Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ ПОРООБРАЗОВАНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА AL-MG-LI ПРИ СВАРКЕ С ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКОЙ АМГ-6'

ОСОБЕННОСТИ ПОРООБРАЗОВАНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА AL-MG-LI ПРИ СВАРКЕ С ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКОЙ АМГ-6 Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
179
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОРИСТОСТЬ / СВАРНОЙ ШОВ / ВОДОРОД / АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ / ЛЕГИРОВАНИЕ / ПОРЫ / МЕТАЛЛОГРАФИЯ / СВАРКА / ОКСИДНАЯ ПЛЕНКА / ЗОНА СПЛАВЛЕНИЯ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В.

Алюминиевые сплавы системы легирования Al-Mg-Li широко используются в самолетостроении благодаря своим свойствам. Основная сложность, возникающая при сварке алюминиевого сплава, связана с образованием пор. В работе представлены металлографические исследования выявления пор в сварных соединениях алюминиевого сплава, полученных аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой АМг-6. Анализ проводился при разном освещении, для того чтобы правильно идентифицировать поры, характер их расположения и форму. Если в светлом поле поры достаточно сложно отличить от включений, то при постепенном гашении - от светлого поля к поляризованному свету и темному полю - можно наблюдать их четкое свечение в ореоле. По результатам исследований установлено, что поры в сварных соединениях присутствуют в разных участках сварного шва. Преимущественное их расположение выявлено вдоль линии сплавления и по границам слоев сварного шва. Поры имеют разную форму и размер. Характер их распределения варьируется от одиночных до скоплений до 4-5 на 1 см. Поскольку водород считается основной причиной образования пор в сварных соединениях алюминиевых сплавов, проанализированы причины его воздействия на порообразование. На основании литературных данных и полученных результатов установлено, что при остывании сварочной ванны водород, перераспределяясь в молекулы, образует газовые пузыри. Образованные пузыри, в силу изменения растворимости, всплывают. Данный процесс происходит до тех пор, пока позволяет вязкость матрицы металла. Кроме того, выявлено, что сварные соединения имеют достаточно протяженную зону сплавления при аргонодуговой сварке, а содержание магния будет снижать диффузию водорода и вязкость металла, что затрудняет всплытие газовых пузырей после кристаллизации металла, приводя к образованию пористости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PORE FORMATION IN WELDED JOINTS OF AL-MG-LI ALUMINUM ALLOY WHEN WELDED WITH AMG-6 ADDITIVE WIRE

Aluminum alloys of the Al-Mg-Li alloying system are widely used in aircraft construction due to their properties. The main difficulty in welding aluminum alloys is related to the formation of pores. This paper presents metallographic studies of pores in welded joints of aluminum alloy obtained by argon-arc welding with AMg-6 filler wire. The analysis was carried out under different illumination in order to correctly identify the pores, their location and shape. If in the light field it is quite difficult to distinguish pores from inclusions, then with gradual extinguishing: from the light field, to the polarized light and dark field, it is possible to observe their clear glow in the aureole. According to the results of the research, it was found that pores in welded joints are present in different areas of the weld. Their primary location was revealed along the alloying line and along the boundaries of the weld layers. The pores have different shapes and sizes. Their distribution varies from single pores to clusters up to 4-5 per 1 cm. Since hydrogen is considered to be the main cause of pore formation in welded joints of aluminum alloys, the reasons of its impact on pore formation were analyzed. On the basis of literature data and the results obtained, it was found that during cooling of the weld pool, hydrogen, redistributing into molecules, forms gas bubbles. The formed bubbles, due to changes in solubility, float up. This process occurs as long as the viscosity of the surrounding metal allows. In addition, it has been revealed that welded joints have a rather extended fusion zone during argon-arc welding, and the magnesium content will reduce hydrogen diffusion and metal viscosity, which makes it difficult for gas bubbles to pop up after metal crystallization, leading to porosity formation.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ПОРООБРАЗОВАНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА AL-MG-LI ПРИ СВАРКЕ С ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКОЙ АМГ-6»

Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:

Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В. Особенности порообразования в сварных соединениях алюминиевого сплава Al-Mg-Li при сварке с присадочной проволокой АМг-6 // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. -2022. - Т. 24, № 2. - С. 76-86. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.2.09

Please cite this article in English as:

Fedoseeva E.M., Olshanskaya T.V. Pore formation in welded joints of Al-Mg-Li aluminum alloy when welded with AMg-6 additive wire. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2022, vol. 24, no. 2, pp. 76-86. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.2.09

ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение

Т. 24, № 2, 2022 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science

http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/

Научная статья

DOI: 10.15593/2224-9877/2022.2.09 УДК 621.79

Е.М. Федосеева, Т.В. Ольшанская

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

ОСОБЕННОСТИ ПОРООБРАЗОВАНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Al-Mg-Li ПРИ СВАРКЕ С ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКОЙ АМг-6

