Перейти к содержимому

Фотография
- - - - -

Закалка алюминиевых сплавов


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 10

#1 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 25 Июнь 2015 - 23:19

Растворимость большинства компонентов в алюминии при понижении температуры уменьшается , что позволяет упрочнять сплавы путем закалки и старения.
Алюминиевые сплавы не претерпевают полиморфных превращений, и их упрочняющая термическая обработка (закалка и старение) обусловлена уменьшением растворимости легирующих элементов в матричном твердом растворе при понижении температуры от эвтектической или перитектической до комнатной.
Закалка алюминиевых сплавов — заключается в нагреве их до температуры, при которой избыточные интерметаллидные фазы, полностью или большей частью растворяются в алюминии, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении до комнатной температуры для получения пересыщенного твердого раствора. Сущность закалки без полиморфных превращений заключается в насыщении твердого раствора легирующими элементами и точечными дефектами до концентраций, соответствующих выбранной температуре нагрева, а также в фиксации полученного состояния сплава в результате резкого охлаждения.
Свойства закаленных алюминиевых деформируемых сплавов и кинетика последующего старения во многом определяются степенью пересыщения твердого раствора легирующими элементами, зеренной структурой, которая окончательно может формироваться в процессе нагрева под закалку, а также плотностью и типом дефектов кристаллического строения закалочного роисхождения. С увеличением степени пересыщения твердого раствора легирующими элементами повышается прочность закаленных сплавов, что можно объяснить непосредственным взаимодействием дислокаций с растворенными атомами, а также с некоторым изменением дислокационной структуры в сплаве. Кроме того, повышение концентрации твердого раствора приводит к уменьшению критического зародыша новой фазы и к увеличению числа промежуточных превращений в процессе старения.
Например, температура закалки сплавов системы Аl—Сu определится линией , проходящей выше линии предельной растворимости для сплавов, содержащих <5,6% Сu, и ниже эвтектической линии (548°С) для сплавов, содержащих большее количество меди. При нагреве под закалку сплавов, содержащих до 5,6% Сu, избыточная фаза СuАl2 полностью растворится и при последующем быстром охлаждении фиксируется только пересыщенный α-твердый раствор, содержащий столько меди, сколько ее находится в сплаве. При содержании более 5,6% Сu в структуре сплавов после закалки будет пересыщенный α-твердый раствор состава и нерастворенные при нагреве кристаллы соединения СuАl2.
При нагреве под закалку в алюминиевых деформируемых сплавах могут протекать рекристаллизационные процессы, приводящие, как правило, к некоторой потере прочности в результате уменьшения плотности дефектов кристаллической решетки и роста зерна.
Однако сохранение нерекристаллизованной структуры после закалки не всегда обеспечивает более высокую прочность в термо-упрочненном состоянии. В процессе нагрева под закалку в алюминиевых сплавах не только растворяются избыточные фазы, но и происходит распад пересыщенного переходными элементами (Mn, Zr, Сr) твердого раствора. Степень распада, размер, плотность и характер распределения дисперсоидов, в какой-то мере обусловленные режимом закалки, оказывают заметное влияние на протекающие при нагреве под закалку рекристаллизационные процессы, на устойчивость твердого раствора, на распределение продуктов распада и дислокаций

#2 Mykola

Mykola

    Знаток

    • Имя:NNB
    • Сфера деятельности:Производство
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 802 сообщений

Отправлено 26 Июнь 2015 - 11:44

И что бы значил этот копи-паст?...;) Вопрос или ответ на кто-то, что-то спрашивал?

Задвину тоже чой-нибудь умное... :D

 

 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ

Алюминиевые сплавы используют в сварных конструкциях различного назначения. Основными достоинствами их как конструкционных материалов являются малая плотность, высокая удельная прочность, высокая коррозионная стойкость. Чистый алюминий, ввиду низкой прочности, для изготовления конструкций используют в отдельных случаях в химической, пищевой и электротехнической промышленности. Алюминий высокой чистоты применяют в отраслях новой техники, в том числе при производстве полупроводников. В качестве конструкционных материалов в основном используют полуфабрикаты из алюминиевых сплавов. По показателям отношения прочности и текучести к плотности высокопрочные алюминиевые сплавы значительно превосходят чугун, низкоуглеродистые и низколегированные стали, чистый титан и уступают лишь высоколегированным сталям повышенной прочности и сплавам титана.

