Способ изготовления сварных соединений из сплавов системы алюминий-магний-литий
Формула | Описание | Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Формула
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ-МАГНИЙ-ЛИТИЙ, включающий нагрев под закалку, охлаждение, старение и сварку, отличающийся тем, что, с целью стабилизации прочности сварного соединения, повышения пластичности и ударной вязкости основного материала, охлаждение проводят со скоростью 0,6 - 3 град./с, старение осуществляют в две ступени: на первой при 160 - 185oС в течение 2 - 5 ч, на второй при 200 - 225oС в течение 1 - 3 ч, а после сварки проводят дополнительное старение при температуре второй ступени в течение 0,5 - 2 ч, при этом суммарная выдержка при этой температуре не превышает 4 ч.
Описание
Известен способ изготовления сварных соединений из сплавов системы алюминий-магний-литий, включающий нагрев под закалку, закалку на воздухе, сварку повторный нагрев под закалку в оснастке из алюминиевого сплава при 370-400оС, охлаждение на воздухе и старение (120оС, 5-12 ч). Известный способ позволяет снизить остаточные сварные деформации при сохранении высокого уровня механических свойств и коррозионной стойкости основного материала. Деформацию сварной конструкции необходимо исправлять в оснастке с близким коэффициентом линейного расширения материала конструкции и с высокой жесткостью, определяющей форму конструкции, как в процессе нагрева при 270-400оС, так и при охлаждении. Для обеспечения жесткости оснастки при правке конструкции толщиной более 3 мм требуется массивная оснастка (толщиной более 20 мм), поэтому при повторной закалке на воздухе материал в оснастке охлаждается со скоростью, не превышающей 0,2оС/с. При такой скорости охлаждения наблюдается в процессе охлаждения распад твердого раствора алюминия с грубыми выделениями фазы S и вследствие чего снижается пластичность и ударная вязкость, особенно в высотном направлении основного материала.
Известен также способ изготовления сварных соединений из сплавов системы алюминий-магний-литий, например из сплава марки 1420, включающий нагрев под закалку, закалку на воздухе, искусственное старение (120

Целью данного изобретения является стабилизация прочности сварного соединения и повышение пластичности и ударной вязкости основного материала.
Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе охлаждение при закалке основного материала проводят со скоростью 0,6-3оС/с, а старение при 160-185оС, 2-5 ч на I ступени и при 200-250оС, 1-3 ч на II ступени и после сварки дополнительное старение при 200-225оС в течение 0,5-2 ч, при этом суммарная выдержка при температуре 200-225оС не превышает 4 ч.
По предложенному способу обработаны сварные соединения штамповок из алюминиевого сплава марки 1420. Штамповки получены из поковок, которые в свою очередь изготовлены из плоского слитка, отлитого полунепрерывным методом литья. Степень и температура деформации в процессе изготовления поковки и штамповки соответственно составляли 30-50% и 270-325оС. По достижению 30-50% степени деформации осуществляли промежуточный отжиг при 450

При охлаждении штамповок в процессе закалки со скоростью 0,6-3оС/с не происходит грубых выделений фазы 5, имеющих место при скорости охлаждения менее 0,6оС/с, наличие которых приводит к снижению относительного удлинения, ударной вязкости. С увеличением скорости охлаждения при закалке выше 3оС/с снижается стойкость материала к коррозионному растрескиванию под напряжением, за счет неравномерного выделения частиц фазы S и связанной с этим повышенной напряженностью в этих участках, создаваемой скоплением дислокаций. Повышается также и склонность полуфабрикатов к короблению при их механической обработке. Обеспечение требуемой скорости охлаждения достигается подбором для каждой толщины определенной среды охлаждения. Старение 160-185оС, 2-5 ч является предварительным, в процессе которого выделяются


