Научная статья на тему 'Свойства сплава 1565чМ и его сварных соединений'

Свойства сплава 1565чМ и его сварных соединений Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
754
57
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АРГОНОДУГОВАЯ СВАРКА / ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА / СВАРКА ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ / МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ / КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ / ARGON-ARC WELDING / PLASMA-ARC WELDING / FRICTION STIR WELDING / MECHANICAL PROPERTIES / FATIGUE RESISTANCE / CORROSION RESISTANCE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Конюхов А. Д., Дриц А. М., Шуртаков А. К.

Определены механические свойства и коррозионная стойкость алюминиевого сплава 1565чМ системы Al-Mg в минеральных удобрениях. Установлено, что предел текучести и временное сопротивление сплава 1565чМ выше, чем у известного сплава АМг6, при равном относительном удлинении. Свойства сплава 1565чМ при воздействии статической, ударной и циклической нагрузок определены для сварных соединений, полученных тремя способами (аргонодуговой, плазменной сваркой и сваркой трением с перемешиванием). Абсолютные значения прочностных свойств алюминиевых сплавов несколько ниже, чем у низколегированных марок стали, используемой в вагоностроении, однако удельная прочность их в 2 раза выше. Экспериментально установлено, что листы из сплава 1565чМ по уровню свойств основного металла и сварных соединений соответствуют требованиям ОСТ 32.153-2000. Предпочтительной технологией для изготовления стыковых сварных соединений является сварка трением с перемешиванием, при которой ударная вязкость сварного соединения в 3 раза выше, чем у сварных соединений, полученных на том же сплаве при сварке плавлением.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Конюхов А. Д., Дриц А. М., Шуртаков А. К.

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

Properties of 1565chM Alloy and its Weld Joints

Mechanical properties and corrosion resistance of Al-Mg system-based 1565chM aluminium alloy in mineral fertilizers have been determined. It has been found that yield strength and ultimate tensile strength of the alloy are higher than those of well-known AMg6 alloy, elongation being equal. Properties of 1565chM alloy under static, impact and cyclic loads are determined for weld joints made by three techniques, namely: argon-arc, plasma-arc and friction stir welding. Absolute values of strength properties of aluminium alloys are somewhat lower in comparison with low-alloy steels used in van building, but their strength-to-weight ratio 2 times higher. It has been experimentally found that 1565chM alloy sheets comply with requirements specified by OST 32.153-2000 Standard in terms of property level of base metal and weld joints. Friction stir welding is a preferred technology for making but weld joints as in this case, fracture toughness of a weld joint is 3 times higher than that of weld joints of the same alloy, made by the fusion welding technique.

Текст научной работы на тему «Свойства сплава 1565чМ и его сварных соединений»

-Ф-

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

Научный редактор раздела докт. техн. наук, профессор В. С. Синявский

УДК 669.717/621.791.7

СВОЙСТВА СПЛАВА 1565чМ И ЕГО СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

А. Д. Конюхов, докт. техн. наук (ОАО ВНИИЖТ), А.М. Дриц, канд. техн. наук (ЗАО «Алкоа СМЗ»), А.К. Шуртаков (ОАО ВНИИЖТ, e-mail: press@vnii.ru)

Определены механические свойства и коррозионная стойкость алюминиевого сплава 1565чМ системы Al-Mg в минеральных удобрениях. Установлено, что предел текучести и временное сопротивление сплава 1565чМ выше, чем у известного сплава АМг6, при равном относительном удлинении. Свойства сплава 1565чМ при воздействии статической, ударной и циклической нагрузок определены для сварных соединений, полученных тремя способами (аргонодуговой, плазменной сваркой и сваркой трением с перемешиванием). Абсолютные значения прочностных свойств алюминиевых сплавов несколько ниже, чем у низколегированных марок стали, используемой в вагоностроении, однако удельная прочность их в 2 раза выше. Экспериментально установлено, что листы из сплава 1565чМ по уровню свойств основного металла и сварных соединений соответствуют требованиям ОСТ 32.153-2000. Предпочтительной технологией для изготовления стыковых сварных соединений является сварка трением с перемешиванием, при которой ударная вязкость сварного соединения в 3 раза выше, чем у сварных соединений, полученных на том же сплаве при сварке плавлением.