Алюминиевые сплавы системы легирования Al-Mg-Li широко используются в самолетостроении благодаря своим свойствам. Основная сложность, возникающая при сварке алюминиевого сплава, связана с образованием пор. В работе представлены металлографические исследования выявления пор в сварных соединениях алюминиевого сплава, полученных аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой АМг-6. Анализ проводился при разном освещении, для того чтобы правильно идентифицировать поры, характер их расположения и форму. Если в светлом поле поры достаточно сложно отличить от включений, то при постепенном гашении - от светлого поля к поляризованному свету и темному полю - можно наблюдать их четкое свечение в ореоле. По результатам исследований установлено, что поры в сварных соединениях присутствуют в разных участках сварного шва. Преимущественное их расположение выявлено вдоль линии сплавления и по границам слоев сварного шва. Поры имеют разную форму и размер. Характер их распределения варьируется от одиночных до скоплений до 4-5 на 1 см. Поскольку водород считается основной причиной образования пор в сварных соединениях алюминиевых сплавов, проанализированы причины его воздействия на порообразование. На основании литературных данных и полученных результатов установлено, что при остывании сварочной ванны водород, перераспределяясь в молекулы, образует газовые пузыри. Образованные пузыри, в силу изменения растворимости, всплывают. Данный процесс происходит до тех пор, пока позволяет вязкость матрицы металла. Кроме того, выявлено, что сварные соединения имеют достаточно протяженную зону сплавления при аргонодуговой сварке, а содержание магния будет снижать диффузию водорода и вязкость металла, что затрудняет всплытие газовых пузырей после кристаллизации металла, приводя к образованию пористости.

Ключевые слова: пористость, сварной шов, водород, алюминиевый сплав, легирование, поры, металлография, сварка, оксидная пленка, зона сплавления.

E.M. Fedoseeva, T.V. Olshanskaya

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

PORE FORMATION IN WELDED JOINTS OF Al-Mg-Li ALUMINUM ALLOY WHEN WELDED WITH AMg-6 ADDITIVE WIRE

Aluminum alloys of the Al-Mg-Li alloying system are widely used in aircraft construction due to their properties. The main difficulty in welding aluminum alloys is related to the formation of pores. This paper presents metallographic studies of pores in welded joints of aluminum alloy obtained by argon-arc welding with AMg-6 filler wire. The analysis was carried out under different illumination in order to correctly identify the pores, their location and shape. If in the light field it is quite difficult to distinguish pores from inclusions, then with gradual extinguishing: from the light field, to the polarized light and dark field, it is possible to observe their clear glow in the aureole. According to the results of the research, it was found that pores in welded joints are present in different areas of the weld. Their primary location was revealed along the alloying line and along the boundaries of the weld layers. The pores have different shapes and sizes. Their distribution varies from single pores to clusters up to 45 per 1 cm. Since hydrogen is considered to be the main cause of pore formation in welded joints of aluminum alloys, the reasons of its impact on pore formation were analyzed. On the basis of literature data and the results obtained, it was found that during cooling of the weld pool, hydrogen, redistributing into molecules, forms gas bubbles. The formed bubbles, due to changes in solubility, float up. This process occurs as long as the viscosity of the surrounding metal allows. In addition, it has been revealed that welded joints have a rather extended fusion zone during argon-arc welding, and the magnesium content will reduce hydrogen diffusion and metal viscosity, which makes it difficult for gas bubbles to pop up after metal crystallization, leading to porosity formation.

Keywords: porosity, weld, hydrogen, aluminum alloy, alloying, pores, metallography, welding, oxide film, alloying zone.

Сплавы системы А1-М£-Ы имеют особую ценность в промышленности. Они широко применяются в авиационной отрасли для изготовления конструкций и узлов малых толщин для летательных аппаратов. Это связано в первую очередь с уникальными свойствами [1-3] данных сплавов.

Наиболее эффективным и перспективным технологическим процессом производства монолитных узлов различных конструкций является сварка [4; 5]. Химическими и физическими свойствами, которые влияют на сварку алюминиевых сплавов, являются их оксидные характеристики; растворимость водорода в расплавленном алюминии; их тепловые, электрические и немагнитные характеристики; изменения механических свойств; и температура плавления [6-10].

Для улучшения свариваемости в алюминиевые сплавы специально вводятся легирующие элементы для получения нужных основных свойств в создаваемом сплаве. Сочетание в сплаве легирующих элементов, модификаторов и примесей оказывает большое влияние на свариваемость сплава и качество сварного соединения.

К особенностям сварки сплава системы А1-Mg-Li относят основные затруднения, которые создаются наличием плотной оксидной пленки.