Алюминиевые сплавы разделяют на литейные и деформируемые по пределу растворимости элементов в твердом растворе. В сварных конструкциях в основном используют полуфабрикаты (листы, профили, трубы и др.) из деформируемых сплавов. Концентрация легирующих элементов деформируемых сплавов меньше предела растворимости, и при нагреве эти сплавы могут быть переведены в однофазное состояние, при котором обеспечивается их высокая деформационная способность.

Большинство элементов, входящих в состав алюминиевых сплавов, обладает ограниченной растворимостью, изменяющейся с температурой. Это сообщает сплавам способность упрочняться термической обработкой. В связи с этим деформируемые сплавы разделяют на сплавы, не упрочняемые термической обработкой с концентрацией легирующих элементов ниже предела растворимости при 20 0С), и сплавы, упрочняемые термической обработкой (имеющие концентрацию легирующих элементов свыше этого предела).

К деформируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относятся технический алюминий АД1, АД, алюминиево-марганиевый сплав АМц (Аl + 1,3% Мg) и группа сплавов системы А1—Мg: АМг1, АМг2, АМг3 и АМг6. В сварных соединениях эти сплавы способны сохранять до 95% прочности основного металла при высокой пластичности и высокой коррозионной стойкости.

Термически упрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы могут быть разделены на несколько групп.

1. Дуралюмины — сплавы на основе системы А1—Сu—Мg: Д1, Д16, Д19, ВАД1, ВД17, М40, Д18.

2. Авиали — сплавы на основе системы А1— Мg—Si и А1—Сu—Мg—Si АВ, АД31, АД33, АД35, АК6, АК6-1, АК8.

3. Сплавы на основе системы А1—Сu—Мg—Fe—Ni: АК2, АК4, АК4-1.

4. Сплавы на основе системы А1—Сu—Мn: Д20, Д21 и ВАД23 (Al—Cu—Mn—Li—Cd)

5. Сплавы на основе системы Аl—Zn—Mg—Cu^ В93, В95, В96, В94.

6. Сплавы на основе системы А1—Мg—Zn: В92, В92Ц, АЦМ.

Из перечисленных сплавов к свариваемым относятся: АД, АД1, АМц, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, М40, Д20, ВАД1, В92Ц.

Для сварочных работ используют проволоку из алюминия и алюминиевых сплавов по ГССТ 7871—75;

В сварочной ванне алюминиевые сплавы взаимодействуют с газами и шлаками. Металлургические особенности сварки алюминия и его сплавов определяются взаимодействием их с газами окружающей среды, интенсивностью испарения легирующих элементов, а также особенностями кристаллизации в условиях сварочного процесса.

При 1000 0С реакция окисления алюминия может протекать при рО2 = 44,06*10-46МПа. Образующаяся окись алюминия покрывает поверхность деталей плотней и прочной пленкой. При 20 0С процессы окисления алюминия протекают по параболическому закону. Важной характеристикой окисной пленки алюминия является ее способность адсорбировать газы, в особенности водяной пар. Последний удерживается окисной пленкой до температуры плавления металла.

Коэффициент теплового расширения окисной пленки почти в 3 раза меньше коэффициента расширения алюминия, поэтому при нагреве металла в ней образуются трещины. При наличии в алюминии легирующих добавок состав окисной пленки может существенно меняться. Возникающая сложная окисная пленка в большинстве случаев является более рыхлой, гигроскопичной и обладает худшими защитными свойствами.

Окисная пленка на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки. Обладая высокой температурой плавления (2050 0С), окисная пленка не расплавляется в процессе сварки и покрывает металл прочной оболочкой, затрудняющей образование общей ванны. Вследствие высокой адсорбционной способности к газам и парам воды окисная пленка является источником газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной возникновения в нем несплошностей различного рода. Частицы окисной пленки, попавшие в ванну, а также часть пленок с поверхности основного металла, не разрушенных в процессе сварки, могут образовывать окисные включения в швах, снижающие свойства соединений и их работоспособность.

