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-
Марки |
Сваривае |
Состояние |
.Механические свойства |
Коррозионная |
||
егтлов;» |
мость |
рв- МПа |
°Т. МПа |
в. % |
стойкость |
|
АМц |
Высокая |
Отожженное |
130 |
50 |
23 |
Высокая |
ЛМг 1 |
> |
» |
110 |
50 |
30 |
Средневысокая |
ЛЛ1г5 |
» |
» |
300 |
150 |
20 |
X |
АМгб |
> |
і |
3-Ю |
170 |
20 |
X |
АМгб |
> |
Нагартовка 10% |
350 |
250 |
14 |
X |
АМгб |
» |
Нагартовка 40% |
470 |
370 |
6 |
» |
ДІ6 |
Низкая |
Закаленное и искусственно состаренное То же |
450 |
400 |
7 |
Низкая |
ВЛД1 |
Средняя |
430 |
280 |
18 |
Средняя |
|
лв |
і |
> |
330 |
270 |
15 |
X |
АДЗЗ |
э |
» |
310 |
250 |
14 |
Средневысокая |
В92 |
» |
» |
440 |
320 |
13 |
Средняя |
В95 |
Низкая |
» |
520 |
4-10 |
14 |
Низкая |
Примечание. Для всех сплавов Е =6.8-10*.. .7-10* МПа, 0 = 2,6-10»...2,7-10* МПа. |
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.
Химический состав н механические свойства сплавов титана
|
Примечание. Сплав ВТ6 содержит 3,5...6,3% ванадия, а сплав ВТ14 содержит 0,8... 1,9% ванадия и 2,5...3,8% молибдена. Модуль упругости титанового сплава £ = 1,1-10* МПа. |
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.