Важной характеристикой оксидной пленки является ее способность адсорбировать газы, в особенности водяной пар, который удерживается оксидной пленкой вплоть до температуры плавления металла. Отличаясь значительной механической прочностью, оксидная пленка, несмотря на большую плотность, чем у алюминия, легко удерживается на поверхности жидкого металла силами поверхностного натяжения. Коэффициент температурного расширения оксидной пленки почти в 3 раза меньше коэффициента расширения алюминия, поэтому при нагреве металла в оксидной пленке образуются трещины [11].

Обладая высокой температурой плавления, оксидная пленка, не расплавляясь в процессе сварки, покрывает металл прочной оболочкой, препятствуя образованию общей ванны. Поэтому, чтобы соединить сваркой детали алюминия и его сплавов, необходимо разрушить и удалить оксидную пленку, а также защитить металл от повторного окисления. Так как температура плавления оксидной пленки почти равна температуре кипения металла, то простым тепловым воздействием разрушить пленку практически невозможно. Трудность заключается еще и в том, что алюминий и его сплавы в расплавленном состоянии обладают повышенной окисляемостью, и с увеличением температуры нагрева резко возрастает скорость образования оксидной пленки. При сварке плавящимся электродом оксидная пленка покрывает не

только поверхность сварочной ванны, но и поверхность капель расплавленного электродного металла, что препятствует их сплавлению с основным металлом [11; 12].

В работе [13] приведены результаты исследования состава и строения оксидных пленок и кинетики их образования. По данным исследований оксидная пленка состоит из нескольких слоев (рис. 1).

1

Рис. 1. Схема строения оксидной пленки на образцах из сплава A1-Mg-Li после нагрева до температуры 450 °С [13; 14]

Внешний слой - оксиды лития и магния, обладающие высокой гигроскопичностью и не предотвращающие процесс дальнейшего окисления сплава. Кислород, попадая в глубинные слои металла, вызывает образование шпинели на основе оксидов алюминия и магния. При этом по мере углубления в металл содержание магния в оксидной пленке падает. Процесс окисления поверхности листа полностью прекращается при образовании слоя 4 оксида А1203, под которым располагается слой сплава с меньшим содержанием легирующих элементов. Суммарная толщина оксидной пленки зависит от температуры нагрева под закалку и продолжительности выдержки при данной температуре [15; 16].

Следует отметить, что повышенная предрасположенность сварных соединений сплава A1-Mg-Li к образованию пор по границам шва объясняется наличием поверхностных слоев, содержащих оксиды Mg0 и Li20.

Большая плотность оксидной пленки затрудняет ее удаление из жидкого металла (утонувшие частицы не могут всплыть на поверхность). Так как алюминий не растворяет свои оксиды, то частицы, утонувшие в расплавленном металле ванны, приводят к формированию хрупких включений, нарушающих однородность металла и снижающих механическую прочность металла шва [17].

Удаление оксидной пленки с поверхности свариваемых кромок и сварочной проволоки, несомненно, резко снижает пористость в шве, однако не является достаточным условием для получения шва без пор.

Полагают [18; 19], что главной причиной пористости при сварке алюминиевых сплавов является водород. Решающим звеном в этих представлениях является скачкообразное, почти двадцатикратное падение растворимости газа в металле при переходе его из жидкого состояния в твердое.

В реальных условиях сварки парциальное давление водорода в газовой фазе дуги ничтожно мало. Источником водорода, растворяющегося в алюминии, является реакция непосредственного взаимодействия влаги с металлом:

2А1 + ЗН20 = А1203 + 6Н.

В результате этой реакции давление атомарного водорода в поверхностном слое атмосферы, контактирующей с металлом, возрастает, что приводит к значительному повышению концентрации водорода, растворенного в алюминии.

Образующий поры водород может попадать в сварочную ванну и из других источников - из свариваемого и сварочного материалов, в частности из защитного газа.

Обзор исследований по сварке сплавов системы А1-М£-Ы показал, что аргонодуговая сварка считается наиболее применимой при получении качественных сварных соединений. Однако основным источником водорода, растворяющегося в металле сварочной ванны при аргонодуговой сварке, является влага, адсорбированная поверхностью металла до сварки. Ее количество определяется состоянием этой поверхности и зависит от предшествующей ее обработки перед сваркой.

По мере остывания сварочной ванны из-за резкого падения растворимости атомарный водород стремится выделиться, но, встречаясь с другими атомами водорода, с центрами кристаллизации и загрязнениями в металле, рекомбинирует в молекулы и образует газовые пузырьки. После кристаллизации металла не успевшие всплыть газовые пузырьки остаются в нем в виде неплотностей, как правило, сферической формы - газовой пористости.

