Среди термически упрочняемых алюминиевых сплавов перспективными являются свариваемые сплавы системы Al—Zn—Mg. Одной из главных особенностей этих сплавов является способность их сварных соединений к самозакаливанию и естественному старению без повторной ТО. Исследования, проведенные в 60-е годы, показали возможность разработки некоторых свариваемых сплавов Аl—Zn—Mg с удовлетворительной коррозионной стойкостью. Было отмечено, что прочность сварного соединения достигает прочности основного материала (350—400 МПа) по истечении трех месяцев естественного старения после сварки. Коррозионные испытания сварных образцов показали удовлетворительные результаты.

На основе выполненных исследований предложены сплавы В92ц, В92 и 1915. Сплавы системы Al—Zn—Mg превосходят по прочности и текучести сплавы АМг6 в отожженном состоянии, сохраняя свои преимущества при низких температурах.

Сплавы применяются в конструкциях в закаленном и естественно или искусственно состаренном состояниях. Высокие и стабильные свойства сплавов достигаются при искусственном старении. Механические и коррозионные свойства зависят от режима ТО.

Сплавы упрочняются естественным и искусственным старением после закалки от 450—470°С. Основной прирост прочности при естественном старении происходит в течение первых 30 сут.

Искусственное старение сплавов (Tl) выполняется по двухступенчатому режиму и зависит от марки сплава. Так, для сплава 1915 первая ступень составляет 95—105°С в течение 24 ч и вторая ступень — 145—155°С, 10 ч, а для сплавов В92ц, В92 первая ступень - 60—70°С, 24 ч, вторая ступень — при 195-205°С, 2-3 ч.

Сплавы системы А1—Zn—Mg деформируются в горячем и холодном состоянии. Технологическая пластичность их в горячем состоянии выше, чем у сплава АМг6. Сплав 1915 успешно подвергается высокоскоростному прессованию благодаря высокой пластичности.

При изготовлении сварных конструкций следует предусматривать мероприятия, позволяющие выносить сварные швы из зоны изгибающих напряжений и перепада жесткостей. Тщательная отработка конструктивных форм в зоне сварного соединения может благоприятно сказаться на прочности соединения.

Детали из сплавов Аl—Zn—Mg, поступающие на сборку и сварку, могут быть в свежезакаленном состоянии или после закалки без ограничения срока естественного старения. После сварки для сплавов В92ц, В92 рекомендуется естественное старение ≥30 сут, тогда как для сварных соединений сплава 1915 необходима ТО по режиму искусственного старения.

При сварке сплавов В92,1915 не допускается выполнять швы без присадочной проволоки. Правка сварных узлов из сплава 1915 осуществляется до искусственного старения не позже чем через 6 ч после сварки. Правку сварных деталей из сплавов В92ц, В92 рекомендуется выполнять в течение не более 10 ч после сварки. Приложение ударной нагрузки к шву не допускается.

Особенность сплавов В92ц, В92, 1915 — самозакаливаемость в процессе сварки. Сплав 1915 при средней прочности обладает хорошей технологической пластичностью и удовлетворительной свариваемостью (при дуговой и контактной сварке), сплавы В92ц, В92 — удовлетворительной свариваемостью.

Улучшение свариваемости достигается при применении специально разработанной проволоки: для сплавов В92ц, В92 — марки В92ц и для сплава 1915 — марки Св1557.

Прочность сварного соединения после трехмесячного естественного старения составляет 0,8—0,85 прочности основного металла. Механические свойства сварных соединений зависят от вида полуфабриката, а также от схемы обработки сварного узла. Искусственное старение сварной конструкции повышает прочность соединения на 30—40 МПа (при снижении характеристик пластичности).

Сплавы В92ц, В92 и 1915 имеют удовлетворительную коррозионную стойкость, тем не менее при длительном вылеживании в условиях солнечного нагрева (дополнительно протекает процесс старения, приводящий материал к перестариванию) у них проявляется склонность к коррозионному растрескиванию. Поэтому указанные сплавы не нашли еще широкого применения.

При естественном старении сплав 1915 склонен к расслаивающей коррозии. Ступенчатое искусственное старение сварных конструкций из этого сплава по режиму 100°С, 24 ч + 175°С, 5 ч обеспечивает высокое сопротивление коррозионному растрескиванию и расслаивающей коррозии.