Для осуществления сварки должны быть приняты меры по разрушению и удалению пленки и защите металла от повторного окисления. С этой целью используют специальные сварочные флюсы или сварку осуществляют в атмосфере инертных защитных газов. Вследствие большой химической прочности соединения А12О3 восстановление алюминия из окисла в условиях сварки практически невозможно. Не удается также связать А12О3 в прочные соединения сильной кислотой или основанием Поэтому действие флюсов для сварки алюминия основано на процессах растворения и смывания диспергированной окисной пленки расплавленным флюсом. В условиях электродуговой сварки в интертных защитных газах удаление окисной пленки происходит в результате электрических процессов, происходящих у катода (катодное распыление). В этих условиях возникает необходимость повышения требований к качеству предварительной обработки деталей перед сваркой с целью получения тонкой и однородной пленки по всей поверхности свариваемых кромок. Для предупреждения дополнительного окисления и засорения ванны окислами необходимо применять защитный газ высокой чистоты.

Водород, в отличие от других газов, обладает способностью растворяться в алюминии и при определенных условиях образовывать поры в металле швов. Растворимость водорода в алюминии изменяется при различных температурах. Концентрация растворенного в металле водорода [Н] зависит от давления молекулярного водорода, находящегося с ним в равновесии.

В реальных условиях парциальное давление молекулярного водорода в газовой фазе дуги ничтожно мало. Поэтому основным источником водорода, растворяющегося в сварочной ванне, является реакция взаимодействия влаги, содержащейся в окисной пленке с металлом. В результате протекания этой реакции концентрация атомарного водорода в поверхностном слое атмосферы, контактирующей с металлом, может соответствовать большому давлению молекулярного водорода, находящегося в равновесии с металлом. Поэтому при наличии паров воды в зоне ванны концентрация растворенного в металле водорода может оказаться намного больше равновесной. При охлаждении растворенный водород в связи с понижением растворимости стремится выделиться из металла. Пузыри выделяющегося водорода, не успевая всплыть из ванны, остаются в шве, образуя поры. Поэтому основной мерой борьбы с пористостью при сварке алюминия является снижение концентрации растворенного в нем водорода до предела ниже 0,69—0,7 см3/100 г металла. Основным источником водорода, растворяющегося в металле шва при аргонодуговой сварке, является влага, адсорбированная поверхностью металла и входящая в состав окисной пленки в виде гидратированных окислов. Количество ее определяется состоянием поверхности металла и зависит от обработки его перед сваркой.

Предупреждению пористости при сварке алюминия может способствовать сокращение удельной поверхности присадочной проволоки за счет увеличения ее диаметра и уменьшения доли участия присадочного металла в образовании шва. Рациональную обработку поверхности проволоки и основного металла применяют с целью уменьшения толщины окисной пленки и запаса имеющейся в ней влаги. Магний увеличивает растворимость водорода в алюминии, поэтому повышенная склонность к пористости при сварке алюминиево-магниевых сплавов объясняется другим механизмом образования пор. На поверхности сплавов, содержащих магний, присутствует окисная пленка, состоящая из окислов А12О3 и МgO. Такая пленка имеет большую толщину, меньшую плотность из-за дефектов ее строения и больший запас влаги, чем пленка из А12О3. В процессе сварки при расплавлении основного и присадочного металлов часть влаги, содержащейся во внутренних дефектах пленки, не успевает прореагировать. Попадающие в ванну частицы пленки содержат остатки влаги, которая разлагается с выделением водорода. Образовавшийся водород в дефектах пленки переходит в молекулярную форму и затем выделяется в жидком металле ванны в виде пузырьков, минуя стадию растворения. При таком механизме образования пор в качестве мер уменьшения пористости, кроме обычных, связанных с применением рациональной обработки поверхности проволоки и основного металла, а также сокращения удельной поверхности проволоки, участвующей в образовании шва, эффективной мерой борьбы с пористостью становится ужесточение режимов. Однако при ужесточении режимов возникает опасность увеличения давления водорода в несплошностях, что затрудняет выполнение многослойных швов и подварку.

Кристаллическая структура металла шва определяет его механические свойства. Чистый алюминий при кристаллизации обладает способностью образовывать в металле швов грубую крупнокристаллическую структуру.

