Сварщику о классификации алюминиевых сплавов

Промышленные деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на семь серий. Есть еще восьмая – для сплавов, которые не попадают в первые семь серий и девятая — резервная. Различие между сериями состоит в различных главных легирующих элементах. Различные легирующие элементы дают алюминиевым сплавам различные свойства.

Сварка чистого алюминия

Сплавы серии 1ххх называют «сплавами» весьма условно. Это различные по чистоте варианты технически чистого алюминия. ГОСТ 4784 так и называет их: «марки алюминия». Впрочем, железо часто оказывается не только примесью, но и легирующим элементом – оно повышает прочность алюминия. Прочность при растяжении сплавов этой серии составляет от 70 до 150 МПа. Они являются свариваемыми, хотя из-за узкого интервала затвердевания требуют особой технологии сварки. Их высокая коррозионная стойкость делает их подходящими для применения в химических емкостях и трубах. Благодаря высокой электрической проводимости их применяют для изготовления электрических шин. Эти алюминиевые сплавы имеют относительно низкие прочностные свойства и поэтому их редко применяют для конструкционных элементов. Их часто сваривают сварочными материалами с аналогичным химическим составом или сварочными алюминиевыми сплавами из серии 4ххх в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации.

Сварка дюралей

Серия 2ххх. Это серия термически упрочняемых алюминиевых сплавов. Их прочность при растяжении составляет от 190 до 430 МПа. Они содержат медь от 0,7 до 6,8 %. Эти высокопрочные сплавы часто применяют в аэрокосмической технике и самолетостроении. Они сохраняют высокую прочность в широком интервале температур.

Большинство из них считаются не свариваемыми методами дуговой сварки из-за их склонности к горячему растрескиванию и коррозии под напряжением. Однако в этой серии есть специально разработанные хорошо свариваемые дуговой сваркой алюминиевые сплавы 2219 (наш Д20) и 2519. Их часто сваривают родственным высокопрочным сварочным сплавом 2319. Иногда, в зависимости от условий эксплуатации сварного шва, применяют сварочные алюминиевые сплавы из серии 4ххх, содержащие кремний или кремний в сочетании с медью.

Сварка сплавов алюминий-марганец

Серия 3ххх. Алюминиевые сплавы этой серии – не упрочняемые термической обработкой с пределом прочности при растяжении от 110 до 280 МПа. Главный легирующий элемент – марганец, от 0,05 до 1,8 %. Они имеют умеренную прочность, хорошую коррозионную стойкость, хорошую формуемость и подходят для работы при повышенных температурах. В прошлые годы из них любили делать кухонную посуду. Сейчас они являются основным материалом при изготовлении теплообменников для транспортных средств, химических заводов и электростанций. Их довольно скромные прочностные свойства делают их не пригодными для конструкционного применения. Алюминиевые сплавы серии 3ххх сваривают сварочными сплавами из серий 1ххх, 4ххх и 5ххх, в зависимости от их химического состава, условий применения и эксплуатации.

Сварочные алюминиевые сплавы

Серия 4ххх. Эта серия состоит как из термически упрочняемых, так и термически неупрочняемых алюминиевых сплавов. Предел прочности при растяжении — от 170 до 380 МПа. Они содержат кремний от 0,6 до 21,5 %. Кремний снижает точку плавления и повышает текучесть материала при плавлении. Эти их свойства вполне благоприятны для них как материалов для сварки плавлением и пайки. Кремний, когда он сам по себе, делает алюминий термически неупрочняемым, однако добавки магния или меди превращают его в термически упрочняемый сплав. Обычно эти термически упрочняемые сварочные сплавы применяют только тогда, когда сварная конструкция после сварки должна подвергаться термической обработке.

Сварка сплавов алюминий-магний

Серия 5ххх. Термически неупрочняемые алюминиевые сплавы этой серии имеют предел прочности от 125 до 350 МПа. Они содержат магний от 0,2 до 6,2 %. Эти сплавы имеют самую высокую прочность среди термически неупрочняемых сплавов и хорошо свариваются. Они широко применяются в виде листов и плит в судостроении, транспортном машиностроении, при изготовлении сосудов под давлением, строительстве мостов и зданий. Алюминиевые сплавы с содержанием магния до 2,5 % часто успешно свариваются сварочными алюминиевыми сплавами из серий 5ххх и 4ххх. Сплав 5052 (сплав АМг2,5 по ГОСТ 4784) обычно считается предельным по содержанию магния, когда еще можно сваривать сварочным сплавом из серии 4ххх. Это связано с пониженными механическими свойствами сварных швов из-за возникающего эвтектического подплавления. Поэтому сплавы с повышенным содержанием магния сваривают не сварочными сплавами из серии 4ххх, а сплавами серии 5ххх с близким химическим составом.

Сварка сплавов алюминий-магний-кремний

Серия 6ххх. Эти термически упрочняемые алюминиевые сплавы имеют предел прочности от 125 до 400 МПа. Они содержат небольшие количества магния и кремния – около 1 % каждого. Сплавы серии 6ххх широко применяются в сварных строительных конструкциях, в основном в виде прессованных профилей. Эти алюминиевые сплавы являются склонными к горячему растрескиванию при затвердевании сварного шва. Поэтому их не сваривают без сварочной проволоки или сварочного прутка. Сварочный сплав перемешивается в сварочной ванне со свариваемым сплавом и предотвращает горячее растрескивание шва. Сплавы 6ххх сваривают как сварочными сплавами 4ххх, так и сварочными сплавами 5ххх в зависимости от назначения сварного изделия и его условий эксплуатации.

Сварка высокопрочных алюминиевых сплавов

Серия 7ххх. Эта серия включает термически упрочняемые алюминиевые сплавы с прочностью от  220 до 610 МПа. Главным легирующим элементом является цинк в количестве от 0,8 до 12,0 %. Самые прочные алюминиевые сплавы принадлежат этой серии. Сплавы серии 7ххх применяют в самолетостроении, космической технике, спортивном оборудовании. Как и в серии 2ххх, большинство сплавов этой серии считаются не свариваемыми дуговой сваркой. Однако у нее есть и хорошо свариваемые сплавы, как, например, сплав 7005 (сплав 1915 по ГОСТ 4784), который сваривают в основном сварочными сплавами серии 5ххх.

Источник: T. Anderson, www.thefabricator.com

Запись опубликована в рубрике Сварка и пайка алюминия. Добавьте в закладки постоянную ссылку.