книги / Сварка в машиностроении. Т. 3
.pdf24. Механические свойства сварных соединений сплавов типа магналия
Сплав
АМгбМ
АМгБМ
АМгбП
АМгЗ
АМг!
|
|
Ручная спарка |
Автоматическая |
|
|
исплаьящнмся |
сварка плавящимся |
Толщина, |
Присадочная |
электродом |
электродом |
|
|
ммпроволока
|
|
V |
а0 |
V |
а* |
|
|
|
кгс/мм2 |
|
кгс/мм* |
|
|
8 |
АМгб |
31 |
135 |
|
|
|
АМг5 |
31 |
155 |
|
|
||
10 |
АМгб |
31 |
130 |
28 |
40 |
|
АМг5 |
31 |
150 |
||||
15 |
АМгб |
29 |
33 |
30 |
45 |
|
40 |
АМг5 |
28 |
- |
28 |
|
|
8 |
АМг5 |
28 |
150 |
- |
- |
|
10 |
АМг5 |
28 |
100 |
- |
- |
|
30 |
АМгб |
30 |
14 |
- |
- |
|
8 |
АМг5 |
19 |
122 |
- |
- |
|
АМгЗ |
20 |
180 |
- |
- |
||
|
||||||
8 |
АМг5 |
18.5 |
180 |
20 |
180 |
|
АМг |
19 |
180 |
||||
20 |
АМг |
18 |
66 |
20 |
60 |
|
АК |
16 |
14 |
17 |
16 |
||
|
Механические свойства при испытании на срез и растяжение существенно различаются. В табл. 26 приведены механические свойства фланговых и лобовых швов, работающих на срез (рис. 12), а в табл. 27 — стыковых сварных соединений из сплава АМг61.
25.Механические свойства сварных соединений плит толщиной 15 и 20 мм из сплава АМгв в зависимости от чистоты аргона
Содержание газов в аргоне, %
кислорода |
азота |
|
0,05—0,1 |
я |
Б 1 |
|
о |
о |
0—0,02 |
|
0—0,06 |
а ', |
Угол изгиба |
кгс/мм* |
|а° |
23,2 |
17,6 |
30,4 |
43 |
Соединения большой толщины могут быть сварены с применением мощных концентрированных источников, например сварной трехфазной дугой. Соедине ния листов из сплава АМц толщиной 40 мм, выполненные однопроходной автомати ческой сваркой погруженной трехфазной дугой, имеют предел прочности и угол изгиба на 20—25%, а ударную вязкость на 30—35% выше, чем при ручной дуговой сварке покрытыми электродами и автоматической сварке по флюсу (табл. 28),
Испытания свариваемых разнородных алюминиевых сплавов свидетельствуют о том, что прочность соединения определяется прочностью менее прочного из соединяемых материалов, а также прочностью присадочного материала (табл. 29).
Рис. 12. Образцы для испытаний на срез фланговых (а, в) и лобовых (б) швов и схемы приложения нагрузки к образцам
Достаточно высокая коррозионная стойкость и пневмогерметичность дости гаются применением при аргонодуговой сварке в качестве присадочного мате риала проволоки АК5. При сварке материалов других сочетаний можно приме нять присадочные проволоки АМгб, АМгЗ, АМц. Наилучшее сочетание прочност ных и пластических свойств для сплавов АМгб или 01915Т достигается при сварке без присадки.
