Способ термической обработкисвариваемых алюминиевых сплавов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 090 376 (21) 2333965/22-02 (51) М

С 22 F 1/04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 300 7,81. БкзллетеHs № 28

Дата опубликования описания 300 l81 (53) УДК 669 ° 715 ф

:621(088.8) В. Н. Мироненко, В. C. Евстифвев, Н, С, Барабохин, Н.В. Шиганов, В,А. Казаков, Т.A. Власова и В.Э . Силис (72) Авторы изобретения (71) Заяви ель (54 ) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРИВАЕЬЯХ

АЛЮИИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть применено в различных отраслях машиностроения при изготовлении сварных конструкций из свариваеьых алюминиевых сплавов.

В настоящее время в СССР и за рубежом разработан ряд свариваеьых термически упрочняемых сплавов на основе алюминия различных систем легирования. Сплавы обладают высокой прочностью, достаточными пластичностью и коррозионной стойкостью, однако сварные соединения из таких сплавов в ряде случаев проявляют склонность к коррозионному растрескиванию, хруп- 15 кому в замедленному разрушению.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки алюминиевых сплавов, используеьых для сварных конструкций, закпючакщий- 2О ся в полной термической обработки сплава до и. после сварки1 1).

Однако полная термическая обработка сварного соединения имеет ограниченные воэможности и может быть применена только для малогабаритных простых конструкций, выполненных из свариваемях алюминиевых сплавов высокой пластичности, к тому же рабо- 30 тоспособность таких сварочных соединений недостаточна.

Цель изобретения - повышение работоспособности сварных соединений из самозакаливакщихся и термически упрочняемых алюминиевых сплавов. цель достигается твм, что термической обработке после сварки подвергают сварной шов путем импульсного нагрева на расстоянии не менее 1 мм от зоны оплавления шва с основным металлом до 390-590ОС с общим временем 5-60 мин, после импульсного нагрева проводят старение.

Предлагаемый способ заключается в том, что до сварки сплава подвергают рбработке на твердый раствор, закалке и старению с последующей обработкой на твердый раствор сварного шва путем импульсного нагрева до

390-590 С на расстоянии не менее 1 мм от зоны сттлавления шва с основным металлом с общим врвмейем 5-60 мин.

Скорость охлаждения после этой обработки не лимитируется и определяется используемыми источниками .нагрева, оснасткой, температурой окружающей

1 среды.

850729

Импульсный способ нагрева при местной термообработке позволяет воспроизвести профиль температурного поля в пределах зоны термического влияния при сварке без установки холодильников. для этого время нагрева в течение одного импульса ограничивают временем распространения теплового поля на определенное заданное расстояние от сварного шва. Суммарное время обработки определяется при

Этом сложением времени нагрева свыше заданной температуры в течение отдельных импульсов.

Старение при б 0- 200о С в течение

1-48 ч может производиться и после импульсного нагрева, обеспечивая ста- 15 билизацию структуры и свойств сварного соединения.

Предлагаемый способ позволяет повысить работоспособность сварных соединений за счет повышения сопротивле- 2О ниях корроэионному растрескиванию и пластичности, 1. Термообработка листов сплава 0196 3 толщиной 3 мм, используемых для сварных конструкций:. обработка на твердый раствор полуфабриката по схеме закалка в воде — искусственное старение — аргонодуговая сварка — обработка на твердый раствор посредством импульсного нагрева сварного шва и частично оплавленного участка, ЗО

1-я ступень обработки на твердый растворг закалка в воде — аргонодуговая сварка — 2-я ступень обработки на твердый раствор (местный нагрев шва и частично оплавленного участка) — отпуск.

Обработку на твердый раствор проводят по режиму: 460оС 60 мин, искусственное старение - при 180оС, 4 ч.

Автоматическую аргонно-дуговую свар- 4О

Ку проводят с применением присадочной проволоки Св 1557.

Импульсынй нагрев осуществляют импульсным способом с помощью электрической дуги по одному из 3-х режимовг

45 а) 10 импульсов с максимальной температурой 550ОС, время нагрева свыае 390 до 550ОС в течение 1 импульса — 60 с, суммарное 10 мин, б) 30 импульсов с максимальной температурой 480оС; время нагрева свыше. 390-480ОС в течение 1 импульса - 20 с,, суммарное 10 мин, в) 300 импульсов с максимальной

;температурой 580 С, время нагрева 55 (свьыФ 390-580оС в течение, 1 импульзса - 2 с -, суммарное - ГО мин.

В результате обработки достигается растворение сегрегаций и выделение фаз на границах зерен шва и участка частичного оплавления.