Для предотвращения пористости удаляют оксидную пленку, влагу и жировые загрязнения с поверхности свариваемых материалов и проволоки, осушают инертные газы, в том числе применяют термовакуумной обработку перед сваркой, ко-

торая, как полагают [17; 18], предотвращает образование пор.

Исследования порообразования в сварных соединениях алюминиевых сплавов остаются актуальными и сегодня. В связи с этим проведены исследования порообразования и анализ литературных данных по влиянию водорода на образование пор в сварных швах алюминиевых сплавов.

Для исследований применялись сварные соединения из алюминиевого сплава тройной системы легирования А1-М£-Ы. Сварные соединения получены аргонодуговой сваркой с применением присадочной проволоки марки АМг-6. Состав применяемых материалов представлен в таблице.

Режимы аргонодуговой сварки: сварочный ток - 135 А; расход защитного газа - 12 л/мин; скорость сварки - 0,12...0,15 м/мин.

Образцы перед сваркой были подвергнуты термовакуумной обработке (ТВО) по следующим режимам [12; 15]: термовакуумная обработка при температуре 450 ± 10° С в течение 6 ч. Время обработки назначается в зависимости от толщины материала, вакуум не ниже 1-10-3 мм рт. ст.: закалка при температуре 450 ± 15° С с последующим охлаждением на воздухе; искусственное старение при температуре 120 ± 15 °С) в течение 5 ч с охлаждением на воздухе. Толщина исследуемых образцов 3 мм.

Металлографические исследования полученных сварных соединений выполнены на микроскопе АЬТАМ! Анализ металла проводили на шлифах, подготовленных для исследования микроструктуры. Перед проведением анализа микроструктуры сварных швов микрошлифы были обработаны реактивом «Келлера» [20; 21].

Результаты исследований показали, что при аргонодуговой сварке алюминиевого сплава с присадочной проволокой АМг-6 формируется достаточно протяженная зона термического влияния, выделенная линиями на рис. 2 [21].

При металлографическом анализе обнаружено образование пор как в зоне сплавления (рис. 1), так и в самом сварном шве, изготовленного с применением сварочной проволоки АМг-6 (рис. 3-6).

Отмечен характер распределения пор и их форму. Некоторые поры имеют четкую округлую форму, а часть удлиненную.

Химический состав применяемых материалов

Вид материала Содержание химических элементов, %

А1 Mg Li гг Si Ее Мп

Сплав системы Al-Mg-Li ОСТ 1-90048-90-90 Основа 5-6 1,9-2,3 0,09-0,15 0,1-0,3 До 0,3 До 0,3 -

Проволока Св-Амг-6 ГОСТ 7871-2019 Основа 5,8-6,8 - - До 0,4 - 0,5-08 0,1-0,2

Рис. 2. Сварное соединение алюминиевого сплава; протяженность зоны термического влияния (х200)

Ш

ч

0.3 мм

Рис. 3. Поры в зоне сплавления сварного соединения сплава A1-Mg-Li (х100, без травления): а - одиночная пора; б - скопление пор

0.1 мм

0.1 мм

Рис. 4. Поры в сварном шве сплава A1-Mg-Li (х200, светлое поле; без травления): а - одиночная пора; б - скопление пор

Рис. 5. Поры в сварном шве сплава A1-Mg-Li (х200, поляризованные свет; без травления): а - одиночная пора; б - скопление пор

а

а

а

О

0.1 мм

б

Рис. 6. Поры в сварном шве сплава A1-Mg-Li (х200, темное поле; без травления): а - одиночная пора; б - скопление пор

4-

Г мм

А

а б

Рис. 7. Поры в сварном шве сплава A1-Mg-Li (х200, светлое поле; без травления): а - середина шва; б - низ шва

б

Рис. 8. Поры в сварном шве сплава A1-Mg-Li (х200, поляризованный свет; без травления):

а - середина шва; б - низ шва

а б

Рис. 9. Поры в сварном шве сплава A1-Mg-Li (х200, темное поле; без травления): а - середина шва; б - низ шва

а

а

Рис. 10. Поры в сварном соединении сплава (х100), после травления

Анализ проводился при разном освещении, для того чтобы правильно выявить поры, их расположение и форму. Если в светлом поле поры достаточно сложно отличить от включений, то при постепенном гашении: от светлого поля - к поляризованному свету - и темному полю, можно наблюдать их четкое свечение в ореоле (см. рис. 6), тогда как включения дают совершенную другую картину при анализе в темнопольном освещении.

Следует отметить, что порообразование наблюдается, кроме прочего, именно в разных частях самого сварного шва. Поры выявлены в центральной части шва, в нижней (рис. 7-9) и, что характерно, ближе к зоне сплавления и соответственно зоне термического влияния.

