В судостроении все шире находят применение корпусные конст­рукции из алюминиево-магниевых сплавов, обладающих хорошей свариваемостью и достаточно высокой прочностью. Постройка цельносварных судов из сплавов АМг дает возможность улучшить их тактико-технические данные за счет снижения массы и повыше­ния коррозионной стойкости в морской воде.

Выполнявшаяся ранее в большом объеме ручная аргонодуго­вая сварка корпусных конструкций и особенно конструкций над­строек толщиной 3—4 мм приводила к значительным сварочным деформациям и плохому внешнему виду изготовляемых изделий.

Экспериментальные исследования и опытные работы, проведен­ные по сварке алюминиевых сплавов, показали, что одним из ре­шающих факторов улучшения качества швов, уменьшения свароч­ных деформаций и увеличения производительности труда является применение механизированных методов взамен ручной аргонодуго­вой сварки.

Вместе с тем отсутствие совершенных видов оборудования для автоматической и особенно полуавтоматической сварки плавя­щимся электродом до недавнего времени сдерживало освоение технологии механизированных видов сварки. Только в последнее время в результате разработки новых конструкций автоматов и полуавтоматов, внедрения импульсного метода сварки плавя­щимся электродом и усовершенствования технологии автоматиче­ской сварки трехфазной и сжатой дугой стало возможным на

некоторых предприятиях внедрить прогрессивные методы сварки И значительно повысить уровень механизации сварочных работ.

Подпись:Расширение применения автоматической и полуавтоматиче­ской сварки является весьма актуальной проблемой, поэтому ав­тор попытался обобщить и систематизировать имеющийся передо­вой производственный опыт, дающий возможность наладить прак­тическое использование механизированной сварки при постройке судов из сплавов АМг.

ДЕФОРМИРУЕМЫЕ

АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
И ИХ СВОЙСТВА

Алюминиевые термически неупрочняемые сплавы широко при­меняют в судостроении. Так, для изготовления корпусных деталей используют сплавы АМц, АМг2, АМгЗ; для изготовления корпус­ных конструкций, участвующих в общей прочности судна, и на­груженных деталей применяют сплавы АМг5В, АМгб, АМг61, ко — торые/имеют высокие прочностные характеристики, хорошие пла­стические свойства и достаточную коррозионную стойкость. Все эти сплавы обладают хорошей свариваемостью. Особенно стабиль­ные и высокие свойства сварных соединений получают при дуговой сварке в защитных газах и контактной сварке*? Сплавы АМц, АМг2, АМгЗ имеют сравнительно невысокие прочностные свойства и применяются в основном для изготовления дельных вещей, на­сыщения систем, трубопроводов и других узлов. Прочность тер­мически неупрочняемых сплавов может быть повышена за счет их обработки давлением (прокатка, штамповка).

Химический состав и механические свойства указанных спла — ^ вов приведены в табл. 1.

Теплофизические свойства основных алюминиево-магниевых сплавов даны в табл. 2.

Для изготовления корпусных конструкций имеется большой сортамент различных видов листов, профилей и панелей.

В последнее время нашли большое распространение прессован­ные профили и панели. Для контактной сварки применяют тех­нологичные углобульбовые профили с отогнутой полкой в сто­рону, противоположную бульбу, зетовые профили и другие спе­циальные профили. В табл. 3 и 4 указаны некоторые профили и панели, используемые в корпусных конструкциях.

в соответствии с техническими условиями листы и профили м°гут поставляться в различном состоянии: отожженными — ус­ловно обозначаются буквой М, полунагартованными — обозна­чаются

image159

о

о

см

 

о о о о

О СМ ТГ со

 

X

3

X

и

>> 

с

 

ю ю

”cf Ю СО СО

 

со 00 О СМ

 

 

w

 

image161image162

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ,

РИМЕНЯЕМЫЕ

ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ

Как уже отмечалось выше, в судостроении при изготовлении конструкций из алюминиево-магниевых сплавов наиболее широко применяют дуговую сварку в защитных газах (аргон или гелий) и контактную сварку. Указанные методы сварки требуют высоко — — качественных сварочных материалов, таких, как сварочная про­волока, аргон, вольфрам, а также медных сплавов для изготовле­ния электродов к контактным машинам.

Сварочная проволока. Для аргонодуговой сварки, как полу — — автоматической, так и автоматической, сварочная проволока может поставляться диаметром 0,8—12 мм по ГОСТ 7871—63.

