Рассмотрено влияние параметров асимметричного и модулированного токов на протяженность включений оксидной плены в швах и пористость соединений сплавов АМг6, 1420 и 1460, полученных при сварке неплавящимся электродом пульсирующей дугой. Применение асимметричного тока позволяет уменьшить в 3 раза относительную протяженность включений оксидной плены в швах сплава АМг6 и вероятность образования протяженных нитевидных включений в швах сплавов 1420 и 1460. Эффективная дегазация расплавленного металла сварочной ванны достигается при использовании модулированного тока с частотой модуляции 5 Гц.

Установлена зависимость сопротивления разрушению сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов 1420 и 1460 от способа сварки (плавящимся и неплавящимся электродом, электронным лучом). Показано, что различные тепловые условия сварки приводят к неодинаковой степени разупрочнения металла в околошовной зоне. Использование высококонцентрированного источника тепла при электронно-лучевой сварке обеспечивает более высокое сопротивление зарождению и распространению трещин. Из всех исследуемых зон сварных соединений металл границы сплавления шва с основным металлом имеет наименьшее сопротивление разрушению независимо от способа соединения.

Представлены результаты экспериментальных исследований сопротивления малоцикловой усталости стыковых соединений сплава АМг6 толщиной 6 мм при осевом отнулевом нагружении в зависимости от геометрии выпуклости шва, обусловленной способами сварки TIG и MIG. Обоснована возможность оценки предела ограниченной выносливости стыковых соединений по параметру отношения высоты выпуклости к ширине шва, который имеет удовлетворительную корреляцию с расчетным коэффициентом концентрации напряжений на границах шва.

Рассмотрено влияние качества изготовления и подготовки свариваемых материалов и присадочной проволоки, а также условий сборки и сварки соединений на появление макровключений оксидной плены в металле швов при сварке современных алюминиевых сплавов. Отмечены закономерности образования и расположения дефектов по сечению шва в зависимости от причин их возникновения. Проанализированы условия, способствующие окислительным процессам и снижению эффективности катодного разрушения оксидной плены в зоне сварки. Выявлены особенности формирования нитевидных продольных включений оксидной плены в центральной части шва при сварке литийсодержащих сплавов.

Исследовано разупрочнение основного металла в зоне термического влияния при электронно-лучевом (ЭЛС) и аргонодуговом (АДС) способах сварки механически и термически упрочненных алюминиевых сплавов (АМг6, 1420, 1201, 1460). Установлено, что при ЭЛС протяженность зоны разупрочнения в 4 - 5 раз меньше, чем при АДС. После искусственного старения наибольшая твердость в зоне термического влияния наблюдалась у сплава 1420, наименьшая - у сплава 1201.

Рассмотрено влияние добавок скандия в присадочные проволоки с различным содержанием магния на структуру, механические свойства швов и склонность их к образованию горячих трещин при сварке сплава АМг6. Установлено, что в процессе сварки плавлением образуется пересыщенный твердый раствор скандия в алюминии. Структура металла шва, полученного с использованием присадок типа СвАМг5 или СвАМг6, легированных 0,5 Sc, имеет смешанное дендритно-субдендритное строение. За счет твердорастворного упрочнения металла шва и измельчения его структуры достигается повышение его прочностных характеристик. Показатель горячеломкости швов, полученных при сварке образцов "Houldcroft" с присадочными проволоками, содержащими 0,5 Sc, составляет 7 и не зависит от количества основного легирующего элемента - магния.

Показано, что устойчивость процесса плазменной сварки проникающей дугой существенно повышается при наличии зазора в стыке между свариваемыми кромками. При этом даже основные параметры режима сварки, определяющие силовое воздействие дуги (амплитуда прямого тока, длина дуги, расход плазмообразующего газа), могут изменяться в довольно широких пределах без нарушения процесса формирования шва. Предложены специальные формы разделок, обеспечивающие повышение устойчивости формирования швов при сварке реальных конструкций. Получены качественные сварные соединения сплавов АДО, АМг6 и 1201 толщиной до 12 мм за один проход плазменной сваркой со сквозным проникновением дуги переменного асимметричного тока прямоугольной формы без применения сложного оборудования, поддерживающего параметры режима.

Исследовано влияние колебаний дуги, возникающих в результате пропускания переменного тока через участок присадки, на форму проплавления, твердость, структуру и механические свойства швов при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом алюминиевых сплавов 1201, АМг6, 1420 и 1460. Показано, что размеры проплавления швов зависят от значений токов, проходящих через дуговой промежуток и участок присадочной проволоки, и частоты смены их полярностей. Установлено, что при одинаковой глубине проплавления ширина швов и степень разупрочнения сварных соединений, полученных сваркой дугой с колебаниями, меньше, чем при сварке стационарной дугой. Интенсивное перемешивание расплавленного металла и изменение условий его кристаллизации способствуют формированию мелких равноосных дендритов, что обеспечивает повышение твердости металла шва и его прочности.