Достаточно информативные результаты металлографических исследований получены и после травления (рис. 10). Поры, как единичные, так и скопления цепочками, образуются ближе к линии сплавления, как было отмечено ранее.

Содержательный результат анализа металлографии на разных участках сварного соединения показывает, что поры располагаются вдоль линии сплавления (рис. 11, а, в, д), преимущественно в верхней части сечения шва, а также в средней части, но ближе к сварному шву (рис. 11, б, г, е).

Линия сплавления имеет характерное расположение пор как с правой стороны шва поперечного сечения, так и с левой (рис. 12).

Оценивая размеры пор, следует отметить, что в сварных соединениях идентифицированы и мелкие, и достаточно крупные поры. При этом обнаружены как одиночные крупные поры, размер которых достигает 0,4 мм, так и их скопления (4-5 на 1 см) (рис. 13, 14).

Однако выявлен еще один важный фактор, заключающийся в том, что непосредственно в сварном шве поры образуются по границам слоев (рис. 15).

Щ ' Ш '

0.3 мм

ш

0.3 мм -—--

д е

Рис. 11. Поры в разных участках сварного шва сплава A1-Mg-Li (х200, после травления); а, б - светлое поле; в, г - поляризованный свет; д, е - темное поле

" ' «К; '' . ''

0

0.3 мм

б

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 12. Расположение пор по линии сплавления в сплаве A1-Mg-Li (х200, после травления); а - светлое поле; б - поляризованный свет; в - темное поле

Следует отметить, что независимо от того, в какой из областей начинается образование пор, весь процесс формирования пузырька можно разделить на следующие стадии: образование нового или использование готового зародыша; рост и отрыв пузырьков; всплытие и частичное слияние отдельных пузырьков, что объясняет форму их образования и размер.

Образование газовых пузырьков или кипение сварочной ванны происходит от центров их

образования. Такие центры в ванне создаются на оксидных включениях, торцах кристаллитов и стыках соединений или границах слоев.

При сварке алюминия от поверхности оплавленных зерен вырастают по сечению на один-два порядка более крупные кристаллы, на стыках и торцах которых создаются углубления, способствующие зарождению пузырьков [17].

а

в

д е

Рис. 13. Поры на участке зоны сплавления сварного шва сплава Al-Mg-Li (х200, после травления); а, б - светлое поле; в, г - поляризованный свет; д, е - темное поле

■гхХ Щк 1 ШШ^Щшш 0.3 мм v 0.3 мм -

Рис. 14. Расположение цепочки крупных пор по линии сплавления в сплаве Al-Mg-Li (х200, после травления); а - светлое поле; б - поляризованный свет; в - темное поле

Как отмечено в работе [18], при движении фронта кристаллизации газ скапливается в очень узком приграничном к нему слое жидкого металла. При весьма большом насыщении пограничного слоя жидкого металла газом его концентрация превышает стандартную растворимость. Исследователи [17-19] предположили, что при кристалли-

зации алюминия имеющийся в нем водород полностью фиксируется в твердом металле и затем перераспределяется между твердым и жидким металлом соответственно растворимости по законам диффузии. В этом случае процессом, контролирующим переход водорода в жидкость, становится диффузия водорода в твердой фазе.

Рис. 15. Поры между слоями в сварном шве алюминиевого сплава (х200)

Однако введение магния в сплав снижает коэффициент диффузии водорода.

Кроме того, особенность структуры, образующейся при кристаллизации сварочной ванны, заключается в следующем: легирующие элементы и примеси неравномерно распределяются по объему дендритов твердого раствора. Периферийные зоны дендритных ветвей обогащены элементами, понижающими температуру плавления алюминия (например, магнием, который в достаточном количестве присутствует и в сплаве и в сварочной проволоке), и обеднены элементами, повышающими его точку плавления [19].

Из этого следует, что высокое содержание магния в сплаве и присадочной проволоке для сварки и соответственно как легирующего элемента непосредственно в металле шва способствует снижению диффузии водорода в твердой фазе. Поскольку при остывании сварочной ванны, из-за резкого падения растворимости, атомарный водород стремится выделиться, но, встречаясь и объединяясь с другими атомами водорода, с центрами кристаллизации и примесями в металле, рекомби-нирует в молекулы и образует газовые пузыри. Пузыри всплывают, пока позволяет вязкость окружающего металла [18].

