Сварщику о деформируемых алюминиевых сплавах

• Промышленные деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на семь серий.
• Есть еще восьмая – для сплавов, которые не попадают в первые семь серий и девятая – резервная.
• Различие между сериями состоит в различных главных легирующих элементах.
• Различные легирующие элементы дают алюминиевым сплавам различные свойства.

Нелегированный алюминий – 1xxx

• Сплавы серии 1ххх называют «сплавами» весьма условно. Это различные по чистоте варианты технически чистого алюминия.  Впрочем, железо часто оказывается не только примесью, но и легирующим элементом – оно повышает прочность алюминия.
• Прочность при растяжении сплавов этой серии составляет от 70 до 150 МПа.
• Они являются свариваемыми, хотя из-за узкого интервала затвердевания требуют особой технологии сварки.
• Их высокая коррозионная стойкость делает их подходящими для применения в химических емкостях и трубах.
• Благодаря высокой электрической проводимости их применяют для изготовления электрических шин.
• Эти алюминиевые сплавы имеют относительно низкие прочностные свойства и поэтому их редко применяют для конструкционных элементов.
• Их часто сваривают сварочными материалами с аналогичным химическим составом или сварочными алюминиевыми сплавами из серии 4ххх в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации.

Дюралюмины – 2xxx

• Это серия термически упрочняемых алюминиевых сплавов.
• Главным легирующим элементом является медь, от 0,7 до 6,8 %.
• Их прочность при растяжении составляет от 190 до 430 МПа. Эти высокопрочные сплавы часто применяют в аэрокосмической технике и самолетостроении. Они сохраняют высокую прочность в широком интервале температур.
• Большинство из них считаются не свариваемыми методами дуговой сварки из-за их склонности к горячему растрескиванию и коррозии под напряжением.
• Однако в этой серии есть специально разработанные хорошо свариваемые дуговой сваркой алюминиевые сплавы 2219  и 2519. Их часто сваривают родственным высокопрочным сварочным сплавом 2319. Иногда, в зависимости от условий эксплуатации сварного шва, применяют сварочные алюминиевые сплавы из серии 4ххх, содержащие кремний или кремний в сочетании с медью.

Сплавы алюминий-марганец – 3xxx

• Алюминиевые сплавы этой серии – не упрочняемые термической обработкой с пределом прочности при растяжении от 110 до 280 МПа.
• Главный легирующий элемент – марганец, от 0,5 до 1,8 %.
• Они имеют умеренную прочность, хорошую коррозионную стойкость, хорошую формуемость и подходят для работы при повышенных температурах. раньше из них делали кухонную посуду.
• Являются основным материалом при изготовлении теплообменников для транспортных средств, химических заводов и электростанций.
• Их довольно скромные прочностные свойства делают их не пригодными для конструкционного применения.
• Алюминиевые сплавы серии 3ххх сваривают сварочными сплавами из серий 1ххх, 4ххх и 5ххх, в зависимости от их химического состава, условий применения и эксплуатации.

Сварочные алюминиевые сплавы – 4xxx

• Эта серия состоит как из термически упрочняемых, так и термически неупрочняемых алюминиевых сплавов.
• Предел прочности при растяжении – от 170 до 380 МПа.
• Содержат кремний от 0,6 до 21,5 %. Кремний снижает точку плавления и повышает текучесть материала при плавлении. Эти их свойства вполне благоприятны для них как материалов для сварки плавлением и пайки.
• Кремний, когда он сам по себе, делает алюминий термически неупрочняемым, однако добавки магния или меди превращают его в термически упрочняемый сплав.
• Обычно эти термически упрочняемые сварочные сплавы применяют только тогда, когда сварная конструкция после сварки должна подвергаться термической обработке.

Сплавы алюминий-магний – 5xxx

• Термически неупрочняемые алюминиевые сплавы этой серии имеют предел прочности от 125 до 350 МПа.
• Cодержат магний от 0,2 до 6,2 %.
• Эти сплавы имеют самую высокую прочность среди термически неупрочняемых сплавов и хорошо свариваются.
• Широко применяются в виде листов и плит в судостроении, транспортном машиностроении, при изготовлении сосудов под давлением, строительстве мостов и зданий.
• Алюминиевые сплавы с содержанием магния до 2,5 % часто успешно свариваются сварочными алюминиевыми сплавами из серий 5ххх и 4ххх.
• Сплав 5052 обычно считается предельным по содержанию магния, когда еще можно сваривать сварочным сплавом из серии 4ххх. Это связано с пониженными механическими свойствами сварных швов из-за возникающего эвтектического подплавления.
• Поэтому сплавы с повышенным содержанием магния сваривают не сварочными сплавами из серии 4ххх, а сплавами серии 5ххх с близким химическим составом.

Cплавы алюминий-магний-кремний – 6xxx

• Эти термически упрочняемые алюминиевые сплавы имеют предел прочности от 125 до 400 МПа.
• Cодержат небольшие количества магния и кремния – около 1 % каждого.
• Сплавы серии 6ххх широко применяются в сварных строительных конструкциях, в основном в виде прессованных профилей.
• Эти алюминиевые сплавы являются склонными к горячему растрескиванию при затвердевании сварного шва.
• Поэтому их не сваривают без сварочной проволоки или сварочного прутка. Сварочный сплав перемешивается в сварочной ванне со свариваемым сплавом и предотвращает горячее растрескивание шва.
• Сплавы 6ххх сваривают как сварочными сплавами 4ххх, так и сварочными сплавами 5ххх в зависимости от назначения сварного изделия и его условий эксплуатации.

Высокопрочные алюминиевые сплавы – 7xxx

• Эта серия включает термически упрочняемые алюминиевые сплавы с прочностью от  220 до 610 МПа.
• Главным легирующим элементом является цинк в количестве от 0,8 до 12,0 %.
• Самые прочные алюминиевые сплавы принадлежат этой серии.
• Сплавы серии 7ххх применяют в самолетостроении, космической технике, спортивном оборудовании.
• Как и в серии 2ххх, большинство сплавов этой серии считаются не свариваемыми дуговой сваркой.
• Однако у нее есть и хорошо свариваемые сплавы, как, например, сплав 7005, который сваривают в основном сварочными сплавами серии 5ххх.

Источник:

1. Welding aluminium / T. Anderson – www.thefabricator.com