При сварке алюминиевых сплавов кристаллическая структура и механические свойства металла швов могут изменяться в зависимости от состава сплава, используемого присадочного металла, способов и режимов сварки. Для всех способов сварки характерно наличие больших скоростей охлаждения и направленного отвода тепла. При кристаллизации в этих условиях часто развивается дендритная ликвация, что приводит к появлению в структуре металла эвтектики. Эвтектика снижает пластичность и прочность металла. В связи с этим в швах возможно возникновение кристаллизационных трещин в процессе кристаллизации. Улучшение кристаллической структуры металла швов при сварке алюминия и некоторых его сплавов может быть достигнуто модифицированием в процессе сварки. Поэтому в качестве присадочного металла при сварке все большее применение находят специальные проволоки с добавками модификаторов. Введение этих элементов в небольших количествах позволяет улучшить кристаллическую структуру металла швов и снизить их склонность к трещинообразованию. Перемешивание металла сварочной ванны в процессе сварки с помощью внешнего магнитного поля также снижает склонность металла швов к трещинообразованию.

При выборе присадочного металла следует также учитывать возможность появления в структуре металла швов различных химических соединений. При сварке сплавов алюминия, содержащих магний, с применением присадочной проволоки, содержащей кремний, в металле швов и особенное зоне сплавления появляются иглообразные выделения Мg2Si, снижающие пластические свойства сварных соединений. Неблагоприятно влияют на свойства соединений из сплавов системы А1—Мg ничтожно малые добавки натрия, которые могут попадать в металл шва через флюсы.

Свойства сварных соединений зависят также от процессов, протекающих в околошовных зонах. При сварке чистого алюминия и сплавов, неупрочняемых термической обработкой, в зоне теплового воздействия наблюдается рост зерна и некоторое их разупрочнение, вызванное снятием нагартовки. Рост зерна и разупрочнение нагартованного металла при сварке изменяется в зависимости от способа сварки, режимов и степени предшествовавшей нагартовки сплава. Свариваемость сплавов А1—Мg осложняется повышенной чувствительностью их к нагреву и склонностью к образованию пористости и вспучиванию в участках основного металла, непосредственно примыкающих к шву. Способность этих сплавов образовывать пористость в зонах термического воздействия связывается с наличием в слитках молекулярного водорода. После обработки таких слитков (прессования или прокатки) в металле образуются несплошности в виде каналов или коллекторов, в которых водород находится под высоким давлением. Для проверки качества металла, предназначенного для сварки, рекомендуется проводить специальную пробу.

При сварке сплавов, упрочняемых термической обработкой, в зонах около шва происходят изменения, ухудшающие свойства свариваемого металла. Измерение твердости и изучение структуры металла в зоне термического воздействия сплавов этой группы позволяют обнаружить в ней участки металла с различной степенью распада твердого раствора и коагуляции упрочнителя. Однако самым опасным изменением, резко ухудшающим свойства металла и способствующим образованию трещин, является оплавление границ зерен. Появление жидких прослоек между зернами снижает механические свойства металла в нагретом состоянии и способствует образованию кристаллизационных трещин.

Независимо от способа сварки и исходного состояния металла в непосредственной близости от шва наблюдается зона оплавления границ зерен. Ширина этой зоны меняется в зависимости от способа и режимов сварки. Наиболее широкая зона появляется при газовой сварке и более узкая — при способах сварки с жестким термическим воздействием. Распределение эвтектики в этой зоне изменяется в зависимости от исходного состояния сплава. В сварных соединениях, полученных при сварке закаленного сплава, эвтектика располагается в виде сплошной прослойки вокруг зерен, в то время как в соединениях из отожженного металла в залегании эвтектики появляются несплошности. Последующей термической обработкой не удается восстановить свойства металла в зоне, прилежащей к шву, что приводит к большому изменению прочности соединений и делает ненадежными эти соединения в эксплуатации.

Сплавы Д20, ВАД1, М40 и др. имеют лучшую свариваемость. Особенно перспективными являются самозакаливающиеся сплавы тройной системы А1—Mg—Zn. При сварке этих сплавов удается получить соединения с прочностью 80—90% прочности основного металла в закаленном и состаренном состоянии.