26. Механические свойства угловых швов
Марка |
Марка |
|
|
Предел |
Предел |
Способ сварки |
|
прочности на |
прочности на |
||
сплава |
проволоки |
|
срез фланго |
срез лобовых |
|
|
|
|
|
вых швов т', |
швов т', |
|
|
|
|
кге/мм2 |
кге/мм2 |
АМг61 |
ЛМг61 |
Ручная, вольфрамовым |
11,9-15,5 |
17,8-21 |
|
|
|
электродом |
плавя |
|
|
|
|
Автоматическая, |
10,8—13,2 |
16,4—20.9 |
|
АД35-Т1 |
СвАКб |
щимся электродом |
|
||
То же |
|
10,2—12,3 |
_ |
||
В92-Т |
Со В92 |
» |
|
13.7-19,8 |
18,4—20,8 |
27.Результаты испытаний на статическое растяжение сварных соединений из сплава АМг61
Шири |
|
|
|
Шири |
|
|
|
на |
Гип сварного соеди |
°в |
°0,2 |
на |
Тип сварного соеди |
ав |
а0,2 |
образ |
нения |
|
|
образ- |
нения |
|
|
ца, |
кге/мм2 |
ца, |
кГС/мм2 |
||||
мм |
|
мм |
|
||||
60 |
Одностороннее на вре |
34.5 |
19,3 |
100 |
Одностороннее на вре |
32.5 |
21.2 |
|
менной подкладке |
34.5 |
22,1 |
||||
|
менной подкладке |
32,0 |
19,1 |
|
Двустороннее |
||
|
Одностороннее без под |
300 |
Двустороннее |
35,4 |
22,8 |
||
|
кладки на весу |
34.5 |
21,9 |
||||
|
Двустороннее |
|
|
|
|
||
|
Основной металл |
39,2 |
26,7 |
600 |
Двустороннее |
34.0 |
22.8 |
|
|
|
|
|
Основной металл |
37.0 |
26,0 |
28. Механические свойства сварных соединений из сплава АМц после сварки трехфазной дугой
|
Сварка |
|
|
|
|
б |
Число |
V |
а* |
|
вн* |
|
|
|
|
|
|
листа, |
прохо |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
мм |
дов |
кге/мм* |
|
|
кгс-м/см* |
|
Ручная покрытыми |
электродами |
28 |
4 |
10—11 |
90—120 |
1.8—2.4 |
||||||
с предварительным подогревом кро |
40 |
6 |
10—12 |
90—110 |
1.8—2.2 |
|||||||
мок с разделкой |
|
|
|
|
28 |
2 |
10.8-11.4 |
80—100 |
1.8-1.96 |
|||
Автоматическая плавящимся элек |
||||||||||||
тродом по флюсу без разделки кро |
40 |
2 |
10—11,5 |
70—90 |
1.7—2.0 |
|||||||
мок |
|
однопроходная |
28 |
1 |
12-13 |
130—180 |
3.2—3.5 |
|||||
Автоматическая |
||||||||||||
погруженной |
трехфазной |
дугой без |
40 |
1 |
12—13 |
110—130 |
3.1—3.3 |
|||||
присадочной проволоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
20. Свойства сварных соединений некоторых (в том числе разнородных) |
|
|
|
|||||||||
алюминиевых сплавов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Марка |
|
|
°0,i |
|
|
|
Марка |
°в |
°0,2 |
|
|
Сочетание |
сплава |
|
|
б». |
а* |
Сочетание |
сплава |
б.. |
|
|||
приса |
|
|
|
приса |
|
|
а* |
|||||
сплавов |
дочной |
|
|
|
% |
|
сплавов |
дочной |
|
|
%. |
|
|
прово |
|
кге/мм* |
|
|
|
прово |
К Г С ;'мма |
|
|
||
|
локи |
|
|
|
|
локи |
|
|
||||
АЛ9+АМг6 |
АМгб |
|
14,2 |
_ |
2 0 |
_ |
АМц+АЛ5 |
АМц |
11.6 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
АМгЗ+АЛЭ |
АК5 |
|
15.1 |
|
22 |
|
|
АК5 |
9.7 |
— |
— |
|
АМгЗ |
|
14,3 |
— |
— |
АМЦ+АЛ19 АМц |
11.4 |
|
14 |
|
|||
|
АК5 |
|
14.4 |
|
|
|
|
01203 |
11.7 |
— |
— |
|
АМц+АЛ9 |
АМц |
|
1 1 ,0 |
— |
26 |
— |
АМг6М+ |
СвАМгб |
30,1 |
16 |
1 |
72 |
|
АК5 |
|
9,6 |
|
|
|
-f-АМгб |
— |
35,8 |
17 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
АМгбМ |
2 0 |
||||
Прочность сварных соединений в значительной степени зависит от формы
шва, а следовательно, от таких приемов обработки, как удаление обратного валика |
||||||||||||||
бд, кге/мм2 |
|
|
|
и подварка с обратной стороны шва. |
||||||||||
О-ЗОХГСНА, (рлн)0 АНЗ, |
|
При |
сварке листов |
из сплава АМгб |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
толщиной 8— 14 |
мм |
снятие обрат |
|||||||||
