендуется для изготовления герметичных баковых конструкций перспективных ракет-носителей.
Сравнительные механические характеристики листов из сплавов АМг6 и 1545К в разных состояниях приведены в табл. 1.
Высокие механические, технологические и эксплуатационные характеристики полуфабрикатов из сплава 1545К обеспечиваются совместным легированием переходными металлами.
Добавки скандия, марганца, хрома и циркония приводят к формированию в деформированных полуфабрикатах развитой субзеренной структуры, появлению эффектов дисперсионного упрочнения за счет выделения дисперсных частиц алюминидов и структурного упрочнения, связанного с сохранением нерекристаллизованной структуры [2].
Таблица 1. Механические и эксплуатационные свойства листов из сплавов АМг6 и 1545К
|
Марка сплава |
Диапазон рабочих температур |
Состояние |
Направление вырезки образцов |
Механические свойства при 20 оС |
|||
|
ув |
у0,2 |
д |
|||||
|
МПа |
% |
||||||
|
АМг6 |
От -196 оС до 150 оС |
Отожженное |
Поперечное |
315 |
155 |
15 |
|
|
Нагартованное |
372 |
284 |
6 |
||||
|
1545К |
От -253 оС до 150 оС |
Отожженное |
400 |
300 |
15 |
||
|
Нагартованное |
440 |
340 |
12 |
Свойства сварных соединений из алюминиевых сплавов зависят от процессов, протекающих как в зоне сварного шва, так и в околошовных зонах. При сварке листовых полуфабрикатов из сплавов, неупрочняемых термической обработкой, к которым относится сплав 1545 К, в зоне теплового воздействия наблюдается рост зерна и некоторое их разупрочнение, вызванное снятием нагартовки. Рост зерна и разупрочнение нагартованного металла при сварке изменяются в зависимости от способа сварки, режимов и степени предшествовавшей нагартовки сплава.
Для применения полуфабрикатов из сплава 1545 К в сварных деталях и сборках необходимо определить механические характеристики, структуру и наличие дефектов в сварных соединениях, а также оценить снижение механических характеристик в зоне сварного шва по сравнению с основным металлом.
Для изготовления ответственных герметичных сварных конструкций - баков ракет-носителей используется автоматическая сварка в инертных газах неплавящимся электродом с присадкой (АИНп), обеспечивающая качество шва при высокой производительности [3]. Отработка технологии сварки проводилась на образцах, вырезанных из листов сплава 1545 К в отожженном и нагартованном состоянии.
Размеры образцов:
- для нагартованного состояния - пластина4Ч50Ч200 мм;
- для отожженного состояния - пластина 4,5Ч50Ч200 мм.
Подготовка под сварку - травление с последующей зачисткой шабером.
Экспериментальные режимы сварки подбирались исходя из толщины свариваемых листов по отраслевым нормативным документам аналогично сплаву АМг6.
Для сварки образцов из нагартованных листов сплава 1545 К толщиной 4 мм был выбран следующий режим:
- сварочный ток - 230 А;
- скорость сварки - 14 м/час;
- расход аргона - 12-14 л/мин.
Для сварки образцов из отожженных листов сплава 1545 Ктолщиной 4,5 мм режим сварки:
- сварочный ток - 260 А;
- скорость сварки - 14 м/час;
- расход аргона - 12-14 л/мин.
В качестве присадочного материала использовалась проволока диаметром 2,5 мм из сплава 1545 К.
Из полученных сварных соединений вырезались образцы для определения механических свойств по ГОСТ 6996-66. Также изготавливались макрошлифы для оценки структуры в зоне сварного шва. Проводился рентгеновский контроль сварных соединений на наличие дефектов.
Фотография макроструктуры сварного шва (Ч5)
Металлографическими исследованиями поперечных сечений и рентгеновским контролем установлено: структура сварных стыковых соединений из листовых полуфабрикатов сплава 1545 К плотная, без трещин, пористости и других несплошностей (см. рисунок). При испытаниях на прочность разрушение образцов происходило по основному материалу.
Результаты испытаний на растяжение образцов сварных соединений из листов сплава 1545 К и характеристики сварных соединений из листов сплава АМг6 по данным отраслевых стандартов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Свойства сварных стыковых соединений из листов сплавов АМг6 и 1545К
|
Марка материала |
Толщина листа, мм |
Состояние |
Среднее значение ув, МПа |
|
|
АМг6 |
4,0 |
Нагартованное |
310 |
|
|
4,5 |
Отожженное |
290 |
||
|
1545К |
4,0 |
Нагартованное |
381 |
|
|
4,5 |
Отожженное |
376 |
Коэффициенты ослабления сварного соединения для различных состояний листов определялись по формуле
Косл =
где увсв. -временное сопротивление разрыву сварного соединения;
увосн.- временное сопротивление разрыву основного материала.
Для сварных соединений, полученных из нагартованных листов сплава 1545К, значение коэффициента ослабления равно Косл = = 0,87 (для нагартованных листов из сплава АМг6 Косл = 0,8).
Для сварных соединений, полученных из отожженных листов сплава 1545К, Косл = = 0,94 (для нагартованных листов из сплава АМг6 Косл = 0,9).
Таким образом, качество сварных соединений листовых полуфабрикатов из алюминиевого сплава 1545К, выполненных АИНп сваркой, соответствует требованиям отраслевых стандартов к сварным соединениям листов из сплава АМг6. Прочность сварных соединений листов сплава 1545К превосходит прочность аналогичных соединений листов сплава АМг6.
Библиографический список
алюминиевый сплав сварной соединение
1. Елагин В.И. Пути развития высокопрочных и жаропрочных конструкционных алюминиевых сплавов в ХХI столетии// Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - № 9. - C. 3-11.
