V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Современное машиностроительное производство требует применение специальных материалов, изучение и применение на практике актуальных технологий сварки данных материалов.

Для облегчения конструкции корвета (многоцелевого сторожевого корабля ближней морской зоны), а соответственно повышения дальности хода и маневренности элементы его корпуса выполнены из алюминиевого сплава, а наружная обшивка из стали. Для соединения алюминиевых и стальных частей корпуса конструктор предусмотрел биметаллические полосы марки КБМ-1(12Х18Н10Т+АМг6) изготавливаемые по ТУ 5.961-11500-2001 с размерами 10х120х1800 мм. Согласно РД 5. УЕИА-2960-92 сварку ведут, начиная со стороны стали, затем со стороны алюминия, применяя показанные на рисунке 1 сварные соединения.

 

б)

 

Рисунок  1 Типы сварных соединений биметаллических полос

Стыковые соединения биметаллических полос выполняют в зависимости от требований конструкторской документации по двум вариантам:

- с неполным проплавлением слоев биметалла при этом сварка осуществляется с двух сторон рисунок 1, а

- с полным проплавлением сначала стального слоя биметалла, а затем заполнением разделки со стороны алюминиевого слоя рисунок 1, б.

Алюминиевый сплав сваривают как АрДЭС неплавящимся электродом, так и импульсно-дуговой сваркой плавящимся электродом, стальные заготовки полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде СО₂.

Основные проблемы, выявленные в процессе производства биметаллических изделий в условиях ОАО «АСЗ»:

1. Применение биметаллических полос влечет использование различных способов сварки, сварочных материалов, оборудования, а так же специально подготовленных сварщиков.

2. Первый этап сварки начинается со стороны стали, из-за конструктивной особенности разделки затрудняется зачистка корня шва перед сваркой алюминия, что приводит к его загрязнению (стойкие интерметаллические фазы, шлаковые включения, газовые поры).

3. Сварка алюминия технологически сложный процесс, требующий высокой квалификации сварщика и тщательной подготовки свариваемых кромок

4. Несовершенство технологической оснастки

5. Возможное расслоение плакированного слоя биметалла (при воздействии длительных знакопеременных нагрузок)

6. Нарушение технологии сварки аустенитных сталей, предусматривающей сварку в среде аргона.

Наиболее успешно удается сваривать отдельные пары способами и приемами, при которых обеспечивается:

• минимальное время контактирования соединяемых металлов в жидком состоянии, что уменьшает размеры прослоек хрупких интерметаллидов или даже предотвращает их возникновение. Этого можно достигнуть, например, независимым нагревом электродного и основного металлов;

• надежная защита металла шва при сварке плавлением от действия окружающего воздуха;

• предотвращение образования хрупких интерметаллидов благодаря подбору промежуточных (из разных металлов) вставок, хорошо свариваемых с каждым элементом свариваемой пары;

• подавление роста интерметалличесикх хрупких фаз легированием металла шва некоторыми компонентами (Si, Ni, Zn, Cu) [1].

Для углеродистых и низколегированных сталей наиболее дешевый способ подготовки – цинкование которое выполняют после механической обработки гальваническом или горячим способом. На аустенитные стали целесообразно предварительно наносить слой алюминия (алитирование) [1]. Данным способом можно получить сварное соединение, представленное на рисунке 2. Главным критерием данного типа соединения является обеспечение необходимого перекрытия. Чередование валиков с лицевой и обратной стороны предотвращает перегрев стальной детали и преждевременное выгорание цинка с ее поверхности.

Рисунок 2 – Внешний вид сварного соединения выполненный с

помощью АрДЭС с применением алитирования

Электроннолучевую сварку эффективно используют для соединения изделий из разнородных металлов. В начале процесса сварки большая мощность электронного луча затрачивается на предварительный нагрев тугоплавкого металла, а затем электронный луч переводится преимущественно на оплавляемый металл[2].

Для регулирования химического состава шва предложен способ с одновременной подачей в разделку нескольких проволок различного состава[3].

Весьма перспективна для соединения разнородных металлов сварка давлением. Особенностью этого способа является то, что образование физического контакта, межатомное и объемное взаимодействие при формировании соединения происходят в твердой фазе [3].

Обзор литературных источников показал, что имеются такие способы сварки, которые позволяют напрямую сваривать сталь с алюминием. Данная технология имеет следующие преимущества:

1. Получение сварного соединения идентичного основному металлу без изменения механических и прочностных свойств соединения.

2. Сокращение количества сварных соединений

3. Сокращение номенклатуры сварочного оборудования и сварочных материалов

4. Сокращение расходов на изготовление конструкции.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1Бельчук, Г. А. Сварка судовых конструкций / Г. А. Бельчук, В. Д. Мацкевич. - Ленинград : Судостроение, 1971. – 463 с.

2Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. акад. Б. Е. Патона. М. : «Машиностроение», 1974. –768 с.

3 Гуревич, С. М. Справочник по сварке цветных металлов / С. М. Гуревич. – Киев : Наукова Думка, 1990. – 512 с.

Код для цитирования: Скопировать