Введение. 
Металловедение сварки алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы благодаря сочетанию уникальных физикохимических характеристик находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно там, где требуется малая удельная масса, устойчивость к воздействию высоких и криогенных температур и т. д. Помимо летательных аппаратов, они все шире используются на транспорте, в химическом машиностроении, судостроении, промышленном и гражданском строительстве. Этому способствует рост объема производства полуфабрикатов из этих сплавов.

Основным технологическим процессом в производстве конструкций из алюминиевых сплавов является сварка. Растущая потребность в ответственных конструкциях различного назначения определяет основные этапы развития сварочной техники и технологии.

Во многих случаях сварке принадлежит ведущая роль в решении сложных технических задач создания новых конструкций из алюминиевых и магниевых сплавов. Имеются многочисленные примеры из области самолетостроения, ракетостроения, космической техники, где ученые и специалисты-сварщики внесли определенный вклад в создание новых прогрессивных конструкций и в принципиальные изменения технологии их производства. Конечная цель сварочного производства — создание технологичной, надежной и экономичной сварной конструкции.

Традиционные подходы к конструированию, выбору технологических схем изготовления и обеспечению необходимых производственных и эксплуатационных параметров сварных конструкций из алюминиевых и магниевых сплавов сохранили еще существенные недостатки, которые приводят к значительным материальным потерям в сферах изготовления и эксплуатации. Устранение указанных недостатков и дальнейшее совершенствование методов проектирования и технологии производства в перспективе должны обеспечить снижение металлоемкости сварных конструкций, повышение технологичности их изготовления и эксплуатационной надежности изделий, снижение себестоимости производства при одновременном росте производительности труда.

Для выполнения этого требуется решение следующих сложных научно-технических и производственных задач:

• • совершенствование существующих и поиск новых конструктивных решений сварных изделий, обеспечивающих максимально широкое применение автоматизированных способов сварки, снижение толщины применяемых материалов, повышение эффективности использования материала, разработка принципов проектирования и расчета несущей способности крупногабаритных особо тонкостенных конструкций из алюминиевых и магниевых сплавов;
• • совершенствование процессов сварки, включая повышение качества присадочных проволок с целью повышения статической и циклической прочности сварных соединений и конструкций в целом;
• • повышение металлургических, технологических и механических характеристик основного металла, разработка качественно новых сплавов;
• • дальнейшее развитие фундаментальных исследований в области физики источников нагрева, динамики образования сварного соединения, взаимодействия расплавленного металла с газами, подготовки поверхности, влияния термомеханического цикла сварки на основной металл с целью создания новых технологических приемов и процессов;
• • улучшение технологии заготовительного и сборочного производства, прежде всего, с целью повышения точности заготовок и качества их сборки — непременного условия обеспечения высокого качества сварных соединений и экономии трудовых, энергетических и материальных ресурсов сварочного производства;
• • развитие комплексной механизации и автоматизации производства сварных конструкций в единичном, мелкосерийном и массовом производстве на основе унификации и типизации конструкций, применения модульного принципа конструирования и внедрения гибких производственных комплексов;
• • совершенствование известных, разработка новых, и прежде всего комплексных методов подхода к контролю качества сварных соединений. Все это позволит решить важную народнохозяйственную проблему удовлетворения потребностей страны в ответственных силовых и гермосиловых конструкциях из алюминиевых и магниевых сплавов, создаст необходимые предпосылки для дальнейшей интенсификации сварочного производства и повышения его эффективности.

В последнее время разработана целая гамма новых высокопрочных алюминиевых сплавов, создано новое оборудование для сварки, разработаны новые процессы подготовки поверхности под сварку, сборки под сварку, проведены исследования прочностных свойств сварных соединений. Большинство этих данных разбросано в отдельных статьях в различных журналах или еще не опубликовано, что затрудняет работу с ними для специалистов.

В связи с этим возникла необходимость обобщения ранее опубликованных разрозненных материалов в одном труде, что позволит комплексно осветить ряд важных вопросов технологии сборки-сварки ответственных изделий из алюминиевых сплавов, а также рассмотреть особенности формирования структуры сварных соединений и закономерности ее влияния на эксплуатационные характеристики изделий в целом.

Для усвоения материала данного учебного пособия учащимся потребуется обладать багажом знаний по дисциплинам «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Методы механических испытаний металлов, коррозия и защита конструкций от нее».

Изучение материалов данного пособия позволит студентам:

знать

• • основные свойства алюминиевых сплавов;
• • отличительные особенности алюминиевых сплавов при сварке;
• • промышленные способы получения алюминиевых сплавов;
• • область применения алюминиевых сплавов;
• • особенности сварки алюминиевых сплавов;

уметь

• • выбирать алюминиевые сплавы на основе анализа их свойств;
• • обрабатывать детали из различных алюминиевых сплавов;
• • проводить металлографический анализ сплавов;
• • проводить измерения микротвердости;
• • проводить пробоподготовку объектов для электронно-микроскопического анализа;
• • работать с вакуумными установками;
• • работать с электронным микроскопом;

владеть

• • методиками подготовки объектов для металлографического и электронно-микроскопического анализа;
• • инструментальными методами исследования структуры алюминиевых сплавов.