2. Рохлин Л.Л., Добаткина Т.В., Королькова И.Г., Болотова М.Н. Исследование совместного влияния скандия на структуру и механические свойства алюминия и его сплавов с магнием // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2008. - № 3. - С. 24-27.
3. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение) / Под. общ. ред. И.Н. Фридляндера. - Киев: Коминтех, 2005.- 365 с. - ISBN 966-8550-25-0.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Развитие и промышленное применение сварки. Основные дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой плавлением. Нарушение формы сварного шва. Влияние дефектов на прочность сварных соединений. Отклонения от основных требований технических норм.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 13.06.2016Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой. Причины возникновения дефектов, их виды. Способы выявления дефектов сварных швов и соединений. Удаление заглубленных наружных и внутренних дефектных участков, исправление швов сварных соединений.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 01.04.2013Получение ультразвуковых волн. Общая характеристика ультразвуковых методов, используемых для контроля сварных соединений, их принципы и условия применения. Преимущества и недостатки ультразвукового контроля на примере стыкового сварного соединения.
реферат [1,3 M], добавлен 12.11.2013Характеристика основных способов сварки. Недостатки сварных соединений. Использование одностороннего и двустороннего шва при сварке деталей. Расчет сварных соединений при постоянных нагрузках. Особенности клеевых и паяных соединений, их применение.
презентация [931,7 K], добавлен 24.02.2014Установка для местной термической обработкой сварных соединений, направленная на снижение уровня сварочных напряжений. Улучшение структуры, механических и специальных свойств (коррозионной стойкости, жаропрочности, хладостойкости) сварных соединений.
дипломная работа [5,8 M], добавлен 11.09.2014Сварка как основной технологический процесс в промышленности. Характеристика материалов сварных конструкций. Виды сварных швов и соединений. Характеристика типовых сварных конструкций. Расчет на прочность и устойчивость при разработке сварных конструкций.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.09.2011Требования к контролю качества контрольных сварных соединений. Методы испытания сварных соединений металлических изделий на излом, а также на статический изгиб. Механические испытания контрольных сварных стыковых соединений из полимерных материалов.
реферат [327,5 K], добавлен 12.01.2011Изучение свойств алюминиевого деформируемого сплава, где основным легирующим элементом является марганец. Влияние легирующих элементов на свойства и структуру сплава и основных примесей. Условия эксплуатации и области применения алюминиевых сплавов.
реферат [128,9 K], добавлен 23.12.2014Особенности вертикальных и горизонтальных стыковых соединений стенки. Требования к подготовке и сборке конструкций под сварку. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений. Классификация сварных швов. Правила техники безопасности.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 11.06.2012Методы получения неразъемных соединений термопластичных полимерных материалов. Классификация относительно ультразвуковой сварки. Процесс сварки термопластов. Контроль качества сварных соединений. Факторы, влияющие на прочность клеевого соединения.
курсовая работа [522,9 K], добавлен 26.03.2014Технология сварки стали, современные тенденции в данной отрасли. Основные типы сварных соединений, их отличительные признаки. Сварка арматуры различных классов. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений в конструкторской документации.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 14.11.2010Исследование процесса сварки вольфрамовым электродом в аргоне с присадочной проволокой титанового сплава ОТ4 применительно к проблеме повышения качества формирования швов при сварке с повышенной скоростью. Механические свойства сварных соединений.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 21.03.2011Исследование метода промышленной радиографии. Анализ физической основы нейтронной и протонной радиографии. Контроль с помощью позитронов. Средства радиоскопии сварных соединений и изделий. Разработка установки для контроля кольцевых сварных швов труб.
курсовая работа [111,4 K], добавлен 10.01.2015Дефекты и контроль качества сварных соединений. Общие сведения и организация контроля качества. Разрушающие методы контроля сварных соединений. Механические испытания на твердость. Методы Виккерса и Роквелла как методы измерения твердости металла.
контрольная работа [570,8 K], добавлен 25.09.2011Технология изготовления сварного упора ручной дуговой сваркой. Техника безопасности при сборке и сварке металлоконструкций. Виды и способы контроля качества сварных соединений и швов. Воздействие вредных факторов на организм сварщика в процессе работы.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.03.2015Металлофизическое описание алюминиевого сплава и расчет цеха по производству алюминиевого профиля для строительных нужд. Температурный интервал прессования и технические требования к профилю. Расчет производительности пресса и правила приемки изделия.
курсовая работа [226,2 K], добавлен 25.01.2013История сварочного ремесла. Классификация способов сварки. Понятие свариваемости. Схема подготовки металла к сварке. Классификация электродов. Расчёт сварных швов на прочность. Дефекты сварных соединений. Инструменты и принадлежности электросварщика.
дипломная работа [351,9 K], добавлен 29.11.2008Изготовление сварных конструкций. Определение усилий стержней фермы по линиям влияния. Проектирование количества профилей уголков. Подбор сечения стержней. Расчет сварных соединений. Назначение катетов швов. Конструирование узлов и стыков элементов ферм.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 04.11.2014Крепежные резьбовые соединения и правила их вычерчивания. Типы резьбы. Виды неразъемных соединений, их применение в машиностроении. Типы сварных соединений, сварные швы. Основные виды машиностроительных чертежей. Правила выполнения сборочных чертежей.
реферат [4,4 M], добавлен 14.12.2012Сущность ультразвуковой сварки. Характеристика механической колебательной системы. Прочность точечных и шовных сварных соединений. Влияние на сварку формы и материала сварочного наконечника. Физико-химический механизм разрушения обрабатываемого материала.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 03.07.2013