Первая ступень старения необходима для обеспечения на второй ступени старения более равномерного, гетерогенного распада алюминиевого твердого раствора, позволяющего получить требуемый уровень прочности и пластичности при высокой коррозионной стойкости. С уменьшением скорости охлаждения при закалке менее 0,6оС/с и увеличением длительности старения на первой ступени темп разупрочнения растет, поэтому при времени старения на I ступени более 5 ч выдержка на второй ступени должна быть кратковременной в течение нескольких минут, что делает процесс трудноуправляемым и нетехнологичным. Снижение температуры ниже 160оС и времени старения менее 2 ч, а также повышение скорости охлаждения при закалке более 3оС/с, температуры старения более 185оС и времени старения более 5 ч не позволяет получить требуемый уровень прочностных характеристик, особенно предела текучести.
Режим старения II ступени выбран из условия обеспечения оптимального сочетания коррозионных, прочностных и пластических свойств основного материала.
При температурах менее 200оС и выдержках менее 1 ч на полуфабрикате получаются низкие пластические и коррозионные свойства, особенно в высотном направлении. Нагрев при температурах более 200оС существенно снижает внутренние напряжение. Выдержка же при этих температурах в течение 1-3 ч приводит к выделению в основном фазы S и равномерному ее распределению в мелкодисперсном виде, что способствует повышенной коррозионной стойкости сплава при высоком уровне прочности и пластичности. Выделение фазы S целесообразно также с точки зрения обеспечения низкого коэффициента линейного расширения в интервале температур 200-300оС, величина которого составляет 26

При закалке со скоростью выше 0,6оС/с твердый раствор алюминия характеризуется повышенной концентрацией магния и лития. Для таких образцов, состаренных при температурах ниже 200оС, коэффициент линейного расширения в интервале температур 200-300оС более 31



Повышение температуры старения более 225оС способствует интенсивному распаду твердого раствора и как следствие этого механические свойства падают.
Температуру нагрева штамповок под закалку выбирают, исходя из условия максимального растворения магния и лития в твердом растворе алюминия, т.е. выбор температуры нагрева под закалку соответствует традиционному подходу.
После сварки в процессе старения 200-225оС в течение 0,5-2 ч обеспечивается снятие внутренних сварочных напряжений, а также за счет дисперсных выделений в сварном шве фазы S - стабилизация свойств сварного соединения, при этом сохраняется высокий уровень прочностных свойств основного материала, т.к. суммарное время обработки основного материала не превышает 4 ч, 2-х этапное старение на II ступени при 200-225оС (до сварки и после сварки) позволяет обеспечить более благоприятные условия выполнения сварки с пониженными остаточными напряжениями в сварном соединении при последующем снижении их после сварки.
Конкретные примеры опробованных режимов термической обработки сварных соединений сплавов 1420 (система алюминий-магний-литий) приведены в табл.1, а свойства основного материала и сварных соединений, выполненных многопроходной ручной аргоно-дуговой сваркой с присадочной проволокой АМг63, в табл.2.
Как видно из данных табл.2, предложенный способ изготовления сварных соединений по сравнению с известным, позволяет стабилизировать прочность сварных соединений и повысить пластичность и ударную вязкость основного материала при сохранении высоких значений прочностных свойств. Сварные соединения, обработанные по предложенному способу, имеют мень- шее коробление, что повышает надежность работы изделия и предопределяет эффективность и экономичность использования пре- дложенного технического решения в авиационной и других отраслях промышленности.
Использование: изготовление сварных соединений из сплавов системы алюминий-магний-литий, используемых в процессе получения полуфабрикатов из сплавов этой системы, предназначенных для сварных конструкций в авиационной промышленности и новой технике. Сущность изобретения состоит в том, что после закалочного охлаждения со скоростью 0,6-3°С/с и двух-ступенчатого старения при 160-185°С 2-5 ч на I ступени и при 200-225°С, 1-3 ч на II ступени, проводят сварку и дополнительное старение при 200-225°С в течение 0,5-2 ч, при этом суммарная выдержка при 220-225°С не превышает 4 ч. 2 табл.
Рисунки
Заявка
4864767/02, 07.09.1990
Научно-производственное объединение "Всесоюзный институт авиационных материалов"
Шевелева Л. М, Никишева Г. К, Шнейдер Г. Л, Капуткин Е. Я, Белянин В. П, Герчиков Л. В
МПК / Метки
МПК: C22F 1/047
Метки: алюминий-магний-литий, сварных, системы, соединений, сплавов
Опубликовано: 15.08.1994
Код ссылки
<a href="https://patents.su/1-1762572-sposob-izgotovleniya-svarnykh-soedinenijj-iz-splavov-sistemy-alyuminijj-magnijj-litijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ изготовления сварных соединений из сплавов системы алюминий-магний-литий</a>
Предыдущий патент: Способ приготовления антиоксиданта для кормов
Следующий патент: Способ термической обработки сплавов системы алюминий магний-литий
Случайный патент: Система автоматического управления процессом приготовления известкового молока