гоо — |
|
проболока 16ХМА |
|
|||||||||||
|
|
ного валика приводит к повышению |
||||||||||||
|
&-1ZX18H10T,аргон,пробопока |
|||||||||||||
|
|
ав на 1,5— 2,0 кге/мм2, |
а |
дополни |
||||||||||
|
|
12Х18Н10Т |
|
|
||||||||||
\ |
N / |
9-СтЗ, флюс ОСи,-О5 |
|
тельная подварка обратной стороны |
||||||||||
|
шва |
вручную вольфрамовым |
элек |
|||||||||||
so |
т------ |
Ч-АМгб, аргон,пробопокаАМгб |
||||||||||||
тродом |
в |
аргоне — дополнительно |
||||||||||||
|
\ |
'W-mome, LLLOO оусилением |
||||||||||||
|
на 0,5— 1,5 кге/мм2, что объясняется |
|||||||||||||
|
\£-Д16Т, аргон,проволока АК |
частичным удалением вместе с вали |
||||||||||||
|
V |
|
|
|
ком |
и |
последующей |
переплавкой |
||||||
60 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
возможных |
концентраторов напря |
|||||||||
|
|
|
|
|
жений, образовавшихся при сварке. |
|||||||||
|
|
|
|
|
Подварку, |
иногда |
многократ |
|||||||
оо \ |
|
|
|
|
ную, |
используют для |
исправления |
|||||||
|
|
|
1-г \ |
|
Рис. 13. Влияние глубины непро |
|||||||||
|
|
|
|
|
вара на предел прочности |
стыковых |
||||||||
|
|
|
|
|
соединений |
при |
статическом нагру |
|||||||
|
|
|
|
|
жении: |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
/ — снижение прочности, |
пропорцио |
||||||||
|
10 |
00 |
60 |
»о % |
нальное |
площади |
ослабления сечения |
|||||||
|
непроваром; |
2 — действительное |
сни |
|||||||||||
|
Глубине, непровара. |
|
жение прочности |
соединения |
|
|||||||||
дефектов сварки. При трехкратной под варке сварных швов сплава АМгб без подогрева снижение предела прочности при статическом растяжении, дополни тельные дефекты и изменение структуры не наблюдаются (табл. 30).При четырех пятикратной подварке без подогрева имеют место микродефекты (поры, тре щины, окисные включения) по линии сплавления.
Пористость и шлаковые включе ния, являясь дискретными концентра торами в стыковых швах, влияют на прочность главным образом при пере менных (вибрационных) нагрузках, а при статических — только в соедине ниях, чувствительных к концентрации напряжений. В стыковых соединениях, не чувствительных к концентрации на пряжений, пористость, ослабляющая сечение шва на 7%, при статических нагрузках прочность не снижает.
Непровар относится к категории дефектов, существенно снижающих прочность при статических нагрузках, причем, как показывают данные, при веденные на рис. 13, для некоторых материалов, в том числе для некоторых сталей, это снижение наиболее интен сивно для малых непроваров. Однако наиболее существенно технологические дефекты влияют при действии перемен ных нагрузок. Прочность при перемен ных нагрузках зависит от пористости в швах и от смещения свариваемых кромок (табл. 31 и рис. 14).
Для повышения прочностных и пластических свойств при сварке ре комендуется применять различные тех нологические приемы. В частности хо рошие результаты дает электромагнит ное перемешивание расплава ванны при аргонодуговой сварке сплава АМгб и других алюминиевых сплавов, приме нение механического вибрирования электрода и ванны, прокатка металла в процессе остывания за источником
нагрева и в |
процессе |
кристаллиза |
ции [7]. |
|
|
Существует |
прямая |
связь между |
параметром uJ/vô (uJ и v — параметры режима сварки; Ô — толщина) и проч ностью сварных соединений при растя жении. С увеличением v и снижением параметра Ju/vô наблюдается почти линейное увеличение о ' до прочности основного материала.