Ключевые слова: аргонодуговая сварка, плазменная сварка, сварка трением с перемешиванием, механические свойства, сопротивление усталости, коррозионная стойкость.

Properties of 1565chM Alloy and its Weld Joints. A.D. Konyukhov, A.M. Drits, A.K. Shurtakov.

Mechanical properties and corrosion resistance of Al-Mg system-based 1565chM aluminium alloy in mineral fertilizers have been determined. It has been found that yield strength and ultimate tensile strength of the alloy are higher than those of well-known AMg6 alloy, elongation being equal. Properties of 1565chM alloy under static, impact and cyclic loads are determined for weld joints made by three techniques, namely: argon-arc, plasma-arc and friction stir welding. Absolute values of strength properties of aluminium alloys are somewhat lower in comparison with low-alloy steels used in van building, but their strength-to-weight ratio 2 times higher. It has been experimentally found that 1565chM alloy sheets comply with requirements specified by OST 32.1532000 Standard in terms of property level of base metal and weld joints. Friction stir welding is a preferred technology for making but weld joints as in this case, fracture toughness of a weld joint is 3 times higher than that of weld joints of the same alloy, made by the fusion welding technique.

Key words: argon-arc welding, plasma-arc welding, friction stir welding, mechanical properties, fatigue resistance, corrosion resistance.

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

В 1986 г. фирма Johnstoun of America запустила завод по производству грузовых вагонов с кузовом из алюминиевых сплавов производительностью 5 000 вагонов в год. Первоначально основу производства составляли полувагоны для перевозки угля, затем было освоено производство крытых вагонов и вагонов для перевозки автомобилей. Особенностью технологии изготовления грузовых вагонов для перевозки угля фирмы Johnstoun of America (позднее Freight Car, США) является использование алюминиевых сплавов в конструкции кузова и стальной рамы (хребтовой и шкворневых балок). Все соединения элементов кузова и рамы выполнены без применения сварки. Основным типом соединения элементов кузова являются ШОГ-соедине-ния (штифты с обжимной головкой).

В России также делаются попытки освоить производство грузовых вагонов с кузовами из алюминиевых сплавов . Первые опытные вагоны были изготовлены в 60-х годах прошлого века в ОАО «Уралвагонзавод», однако серийное производство не освоено.

В 2005 г. ОАО ВАСО («Воронежское акционерное самолетостроительное объединение»), ОАО КУМЗ («Каменск-Уральский металлургический завод») совместно с ОАО ВНИИЖТ разработали конструкцию полувагона с кузовом из алюминиевых полых панелей (пат. 2 345 918 RU. С1). Полувагон выдержал все испытания, кроме эксплуатационных из-за появления трещин в хребтовой и шкворневых балках, изготовленных из алюминиевого сплава 1915.

В настоящее время в стадии проектирования и опытного изготовления находятся: хоппер - зерновоз и вагон - хоппер для перевозки

минеральных удобрений. Кузова вагонов из алюминиевых сплавов, рама стальная.

В качестве возможного варианта конструкции рассматривается применение сварки для изготовления кузова из алюминиевого сплава и ШОГ-соединений для крепления кузова с рамой.

В целях получения исходных данных для проектирования и расчета на прочность сварных соединений кузовов грузовых вагонов из алюминиевых сплавов в ОАО ВНИИЖТ по заказу ЗАО «Алкоа СМЗ» были проведены испытания основного металла в виде листов толщиной 5 мм и сварныхсоединений,выполненных тремя способами сварки (аргонодуговой, плазменной и сваркой трением).

