6.2. Алюминиевые сплавы, применяемые для постройки корпусов малых судов

В алюминиевых сплавах содержится от 80 до 98% алюминия. Добавление к алюминию таких элементов, как магний, кремний, марганец, медь, цинк и т.д. приводит к получению сплавов с различными свойствами.

Алюминиевые сплавы делятся на две основные группы: обрабатываемые давлением и литейные.

Деформируемые сплавы наиболее широко применяются в судостроении для изготовления листов и профильных элементов (путем прокатки, прессования или волочения).

Термически не упрочняемые сплавы по сравнению с упрочняемыми обладают меньшей прочностью, но гораздо более высокими коррозионной стойкостью и пластичностью, а также хорошей свариваемостью.

144

Для термически упрочняемых сплавов характерна более низкая коррозионная стойкость и высокие механические свойства.

В связи с этим, первые в основном применяются для сварных соединений, а вторые для клепанных.

К термически не упрочняемым сплавам относятся:

– алюминиево-марганцевые сплавы АМц, которые имеют низкую прочность, но высокую коррозионную стойкость и большую пластичность в отожженном состоянии, хорошо свариваются;

– алюминиево-магниевые сплавы АМг2, АМг3, Амг5, АМг6, АМг61 и другие сплавы с высокими антикоррозионными свойствами; при содержании магния менее 3% прочность сплавов незначительна, при большем содержании магния (превышающем 5,5%) увеличивается прочность, но снижаются сопро-тивление коррозии и пластичность. Эти сплавы в хорошо свариваются контакт-ной и аргонодуговой сваркой.

К термически упрочняемым сплавам относятся алюминиево-медные сплавы и сплавы для ковки и штамповки.

Алюминиево-медные сплавы (дюралюминий) имеют высокую прочность, но обладают низкой коррозионной стойкостью, а также незначительной прочностью и ненадежностью сварных соединений. Поэтому дюралюминий находит ограниченное применение в судостроении.

Для ковки и штамповки используют жаропрочные алюминиевые сплавы АК, имеющие алюминиево-медную основу. В судостроении, в основном, применяется АК₄, обладающий относительно высокой прочностью и исполь-зуемый для несложных штамповок и поковок, работающих под нагрузкой.

Алюминиевые литейные сплавы используют в судостроении менее ши-роко. В них сохраняются основные положительные свойства чистого алюми-ния, а за счет присадок улучшаются его литейные свойства, повышаются прочность и твердость, но уменьшается пластичность, коррозионная стойкость, тепло- и электропроводность.

145

Алюминиево-кремневые сплавы (силумины) – АЛ2, АЛ4 и др. – находят в судостроении применение для фасонного литья.

Алюминиево-магниевые литейные сплавы АЛ8 и др. обладают более высокой коррозионной стойкостью, лучшими механическими, но худшими литейными свойствами.

6.3. Технология соединений деталей и корпусных конструкций малых металлических судов

Основными видами соединения деталей и корпусных конструкций малых металлических судов являются сварные, клепанные, клеевые и клеесварные соединения.

6.3.1. Сварные соединения

Сварные соединения стальных корпусных конструкций. Правильный выбор типов и конструктивных элементов сварных швов, способа сварки, катетов сварных швов, шага и длины приварки прерывистых швов и т.п. играет в малом судостроении существенную роль в связи с малой толщиной кор-пусных связей и возникающих вследствие этого больших сварочных дефор-маций.

Сварка листов и профилей толщиной 3 мм и более не вызывает затруднений, но при меньшей толщине возможны прожоги и коробление конструкций. Во избежание прожогов при сварке малых толщин используются подкладные планки, особенно в тех местах, где зазор превышает допустимые 0,5 мм. Избежать прожогов можно также выполнением нахлесточных швов.