Таким образом, установлено, что достаточно протяженная зона сплавления и, соответственно, длительное прибывание металла шва в жидком состоянии, а также высокое содержание магния будет снижать диффузию водорода и вязкость металла. Из этого следует, что не успевшие всплыть газовые пузыри после кристаллизации металла остаются в нем, образуя пористость. На основании изложенного можно объяснить образование пор в сварных соединениях алюминиевого сплава тройной системы А1-при аргонодуговой сварке с присадочной проволокой АМг-6. Кроме того, термовакуумная обработка, применимая как одно из предполагаемых решений проблемы порообразования в алюминиевых сплавах, не меняет общей картины процесса влияния водорода на образование пор. Это позволяет сделать

вывод о возможности использования других альтернативных способов сварки.

Библиографический список

1. Фридляндер И.Н. Воспоминания о создании авиакосмической и атомной техники из алюминиевых сплавов / Отд-ние химии и наук о материалах РАН. -2-е изд., доп. - М.: Наука, 2006 - 287 с.

2. Сварка в самолетостроении. / Г. А. Кривов, В.Р. Рябов, А.Я. Ищенко, Р.В. Мельников, А.Г. Чаюн; под ред. Б.Е. Патона. - М.: Изд-во МИИВЦ, 1998. - 690 с.

3. Промышленные алюминиевые сплавы: справ. изд. / С.Г. Алиева, М.Б. Альтман, С.М. Амбарцумян [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984. - 528 с.

4. Лукин В.И., Грушко О.Е. Особенности влияния металлургических факторов производства сплава 1420 на качество сварных соединений // Сварочное производство. - 1998. - № 1. - С. 8-9.

5. Efect of Mg Content on Microstructure and Properties of Al-Mg Alloy Produced by the Wire Arc Additive Manufacturing Method / L. Ren, H. Gu, W. Wang, Sh. Wang, Ch. Li, Zh. Wang, Yu. Zhai, P. Ma // Materials. -2019. - Vol. 12. - P. 4160. DOI: 10.3390/ma12244160

6. Microstructure and Mechanical Properties of Tungsten Inert GasWeld Joints of Sprayed and Cast AluminiumLithium Alloy / Ch. Luo, H. Li, Yu. Zhang, J. Li, Yu. Wen, L. Yang // Materials. - 2020. - Vol. 13. - P. 3787. DOI: 10.3390/ma13173787

7. Fracture toughness of friction stir welded joints of AlCu4SiMg aluminium alloy / M.K. Kulekci, F. Mendi, I. Sevim, O. Basturk // Metalurgia. - 2005. - Iss. 44. - P. 209-213.

8. Effect of aging on mechanical properties of 6063 Al-alloy using instrumented ball indentation technique / G. Das, M. Das, S. Ghosh, P. Dubey, A.K. Ray // Mater Sci. Eng. A. - 2010. - Iss. 527. - P. 590-1594.

9. Influence of aging treatment on mechanical properties of 6061 aluminum alloy / F. Ozturk, A. Sisman, S. Toros, S. Kilic, R.C. Picu // Mater. Des. - 2010. - Iss. 31. -P. 972-975.

10. Microstructure and tensile properties of friction welded aluminum alloy A7075-T6 / H.K. Rafi, G.D. Janaki Ram, G. Phanikumar, R.K. Prasad // Mater. Des. - 2010. -Iss. 31. - P. 2375-2380.

11. Мельников А. А., Бунова Г.З. Технология термообработки алюминиевых полуфабрикатов: учебное

пособие. - Самара: Самарский гос. аэрокосмический унт им. акад. С.П. Королева, 2006. - 128 с.

12. Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В., Прохоров П.В. Металлографические исследования сварных швов алюминиевого сплава системы Al-Mg-Li, подвергнутого термовакуумной обработке // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2020. - Т. 22, № 1. - С. 40-53. DOI: 10.15593/2224-9877/2020.1.05

13. Особенности сварки тонколистовых конструкций из сплава 1420 / В.В. Гринин, А.И. Лопаткин, В.В. Овчинников [и др.] // Сварочное производство. -1985. - № 8. - С. 13-15.

14. Лукин В.И., Якушин Б.Ф., Настич С.Ю. Исследование свариваемости сверхлегких Al-Mg-Li сплавов // Сварочное производство. - 1996. - № 12. - С. 15-20.

15. Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В. Термокинетический расчет фазового состава сварных швов алюминиевого сплава 1420 системы Al-Mg-Li. Часть 1. Термокинетический расчет фазового состава сплава 1420 // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2020. - Т. 22, № 4. - С. 48-55. DOI: 10.15593/2224-9877/2020.4.07

16. Superplastic deformation mechanism of an Al-Mg-Li alloy by high resolution surface studies / X. Liu, L. Ye, J. Tang, Yu. Dong, B. Ke // Materials Letters. - 2021. -Vol. 301. - P. 130251.

17. Гуреева М.А., Овчинников В.В., Рязанцев В.И. Металловедение сварки алюминиевых сплавов: учебное пособие для среднего профессио нального образования. -2-е изд. - М/: Изд-во Юрайт, 2019. - 243 с.