Сварные образцы для испытаний при статической, ударной и циклической нагрузках изготовлены в организациях, специализирующихся на сварке конструкций из алюминиевых сплавов: ЦНИИ КМ «Прометей» (аргонодуго-вая сварка на установке FALTIG-400 AC/DC неплавящимся электродом, с присадочной проволокой марки СвАМг61), ОАО «Плазмек» (плазменная сварка неплавящимся электродом без механической зачистки кромок, присадочная проволока СвАМгб), ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель» (сварка трением с перемешиванием на установке FSM Super Stir Plant шведской компании ESAB).

В качестве основного материала использован лист толщиной 5 мм из сплава 1565ч, разработанного ЗАО «Алкоа СМЗ». Химический состав сплава 1565ч по ТУ 1-3-194-2011 и традиционных для вагоностроения алюминиевых сплавов АМг6 и 1915 по ГОСТ 4784-97 приведен в табл . 1.

Механические свойства листов из алюминиевых сплавов АМг6М и 1915 по ГОСТ

Химический состав сплавов Таблица 1

Сплав Содержание элементов, % вес.

Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti

АМг6 1565ч 1915 0,4 0,12 0,35 0,4 0,22 0,4 0,1 0,05-0,1 0,10 0,5-0,8 0,7-0,95 0,2-0,7 5,8-6,8 5,5-6,0 1,0-1,8 0,05-0,1 0,06-0,2 0,2 0,55-0,9 4,0-5,0 0,02-0,10 0,02-0,05 0,01-0,06

-Ф-

-Ф-

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

21631-76 и сплава 1565чМ по ТУ 1-3-194-2011 приведены в табл. 2. Листы из сплавов АМгбМ и 1565чМ (в отожженном состоянии), листы из сплава 1915 после закалки и естественного старения в течение 30-35 сут.

В ОАО ВНИИЖТ испытание основного металла проводили для определения влияния направления прокатки (анизотропии) и отжига на свойства, в том числе не приведенные в ТУ 1-3-194-2011.

Влияние анизотропии и отжига при 320 °С в течение 1 ч на механические свойства сплава при растяжении приведено в табл. 3.

Результаты испытания на растяжение свидетельствуют о том, что отжиг заметно снизил предел текучести сплава, но увеличил пластичность. Анизотропия свойств вдоль и поперек направления прокатки находится в пределах 1-2 % по временному сопротивлению

Таблица 2

Механические свойства при растяжении,

не менее

Сплав Толщина, мм МПа ст0,2> МПа 8, %, при Lo = 11,3/0

АМг6М 0,6-10,5 315 155 15,0

1565чМ 4,5-6,0 335 165 15,0

1565чМ 6,1-10,5 335 175 15,0

1915 5,0-10,5 315 195 10,0

Примечание. - расчетная длина рабочей части образца; F0 - площадь поперечного сечения рабочей части образца.

Таблица 3 Механические свойства сплава

Сплав, состояние Направление прокатки Временное со-против -ление, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, %

1565ч Вдоль Поперек 354-368 344-346 219-224 205-207 12,5-16,0 16-20

1565чМ Вдоль Поперек 366-367 358-361 171-176 172-179 20-23 19,5-23

Таблица 4

Ударная вязкость при разной температуре испытаний

Сплав, состоя-

Направление

2

KCU, Дж/см при температуре, °С

ние прокатки +20 -20 -40 -60

1565ч Вдоль Поперек 25 24 23 22 22 19,5 21,5 20,5

1565чМ Вдоль Поперек 35 37 37 35 38 36 33 34,5

и до 25 % по относительному удлинению для сплава 1565ч.

Ударную вязкость <Си определяли на стандартных образцах размером 55 х 10 х 5 мм с надрезом радиусом 1 мм при температуре 20, -20, -40, -60 °С. Результаты испытания даны в табл. 4

Отжиг листов привел к увеличению ударной вязкости в 1,5 раза, анизотропия по этому показателю находится в пределах точности определения <Си.