Уменьшение сварочных деформаций тонколистовых конструкций достигается – правильным выбором зазора, утолщением обшивки, уменьше-нием размера шпации, постановкой дополнительных ребер жесткости, заострением скул и гофр наружной обшивки и т.п., что увеличивает жесткость

146

конструкции. Кроме того, деформации могут быть уменьшены приваркой набора прерывистым шахматным швом, уменьшением катетов угловых швов, уменьшением шага шахматных швов, применением точечных швов, правиль-ным выбором сварки.

Основными видами используемыми для сварки стальных корпусов малых судов являются ручная дуговая сварка и сварка полуавтоматами в защитной среде СО₂.

Газовая сварка, широко используемая в технике для сварки тонко-листовых конструкций, мало используется в судостроении, т.к. выполняется медленно и сопровождается большим выделением тепла, что вызывает внутренние напряжения и деформацию.

Деформации, возникающие в процессе сварки, удаляются операцией рихтовкой. Рихтовка связана с приданием листам местных остаточных дефор-маций для получения гладкой поверхности. Рихтовка производится сочетанием теплового и механического воздействия. При этом механическое воздействие способствует спрессованию металла в районе бухтин, а сокращение размеров при охлаждении способствует дальнейшему их выравниванию.

Гофрировка в районе угловых сварных швов выравнивается нагреванием газовой горелкой вдоль швов.

Сварные соединения корпусных конструкций из алюминиевых сплавов. При постройке корпусов судов из алюминиевых сплавов, главным образом, используют электродуговую сварку неплавящимся или плавящимся электродом в среде защитных газов, которая может быть автоматической, полуавто-матической и ручной.

Выбор вида сварки обусловлен положением сварного шва в пространстве, его протяженностью и конфигурацией.

Алюминиевые сплавы обладают рядом отличительных свойств, затруд-няющих сварку и вызывающих необходимость применения ряда специфи-ческих приемов. Высокие тепло- и электропроводность, теплоемкость и

147

скрытая теплота плавления сплавов препятствуют концентрации тепла в зоне сварки, необходимого для расплавления металла. Поэтому при сварке алюми-ниевых сплавов применяют источники тепла повышенной мощности, а иногда предусматривают предварительный или сопутствующий подогрев свариваемых изделий.

Тугоплавкая окисная пленка алюминия, температура плавления которой в три раза выше температуры плавления алюминиевых сплавов, затрудняет сварку. Окисную пленку необходимо удалять как перед началом сварки, так и в процессе ее.

Предварительной очисткой поверхности от пленки окиси ограничится нельзя, т.к. часть пленки может оставаться в шве, из-за чего в процессе сварки происходит окисление сварочной ванны. Поэтому при сварке приходится защищать сварочную ванну инертными газами – аргоном или гелием.

Коэффициент линейного расширения алюминиевых сплавов примерно в два раза больше, чем у стали, что обуславливает появление значительных внутренних напряжений при сварке и следовательно большие деформации и, так называемые, горячие трещины, которые можно предотвратить правильным конструктивным оформлением соединений.

Качество сварных соединений в большей степени зависит от режима сварки. При сварке листов различной толщины режимы сварки назначают исходя из условий сварки более тонких листов. При выполнении сварных швов в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях силу тока снижают на 10-25% по сравнению с нижним.

Качество сварных соединений конструкций из алюминиевых сплавов контролируют в несколько этапов: квалификация сварщиков; качество свари-ваемых и сварочных материалов; сварочное оборудование; инструмент; оснаст-ка; пооперационный контроль сборочно-сварочных работ; приемка сварных швов.

148

Правка производится: проколачиванием кромок киянками, молотками из АМг, пневмомолотками от концов к середине; прокаткой в валках; горячей правкой (атицелено-кислородной горелкой); путем наложения холостых валиков.

Сварные соединения со сталью выполняются с использованием биметаллических планок. Биметаллические планки марки Х18Н10Т +АМг6 поставляются в виде полос.

Режутся биметаллические планки на гильотинных ножницах хорошо заточенными ножами, при этом слой АМг обращается к нижнему ножу. Шири-на полос не менее 30 мм. Радиус гиба не менее 3 толщин.