3 п/р. Винокурова В. А., т. 3
1 |
|
|
|
|
|
Единичные поры d, мм |
|
Цепочка пор |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
единичных, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d^ 0.5 мм <*<1.8 мм |
|
сопровождаю |
|
|
Механические свойства |
Без |
|
|
0.3—0.9 |
частично |
щихся нес- |
|||||
|
соединений |
пор |
<0.8 |
<1.8 |
с окисны- |
(длина |
(длина |
слившихся |
плавлениями, |
|||
|
|
|
|
|
|
ми плен |
цепочки |
цепочки |
< *= 1 .2 .-г 1.8 |
две слившиеся |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
ками |
100%) |
60%) |
(длина це |
поры с окис- |
|
|
|
|
|
|
|
|
почки 75%) |
ными плен |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ками |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<*=1.2-т-1.8 мм |
ов соединения с проплавом и ва |
|
|
|
33,3—33,9 |
31,2—32,0 |
|
|
|||||
ликом, кге/мм* |
|
|
|
32,1—33,4 |
32,1—33,8 |
32,1—33,8 |
|
26,7—29,7 |
|
|||
Коэффициент прочности |
1 |
1 |
1 |
- |
1 |
1 |
0,83—0,89 |
- |
||||
о д |
соединения |
с |
обработанным |
31,1—34,2 |
30.0 |
28—30,2 |
32—32,5 |
|
27,4—30.6 |
22.0—25,5 |
||
проплавом н валиком, кге/мм* . |
32,4—32,6 |
— |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
прочности |
1 |
1 |
0,94 |
0.86—0,92 |
1 |
- |
0,85—0.94 |
0.7—0,8 |
|||
о _ , |
соединения |
с проплавом (без |
— |
— |
— |
- |
- |
— |
— |
|||
проплава), кге/мм2 |
|
9(13.5) |
||||||||||
:У) фектнвный |
K O V . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
центрации: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
без проплава |
|
|
1 |
1,35 |
- |
- |
1.35 |
- |
1.6 |
1.6 |
||
с |
проплавом |
|
|
— |
1,42 |
— |
|
1.42 |
* |
1.92 |
1.92 |
|
П р и м е ч а н и я : 1. Предел прочности основного металла ов =* 36 кге/мм*. |
|
|
|
|
||||||||
2. Эффективные коэффициенты концентрации получены для соединения с обработанным проплавом без пор. |
|
|||||||||||
3. Коэффициент |
прочности |
(статической) |
получен как отношение прочности сварного |
соединения к прочности |
соединения |
|||||||
без пор. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соединений сварных свойства Механические
Механические свойства сварных соединений алюминиевых сплавов зависят от металлургических факторов: размеров зерна и дендритных ячеек, объема вто ричных фаз и их характера, концентрации растворенного вещества в кристалли-
Рис. 14. Зависимость прочности стыковых сварных соединений от смещения кро мок при осесимметричном растяжении:
а — статическое нагружение; б — вибрационное нагружение (крестики — сплав АМгб толщиной 4 мм, ручная аргонодуговая сварка с двух сторон; светлые кружки — то же, автоматическая АРДС на подкладке; темные кружки — сплав АМГ6 толщиной 10 мм, ручная аргонодуговая сварка с двух сторон; треугольники — сталь СтЗ толщиной 10 мм,
сварка |
ручная дуговая электродами |
УОНИ-13/45); ®рМ/<*р^СМ — отношение |
разрушаю |
щих напряжений в образцах со смещением н без смещения |
|
||
ческой |
решетке, примесей Fe, Si |
и их характера, границ зерен и |
их очерта |
ний. Механические свойства (прочность, пластичность, ударная вязкость) могут быть улучшены путем измельчения зерна и в особенности дендритной струк туры. Величина дендритов тесно связана с образованием вторичных структур
32.Механические свойства сварных соединений сплавов Д20 и Д20-1 при различных видах термической обработки
|
Металл до |
|
|
|
|
Сварное соеди |
||
Материал; |
сварки |
|
Последовательность сварки и |
нение |
|
|||
|
|
|
|
|||||
толщина, |
|
|
видов термической обработки |
/ |
• |
|||
мм |
V |
а° |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
<*в. |
а' |
||
|
кгс/ммг |
|
|
|
|
|
кгс/мм* |
|
Д20; 2 |
32.6 |
180 |
Закалка |
и сварка |
|
|
26,0 |
64,2 |
|
32.6 |
180 |
Закалка, |
сварка и старение |
30,5 |
44,0 |
||
|
42.0 |
121 |
Закалка, |
старение и сварка |
29,3 |
64.0 |
||
|
|
|
Закалка, |
сварка, |
закалка |
и ста- |
38.1 |
84,0 |
|
|
|
роине |
|
|
|
45,1 |
93.0 |
|
|
|
Отжиг, сварка, закалка и ста |