Испытания на изгиб проводили на образцах 200 х 20 х 5 мм, вырезанных вдоль и поперек направления прокатки в состоянии поставки и после отжига. Образцы сплава 1565ч в состоянии поставки выдержали изгиб на 180° на оправке радиусом г = 2,5^ а после отжига г = 1,5^ при меньших радиусах оправки происходит растрескивание образцов.

В дальнейшем испытания проводили на образцах, сваренных тремя способами сварки.

Аргонодуговая сварка выполнена двусторонним швом с разделкой свариваемых кромок. Сварка стыковых соединений выполнена за 4 прохода, скорость сварки 10-15 м/ч, сварочная проволока СвАМг61.

Плазменная сварка велась при обратной полярности,скорость сварки 24 м/ч, сварочная проволока СвАМг6.

Сварка трением с перемешиванием велась на оборудовании и инструментом фирмы ЕБАБ, шов двусторонний, скорость сварки 30 м/ч. Сварка осуществлялась без специальной подготовки поверхности (травления).

При определении свойств сварных соединений руководствовались методиками, пред-

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

усмотренными ОСТ 32.153-2000 и государственными стандартами на методы испытаний металлов ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9454-78, ГОСТ 25.502-79 и сварных соединений ГОСТ 6996-66.

Испытание сварных швов на растяжение проводили на плоских образцах типа XIII по ГОСТ 6996-66, расположенных поперек сварного шва, на машине «Шенк-гидропульс-100» (табл. 5).

Испытания на растяжение образцов основного металла (сплав 1565чМ) и его сварных соединений показали, что наличие сварного соединения, полученного сваркой плавлением, не приводит к заметному снижению временного сопротивления. Два образца из трех, сваренных аргонодуговой сваркой без удаления выпуклости шва, разрушились по основному металлу.

Все образцы, сваренные сваркой трением с перемешиванием, без расплавления, разрушились по основному металлу.

Отношение временного сопротивления сварных образцов из сплава 1565ч, выполненных тремя видами сварки, к временному сопротивлению основного металла находится в пределах от 0,94 до 1,06, что удовлетворяет требованиям ОСТ 32.153-2000 - не менее 0,9. Временное сопротивление образцов,

Таблица 5 Результаты испытания образцов на растяжение

Способ сварки ав(св.), МПа Место разрушения образца

Аргонодуговая с выпуклостями сварного шва 355 341 352 Основной металл Зона сплавления Основной металл

Аргонодуговая с удалением выпуклостей сварного шва 304 325 330 Сварной шов Сварной шов Сварной шов

Плазменная сварка с удалением выпуклости шва о со 41 со со Основной металл Сварной шов

Сваркатрением с перемешиванием 351 343 361 Основной металл Основной металл Основной металл

Рис. 1. Схема вырезки образцов для определения ударной вязкости

выполненных сваркой трением с перемешиванием, выше минимального значения временного сопротивления основного металла по ТУ 1-3-194-2011.

Ударную вязкость КСи сварных соединений определяли на стандартных ударных образцах с удалением выпуклости сварных швов размером 5х10х55 мм типа 7 по ГОСТ 9454-78 с надрезом радиусом 1 мм и глубиной 2 мм. Надрез располагался в металле шва, на границе сварного шва и в зоне термического влияния (на расстоянии 5 мм от границы сварного шва) в направлении толщины свариваемого листа (рис. 1). Испытания проводили при температурах +20, -40 и -60 °С.

Результаты испытания (рис. 2) показали, что минимальные значения ударной вязкости 23-29 Дж/см2 соответствуют металлу шва, выполненного аргонодуговой сваркой. На границе шва и в зоне термического влияния КСи составляет 39-48 Дж/см2, что в 1,5-2 раза выше, чем в сварном шве.

Подобная тенденция сохраняется на сплаве 1565чМ и АМг6 при температуре испытания +20 °С (рис. 2, б).

КСи сварного шва сплава 1565чМ, выполненного аргонодуговой сваркой, несколько выше, чем ударная вязкость шва, выполненного плазменной сваркой.