Алюминий и его сплавы отличаются высокой тепло- и электропроводностью, что вызывает необходимость применения больших токов и мощных машин для электроконтактной сварки, особенно при точечной сварке этих материалов. Для повышения эффективности нагрева и плавления целесообразно сваривать эти металлы при малой длительности импульсов тока или на больших скоростях при сварке плавлением.

Сварные конструкции из алюминия и его сплавов склонны к короблению, что объясняется относительно высоким коэффициентом теплового расширения. Снижение деформаций в конструкциях может быть достигнуто за счет использования технологических мероприятий (выбор соответствующего способа сварки, подбор оптимальных режимов, подогрев и др.).



#3 ingenerkons

ingenerkons

    Знаток

    • Имя:Владимир
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 4 549 сообщений

Отправлено 26 Июнь 2015 - 20:38

Эк Вас понесло))) а можно вопрос? стоит ли сваривать алюминиевую раму на велосипед, сильно погнулась (не повезло велику) при выравнивании сломалась, вот и думаю сваривать или новую купить.


С уважением Владимир.


#4 Mykola

Mykola

    Знаток

    • Имя:NNB
    • Сфера деятельности:Производство
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 802 сообщений

Отправлено 27 Июнь 2015 - 00:05

 

вот и думаю сваривать или новую купить.

Сначала сделайте химический анализ сплава. Нужно знать с чем имеете дело, чтобы выбрать сварочный материал...



#5 ingenerkons

ingenerkons

    Знаток

    • Имя:Владимир
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 4 549 сообщений

Отправлено 27 Июнь 2015 - 15:00

Ну насчет химического анализа даже не знаю где его можно сделать частному лицу, а на раме написано Al 6061 да рама скорее всего китайская.


С уважением Владимир.


#6 Mykola

Mykola

    Знаток

    • Имя:NNB
    • Сфера деятельности:Производство
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 802 сообщений

Отправлено 27 Июнь 2015 - 16:59

Забиваете в поисковик и находите http://aluminium-gui...vyj-splav-6061/

Там найдете рекомендации по сварке и термообработке. Для этого даже на форум ходить не надо...;)



#7 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 28 Июнь 2015 - 00:08

И что бы значил этот копи-паст?...;) Вопрос или ответ на кто-то, что-то спрашивал?
Задвину тоже чой-нибудь умное... :D

Собственно имелась задача применить материал для корпуса достаточно легкий, но прочный. Титан дороговат. До этого не сталкивались с закалкой алюминия. Вот и решил поднять тему, чтобы специалисты поселились опытом по закалке алюминия.

#8 Lancia_Rally

Lancia_Rally

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Производство
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 262 сообщений

Отправлено 28 Июнь 2015 - 10:58

Собственно имелась задача применить материал для корпуса достаточно легкий, но прочный. Титан дороговат. До этого не сталкивались с закалкой алюминия. Вот и решил поднять тему, чтобы специалисты поселились опытом по закалке алюминия.

Глупость, честное слово.

Печи тоже на форум притащить?

Опыт в термообработке передаётся полько на деле; ну никак не на форуме.Тем более, термообработка алюминия...



#9 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 29 Июнь 2015 - 23:34

[quote name="Lancia_Rally" post="17135" timestamp="1435474709"]Глупость, честное слово.
Печи тоже на форум притащить?
Опыт в термообработке передаётся полько на деле; ну никак не на форуме.Тем более, термообработка алюминия...[/quote
В любом деле есть свои нюансы. Вот, например, если после закалки не достигнута прочность( после испытания образца). Можно ли материал подвергнуть повторной закалке? Ведь поковка иногда может стоить больших денег...
Опыт он есть опыт. Он позволяет не пихать в печку при какой-то температуре на какое-то время какую-то заготовку. Хотя, может быть, кто-то так и делает:)

#10 ingenerkons

ingenerkons

    Знаток

    • Имя:Владимир
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 4 549 сообщений

Отправлено 14 Сентябрь 2016 - 20:36

С алюминием разобрались? Прочность повышается? Если например нужен блинчик в полметра в диаметре и толщиной в 200 мм


С уважением Владимир.


#11 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 754 сообщений

Отправлено 15 Сентябрь 2016 - 03:37

Что-то пошел свободный треп, так что и я примкну.

Сплавы, с которыми я работаю: АМг-3, АМг-5, АМг-61 не термоупрочняемые :(


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru




Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных