книги / Сварка магниевых сплавов

Сплав МАП обладает плохой свариваемостью при сварке присадочным металлом основного состава (рис. 27). Повышен­ ная склонность к образованию кристаллизационных трещин при сварке (/eTj)>70%) объясняется присутствием в этом сплаве никеля, вводимого с целью повышения теплостойкости. Экспери­ ментально получена зависимость склонности сплавов к образо­ ванию трещин от содержания в них никеля (рис. 28). Свари­ ваемость сплавов системы Mg—Мп—Nd и Mg—Мп резко ухуд­ шается уже при добавке в них небольших (0,025%) количеств никеля в случае сварки присадочным металлом основного со­ става, что можно объяснить ростом зерен в шве и околошовной зоне (рис. 29 и 30). Сплавы этих систем характеризуются нали­ чием тонких прослоек эвтектики или второй фазы по границам зерен. По мере увеличения количества никеля увеличивается толщина межзеренных прослоек. Появление сплошных широких прослоек эвтектики по границам зерен или дендритов твердого раствора сопровождается появлением межкристаллигных трещин.

Свариваемость сплава системы Mg—Мп—Nd заметно улуч­ шается при сварке присадочным металлом системы Mg—Мп—Zr с небольшими добавками лантана (0,6—1%) и серебра (0,1— €,4%). В этом случае сплав, содержащий до 0,1% Ni, при свар­ ке указанной присадкой можно отнести к хорошо сваривающим­ ся сплавам. Микроструктура сварных соединений из этих спла­ вов характеризуется частичным оплавлением зерен твердого раствора и мелкозернистостью со стороны основного металла на границе сплавления (см. рис. 29, а), что обеспечивает доста­ точную прочность сварных соединений. Этот присадочный ме­ талл без лантана и серебра не устраняет опасности роста зерна металла околошовной зоны и появления широких и сплошных межзеренных прослоек оплавленных кромок свариваемого спла­ ва (см. рис. 29, б).

Результаты исследований авторов, проведенных совместно с Б. В. Шпагиным, показали, что свариваемость сплава МАП можно улучшить путем изменения состава сварного шва при­ садочным металлом другого состава. С этой целью был опробо­ ван целый ряд присадочных металлов (табл. 15). Учитывая от­ рицательное влияние даже малых добавок никеля на склонность к образованию трещин сплава МАП, в исследуемые присадоч­ ные металлы никель не вводили. Введение в металл шва таких элементов, как алюминий, марганец, цинк и цирконий в отдель­ ности или в определенных сочетаниях, не дало положительных результатов, склонность к образованию горячих трещин при сварке осталась весьма высокой.

Увеличение содержания неодима с 3 до 5,5% в присадочном металле практически не улучшило свариваемость; склонность металла шва к образованию трещин понизилась лишь до ктр= = 70%. Марганец и цирконий в отдельности и вместе при

45

05	Таблица 15

	Склонность сплава МА11 к образованию трещин при сварке с присадкой
			Хнмнчсскш'1 состав в % (Mg—остальное)
	Система присадочного сплава	Nd	А1	Mn	Zn	Zr	Другие	ft,n p B %
							элементы
	M g — Nd	3 ,0 — 4 ,0	—	—	—	—	—	74— 80
	M g — Nd — А1	3 ,5 — 4 ,0	0 ,2 — 0 ,4	—	—	—	—	62— 70
	M g — Nd — M n	3 ,5 — 4 ,0	—	0 ,8 — 2 ,2	—	—	—	81— 90
	M g — Nd — Z r — Y	3 ,0 — 4 ,0	—	—	—	0 ,4 — 0 ,8	0 ,5 — 1,0Y	65— 70
	M g — Nd — Z r — Ag	3 ,5 — 4 ,0	—	—	—	0 ,4 — 0 ,5	0 ,1 — 0,4A g	48— 60
	M g — Nd — Z r	3 ,0 — 5 ,5	—	—	—	0 ,4 — 0 ,6	—	70— 88
	M g — Nd — Z r — Zn	3 ,0 — 5 ,5	—	—	0 ,7 — 3 ,0	0 ,4 — 0 ,6	—	67— 77
	Mg — Nd — L a — Z r — Ag	3 ,5 —5 ,0	—	—	—	0 ,5 — 1,0	0 , 1 - 0 , 4Ag	30—40
							0 ,6 — 1 ,0La
	M g — Y — M n — Zn	—	—	1 ,3 — 1,5	0 ,9 — 1,3	—	1 ,0 — 1, 5Y	100
	Mg — A1 — Zn — Mn (MA2-1)	—	4 ,0 - 5 ,0	0,4—0,8	0,8—1,5	—	—	91
	Mg — Mn — Се (MA8)	—	—	1,3—2,5	—	—	0,2—0,3Ce	87
	Mg — Mn — A1 — Ca (MA9)	—	0,3—0,7	1,0—1,5	-- .	—	0,1—0,3Ca	81
	Mg—Pr—Mn—Ni	—	—	1,9—2,2	—	—	2,5—3,0Pr	65—70
							0,1—0.2Ni

скую структуру твердого раствора с выделением по границам зерен второй фазы в виде скоплений эвтектики и обладает в твердо-жидком состоянии достаточной пластичностью, чтобы воспринимать напряжения усадки, и трещины в нем не обра­ зуются.