Высокие значения ударной вязкости КСи сварного шва показали образцы из сплава 1565чМ, сваренные сваркой трением с перемешиванием (рис. 3). Ударная вязкость сварного шва при температуре испытания +20 и -60 °С находится в пределах от 70 до 80 Дж/см2, что практически в 2 раза выше ударной вязкости основного металла и на гра-

-Ф-

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

N tt

§

к а

CS £

60 50 40 30 20 10 0

+20

8 «

Я

к а

CS £

60 50 40 30 20 10 0

1565 ч 1565 ч АМг6 Металл шва

нице шва (от 31 до 39 Дж/см2) и в 3 раза выше ударной вязкости сварных швов этого же сплава, полученных сваркой плавлением (аргонодуговой и плазменной). Столь высокие значения ударной вязкости сварного шва, полученного сваркой трением с перемешиванием, по-видимому, обусловлены эффектом термомеханического упрочнения, сопровождающегося уменьшением размера зерна и повышением плотности дислокаций.

Испытания на загиб проводили по ГОСТ 14019-2003 на оправках различного диаметра до получения угла загиба 180°. Использовали образцы размером 20 х 200 х 5 мм после удаления выпуклости шва. Испытания показали, что после удаления выпуклости шва и проплава образцы выдерживают загиб на 180° при отношении радиуса оправки к толщине листа r/t = 2,4. При удалении выпуклости шва только со стороны проплава отношение r/t = 3,0. Образцы, сваренные аргонодуговой и плазменной сваркой, разрушались по сварному шву. Для образцов, сваренных сваркой трением с перемешиванием отношение r/t = 1,7.

Сопротивление усталости определяли на плоских образцах размером 200 х 20 х 5 мм. Сварной шов располагался вдоль направления прокатки, образцы вырезали поперек сварного шва.

Дополнительно испытывали образцы с удалением выпуклости с обеих сторон сварного шва путем фрезерования специальной проволочной фрезой.

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

Испытания проводили путем циклического растяжения на гидропульсаторе «Шенк- гидропульс 100» при частоте 8 Гц, коэффициенте

-40 -60 Металл шва

+20

-40 -60 Граница шва

Температура испытания, °С а

+20 -40 -60

Зона термического влияния

1565 ч 1565 ч АМг6 Граница шва

1565 ч 1565 ч АМг6

Зона термического влияния

N tt

ко

м

я в ая

н р

а

£

Рис. 2. Влияние расположения надреза, температуры испытания (а), марки сплава (1565ч, АМг6) и способа сварки (аргонодуговая, плазменная) (б) на ударную вязкость образцов из сплава 1565ч

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

+20 -60 Металл шва

+20 -60 Граница шва Температура испытания, °С

+20 -60 Основной металл

Рис. 3. Ударная вязкость КСи металла и границы шва образцов из сплава 1565ч, выполненных сваркой трением с перемешиванием, при температуре испытания +20и-60 °С

асимметрии 0,1, базе испытания 107 циклов. По числу циклов до разрушения определяли положение участка ограниченной долговечности на кривой усталости Веллера и ограниченный предел выносливости.

Испытания показали, что образцы, сваренные аргонодуговой сваркой без удаления

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

250

200

150

100

а к

50

10000

100000 1000000 Число циклов

10000000

Рис. 4. Кривые ограниченной долговечности при испытании на сопротивление усталости:

♦ - аргонодуговая сварка без удаления выпуклости шва; ■ - то же, с удалением выпуклости шва; ▲ -плазменная сварка; х - сварка трением с перемешиванием

выпуклости сварного шва, имеют ограниченный предел выносливости 70 Н/мм2 (рис. 4).

Все образцы разрушились по границе сварного шва.

После удаления выпуклости и проплава сварного шва фрезерованием сопротивление усталости образцов, сваренных аргонодуговой сваркой, значительно возросло: при напряжениях Рмакс= 100 Н/мм2 образец выдержал 3,88 млн циклов нагружения, излом произошел по основному металлу вблизи захвата.