|||||
|
|
|
рение |
|
|
|
|
|
Д20-1; |
44 |
110 |
Закалка |
и сварка |
искусственное |
29,0 |
84 |
|
2.5 |
|
|
Закалка, |
сварка, |
32.1 |
52 |
||
|
|
|
старение |
искусственное старение, |
32.2 |
50 |
||
|
|
|
Закалка, |
|||||
|
|
|
сварка, искусственное старение |
32.2 |
60 |
|||
|
|
|
Закалка, |
7% нагартовкн, |
сварка, |
|||
|
|
|
искусственное старение |
сварка |
28,6 |
79 |
||
|
|
|
Закалка, |
7% нагартовкн и |
||||
33. Прочность сварных соединений сплава |
и концентрацией |
растворенного |
веще |
|||||||||
Д1в, выполненных аргонодуговой |
|
ства в |
кристаллической |
решетке. Эти |
||||||||
сваркой |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
факторы значительно влияют на меха |
||||||||
|
|
|
Коэффициент |
|||||||||
|
<Jg сварного |
нические свойства. |
Влияние |
концен |
||||||||
|
соединения, |
прочности |
трации |
растворяемого |
вещества |
под |
||||||
|
кге/мм* |
°в /0в' |
% |
тверждается |
изменением |
механических |
||||||
|
до термической обработки |
после термиче ской обработки (закалка-f- старе ние) |
до термической обработки |
|
свойств |
благодаря |
гомогенизации 19]. |
|||||
Толщина, |
после термиче ской обработки |
Механические |
свойства |
(пластич |
||||||||
мм |
ность и ударная вязкость) значительно |
|||||||||||
|
снижаются |
при |
увеличении |
числа |
||||||||
|
включений Fe, Si; прочность при этом |
|||||||||||
|
снижается мало. Вторичные фазы, со |
|||||||||||
|
держащие Fe и Si, могут быть центрами |
|||||||||||
|
|
|
|
|
возникновения трещин |
или |
могут со |
|||||
3,0 |
26—28 |
30-34 |
51 |
68 |
действовать распространению трещины. |
|||||||
15 |
24—27 |
29-32 |
51 |
67 |
Прочность |
и |
пластичность |
свар |
||||
25 |
21—24 |
27—30 |
53 |
67 |
ных соединений |
алюминиевых сплавов |
||||||
35 |
18—24 |
25—29 |
49 |
65 |
повышаются |
при |
применении |
терми |
||||
|
|
|
|
|
ческой |
обработки. |
После полной тер |
|||||
мической обработки сплава Д20 прочность сварного соединения достигает 90— 95% прочности основного материала (табл. 32).
Искусственное старение, повышая на 3— 5 кгс/мма предел прочности, снижает на 25— 35% угол изгиба. Длительное старение при 70—90 °С приводит к повыше нию предела прочности сварных соединений на 5— 7 кге/мм^.
Термической обработкой (закалкой с последующим естественным старением) Можно повысить прочность соединений из сплавов Д1 и Д16 (табл. 33).
Сплавы системы А1 — Zn — Mg — Си имеют невысокую прочность [17, 22} после сварки, которая может быть повышена термической обработкой до 80% прочности основного материала. Одновременное повышение прочности и пластич ности достигается применением длительных гомогенизирующих отжигов. К этой группе материалов относится сплав В95 (табл. 34).
34.Свойства сварных соединений сплава В95 в зависимости от характера термической обработки
Исходное состоя |
Вид термической |
Продол |
|
|
|
житель |
кге/мм2 |
Ô 5 , |
|||
ние материала |
обработки |
|
ность, |
% |
|
|
|
|
часы |
|
|
Отожженное |
Гомогенизирующий |
отжиг при |
1 |
53-56,5 |
1,5—3,5 |
|
460 °С |
|
4 |
50,8 |
2 |
|
|
|
8 |
62,8 |
4 |
|
|
|
16 |
63,2 |
5-5,5 |
|
|
|
24 |
64,9 |
7 -9 |
Закаленный и |
Гомогенизирующий |
отжиг при |
1 |
54,4 |
3 |
искусственно |
460 °G |
|
4 |
54,2 |
4 |
состаренный |
|
|
8 |
54,2 |
6—7 |
|
|
|
16 |
54,0 |
6 |
|
|
|
24 |
54,5 |
7 -8 |
От ожжен ныЛ |
Нагрев сварного |
соединения |
1 |
49,5—54,0 |
7,5—8 |
|
до 400—420 °С и проковка шва |
4 |
49,5-54 |
7,5-8 |
|
Прочность и пластичность сварных соединений магниевых сплавов. Проч ность сварных соединений различных магниевых сплавов при статических нагруз ках составляет 75— 100% прочности основного металла. В табл. 35 приведены средние прочность и пластичность [12J,
Наименее разупрочняемы термически не упрочняемые сплавы магния типа МА2-1; для других сплавов некоторое повышение прочности и пластичности может быть достигнуто применением присадок, измельчающих структуру сварного соединения (табл. 36).
