АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, эл. почта: Alexander.Drits@arconic.com

ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва, Россия:
В. В. Овчинников, профессор кафедры металловедения

АО «Опытный завод «Авиаль», Москва, Россия:
Б. Л. Игонькин, директор

Рассмотрено влияние скандия в присадочной проволоке на сопротивление образованию горячих трещин при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов 1420, 1565ч и 1901. Показано, что легирование присадочной проволоки скандием способствует увеличению критической скорости деформации по пробе МВТУ и почти полному подавлению образования горячих трещин по пробе «рыбий скелет». Установлено, что повышение механических свойств сварных соединений при введении скандия в присадочную проволоку достигается в результате измельчения кристаллической структуры шва и упроч нения твердого раствора скандием. Достижение наиболее выраженного эффекта от введения в сварочную проволоку скандия наблюдается при его концентрации 0,15–0,25 %. А при наличии в сплаве циркония достижение эффекта возможно и при содержании скандия 0,1 % в присадочной проволоке. При сварке полуфабрикатов алюминиевых сплавов с грубой структурной неоднородностью применение присадочных проволок, легированных скандием, гарантирует получение качественных сварных соединений при многопроходной ручной сварке при содержании магния в проволоке более 4,5 %. Введение скандия в состав присадочной проволоки для сварки алюминиевых сплавов 1420, 1565ч и 1901 способствует более медленному снижению свойств при выполнении повторных подварок дефектных участков швов по сравнению с традиционно применяемыми проволоками. Практически полностью устраняется опасность появления дефекта в подварочном шве, что практически сводит число используемых ремонтных подварок до одной. Легирование скандием присадочной проволоки обеспечивает снижение величины зерна в литой структуре шва в 2–3,5 раза. Применение присадочных проволок с содержанием магния ~ 4,5 % позволяет повысить ударную вязкость сплавов 1420 и 1565ч в зоне сплавления, где она обычно имеет наиболее низкие значения до 97–195 кДж/м² соответственно. Такой результат, вероятно, стал возможным благодаря перераспределению магния в зоне сплавления. При содержании скандия ~ 0,44 % в сварочной проволоке Св1597 пластичность и ударная вязкость шва снижаются в результате появления большого числа крупных первичных выделений скандийсодержащих частиц.

1. Рабкин Д. М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. — Киев : Наукова думка, 1986. — 256 с.
2. Дриц А. М., Овчинников В. В. Сварка алюминиевых сплавов. — М. : Руда и металлы, 2017. — 440 с.
3. Stano S., Pfeier T., Rozanski M. Modern welding technology of aluminum and its alloys // Biuletyn instytutu spawanictwa w Gliwicach. 2010. Roc. 54. No. 2. Р. 20, 23–29.
4. Бронз А. В., Ефремов В. И., Плотников А. Д., Чернявский А. Г. Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «ЭНЕРГИЯ» // Космическая техника и технологии. 2014. № 4 (7). С. 52–67.
5. Фридляндер И. Н., Колобнев Н. И. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства. — Киев : Наукова думка, 1992. — 192 с.
6. Давыдов В. Г., Елагин В. И., Захаров В. В. Исследования ОАО ВИЛС в области алюминиево-литиевых и алюминиево-скандиевых сплавов // Технология легких сплавов. 1998. № 5-6. С. 41–44.
7. Рязанцев В. И., Мацнев В. Н. Рациональные области применения сварных конструкций из алюминиевых сплавов с литием // Авиационная промышленность. 2001. № 4. С. 44–49.
8. Грушко О. Е., Овсянников Б. В., Овчинников В. В. Алюминиево-литиевые сплавы: металлургия, сварка, металловедение. — М. : Наука, 2014. — 298 с.
9. Братухин А. Г., Денисов Б. С., Рязанцев В. И., Сотников В. С. Технологические проблемы производства сварного самолета из алюминий-литиевого сплава 1420 // Авиационная промышленность. 1994. № 7. С. 3–8.
10. Денисов Б. С., Грушко О. Е., Овчинников В. В. Повышение стойкости к образованию трещин сплавов Al – Mg – Li // Цветные металлы. 2007. № 1. С. 85–88.
11. Дриц А. М., Овчинников В. В. Особенности лазерной сварки алюминиево-литиевых сплавов 1420 и 1460 // Цветные металлы. 2009. № 1. С. 59–63.
12. Филатов Ю. А. Промышленные сплавы на основе системы Al – Mg – Sc // Технология легких сплавов. 1996. № 3. С. 30–35.
13. Дриц М. Е., Быков Ю. Г., Торопова Л. С. Влияние дисперсности фазы Al3Sc на упрочнение сплава Al – 6,3 % Mg – 0,2 % Sc // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 4. С. 48–50.
14. Лукин В. И. Sc — перспективный легирующий элемент для присадочных материалов // Сварочное производство. 1995. № 6. С. 3–6.
15. Яшин В. В., Арышенский В. Ю., Латушкин И. А., Тептерев М. С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Sc для аэрокосмической промышленности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 75–82.
16. Филатов Ю. А. Сплавы Al – Mg – Sc как особая группа деформируемых алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов. 2014. № 2. С. 31–41.
17. Якушин Б. Ф., Перковский Р. А., Сударев А. В. Физическая модель сварочного цикла при исследовании металлов на свариваемость // Сварочное производство. 2016. № 8. С. 3–7.
18. Якивьюк О. В., Баранов В. Н., Сидельников С. Б., Зенкин Ю. А., Безруких А. И. и др. Исследование механических свойств полуфабрикатов из алюминиевоскандиевого сплава // Известия Тульского государственного университета. Сер. Технические науки. 2017. Вып. 11 ; в 3 ч. Ч. 1. С. 147–153.
19. ТУ 24.42.20–005–63761680–2018. Проволока сварочная из алюминиевых сплавов Св1587, Св1575 и 1597.
20. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств (с Изменениями № 1, 2, 3, 4). — Введ. 01.01.1967.
21. ТУ 1811-002-63761680–2016. Проволока сварочная и прутки присадочные из алюминия и алюминиевых сплавов.
22. Пат. 2081934 РФ. Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия / Елагин В. И., Захаров В. В., Филатов Ю. А., Торопова Л. С., Доброжинская Р. И., Андреев Г. Н., Золоторевский Ю. С., Чижиков В. В. ; заявл. 13.07.1995 ; опубл. 20.06.1997.
23. Пат. 2233345 РФ. Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия / Филатов Ю. А., Давыдов В. Г., Елагин В. И., Захаров В. В., Швечков Е. И., Панасюгина Л. И., Доброжинская Р. И. ; заявл. 13.01.2003 ; опубл. 27.07.2004.
24. Филатов Ю. А. Развитие представлений о легировании скандием сплавов Al – Mg // Технология легких сплавов. 2015. № 2. С. 19–22.
25. Huang H., Jiang F., Zhou J., Wei L., Zhong M., Liu X. Hot deformation behavior and microstructural evolution of ashomogenized Al – 6Mg – 0,4Mn – 0.25Sc – 0,1Zr alloy during compression at elevated temperature // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 644. P. 862–872.
26. Taendl J., Dikovits M., Polett C. Investigation of the hot deformation behavior of an Al – Mg – Sc – Zr alloy under plane strain condition // Key Engineering Materials. 2014. Vols. 611–612. P. 76–83.
27. Ling-Yun Qian, Gang Fang, Pan Zeng, Li-Xiao Wang. Correction of flow stress and determination of constitutive constants for hot working of API X100 pipeline steel During the Uniaxial Compression Test // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2015. Vol. 132–133. P. 43–51.