Сварные конструкции. Расчет и проектирование

ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ

В некоторых отраслях промышленности Наряду с при­менением стали получили распространение цветные сплавы: в авиации, судостроении, строительстве. Сплавы на основе алюминия и титана обладают значительно меньшей плот­ностью по сравнению со сталями, хорошо сохраняют свои свойства при работе в условиях низких температур. Они обладают более высокой коррозионной стойкостью и обес­печивают экономию массы по сравнению с рядом других применяемых материалов. С другой стороны, цветные спла­вы имеют в несколько раз меньший, чем сталь, модуль упру­гости, что снижает устойчивость элементов конструкций, увеличивает их деформируемость.

По сравнению со сталями обыкновенного качества цвет­ные сплавы обладают повышенной чувствительностью к кон-

центраторам напряжений. Это повышает требования к ка­честву обработки изделий и особенно к качеству сварочных работ.

Механические свойства алюминиевых сплавов приведе­ны в табл. 2.8.

Алюминиевые сплавы разделяются на деформируемые и недеформируемые. В сварных конструкциях применяется первый из названных видов, а недеформируемые — ли­тейные сплавы — используются главным образом в отлив­ках.

Алюминиевые сплавы не имеют площадки текучести, предел текучести определяется при остаточной деформации, равной 0,2%. С понижением температуры значения о„ o0j и б несколько повышаются, поэтому алюминиевые спла­вы хорошо работают в этих условиях. С повышением тем­пературы значения а „ и о01 резко снижаются.

Существенным преимуществом алюминиевых сплавов перед стальными является их коррозионная стойкость.

Сплав АМц и группа сплавов системы А1—Mg относятся к деформируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой. Эти сплавы свариваются наиболее хорошо.

Они применяются в мягком отожженном состоянии, а также в слабо и сильно нагартованном, т. е. подвергнутом пласти­ческой деформации с целью повышения предела текучести. При нагартовке показатели прочности существенно повы­шаются (особенно о„г) при некотором снижении относитель - ного удлинения.

Наиболее распространены алюминиевые сплавы, леги­рованные магнием, особенно АМгб, который имеет предел прочности в нснагартованном состоянии около 0,8 от пре­дела прочности СтЗ, а <Хпг«0,5 о„ и относительное удлине­ние 6=18. . .20%. Остальные алюминиевые сплавы упроч­няются термообработкой.

Сплавы, легированные медью, обладают повышенной прочностью, но плохо свариваются. Их применяют преиму­щественно в закаленном и искусственно состаренном состоя­ниях. Сплав В92 дуговой сваркой сваривается значительно лучше, чем сплав Д16, но соединения чувствительны к кор­розии под напряжением. Сварные соединения сплава Д16 по прочности ниже, чем основной металл, но работают удов­летворительно при повышенных и низких температурах.

Метод порошковой металлургии позволяет получить теплопрочные материалы САП (спеченная алюминиевая пудра), обладающие прочностью до 330 МПа при комнат­ной температуре и 70. . .80 МПа при температуре 500 °С.

При соответствующей дегазации материалы САП сва­риваются удовлетворительно.

В сварных конструкциях начали применять титановые сплавы. Они пока дороги, но обладают многими ценными свойствами: малой плотностью (около 4500 кг/м1) и высо­кими механическими показателями (табл. 2.9).

Близость значений о„ и от является причиной повышен­ной чувствительности к концентраторам напряжений, что отрицательно сказывается на работе конструкций из тита­новых сплавов. Пределы прочности сварных конструкций составляют 0,8. . .1,0 прочности основного металла.

Конструкции, изготовленные из титана, при относитель­но малой массе обладают высокой стойкостью против кор­розии, хорошими механическими свойствами и красивым внешним видом. Они применяются в химическом машино­строении, в некоторых видах летательных аппаратов, в судостроении, приборостроении, а также при возведении монументов.

Магниевые сплавы обладают малой плотностью и невы­сокими прочностными характеристиками. Разработаны ме­тоды их сварки различными способами.

Медные сплавы обладают высокой плотностью, хорошей электропроводностью н свариваются различными спо­собами.

Деформируемые оловннистые бронзы имеют от=350. . . 400 МПа, относительное удлинение 61в=50%, хорошо пая­ются. Также хорошо паяются и латунные сплавы (медь ■+■ цинк) а,=260. . .450 МПа, относительное удлинение боль­шинства латуней б<0=50%.

Ряд ценных свойств имеют сплавы на основе бериллия. Они обладают высокой прочностью, пластичностью, высо­ким модулем упругости, но используются крайне редко ввиду высокой стоимости и сложностью их обработки. Бе - рнллиевые сплавы очень токсичны и без применения особых мер предосторожности могут принести большой вред здо­ровью человека.