Алюминиевые сплавы
Разработкой и промышленным освоением высокопрочных коррозионно-стойких алюминиевых сплавов для морского применения институт начал заниматься в 1955 году в связи с необходимостью строительства отечественного скоростного флота.
Специалистами института создана серия термически неупрочняемых алюминиевых сплавов системы Al–Mg (марок 1561, 1561Н, 1565ч, 1575, 1575-1), предназначенных для изготовления сварных конструкций, работающих в морской воде в течение длительного времени.
Одной из важнейших характеристик отечественных морских алюминиево-магниевых сплавов 1561, 1565ч, 1575, 1575-1 является хорошая свариваемость всеми видами сварки плавлением, при этом прочность сварных соединений без дополнительной термической обработки составляет не менее 90% прочности основного металла, а коррозионная стойкость сварных соединений в морской воде остается такой же, как у основного металла.
Из сплава 1561 построены самые большие в мире десантный корабль на воздушной подушке «Зубр» и экраноплан «Лунь», более 2000 судов на подводных крыльях и воздушной подушке типа «Комета», «Полесье», «Восход», «Колхида», «Ирбис», «Гепард», «Линда» и др.
Перспективным является применение алюминиево-магниевых сплавов в современных сварных конструкциях автоцистерн и кузовов железнодорожных вагонов. Это обусловлено удельным весом алюминиевых сплавов, который практически в три раза меньше, чем у низколегированной стали, при этом удельная прочность в два раза больше, а коррозионная стойкость в нейтральных и кислых средах выше более чем в десять раз.
В настоящее время в судостроении и при строительстве наземного транспорта применяется разработанный специалистами института алюминиево-магниевый сплав марки 1565ч повышенной прочности и пластичности, что обеспечивает весовую эффективность 15–20% по сравнению с традиционными сплавами.
Благодаря оптимальному сочетанию характеристик прочности и пластичности и отсутствию низкотемпературного охрупчивания сплавы 1561, 1565ч, 1575, 1575-1 перспективны для строительства конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях Севера. Эти сплавы и сварные соединения из них сохраняют высокую прочность, пластичность и вязкость при температурах до –165°С.
В институте создан ряд высокопрочных коррозионно-стойких термически упрочняемых сплавов систем Al–Zn–Mg и Al–Zn–Mg–Cu марок 1980, 1941 и 1943 с пределом текучести до 450 МПа.
Сплав 1980 относится к классу термически упрочняемых свариваемых коррозионно-стойких Al-Zn-Mg сплавов, для повышения прочности и коррозионной стойкости которых необходимо применять специально разработанные режимы термической обработки. Материал является перспективным для бурильных и эксплуатационных труб, резервуаров для специальных сред, деталей, работающих в области температур до 100°C, глубоководных аппаратов поискового, спасательного и исследовательского назначения.
Термически упрочняемые сплавы 1941 и 1943 системы Al–Zn–Mg–Cu относятся к классу несвариваемых алюминиевых сплавов и используются для изготовления конструкций с применением клепаных соединений, для изделий нефтегазодобывающей промышленности, оборудования и конструкций шельфовых платформ, глубоководных райзеров, бурильных труб и пр.
Специалистами института разработаны и освоены промышленные технологии производства широкого сортамента катаных листов и плит, прессованных профилей, панелей и труб, штамповок и поковок из сплавов 1561, 1561Н, 1565ч, 1575, 1575-1, 1980, 1941 и 1943 на отечественных металлургических заводах.
Применение в отечественном судостроении цельнопрессованных панелей обеспечило повышение несущей способности и надежности корпуса за счет уменьшения объема сварных соединений и трехкратное увеличение производительности сборочно-сварочных работ.
К оригинальным разработкам предприятия, наиболее востребованным в судостроении и других отраслях техники, относится биметаллический композиционный материал алюминий – сталь, получаемый совместной прокаткой стальных и алюминиевых листов. Получаемый слоистый биметалл незаменим в качестве переходного элемента при строительстве водоизмещающих судов всех классов и назначений для соединения сваркой плавлением алюминиевых надстроек со стальным корпусом.
Сварные узлы с применением биметалла
Малотоннажное производство биметаллических полос алюминий – сталь марки КБМ-1 освоено на базе Научно-производственного экспериментального комплекса НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» и освидетельствовано в системе Российского морского регистра судоходства (РМРС). Поставка биметалла осуществляется на отечественные судостроительные заводы.
Специалистами института разрабатываются новые способы сварки алюминиевых сплавов и совершенствуются технологии, применяемые в современном судостроении для изготовления сварных конструкций.
Весьма перспективным и актуальным направлением исследований специалистов предприятия являются работы по освоению и внедрению в промышленность нового высокотехнологичного способа сварки алюминиевых сплавов – сварки трением с перемешиванием (СТП). Применение СТП позволяет изготавливать сварные детали и конструкции из алюминиевых катаных и прессованных полуфабрикатов любой толщины, включая тонкостенные полуфабрикаты без остаточных сварочных деформаций и поводок.