Сопоставление склонности к образованию трещин промыш­ ленных магниевых сплавов в производственных условиях с ре­ зультатами определения этой склонности по технологической крестовой пробе показало, в частности, что сплавы, имеющие коэффициент образования трещин k TP менее 15%, пригодны для сварки достаточно сложных конструкций. Сплавы со склон­ ностью к образованию трещин, соответствующей k TP более 30— 40%, по-видимому, не пригодны для изготовления сварных кон­ струкций даже средней сложности. Сплавы, имеющие склон­ ность к образованию трещин, соответствующую kTP менее 30%, но более 15%, пригодны для изготовления из них несложных сварных конструкций.

В настоящее время создан ряд свариваемых магниевых сплавов, хорошая свариваемость которых обеспечивается как при применении присадочного металла основного состава, так и отличного от состава основного металла; это — сплавы МА2, МА2-1, МА8, ВМД-3 и др. Кроме того, ряд сплавов находится в стадии лабораторно-производственного опробования.

Таблица 16

Относительная оценка свариваемости некоторых промышленных

деформируемых магниевых		сплавов
Сплавы,	применяемые
в СССР	в США [59]	Свариваемость
MAI	MAI, AZ31B	Очень хорошая
МА2, МА2-1, МА13	AZ61A, ZE10XA,	Хорошая
	ZK20XA, AZ80A
МА8, МА9, МАИ*	—	Удовлетворительная
ВМ65-1, МА11, МА5	ZK60A, AZ63A	Плохая

• При сварке с присадкой другого состава.

Относительная оценка свариваемости некоторых промыш­ ленных деформируемых магниевых сплавов, применяемых в

СССР и США, при сварке присадочным металлом основного состава приведена в табл. 16, а рекомендуемые присадочные металлы для этих сплавов — в табл. 17.

Для предупреждения образования трещин в сварных соеди­ нениях из магниевых сплавов, помимо 'подбора основного и

4—34

49

						Таблица 17
	Рекомендуемые присадочные металлы
			Сплавы, применяемые
	в СССР					в США [15]
Сплав	Присадочный			Сплав		Присадочный
		металл				металл
МА1		МА1		MIA		MIA
МА2		МА2-1		ZE10XA		AZ61A, AZ92A**
МА2-1		МА2-1		AZ61A		AZ61A, AZ92A
МА8	МА8, МА2-1			AZ31B		AZ61A, AZ92A
МА9		МА2-1		HM21XA		EZ33A***, HK31XA
МАИ	Mg— Nd—La— Zr— Ag*			AZ80A		AZ61A, AZ92A
МА13		MA13		ZK20XA		AZ61A, AZ92A
МА1+МА8		MA2-1		HK31A		EZ33A, HK31XA
ВМ65-1		Св-122		HM31XA	j	HK31XA, EZ33A
* 3,5—5% Nd; 0,6— l,0%La;			0,5—1,0% Zr; 0,1—0,4% Ag; Mg—остальное.
•* 9,0% Al;	0,1% Mn;	2,0%	Zn; Mg — остальное.		Mg—остальное.
♦*» 2,7% Zn;	0,7% Zr;	3,3% редкоземельные элементы,

посадочного сплавов, можно прибегать к следующим технологи­ ческим и конструктивным мероприятиям:

1. Выбору технологии выполнения сварного соединения за­ данной конструкции, заключающемуся в подборе способа и режима сварки и охлаждения сварного соединения, а также последовательности выполнения швов в конструкции, обеспечи­ вающей развитие минимально возможных усадочных и тепло­ вых линейных деформаций в процессе затвердевания металла шва и охлаждения металла рядом со швом.

2. Применению подогрева и отжига, изменяющих характер распределения собственных напряжений в сварных соединениях и снижающих их до уровня, при котором металл шва становит­ ся более стойким против последующих превращений и одновре­ менно более пластичным.

3. Конструированию сварного соединения с обеспечением до­ статочной податливости конструкции развивающимся в процес­ се сварки деформациям в шве и в зоне термического влияния.

На практике при изготовлении сварных конструкций из маг­ ниевых сплавов возникновение трещин чаще всего предотвра­ щают конструкторско-технологическими приемами, некоторые из которых будут рассмотрены ниже.

50