Ограниченный предел выносливости плоских образцов из сплава 1565чМ, сваренных

аргонодуговой сваркой без удаления усиления, составил 70 МПа, сваренных плазменной сваркой - 100 МПа при коэффициенте асимметрии 0,1 и базе испытания 107 циклов. После удаления усиления со сварных швов, выполненных аргонодуговой сваркой, их предел выносливости увеличился до 100 МПа. Образцы, сваренные с использованием сварки трением с перемешиванием, показали ограниченный предел выносливости 125 МПа. Образцы разрушались по границе шва.

Твердость металла в зоне сварного шва определяли на приборе Виккерс согласно ГОСТ 2999-75 путем вдавливания алмазной пирамиды нагрузкой 98,8 Н. Измерения проводили на поперечных макрошлифах. Отпечатки располагали на глубине 1 и 2,5 мм от поверхности листа через 1 и 2 мм, дорожками через все поперечное сечение сварного шва, с заходом в зону термического влияния сварки и основной металл. Результаты измерения приведены на рис. 5.

На образце, сваренном плазменной сваркой, твердость измеряли на глубине 1 мм от поверхности с лицевой стороны шва и со стороны проплава. Расстояние между отпечатками 1 мм.

Распределение твердости в сварных швах, выполненных аргонодуговой и плазменной сваркой, свидетельствует о том, что в зоне сварного шва, в зоне расплавления и последующей кристаллизации металла твердость снижается до 88-92 НУ при твердости основ-

98

о 97 > 96 Я 95

е 94

§ 93 И 92

О

я 91 н 90

к--

ш

-20

-10

0

10

96

о 95 £ 94

Я 93 £ 92 § 91 И 90 £ 89

88 87

110

> К

105

Расстояние от оси сварного шва, мм Расстояние от оси сварного шва, мм

ф — 1565 Д1 (глубина 1 мм, расстояние между отпечатками 1 мм);

■ — 1565 Д2 (глубина 2,5 мм, расстояние между отпечатками 2 мм)

- 1565 Д1 со стороны шва (глубина 1 мм, расстояние между отпечатками 1 мм);

1565 Д2 со стороны проплава (глубина 1 мм, расстояние между отпечатками 1 мм)

100

о

Ч а о

в

н

95

90 85

-20 -15 -10 -5

Расстояние от оси сварного шва, мм

^ — 1565 (СТП) Д1 (глубина 1 мм от поверхности, расстояние между отпечатками 2 мм);

■ — 1565 (СТП) Д2 (глубина 3 мм, расстояние между отпечатками 1 мм)

Рис. 5. Распределение твердости ИУЮ по ширине сварного шва, выполненного аргонодуговой (а), плазменной (б), сваркой трением (в)

0

в

-Ф-

-Ф-

-Ф-

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

ного металла и зоны термического влияния сварки 94-98 ИУ10 (рис. 5, б).

Распределение твердости вблизи сварного шва, выполненного сваркой трением с перемешиванием (рис. 5, в), свидетельствует о некотором повышении твердости металла шва (до 103-105 ИУ10) при твердости основного металла 94-98 ИУ10.

Из результатов измерения твердости следует, что сварной шов, выполненный сваркой трением с перемешиванием, отличается более высокой твердостью по сравнению со сварными швами, образующимися в результате кристаллизации расплавленного металла (аргонодуговая и плазменная сварка). Это связано с эффектом термомеханической обработки (измельчением зерна, повышением плотности дислокаций), возникающим при сварке трением с перемешиванием.

Два прохода (по одному проходу с каждой стороны поверхности листа) позволяют получить равномерное распределение твердости по толщине свариваемого листа (5 мм). Местный нагрев листа при втором проходе практически не снижает твердости сварного шва, образовавшегося при первом проходе.

Ускоренные коррозионные испытания проводили при переменном погружении в растворы минеральных удобрений и при постоянном погружении в увлажненную массу удобрений. Использовали два вида наиболее распространенных удобрений: калийные (хлористый калий) и фосфатные (аммофос).

