Технология изготовления корпусных конструкций из алюминиевых сплавов
Алюминиевые сплавы
В судостроении для корпусных конструкций наряду со сталями различных марок применяют легкие сплавы.
Легкие сплавы обладают высокой удельной прочностью и наиболее широко применяются при изготовлении скоростных судов, яхт, небольших катеров, а также надстроек судов (см. рис.12.1, 12.2).
Рис.12.1. Корпус яхты из алюминиевого сплава
Из легких сплавов наибольшее распространение получили алюминиевые удельной массой 2,6 – 2,8 г/см3. Алюминиевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью; меньше, чем сталь, подвержены обрастанию морскими организмами и немагнитны.
Рис.12.2. Стальное судно с надстройкой из алюминиевого сплава
Введение в алюминиевые сплавы таких металлов как марганец Mn, магний Mg, кремний Si, медь Cu, цинк Zn позволяет получать материалы с разнообразными механическими и технологическими свойствами (см. рис.12.3.).
По сравнению со стальным прокатом, эти сплавы имеют особенности в обработке, которые обусловлены химическим составом и механическими характеристиками
Алюминиевые сплавы разделяют на две группы:
– литейные, применяемые для изготовления фасонного литья;
– деформируемые, применяемые для изготовления листов, профилей и поковок.
Литейные сплавы в судостроении применяют для отливки судовых деталей любой конфигурации – дельные вещи, детали судовых устройств, оборудование кают и тому подобное.
Деформируемые сплавы в свою очередь разделяют на сплавы, упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой.
К термически не упрочняемым сплавам относятся:
а) – сплавы алюминия с марганцем – АМц (Al+Mn). Эти сплавы свариваются и предназначены для изготовления судовых конструкций, которые не рассчитываются на прочность (легкие переборки, листы зашивки), а также для деталей, которые изготавливаются штамповкой.
б) – сплавы алюминия с магнием – АМг (Al+Mg). Эти сплавы в зависимости от марки могут также применяться для корпусов морских и речных судов и быстроходных судов.
Для термически не упрочняемых сплавов по сравнению с термически упрочняемым характерна повышенная пластичность, более низкая прочность, хорошая свариваемость и более высокая коррозионная прочность.
Термически упрочняемые сплавы обладают более низкой коррозионной стойкостью и высокими механическими характеристиками, которые достигаются в результате термообработки. При повторном нагреве, например, в процессе сварки, прочность таких сплавов снижается на 40-60% и приближается к характеристикам термически не упрочняемых сплавов.
Рис.12.3. Основные системы легирования алюминиевых сплавов.
1 – литейные сплавы; 2 – термически не упрочняемые сплавы;
3 – сплавы, упрочняющие при старении.
Механические свойства легких сплавов зависят от вида изготавливаемых из них полуфабрикатов (листы, профили, панели, трубы), от их размеров, а также способа механической и термической обработки. В зависимости от этих условий для каждого сплава механические свойства могут изменяться в широком диапазоне.
Механические свойства некоторых алюминиевых сплавов приведены в таблице:
| Сплав | Предел прочности,  МПа
| Предел текучести  , МПа
| Относительное удлинение  , %
|
| Термически не упрочняемые сплавы | |||
| АМц | 88-147 | 18-22 | |
| АМг5 | 255-274 | 108-147 | 12-15 |
| АМг61 | 314-333 | 156-206 | |
| Термически упрочняемые сплавы | |||
| 1985Т | 343-411 | 206-274 | 14-16 |
| К48-1Т1 | 10-12 | ||
| Д16 | 225-480 | 230-352 | 8-13 |
Технологические свойства алюминиевых сплавов.
1. Все сплавы допускают правку и гибку в холодном или нагретом состоянии.
2. Режутся механической, плазменной, лазерной или водяной резкой.
3. С повышением температуры до 80 – 100 0С механические свойства сплавов значительно изменяются, что обуславливает повышенные требования к точности выдержки температурного режима.
4. Сплавы более чем сталь чувствительны к концентрации напряжений, поэтому нельзя допускать царапин, рисок, острых надрезов на поверхности деталей.
5. Сплавы имеют повышенную восприимчивость к наклепу в процессе холодной обработки давлением.
6. Сплавы не удовлетворяют условиям кислородной резки (Температура воспламенения металла выше температуры его плавления).
7. К недостаткам алюминиевых сплавов относятся более значительные по величине, чем при сварке стальных конструкций, сварочные деформации. Основными причинами этого являются в 2 раза более высокие, чем у стали коэффициенты теплопроводности 
и линейного расширения 
и в 3 раза меньший модуль нормальной упругости.
Сортамент материалов из алюминиевых сплавов включает листы, профили и прессованные панели. Листы из алюминиевых сплавов получают прокаткой, а профили и панели – прессованием. Прессованные профили изготавливают из заготовки – слитка, предварительно нагретого в печи и вложенного в контейнер пресса. Слиток продавливают сквозь матрицу, имеющую отверстия по контуру прессуемого профиля. Процесс прессования обеспечивает высокие механические свойства полуфабрикатов.