2. Термообработка применительно к изготовлению сварных конструкций иэ листов сплава 01420 толщиной

2 мм по схеме: обработка на твердый раствор в полуфабрикате (450 С, 30 мин) — закалка на воздухе — искусственное старение (120оС, 12 ч) аргонодуговая сварка с присадкой

Св АМгб — обработка на твердый раствор посредством импульсного на- * грева сварного шва и частично оплавленного участка по режиму б примера 1.

Как и на соединениях сплава 01963 термообработка по предлагаемому способу позволяет сформировать в сварном соединении структуру, не содержащую сегрегаций и грубых выделений фаэ на границах зерен шва и участка частично оплавленных зерен, примыкающего к шву.

3. Термообработка применительно к изготовлению сварных конструкций иэ листов сплава 1911 толщиной 3 мм по схеме: обработка на твердый раствор в полуфабрикате (450оС 45 мин) закалка на воздухе — аргонно-дуговая сварка с присадкой Св 1557 — обработка на твердый раствор посредством импульсного нагрева сварного шва и частично оплавленного участка по режимам а-в примера 1 — искусственное старение по режимам 100 С, 20 ч + 160ОС, 10 ч илн 100О С, 20 ч

+ 175ОС, 8 ч

Как и в предыдущих случаях, обработка позволяет достичь растворения сегрегаций и грубых выделений на границах зерен шва и зоны частичного расплавления и исключить воэможность электрохимической коррозиии по этим границам, являющейся 1 м — этапом процесса корроэионного растрескивания. Отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию (табл. 1) при напряжениях до 25 кгс/мм и повышение уровня безопасных длительно действующих напряжений в сварных соединениях позволяет снизить металлоемкость конструкций из сплава 1911, несмотря на некоторое снижение коэффициента прочности сварных соединений. !

Исследование механических свойств соединений в соответствии с примерами представлены в табл. 1 и 2.

850729

Т абли

39 г9 85 1е,8 0 ю 11 0 ю41 20 аз+ а 0,35 20

0,18 0,55 20 90

40 3 58 1 1

36 Я 152 1 7

В соответствии с примером 2

В соответствии с примером 3

36,4 55 2,2 008 0,54 25 45

П р и м е ч а н и е: 1. испытания па коррозионнов растрескивание в условиях одноосного растяжения при полном погружении в 3%-ный раствор ИаС I по ГОСТ 9 ° 019-74.

2. Образцы не разрушалнсь, Таблица 2

Характеристика работоспособности модельных емкостей диаметром 380 мм, Сплав

Раэрушакще давление, ати

Расчетное разрой ею« щее напряжение 2 к го/ми

Конструктивная прочность хема и режим ермообработи

18 18.0

1,0

460оС, 60 мнн- охлаж дение в воде — 180бС, 4 ч,— в-сварка — -МТО по режиму "б" (пример 1)

460 С к 60 мнн- охлаждение в воде — -сварка — импульсный нагрев по режиму "6"(пример 1) — .180сС, 4 ч °

01963 460 С, 60 мин - охлаждение в воде — сварка — импульсная термообр аботка по режиму

"б" (, пример 1)

180оС 4 ч.

Коэффициент использования прочности сварных соедиив ний . в конструкции

Допустимщ уровень длительно действ уницих напряжений, кгс/

Необхоая тсмщина кр амок для обеспечения равнопрочности сварного соединени

% от основного металла

Снижение веса емкос» ти на условную единицу прочности, %

850 729

Продолжение табл. 2

1,0

1,0

22 140

4500 Ci 44

45 мин — охлаждение в воде — тсварка — импульсная термообработка по примеру 3- 100оС

20 ч + 175оС

8 ч.

1911

1,0

1,0

135

Формула изобретения

1. Способ термической обработки свариваемых алюминиевых сплавов, за- 3Q . ключающийся в закалке и старении до сварки и термической обработке после сварки, отличающий ся тем, что, с целью повышения работоспособности сварных соединений за З5 счет повышения пластичности и, сопротивления к коррозионному растрескива нию сплавов, термической обработке после сварки подвергают сварной шов

Составитель Jl.i олуоева

Редактор Е.Лушникова Техред Ж. Кастелевнч Корректор М Пожо

Заказ 6254/35 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Pаушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

01420 4500С

30 мин îõлаждение на воздухе—

120оС 12 чсварка — импульсная термообработка по примеру 2 путем импульсного нагрева на расстоянии не менее 1 мм от зоны сплавления шва с основным металлом до 390590 С с общим временем 5-60 мин.

2. Способ по П.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации структуры и свойств сварного соединения, после импульсного нагрева проводят старение, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. "Алюминиевые сплавы", 1964, Вып. 3, с. 36-45.