Присадочные материалы для сварки алюминиевых сплавов в США

В США и других странах широко применяются сварные конструкции из алюминиевых сплавов [122,126,129—131]. Для изготовления таких конструкций используются свариваемые алюминиевые сплавы, химический состав которых приведен в табл. 2.24.

По данным работ [125, 129, 131, 132] выбор присадочного материала при дуговой сварке алюминиевых сплавов играет большую роль с целью уменьшения растрескивания, повышения пластичности шва и обеспечения удовлетворительной коррозионной стойкости. Как правило, высокую склонность к образованию горячих трещин можно свести к минимуму, если присадочный материал имеет значительно большее содержание легирующих элементов, чем основной металл. Например, сплав 6061 весьма подвержен растрескиванию, если его сваривать с присадочной проволокой основного состава (ER6061), и, наоборот, при применении присадочной проволоки ER4043, содержащей около 5% кремния, получаются качественные сварные соединения (табл. 2.25). Присадочная проволока из сплава 4043 плавится и кристаллизуется при более низкой температуре, чем основной металл. По этой причине он сохраняет пластичность после охлаждения основного металла. При этом устраняются напряжения усадки, вызывающие растрескивание. В данных условиях использования присадочных проволок из сплавов, содержащих большой процент магния (5356, 5133, 5556), способствует повышению прочности шва и уменьшению вероятности растрескивания. Присадочный материал марки 4043 не следует использовать для сварки сплавов марок 5086, 5083 или 5456, содержащих большое количество магния. В этом случае в сварном шве возникают магниево-кремниевые эвтектики, что приводит к уменьшению пластичности и повышению вероятность возникновения трещин.

Сварные соединения, предназначенные для использования в условиях коррозионных сред, требуют применения специальных присадок. Эти присадочные должны обладать повышенной чистотой либо иметь более четкие пределы по составу легирующих элементов. Хорошим примером является использование присадочного материала марки 5654 при сварке алюминиевого сплава 5254 в конструкциях для хранения перекиси водорода или использование присадочного материала 1100 при сварке сплава 1100 в конструкции для работы в морской воде.

Таблица 2.24

Химический состав алюминиевых сплавов, применяемых в США.

Особенно важен правильный выбор присадочного материала в случае сварки конструкций, предназначенных для работы при повышенных температурах. По данным работы [129, 132] для конструкций, работающих при температурах выше 70—75 °С, не рекомендуется применение алюминиевых сплавов с содержанием магния выше 3,5%. В условиях повышенных температур рекомендуется использование основного металла марки 5454 и присадочного материала марки 5554 (табл. 2.25).

Анодирование сварных соединений также влияет на выбор присадочной проволоки, так как меняются внешний вид и цвет зоны сварки. Применение присадочного материала марки 1100 дает хорошее качество поверхности. Если необходимо получить как хорошее качество поверхности, так и высокую прочность соединения, то лучше использовать присадочные проволоки марок 5654 и 5356. Присадочный материал марки 4043 содержит в своем составе кремний, который после анодирования приобретает специфический желто-серый цвет. Поэтому применение этого присадочного материала нежелательно в конструкциях, которые анодируются после сварки.

Таблица 2.25

Химический состав присадочных проволок, применяемых в США.

Для получения сварных соединений с высокой прочностью и пластичностью рекомендуется применение присадочных проколок марок 5356, 5183 и 5556. Наименьшая пластичность сварных соединений отмечается при использовании присадки типа 4043. Для сварки сплавов серии 7004, 7005 и 7039 рекомендуются присадочные проволоки из алюминия, магния и цинка, например 5039. Они обеспечивают высокую прочность шва и его старение после сварки (см. табл. 2.25).

Во всех американских работах отмечается необходимость рядной намотки проволоки на специальные кассеты и их хранение до момента использования в герметичной упаковке. Такие кассеты в упаковке в США изготавливаются централизованно на специализированных предприятиях, например фирмой Kaiser Aluminium, и поставляются заводам-потребителям. После вскрытия герметичной упаковки присадочная проволока готова к сварке и не требует никаких дополнительных технологических операций по подготовке поверхности.