Введение
Глава 1. ВЫСОКОПРОЧНЫЕ АЛЮМИНИЕВО-ЛИТИЕВЫЕ СПЛАВЫ В КОНСТРУКЦИЯХ СОВРЕМЕННЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 15
1.1 .Характеристика типовых сварных конструкций из алюминиево-литиевых сплавов 15
1.2. Сравнительная оценка прочностных и технологических свойств отечественных и зарубежных алюминиево-литиевых сплавов 20
1.3. Технологические проблемы получения качественных сварных соединений в конструкциях из алюминиево-литиевых сплавов 26
1.4. Обоснование цели и задач исследований 42
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ПОР В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВО-ЛИТИЕВЫХ СПЛАВОВ 44
2.1. Аналитическая оценка вероятности гомогенного и гетерогенного возникновения зародышей газовых пузырьков 44
2.2. Механизмы образования зародышей газовых пузырьков
при сварке плавлением алюминиево-литиевых сплавов 47
2.2.1. Образование зародышей газовых пузырьков на базе соединений поверхностного слоя АЛС 48
Термодинамический анализ взаимодействия компонентов АЛС с атмосферой нагревательных печей 51
Структура поверхностного слоя АЛС 62
Состав и кинетика газов, выделяющихся при нагреве АЛС .... 67
Влияние режимов, среды нагрева, среды охлаждения на толщину поверхностного слоя АЛС 71
2.2.2. Экзогенный механизм возникновения зародышей газовых пузырьков на базе дефектов торцевой поверхности кромок 74
Механизм образования закрытых газовых полостей на торцах свариваемых кромок алюминиевых сплавов 75
Химическое взаимодействие алюминиевых сплавов с парами воды и углеродосодержащими соединениями 86
Результаты экспериментальных исследований экзогенного механизма образования зародышей газовых пузырьков на базе дефектов торцевой поверхности кромок 87
2.2.3. Экзогенный механизм образования зародышей газовых пузырьков на базе дефектов структуры основного металла в виде первичных микропор и расслоений 103
2.2.4. Эндогенный механизм образования зародышей газовых пузырьков при сварке алюминиево-литиевых сплавов 114
2.3. Физико-химические закономерности процесса развития пузырьков в объеме сварочной ванны 127
Коалесценция газовых пузырьков в ванне жидкого металла 127
Диффузионный механизм объединения газовых пузырьков 133
Развитие газовых пузырьков за счет испарения летучих 134
компонентов алюминиево-литиевых сплавов 138
Результаты экспериментальных исследований механизмов развития пузырьков в ванне алюминиево-литиевых сплавов 142
2.4. Исследование механизма и кинетики пузырьковой дегазации ванны металла 149
Стадия отрыва 149
Стадия всплывания 151
Стадия перехода через зеркало ванны 154
Результаты экспериментальных исследований механизма и кинетики пузырьковой дегазации сварочной ванны алюминиевых сплавов 156
2.5. Образование газовых пор при кристаллизации ванны и кинетика поведения водорода в порах при остывании металла 163
Выводы к главе 2 169
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА И УСЛОВИЙ СВАРКИ НА РЕАЛИЗАЦИЮ МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ 172
3.1. Влияние газосодержания и типа полуфабриката на реализацию механизмов образования зародышей газовых пузырьков при сварке АЛС 173
3.2. Влияние способа сварки на образование микропористости в зоне сплавления АЛС 184
3.3. Тепловое воздействие на металл околошовной зоны при сварке сплава 1420 различными способами сварки 189
3.4. Определение уровня остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях сплава 1420 196
3.5. Проявление экзогенного механизма образования зародышей газовых пузырьков при сварке плавлением сплава 1420 204
Выводы к главе 3 > 207
Глава 4. РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕР ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ УЗЛОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВО-ЛИТИЕВЫХ СПЛАВОВ 208
4.1. Разработка технологии изготовления листов сплава 1420 с уменьшенной толщиной поверхностного слоя 208
4.2. Разработка процесса катодной очистки сжатой дугой кромок деталей АЛС перед сваркой 212
4.3. Разработка технологической пробы для оценки качества полуфабрикатов алюминиево-литиевых сплавов большой толщины 217
4.4. Совершенствование процесса автоматической дуговой сварки вращающимся электродом применительно к изготовлению конструкций из алюминиево-литиевых сплавов 224
4.4.1. Схема и основные параметры процесса сварки вращающимся электродом 224
4.4.2. Влияние вращения дуги на структуру и свойства сварных соединений сплавов 1420 и 1460 236
4.4.3. Оптимизация газовой защиты сварочной ванны при дуговой сварке алюминиево-литиевых сплавов 240
4.5. Разработка процесса электроннолучевой сварки алюминиево-литиевых сплавов сканирующим лучом несимметричного сечения 244
4.5.1. Схема процесса ЭЛС сканирующим лучом несимметричного сечения 244
4.5.2. Влияние сканирования луча несимметричного сечения на качество сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов 247
4.5.3. Дополнительные технологические возможности повышения уровня механических свойств сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов при ЭЛС 254
4.6. Совершенствование способа сварки сжатой дугой применительно к изготовлению узлов из алюминиево- литиевых сплавов 258
4.6.1. Основные схемы процесса сварки сжатой дугой алюминиевых сплавов 25 8
4.6.2. Свойства и структура сварных соединений АЛС, полученных сжатой дугой 267
4.7. Исследование технологии устранения дефектов сварных соединений АЛС 270
4.8. Разработка технологии сварки и исследование свойств сварных соединений разноименных алюминиево-литиевых сплавов 280
4.9. Результаты сравнительных исследований свойств сварных соединений российских и американских алюминиево-литиевых сплавов 284
4.10. Исследование особенностей формирования соединений из пористых металлических материалов 291
Выводы к главе 4 ; 298
Глава 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 300
5.1. Технология электроннолучевой сварки силовых узлов планера летательного аппарата 301
5.2. Разработка технологии сварки тонколистовых ребристых панелей из высокопрочного алюминиево-литиевого сплава 1420 309
5.3. Разработка технологии сварки сжатой дугой соединений балок продольного силового набора 316
5.4. Разработка технологии изготовления герметичных емкостей 320
5.5. Технология изготовления корпусных деталей 324
5.6. Технологический процесс изготовления сварных фильтрующих элементов патронного типа из пористых металлических материалов 326
Выводы к главе 5 332
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 333
Список литературы 337
Приложения 367