35.Механические свойства стыковых соединений деформируемых магниевых сплавов 20 °С
Свари |
Толщина, мм |
/ |
|
% |
ваемый |
|
кге/мм* |
а® |
ав оси.мет.* |
металл |
|
|
||
MAI |
1-3 |
13,3—14,2 |
60 |
75 |
МА2-1 |
2 -3 |
26,5—27,5 |
80 |
98 |
М А О .) |
А----О |
ОС ГУ_ОД о |
61 |
90 |
i'i/U * А |
2-3 |
Î5 .8 -18.2 |
||
МА8 |
45 |
80 |
||
МА9 |
2-4 |
15,1—16,4 |
36 |
60 |
МАП |
2-3 |
19,6-19,8 |
47 |
78 |
МА13 |
2-3 |
17,7-18,0 |
— |
80 |
ВМ65-1 |
2 |
15,8—16,0 |
45 |
49 |
36.Свойства сварных соединений в зави симости от присадочного материала
Сплав |
Присадоч |
|
а® |
ный |
кге/мм2 |
||
|
материал |
|
|
МА8 |
МА8 |
15,3-18,2 |
45 |
|
MA 2-1 |
19.1-20,4 |
54 |
|
МА2 |
17,4-18,0 |
40 |
|
MAI |
14,5-17,0 |
38 |
|
МА5 |
18,8-21,8 |
78 |
МА9 |
МА7 |
20,4—22,5 |
74 |
МА9 |
15,1-16,4 |
37 |
|
|
МА5 |
17,1—20,5 |
37 |
|
МА2-1 |
17,5-21.0 |
65 |
Механические свойства магниевых сплавов, а также и сварных соединений могут быть улучшены путем введения в основной металл или в металл шва через присадку добавок редкоземельных элементов, таких как цирконий, торий, рений, лантан, ниодим и др. В табл. 37 приведены механические свойства сварных соеди нений сплава ВМ65-1 с добавками в присадочную проволоку Мл12 0,6— 1,6% ред коземельных элементов.
37. Механические свойства сварного соединения из сплава ВМ65-1 |
|
|
|||
|
ов, кгс/мма |
Ô6. % |
|
||
Металл |
|
при Tt°С |
|
а® |
|
|
20 |
200 |
20 |
200 |
20 |
Основной |
33 |
14 |
14,8 |
39,0 |
- |
Сварное соединение без добавок РЗЭ |
16 |
12 |
3,6 |
9.2 |
43 |
Сварное соединение с добавками РЗЭ |
21,3 |
13,5 |
3,2 |
8,5 |
41 |
Высокими механическими свойствами металла шва и благоприятной струк турой характеризуются сварные соединения сплавов, построенных на основе синем Mg — Al — Zn, Mg — Al — Zn — Mn, после сварки в среде инертных газов. Прочность сварных соединений таких сплавов, распространенных в про мышленности США, достигает 100% прочности основного металла, а а„ сварного соединения 30—34,5 кге/мм2.
Подбором присадок с различными редкоземельными элементами можно повы сить предел прочности сварных соединений многих магниевых сплавов. В табл. 38 приведены результаты испытаний соединений из сплава МАП. Существенное повышение ав может быть достигнуто также применением термической обработки.