Алюминиевые сплавы системы Al—Zn—Mg—Cu наряду с высокими прочностными характеристиками обладают и удовлетворительными технологическими и коррозионными свойствами. На основе этих сплавов в настоящее время разрабатывают порошковые и гранульные материалы. Сплавы этой системы широко представлены в промышленных изделиях развитых стран: в Японии — сплав ESD, Франции — A-Z8GV, Германии — Z74S, Англии - DTD5150, США - 7178, 7475, 7075, 7175 и др.

Отечественные сплавы В96ц, В93, В96ц3 и др. (с 40-х годов сплав В95) создавал, в основном для авиации, коллектив металловедов под руководством И. Н. Фридляндера.

Серьезными недостатками сплавов системы А1—Zn—Mg—Cu является их низкая сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением, а также неудовлетворительные пластические свойства сварных соединений. Поэтому данные сплавы до сих пор относят к классу трудносвариваемых, хотя контактная сварка их большого затруднения не вызывает.

В 70-е годы разработан опытный сплав марки 1963 химического состава, %: Zn 6-7, Mg 2,5-3,1, Cu 1,6—2,0, Cr 0,14—0,18, Zr 0,12-0,18, Fe<0,3 и Si<0,15. Материал до сварки подвергают упрочняющей термообработке по следующей схеме: закалка от 465°С с последующим двухступенчатым (коагуляционным) старением при 110°С в течение 4 ч и при 180°С также в течение 4 ч.

Для определения технологической прочности при аргоно-дуговой сварке листового материала толщиной 2 мм на крестовых пробах и пробах МВТУ ЛТП1-6 применяли присадочные проволоки систем Al—Zn—Mg—Cu и Аl—Mg различных составов. По критической скорости деформации эти проволоки можно расположить в следующей последовательности:

1) проволока, модифицированная 0,2% Zr и 0,3% (Si+Fe), — А_кр=7 мм/мин;

2) проволока с 0,2% Ti, 0,5% (Si+Fe) — А_кр=6,5 мм/мин;

3) проволока с 0,2% Zr, 0,1% (Si+Fe) — A_кр=5,8 мм/мин.

В то же время лучшей из проволок системы Аl—Zn—Mg—Cu соответствовало значение А_кр=4,6 мм/мин. Преимущество проволок системы Аl—Mg заключается в понижении содержания меди в швах на 50—70% по сравнению с проволоками системы Al—Zn—Mg—Cu, а также в эффективном взаимодействии циркония с железом — последнее при сварке следует рассматривать в качестве модификатора, а не примеси.

На листовом материале 1963 толщиной 4 мм установили влияние термических циклов автоматической аргоно-дуговой (АДС) и плазменно-дуговой (ПДС) сварки переменным током с применением проволоки системы Аl—Mg (с цирконием) на стальной технологической подкладке, а также ЭЛС на остающейся подкладке без присадочного материала. Определяли свойства соединений при диапазоне скоростей сварки от 10 (АДС) до 60 м/ч (ЭЛС) с погонной энергией 0,12—1,3 мДж/м (разница более чем в 10 раз), что позволило оптимизировать режимы и выбор способа сварки.

Результаты изучения свариваемости сплавов системы Аl—Zn—Mg—Cu позволили рекомендовать автоматическую аргоно-дуговую сварку для изделий ответственного назначения.

При использовании современных достижений металлургии и металловедения алюминиевых сплавов этой системы возможно применение газоэлектрической и электронно-лучевой сварки в строго контролируемых условиях.

Сплавы АК6 и АК8 системы Al—Mg—Si—Cu удовлетворительно свариваются точечной контактной сваркой. При сварке плавлением эти сплавы склонны к образованию горячих трещин. Свариваемость сплава АК8 несколько улучшается при использовании присадки типа АК5, содержащей 0,15—0,30% Ti. Коэффициент трещинообразования при этом не превышает 10—13%, а прочность сварного соединения в зависимости от толщины материала достигает 0,5—0,7 прочности основного металла. Равнопрочность сварного соединения обеспечивается утолщением свариваемых кромок посредством химического или механического фрезерования.