Испытания проводили при переменном погружении образцов в растворы минеральных удобрений: 3%-й раствор хлористого калия и 3 %-й раствор аммофоса. Цикл испытания: 1 ч - полное погружение в растворы, 1 ч - высушивание на воздухе при комнатной температуре. После окончания рабочего дня (с 17.00 до 9.00), а также в субботу и воскресение образцы находились на воздухе.

Вторую партию образцов испытывали при полном погружении в увлажненную массу минеральных удобрений:

о

а

о «

И

н к о а С

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

0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

хлористый калий и аммофос. На каждый съем устанавливали на испытание по 3 образца размером 30 х 70 х 5 мм, сварной шов находился в середине образца, вдоль грани 30 мм. Общая продолжительность испытания 2 мес. Съемы образцов производили через 0,5; 1,0 и 2,0 мес.

После испытания в течение установленного срока образцы снимали, очищали от продуктов коррозии и взвешивали с точностью до 0,1 мг. По потере массы образцов рассчитывали проницаемость равномерной коррозии, мм/год.

Результаты коррозионных испытаний приведены на рис. 6.

Результаты испытания свидетельствуют о том, что образцы сплава 1565, сваренные аргонодуговой сваркой с удалением усиления сварного шва, имеют достаточно высокую сопротивляемость общей коррозии. Скорость коррозии при переменном погружении в растворы минеральных удобрений составляет менее 0,01 мм/год.

Скорость коррозии в увлажненной массе минеральных удобрений значительно отличается: в контакте с увлажненным хлористым калием - около 0,01 мм/год, а в увлажненном аммофосе - 0,12-0,06 мм/год. С увеличением продолжительности испытания скорость коррозии при переменном погружении в растворы удобрений и в контакте с увлажненной массой хлористого калия практически остается постоянной, а в контакте с увлажненной массой аммофоса - снижается с 0,12 до 0,06 мм/год.

Щ||| III ■ 1 1 |>|>| 1 1 I ■■■ 110 П П ■ 1 ■ I

а а а ,5 1 2 0, 3% КС1 а а а ,5 1 2 0, 3% аммофос а а а ,5 1 2 0, Увлажненный КС1 м м м ,5 1 2 0, Увлажненный аммофос

Рис. 6. Проницаемость коррозии при испытании в минеральных удобрениях

-Ф-

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ

Проницаемость коррозии на стали 10ХНДП при периодическом погружении в 0,5 %-й раствор хлористого натрия в течение 1050 суток составляет 0,32 мм/год, при наиболее жестких условиях испытания (переменное погружение в 3 %-й КС1) образцы алюминиевого сплава 1565 показали скорость коррозии (проницаемость) 0,01 мм/год, что в 16-32 раза меньше, чем скорость коррозии атмосферо-стойкой стали 10ХНДП, используемой для изготовления обшивки вагонов-минераловозов.

В настоящее время в Северной Америке в эксплуатации находятся более 150 тысяч полувагонов с кузовами из алюминиевых сплавов. Грузоподъемность вагонов 112 т, масса тары 18 т, допускаемая осевая нагрузка 32,5 т. Ведутся работы по повышению осевых нагрузок до 35 т и более. Грузоподъемность полувагонов отечественного производства 70-72 т

при массе тары 22-24 т, допускаемая осевая нагрузка 23,5 т.

Выводы

1. Алюминиевый сплав 1565чМ и его сварные соединения обладают комплексом свойств, позволяющим использовать его в конструкции кузовов грузовых вагонов.

2. Сварные соединения, выполненные сваркой трением, по сопротивлению усталости, ударной вязкости и твердости сварного шва имеют преимущество по сравнению с арго-нодуговой и плазменной сваркой.

3. Коррозионная стойкость сплава 1565чМ и его сварных соединений в минеральных удобрениях в несколько раз выше коррозионной стойкости стали 10ХНДП, используемой для обшивки грузовых вагонов.

-Ф-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.