18. Колачев Б.А., Елагнн В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: МИСИС, 1999. - 416 с.

19. Стеренбоген, Ю.А. Применение математических методов при решении новых задач в области сварочной науки и техники / АН УССР. Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени ин-т электросварки им. Е. О. Патона. - Киев, 1968. - 11 с.

20. Федосеева Е. М., Ольшанская Т. В. Термокинетический расчет фазового состава сварных швов алюминиевого сплава 1420 системы Al-Mg-Li. Часть 2. Термокинетический расчет фазового состава сварного шва, выполненного проволокой Св-АМг-6 // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2021. -Т. 23, № 2. - С. 62-69. DOI: 10.15593/2224-9877/2021.2.08

21. Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В. Исследование влияния термовакуумной обработки и электроннолучевой сварки на формирование сварного соединения и фазового состава алюминиевого сплава 1420 // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии: материалы 4-й междунар. конф. / ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» 1619 ноября 2021 г. - М.: Изд-во МЭИ, 2021. - С. 372-287.

References

1. Fridliander I.N. Vospominaniia o sozdanii aviakosmicheskoi i atomnoi tekhniki iz aliuminievykh

splavov [Memories of Aerospace and Nuclear Engineering in Aluminum Alloys]. Otdelenie khimii i nauk o materialakh RAN. 2nd. Moscow: Nauka, 2006, 287 p.

2. Krivov G.A., Riabov V.R., Ishchenko A.Ia., Mel'nikov R.V., Chaiun A.G. Svarka v samoletostroenii [Welding in aircraft construction]. Ed. B.E. Patona. Moscow: Izdatelstvo MIIVTs, 1998, 690 p.

3. Alieva S.G., Al'tman M.B., Ambartsumian S.M. Promyshlennye aliuminievye splavy [Industrial aluminum alloys:]. 2nd. Moscow: Metallurgiia, 1984, 528 p.

4. Lukin V.I., Grushko O.E. Osobennosti vliianiia metallurgicheskikh faktorov proizvodstva splava 1420 na kachestvo svarnykh soedinenii [Peculiarities of the influence of metallurgical factors of alloy 1420 production on the quality of welded joints]. Svarochnoe proizvodstvo, 1998, no. 1, pp. 8-9.

5. Ren L., Gu H., Wang W., Wang Sh., Li Ch., Wang Zh., Zhai Yu., Ma P. Efect of Mg Content on Microstructure and Properties of Al-Mg Alloy Produced by the Wire Arc Additive Manufacturing Method. Materials, 2019, vol. 12, p. 4160. DOI: 10.3390/ma12244160

6. Luo Ch., Li, H., Zhang, Yu., Li, J., Wen, Yu., Yang, L. Microstructure and Mechanical Properties of Tungsten Inert GasWeld Joints of Sprayed and Cast AluminiumLithium Alloy. Materials, 2020, vol. 13, pp. 3787. DOI: 10.3390/ma13173787

7. Kulekci M.K., Mendi F., Sevim I., Basturk O. Fracture toughness of friction stir welded joints of AlCu4SiMg aluminium alloy. Metalurgia, 2005, iss. 44, pp. 209-213.

8. Das G., Das M., Ghosh S., Dubey P., Ray A.K. Effect of aging on mechanical properties of 6063 Al-alloy using instrumented ball indentation technique. Mater Sci. Eng. A, 2010, iss. 527, pp. 590-1594.

9. Ozturk F., Sisman A., Toros S., Kilic S., Picu R.C. Influence of aging treatment on mechanical properties of 6061 aluminum alloy. Mater. Des., 2010, iss. 31, pp. 972-975.

10. Rafi H.K., Janaki Ram G.D., Phanikumar G., Prasad R.K. Microstructure and tensile properties of friction welded aluminum alloy A7075-T6. Mater. Des, 2010, iss. 31, pp. 2375-2380.

11. Mel'nikov A.A., Bunova G.Z. Tekhnologiia ter-moobrabotki aliuminievykh polufabrikatov [Technology of semi-finished aluminum heat treatment]. Samara: Samarskii gosudarstvennyi aerokosmicheskii universitet imeni akademika S.P. Koroleva, 2006, 128 p.

12. Fedoseeva E.M., Ol'shanskaia T.V., Prokhorov P.V. Metallograficheskie issledovaniia svarnykh shvov aliuminievogo splava sistemy Al-Mg-Li, podvergnutogo termovakuumnoi obrabotke [Metallographic examination of welds of Al-Mg-Li system aluminium alloy subjected to ther-mo-vacuum treatment]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie, 2020, vol. 22, no. 1, pp. 4053. DOI: 10.15593/2224-9877/2020.1.05

13. Grinin V.V., Lopatkin A.I., Ovchinnikov V.V. et al. Osobennosti svarki tonkolistovykh konstruktsii iz splava 1420 [Peculiarities of welding thin-sheet structures made of alloy 1420]. Svarochnoe proizvodstvo, 1985, no. 8, pp. 13-15.

