Свариваемые алюминиевые сплавы

Если честно, каждый раз, когда слышу про 'универсальные свариваемые алюминиевые сплавы', хочется спросить – ребята, вы хоть раз пробовали варить серийный АД31 после анодировки? У нас на прошлой неделе опять трещины по шву пошли, хотя по сертификату всё идеально. Вот именно этот зазор между бумагой и реальностью и есть главная головная боль.

Почему АМг6 до сих пор вне конкуренции

До сих пор помню, как в 2018 переходили с АМг5 на АМг6 для морских конструкций. Разница в цене всего 12%, но при сварке под флюсом АМг6 даёт такой красивый чешуйчатый шов, без пор даже при скорости 45 см/мин. Хотя магния там под 6% – казалось бы, склонность к горячим трещинам должна быть выше.

А вот сварка импульсным аргоном – тут уже нюансы. Если брать сплав АМг6 с содержанием железа выше 0.4%, уже начинаются проблемы с формированием обратного валика. Причём это не всегда видно сразу, а проявляется через 2-3 месяца коррозией по линии сплавления.

Кстати, недавно пробовали варить комбинацию АМг6 + сплав 1560 – получили интересный эффект: шов выходит плотнее, но только если использовать присадку Св-АМг63. Хотя по логике должна подходить Св-1557. Видимо, всё-таки влияет разница в коэффициенте линейного расширения.

Типичные ошибки при сварке алюминиевых сплавов

Самое смешное – все знают про необходимость предварительного подогрева, но продолжают греть всё подряд до 150-200°C. Для сплава АД33 это смерть, особенно если потом идёт закалка. У нас как-то испортили партию профилей для авиации – именно из-за перегрева перед сваркой.

Ещё история с обезжириванием. Казалось бы, элементарно? Но если использовать ацетон вместо изопропилового спирта для сплава АМг5 – получаем водородные поры. Причём не сразу, а после механической обработки. Проверено на горьком опыте в 2022.

И да, про защитные газы. Аргон 99.998% – это не маркетинг, а необходимость. Как-то сэкономили, взяли 99.99% – и получили оксидную плёнку, которую пришлось счищать буквально щёткой по металлу. Хотя визуально шов выглядел нормально.

Особенности сварки алюминиевых сплавов с медным покрытием

Вот здесь ООО 'Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии' дали интересный материал – медно-алюминиевый композит. Сваривать его – отдельное искусство. Если варить как обычный алюминий, медь проникает в шов и вызывает хрупкость.

Мы отрабатывали технологию почти полгода. Оказалось, нужно смещать дугу в сторону алюминиевой части, причём строго на 60-70% от толщины. И использовать вольфрамовый электрод с лантаном, а не с церием – почему-то именно лантан даёт стабильную дугу.

Кстати, их сайт https://www.lianxin-metal.ru выручил, когда нужны были точные данные по теплопроводности таких композитов. Обычно эту информацию приходится выпытывать у поставщиков неделями.

Проблемы с свариваемыми алюминиевыми сплавами после термички

Сплав 1915 после закалки – это отдельная песня. Вроде бы всё по ГОСТу: нагрев до 535°C, выдержка, охлаждение в воде. Но если потом варить без естественного старения – прочность шва падает на 40%. Причём не сразу, а в течение 30 суток.

Заметил интересную закономерность: если сварку вести на 2-3 часа после закалки, пока идёт естественное старение – результаты стабильнее. Видимо, успевает пройти часть диффузионных процессов.

А вот искусственное старение после сварки – тут уже нужны эксперименты. Для ответственных конструкций иногда применяем двойное старение: сначала 120°C/10ч, потом 170°C/8ч. Да, дорого, но зато никаких сюрпризов через полгода.

Нюансы контроля качества сварных соединений

Ультразвуковой контроль для алюминиевых сплавов – это вообще отдельная тема. Стандартные настройки для стали не работают, нужно менять и угол ввода, и частоту. Особенно для сплавов типа АМг6 с крупным зерном.

Как-то провели сравнительный тест: радиография против ультразвука для контроля сварных швов из сплава 1560. Результаты отличались на 15%! Оказалось, ультразвук не всегда ловит мелкие поры возле линии сплавления.

Сейчас внедряем phased array, но и там свои сложности. Например, для алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния нужно использовать специальные призмы из оргстекла – стандартные из плексигласа дают слишком большое затухание.

Практические наблюдения по различным маркам алюминиевых сплавов

Сплав АД35 – в теории идеален для сварных конструкций. На практике – если скорость сварки ниже 25 см/мин, получаем перегрев и выгорание магния. Пришлось переделывать всю технологию для резервуаров.

А вот АМг3 – несмотря на кажущуюся простоту, капризный при сварке толстых листов. Выше 8 мм уже нужен предварительный подогрев, но не более 80°C, иначе теряем прочность.

Интересный опыт со сплавом 1201 – варится прекрасно, но только если содержание железа строго в пределах 0.25-0.3%. Отклонение даже на 0.05% – и уже проблемы с формированием корня шва.

Взаимодействие с поставщиками материалов

Сотрудничая с ООО 'Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии', отметил их подход к сертификации – предоставляют не просто сертификат качества, а полную карту химического состава по длине партии. Для сварки это критически важно.

Например, для сплава АМг6 они указывают не только стандартные элементы, но и содержание цинка с точностью до 0.001%. Казалось бы, мелочь? Но именно цинк в количестве свыше 0.02% вызывает микротрещины при сварке трением.

Кстати, их ассортимент алюминиевых сплавов включает не только листы и прутки, но и трубы – это редкость для российского рынка. Особенно ценю, что поставляют трубы с определённой ориентацией зерна – для сварных конструкций это снижает риск образования горячих трещин.

Перспективные направления

Сейчас экспериментируем со сваркой трением с перемешиванием для сплава 1570. Результаты обнадёживают – прочность соединения достигает 95% от основного металла. Правда, оборудование дорогое, но для аэрокосмической отрасли оправдано.

Интересно было бы попробовать лазерную сварку комбинации алюминиевых сплавов с титаном – у ООО 'Сучжоу Ляньсинь' как раз есть опыт работы с титановыми сплавами. Думаю, это может дать синергетический эффект.

Вообще, тема свариваемых алюминиевых сплавов далека от завершения. Каждый год появляются новые марки, новые технологии – и каждый раз приходится заново подбирать параметры, методом проб и ошибок. Но в этом и есть прелесть нашей работы.