Для полуавтоматической сварки плавящимся электродом ре­комендуется проволока диаметром 0,8—2 мм, для автоматиче­ской сварки неплавящимся и плавящимся электродами — прово­лока диаметром 2 мм и выше. Марку и химический состав элект­родной проволоки (табл.’5) выбирают в зависимости от марки основного металла и требований, предъявляемых к прочности свар­ного соединения.

^ Таблица 5

Химический состав сварочной проволоки (в %)
по ГОСТ 7871—63

Марка

проволоки

Алюминий

Магнии

Марганец

Железо

Кремний

Титан

Бериллий

Цинк, не более

Медь, не более

Св. АМц

Основа

0,05

1,0-1,5

Ю

О

1

со

o’

0,2—0,4

_

0,1

0,2

Св. АМгЗ

»

3,2—3,8

0,3—0,6

0,5

0,5—0,8

0,2

0,05

Св. АМг5В

»

4,8—5.8

0,5—0,8

0,4

0,4

0,1—0,2

0,002—0,005

0,2

0,05

Св. Амгб

»

5,8-6,8

0,5-0.8

0.4

0,4

0,1—0,2

0,002—0,005

0,2

0,1

Примечание. Прочие примеси для всех марок проволоки—не более 0,1%.

Прочность сварного соединения должна быть не ниже 0,9 ос­новного металла.

и

При полуавтоматической сварке желательно иметь проволок} дополнительно нагартованную для лучшей проходимости ее черё каналы шлангов и стабильного горения дуги.

Сварочную проволоку малых диаметров серийно выпускаю диаметром^ 1,5 мм. Проволоку диаметром <1,5 мм обычн изготовляют непосредственно на заводах-потребителях путем щ ретяжки небольших партий, что сдерживает применение полуавтс матической сварки при изготовлении конструкций малой толщинь

Подготовка сварочной проволоки к сварке на судостроители ных предприятиях заключается в удалении с нее смазки и окис ной пленки. Для этого бухты проволоки разъединяют на прядк и подвергают химической очистке по следующей технологии:

— обезжиривание с помощью смывок ОП-7 и ОП-10;

— травление при температуре 60—70° С в течение 5—20 ми в растворе, состоящем из едкого натрия (8—12 г/л), кальцинирс ванной соды (40—50 г/л), тринатрийфосфата (40—50 г/л);

— промывка в горячей воде при температуре 50°С в течеш 1 мин;

— промывка в холодной проточной воде;

— осветление в растворе, состоящем из хромового ангидрид (100 г/л) и серной КИСЛОТЫ (плотностью 1,84—10 м/л) при темпе ратуре 15—25°С;

— промывка в холодной, затем в горячей проточной воде; сушка при температуре 60—80° С до полного удаленш

влаги.

При травлении, осветлении и промывке проволоку необходим* периодически встряхивать.

Могут применяться и другие способы химической очистки сва рочной проволоки и электрохимического полирования, которы обеспечивают необходимое качество подготовки поверхности.

Большое внимание следует уделять хранению проволоки пос. т химической обработки, так как источником появления пор прі сварке может быть не только влага, но и водородсодержаши вещества, адсорбированные на поверхности. Предотвращению по ристости способствует также уменьшение времени хранения про волоки, срок хранения которой для полуавтоматической и автома ти ческой сварки не должен превышать 8—16 ч. Проволока, хра пившаяся дольше указанного времени, должна быть повтори* химически обработана. Хранят проволоку па складах в цеха; в специальных шкафах.

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ. СВАРКА. КОРПУСНЫХ. КОНСТРУКЦИЙ. ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ. СПЛАВОВ

Марка

свариваемого

сплава

АМц

A Mr, АМгЗ

АМг5В

АМгб

Рекомендуемая

марка

сварочной

проволоки

Св. АМц

Св. АМгбВ

Св. АМгбВ

или

Св. АМгбі

Св. АМгбі или

Св. АМгб

 

Таблица 6

 

Физические свойства’инертных газов, применяемых для механизированной сварки

 

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ. СВАРКА. КОРПУСНЫХ. КОНСТРУКЦИЙ. ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ. СПЛАВОВ

Химический состав аргона по ГОСТ 10157—62

 

Содержание в объемах, %

Марка аргона

А

Б

в

Аргон

Азот

Кислород

Содержание влаги при дав­лении 760 кгс/см2

Не менее 99,99 Не более 0,01

Не более 0,003 0,03

Не менее 99,96 Не более 0,04 0,005

0,03

Не менее 99,9

Не более 0,1 0,005

0,03

 

 

В последнее время, в связи со значительным расходом арг0н при изготовлении корпусных конструкций из алюминиевых спл а вов, на судостроительных заводах для питания цехов и участі^ аргоном устанавливают рампы (для централизованного питания^6 стов сварки от баллонов и автореципиентов) или разрядные стан ции, которые питаются от железнодорожных цистерн или автома’ шин типа АГУ с жидким аргоном.