Проведен сравнительный анализ свойств листовых соединений сплава 1420, полученных сваркой плавлением с применением серийных и опытных присадочных проволок, содержащих скандий. Показано, что его введение в сварочные проволоки создает предпосылки дополнительного упрочнения металла шва. Предложен режим термической обработки, позволяющий получать равнопрочные сварные соединения с улучшенным комплексом физико-механических характеристик.

Рассмотрено влияние различных технологических факторов на образование протяженных нитевидных включений оксидной плены в швах при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом литийсодержащих алюминиевых сплавов. Предполагается, что основными причинами образования этих дефектов является более высокая температура плавления присадочного материала, чем основного. Предложены рекомендации, позволяющие получать качественные сварные соединения литийсодержащих алюминиевых сплавов.

Проведен сравнительный анализ механических характеристик соединений алюминиевых сплавов различных систем легирования, полученных дуговой сваркой плавящимся и неплавящимся электродом, с использованием серийных и опытных сварочных проволок, легированных цирконием и скандием.

Проведен сравнительный анализ механических соединений высокопрочных алюминиевых сплавов 1420 и 1460, полученных плазменной и аргонодуговой сваркой разнополярным асимметричным током неплавящимся электродом с использованием серийных сварочных проволок СвAMг63 и Св1201. Показано, что прочность и вязкость разрушения швов при внецентренном растяжении образцов существенно зависят от теплофизических условий сварки.

Проведен сравнительный анализ прочности и твердости в соединениях сплава 1441, полученных способами сварки плавлением и трением с перемешиванием. Показано, что процесс получения соединения за счет пластификации металла без его расплавления позволяет избежать образования характерных для алюминиево-литиевых сплавов дефектов и повысить предел прочности сварных соединений. Выявлено, что швы, полученные сваркой трением с перемешиванием, несимметричны относительно своей продольной оси. Установлено, что разрушение образцов при статических испытаниях происходит с той стороны, откуда металл вытесняется рабочим наконечником инструмента.

Сравнительно проанализирована вязкость разрушения металла швов высокопрочных алюминиево-литиевых сплавов 1420 и 1460, выполненных плазменной сваркой на весу и на подкладке при использовании серийных сварочных проволок СвАМг63 и Св1201. На основании анализа изломов образцов установлены особенности микромеханизма разрушения сварных соединений при внецентренном растяжении.

Проведен сравнительный анализ механических свойств наплавленного металла, полученного при использовании присадочных проволок типа Св1201 с различным содержанием меди и скандия. Показано, что введение скандия (0,5 %) в сварочные проволоки создает предпосылки для дополнительного повышения предела прочности и условного предела текучести швов. Предложены способы дополнительного повышения прочности сварных соединений и металла швов непосредственно в процессе сварки за счет пропускания тока через участок присадки и применения послесварочной термической обработки по специальному режиму.

Сопоставлены физико-механические характеристики соединений высокопрочного алюминиевого сплава 1420, полученных неплавящимся электродом в аргоне обычной стационарной и отклоняющейся от вертикальной оси (вследствие пропускания тока через присадочную проволоку) дугой. Определены показатели прочности и угла загиба сварных соединений (СС), а также прочности и ударной вязкости металла швов при использовании серийной сварочной проволоки СвАМг63. Установлены значения показателей вязкости разрушения, определяющие уровень надежности СС при эксплуатации конструкций. Проанализированы особенности микроструктуры швов и распределение их твердости.

Рассмотрены особенности формирования швов при сварке алюминиевых сплавов плавлением под воздействием высокотемпературного нагрева и трением с перемешиванием, обеспечивающего формирование шва за счет пластической деформации металла в зоне сварки. Приведена технологическая схема процесса сварки трением с перемешиванием и описаны основные принципы его реализации с помощью сконструированной лабораторной установки. Проанализированы показатели прочности и пластичности сварных соединений тонколистовых (1,8 - 2,4 мм) высокопрочных алюминиевых сплавов, полученных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом и трением с перемешиванием.

Рассмотрены современное состояние сварки трением с перемешиванием, конструкции рабочего инструмента, типы соединений при использовании данного способа сварки, особенности формирования соединений различных алюминиевых сплавов и их свойства. Описаны основные области применения сварки трением с перемешиванием.

Исследована стойкость высокопрочных сплавов системы Al - Zn - Mg - Cu против образования горячих трещин при аргонодуговой сварке в зависимости от суммарного количества и соотношения в них основных легирующих элементов (цинка, магния, меди), а также от наличия добавок скандия в основном и присадочном материалах. Показано, что повышение суммарного количества основных легирующих элементов в сплавах и введение 0,3 % Sc в металл шва позволяет существенно увеличить стойкость сварных соединений против образования горячих трещин.

Исследовано влияние макровключений оксидной плены в швах на механические свойства швов, полученных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом алюминиевого сплава АМг6 толщиной 6 - 12 мм. Получены зависимости прочности швов от площади таких дефектов, выходящих на поверхность со стороны проплава и находящихся внутри шва. По ним можно судить о допустимом уровне макровключений оксидной плены в швах при изготовлении сварных конструкций.