Низкие механические свойства деформируемых магниевых сплавов объяс няются разупрочнением околошовиой зоны от термического воздействия сварки. В табл. 39 и 40 приведены механические свойства сварных соединений некоторых магниевых сплавов при 20 °С и повышенных температурах,
88. Прочность сварных соединений из сплава МА11, сваренных
аргонодуговой сваркой [12] |
|
|
|
|
||
|
|
|
ав, кгс/мма |
<Х° |
|
|
|
Присадочный металл |
без тер |
с терми |
без тер |
с терми |
|
|
|
мической |
ческой |
мической |
ческой |
|
|
|
обработки |
обработ |
обработки |
обработ |
|
|
|
|
|
кой |
|
кой |
МА11 |
|
|
18,6 |
15,8 |
45 |
45 |
5% Nd; |
0,5% Zr; |
остальное Мg |
16,7 |
21,9 |
45 |
42 |
4% Nd; |
0,5-1% |
La; 0,4-0.6% Zr; 0,4% Ag; |
П,0 |
22.2 |
47 |
40 |
остальное Mg |
|
|
|
|
|
|
5% Nd; 0,5—1% La; 0,4—0,6% Zr; осталь |
16,8 |
21,8 |
64 |
50 |
||
ное Mg |
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . Режим термической |
обработки |
состоял о закалке на воздухе |
||||
с температуры 490 °С, выдержке в течение 4 ч, старении при 175 ®С, выдержке в тече ние 24 ч.
Прочность и пластичность сварных соединений титановых сплавов. У тита новых сплавов прочность сварных соединений близка к прочности основного металла. Основная проблема при сварке титановых сплавов — обеспечение хоро
шей пластичности |
сварных |
соединений. Литая |
структура сварных |
соединений |
|||||||
|
|
|
|
и зоны металла, нагреваемого при |
|||||||
39. Механические свойства сварных |
|
сварке |
до высоких |
температур, отли |
|||||||
|
чаются |
пониженными |
пластическими |
||||||||
соединений сплава MA 13 |
|
|
|||||||||
(термическая обработка после сварки) |
свойствами. |
|
|
|
разрушению |
||||||
|
|
|
|
К преждевременному |
|||||||
|
°в |
°0,2 |
|
при хранении и эксплуатации сварных |
|||||||
Присадочный |
Ь„ % |
конструкций |
из |
титановых |
сплавов |
||||||
|
|
||||||||||
металл |
кге/мм* |
могут |
приводить остаточные |
напряже |
|||||||
|
|
ния. |
После |
термической |
обработки, |
||||||
|
|
|
|
как правило |
отжига, |
пластичность |
|||||
МАЮ |
18,0 |
13,5 |
1.5 |
сварных соединений восстанавливает |
|||||||
2,7% Zn; 0,7% Zr; |
21,0 |
15,2 |
1.5 |
ся. Непосредственно после сварки хо |
|||||||
3,3% РЗЭ, |
|
|
|
рошей пластичностью обладают сварные |
|||||||
Mg остальное |
|
|
|
соединения сплавов, содержащих а-ста- |
|||||||
|
|
|
|
билизирующие элементы |
в |
пределах |
|||||
их растворимости в а-титане, а также сплавы, содержащие небольшое количество P-стабилизирующих элементов (ближе к пределу растворимости в а-титане).
Не |
требуют стабилизирующего |
отжига |
сплавы с |
a -структурой |
(ВТ 1-00, |
ВТ 1-0, |
ВТ5, ВТ5-1), не изменяющие |
своего |
фазового |
состояния при |
сварке. |
Сплавы ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ4, ОТ4-2, ВТ20, АТ2, АТЗ, АТ4, ATG являются сплавами с небольшим количеством Р фазы; для них также не обязателен стабили зирующий отжиг после сварки. Сварное соединение титановых сплавов мартен ситного типа (ВТ6-С, ВТ6, ВТ 14, ВТЗ-1) имеет пониженную пластичность и в связи с этим требуется стабилизирующая термическая обработка [5].
Сварные соединения сплавов BT1G, ВТ22, ВТ 15, ТС6 отличаются хорошей пластичностью, но низкой термической стабильностью, т. е. охрупчиваются при повышенных температурах при длительной эксплуатации. Для стабилизации струк туры таких сварных соединений применяют отжиг или закалку со старением. Термическая обработка сварного соединения может существенно изменяться в за висимости от толщины материала в связи с изменением условий охлаждения.