14. Lukin V.I., Iakushin B.F., Nastich S.Iu. Issledovanie svarivaemosti sverkhlegkikh Al-Mg-Li splavov [Study of

weldability of ultralight Al-Mg-Li alloys]. Svarochnoe proizvodstvo, 1996, no. 12, pp. 15-20.

15. Fedoseeva E.M., Ol'shanskaia T.V. Termokine-ticheskii raschet fazovogo sostava svarnykh shvov aliuminievogo splava 1420 sistemy Al-Mg-Li. Chast' 1. Termokineticheskii raschet fazovogo sostava splava 1420 [Thermokinetic calculation of the phase composition of welds of aluminum alloy 1420 of Al-Mg-Li system. Part 1. Thermokinetic calculation of the phase composition of alloy 1420]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie, 2020, vol. 22, no. 4, pp. 48-55. DOI: 10.15593/2224-9877/2020.4.07

16. Liu X., Ye L., Tang J., Dong Yu., Ke B. Superplastic deformation mechanism of an Al-Mg-Li alloy by high resolution surface studies. Materials Letters, 2021, vol. 301, p. 130251.

17. Gureeva M.A., Ovchinnikov V.V., Riazantsev V.I. Metallovedenie svarki aliuminievykh splavov: uchebnoe posobie dlia srednego professio nal'nogo obrazovaniia [Metal Welding of Aluminum Alloys: Textbook for Secondary Vocational Education]. 2nd. Moscow: Izdateistvo Iurait, 2019, 243 p.

18. Kolachev B.A., Elagnn V.I., Livanov V.A. Me-tallovedenie i termicheskaia obrabotka tsvetnykh metallov i splavov: uchebnik dlia vuzov [Metallurgy and heat treatment of non-ferrous metals and alloys: textbook for universities]. 3nd. Moscow: MISIS, 1999, 416 p.

19. Sterenbogen, Iu.A. Primenenie matematiche-skikh metodov pri reshenii novykh zadach v oblasti sva-rochnoi nauki i tekhniki [Application of Mathematical Methods in Solving New Problems in Welding Science and Technology]. AN USSR. Ordena Lenina i ordena Trudovogo Krasnogo Znameni institut elektrosvarki im. E. O. Patona. Kiev, 1968, 11 p.

20. Fedoseeva E.M., Ol'shanskaia T.V. Termokineti-cheskii raschet fazovogo sostava svarnykh shvov aliuminievogo splava 1420 sistemy Al-Mg-Li. Chast' 2. Termokineticheskii raschet fazovogo sostava svarnogo shva, vypolnennogo provolokoi Sv-AMg-6 [Thermokinetic calculation of the phase composition of welds of aluminum alloy 1420 of Al-Mg-Li system. Part 2. Thermokinetic calculation of the phase composition of welds made by Sv-Amg-6 wire]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie, 2021, vol. 23, no. 2, pp. 62-69. DOI: 10.15593/2224-9877/2021.2.08

21. Fedoseeva E.M., Ol'shanskaia T.V. Issledovanie vliianiia termovakuumnoi obrabotki i elektronno-luchevoi svarki na formirovanie svarnogo soedineniia i fazovogo sostava aliuminievogo splava 1420 [Study of the effect of vacuum heat

treatment and electron-beam welding on the formation of the welded joint and the phase composition of aluminum alloy 1420]. 4aia mezhdunarodnaia konferentsiia «Elektronno-luchevaia svarka i smezhnye tekhnologii»: materialy konferentsii. FGBOU VO «NIU «MEI» 16-19 noiabria 2021. Moscow: Izdatelstvo MEI, 2021, pp. 372-287.

Поступила: 15.02.2022

Одобрена: 12.05.2022

Принята к публикации: 27.05.2022

Сведения об авторах

Ольшанская Татьяна Васильевна (Пермь, Россия) -доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета (Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, е-mail: tvo66@rambler.ru).

Федосеева Елена Михайловна (Пермь, Россия) -кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета (Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, е-mail: emfedoseeva@pstu.ru).

About the authors

Tatyana V. Olshanskaya (Perm, Russian Federation) -Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Welding Production, Metrology and Technology of Materials, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: tvo66@rambler.ru).

Elena M. Fedoseeva (Perm, Russian Federation) -Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Welding Production, Metrology and Technology of Materials, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky ave., Perm, 614990, Russian Federation, е-mail: emfedoseeva@pstu.ru).

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад всех авторов равноценен.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.