Жидкий аргон в специальных испарителях, которыми оборуд0. ваны станции, превращается в газообразный, с помощью специадь. ного устройства его давление понижается до 2—3 кгс/см2 и прз этом давлении газ подается в заводскую или цеховую магистрад; для питания сварочных постов.

Гелий получают из природных газов также путем их сжиже ния. Природный газ предварительно очищают от окиси и двуокиси углерода, подвергают осушке, а затем сжижают. Метан и другщ углеводороды отделяют в адсорберах с активированным углем В виде примесей остается небольшое количество азота, водорода кислорода и влаги.

Аргон и гелий обычно поставляют в баллонах при давлении 150 кгс/см2.

1 Вольфрамовые прутки. В качестве неплавящегося электрод; для аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов применяют вольф рам по ТУ ВМ2-529—57.

Вольфрамовые электроды представляют собой тянутые прута диаметром 0,5—6 мм или кованые диаметром до 7—10 мм.

Металлический вольфрам высокой частоты (до 99,7%) полу чают электролизом расплава вольфрамита или шеелита с буроі при температуре 1050—1300° С или химической обработкой мине ралов [CaOWO-j и (FeO, МпО) УОз]. В результате образуется трех окись вольфрама W03, которую затем восстанавливают водородом при температуре 500—850°С, получая порошкообразный воль фрам. Порошковый вольфрам подвергают прессованию, спекании и свариванию. Путем дальнейшей проковки и волочения получаю; тонкие прутки необходимого диаметра.

Основные физические свойства вольфрама указаны ниже.

Плотность при 20СС, Г/см3………………………………………………. 19,35

Коэффициент линейного расширения при температуре

100°C"V……………………………………………………………………… 4,4-10—®

Температура, °С:

плавления………………………………………………………………………… 3377

кипения………………………………………………………. 1 5000

Удельная теплоемкость при 20°С, кал/ГсС………………………. 0,0323

Удельная теплопроводность при 20СС, кал/см-с-°С 0,4 Удельное электросопротивление при 0°С, Ом-см. . . 5,035-Ю-6 Температурный коэффициент электросопротивления в

интервале 20—100°С…………………………………………………… 4,82-10—3

Твердость НВ, кгс/мм2……………………………………………………. ’ 350

Расход вольфрама составляет ~ 0,002—0,005 кг па 1 nor. d сварки. Однако при значительном увеличении силы тока, приводя щей к разбрызгиванию вольфрама, коротких замыканиях на изДе’

ысокой влажности защитного газа, а также при нерацио — лив» 8 ^пользовании оставшейся части электрода возможно Увеличение расхода вольфрама.

"44 териал для электродов контактной сварки. Основными кри — . g для выбора электродного материала для контактной терпя являются высокая электро — и теплопроводность, жаропроч — СВаРь и твердость сплава. Медь обладает высокой электропровод­ной однако не имеет необходимой жаропрочности и твердости. ГГтя увеличения твердости при повышенных температурах мед­ный сплав легируется добавками кадмия и хрома, а также сереб — Чистую медь иногда нагартовывают для увеличения твер­дости. (Некоторые марки материалов, применяемые для изготов — лення электродов при контактной сварке, приведены в табл. 8.)

Сплав БрХ07 — дисперсионно-твердеющий, упрочняемый термо­обработкой. Кадмиевая медь не упрочняется термообработкой. Упрочнение сплава связано с проведением операций холодной нагартовки, протяжкой, проковкой или обжатием в специальных штампах. Наиболее благоприятным сочетанием свойств электро­проводности и жаропрочности отличается сплав Мц5Б, в связи с этим его можно использовать для сварки алюминиевых сплавов толщиной до 5—7 мм на относительно мягких режимах с высо­кими значениями удельного давления.

Стандартные электроды для контактных машин поставляют некоторые заводы. В большинстве случаев заводы-потребители из получаемых материалов сами изготовляют электроды для эксплуа­тации контактных машин.