Одни и ге же режимы |
термической обработки сварных |
соединений приводят |
к различным прочности |
и пластичности при различных |
толщинах. В табл. 41 |
и 42 приведены механические свойства сварных |
соединений сплавов ВТ20, ВТ 14 |
и ВТ22. Отжиг сплава ВТ20 проводился при 750 °С в течение 30 мин, сплава ВТ 14 |
|
при 680 °С 30 мин, сплава ВТ22 при 780 °С, |
охлаждение на воздухе [6]. |
|
||||||||||
40. Механические свойства спарных соединений из магниевых сплавов |
|
|
|
|
||||||||
при равличных температурах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
кге/мм2 |
|
|
|
а° |
|
|
|
Сплав |
|
Присадочный |
|
|
|
|
при 7 , |
°с |
|
|
|
|
|
металл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
20 |
1 7 5 |
250 |
300 |
350 |
20 |
150 |
250 |
300 |
350 |
МА9 |
|
|
29 |
20 |
9,1 |
5.4 |
|
|
85 |
|
|
_ |
|
МА2-1 |
|
65 |
100 |
|
|
||||||
МА9 |
|
21 |
13,8 |
7,4 |
5,0 |
— |
— |
— |
||||
МАИ |
|
__ |
26,5 |
— |
20,2 |
15,5 |
11,8 |
__ |
__ |
__ |
__ |
— |
МАИ |
|
МАИ |
19.8 |
17.6 |
17.4 |
15,5 |
12,0 |
47 |
— |
58 |
91 |
1S0 |
МАП |
4 |
Мл9 |
18,6 |
17,6 |
18,4 |
15,6 |
12.1 |
52 |
51 |
78 |
92 |
125 |
МАП |
Система M g — Nd— |
18,3 |
17,8 |
19,2 |
15,9 |
10,7 |
49 |
65 |
143 |
1>>0 |
||
|
1 |
La—Zr— Ag— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МАП ♦ » |
J |
(табл. 44) |
22 |
18.4 |
19,6 |
18.8 |
11.7 |
42 |
58 |
65 |
94 |
1S0 |
__ |
||||||||||||
МАП** |
|
МАП |
22 |
18.4 |
19,6 |
18,8 |
11.7 |
42 |
58 |
65 |
94 |
180 |
1 После сварки производилась закалка с последующим старением.
41. Свойства сварных соединений после аргонодуговой сварки без присадки (толщиной 2 мм)
|
|
|
V кге/мм* |
ВТ20 |
Сварное соединение |
|
а 0 |
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
После сварки |
|
48 |
38 |
|
То же и отжига |
до |
96 |
42 |
|
» |
и нагрева |
98 |
34 |
|
450 °С, 100 ч |
на |
95 |
36 |
|
То же, |
отжига, |
|||
грева до 450 °С, 100 ч
|
|
|
ВТ14 |
|
2 |
55 |
|
|
S |
|
|
- |
S |
а ° |
|
Ù |
. и |
|
|
х |
t- |
В (-* |
|
а |
х |
О « |
|
3.2 |
95 |
30 |
|
3.0 |
94 |
40 |
|
2.7 |
99 |
20 |
|
2.9 |
96 |
37 |
|
|
2 |
' |
|
и |
°в* >кге/мм* |
|
|
|
|
2 |
|
- |
Ù |
|
X и |
|
|
а |
* |
|
1.895
2,8 |
115 |
1,5 |
121 |
2,7 |
113 |
ВТ22
|
S |
а 0 |
2 |
|
. Ù |
|
« ■ й |
45 |
2,5 |
35 |
2,2 |
— |
0,3 |
33 |
2.1 |
42. Механические свойства сварных соединений после многопроходной аргонодуговой сварки с присадкой сплава СПТ-2 (толщиной 16 мм)
|
|
|
|
ВТ20 |
|
ВТ14 |
|
ВТ22 |
|
Состояние сварного |
V |
V |
V |
V |
V |
V |
|||
|
соединения |
||||||||
|
|
|
|
кге/мм2 |
кгс-м/см2 кге/мм2 кгс-м/см2 кге/мм2 кгс-м/см2 |
||||
После |
сварки |
|
91 |
3,5 |
89 |
3,8 |
98 |
1,2 |
|
То же и отжига |
до 450ГС, |
92 |
3,9 |
90 |
5,4 |
100 |
4,2 |
||
» |
и |
нагрева |
94 |
3,4 |
93 |
3,3 |
102 |
0.4 |
|
100 ч |
|
отжига, |
нагрева до |
95 |
3.7 |
91 |
4.3 |
100 |
4,0 |
То же, |
|||||||||
450 °С, |
100 ч |
|
|
|
|
|
|
|
|