Сварка плавлением разнородных металлов и сплавов – 2 часа

 

1. Особенности сварки разнородных металлов и сплавов.

2. Сварка стали с цветными металлами и сплавами.

2.1. Сварка стали с алюминием.

2.2. Сварка сталей с медью и ее сплавами

2.3. Сварка сталей с титаном (аргонодуговая неплавящимся электродом) .

2.4. Сварка сталей с ниобием, молибденом и ванадием.

3. Сварка разнородных цветных металлов и сплавов.

3.1. Сварка Al и его сплавов с медью.

3.2. Сварка алюминия и его сплавов с титаном.

3.3. Сварка меди и ее сплавов с титаном.

3.4. Сварка меди с ниобием, молибденом, танталом и сварка ниобия с молибденом

1. Особенности сварки разнородных металлов и сплавов

 

    Процесс образования соединений разнородных металлов можно разделить на 3 стадии:

    1. Сближение соединяемых поверхностей, при котором образуется физический контакт. Это происходит при расплавлении и растекании жидкого металла по поверхности твердого металла или при совместном расплавлении двух металлов.

    2. Активация атомов в области физического контакта и образование химических связей между атомами соединяемых металлов. Как в случае расплавления двух кромок, так и только одной кромки активация атомов происходит в результате нагрева.

    Первая и вторая стадии протекают параллельно.

    3. Развитие диффузионных и релаксационных процессов при охлаждении сварного соединения, определяющих величину остаточных напряжений и интенсивность образования хрупких химических соединений.

    При сварке разнородных металлов достаточно качественное сварное соединение получается для металлов, обладающих неограниченной взаимной растворимостью в жидком и твердом состоянии. Считается, что это происходит при различии атомных диаметров не более, чем на 15%.

    Металлы, образующие ограниченный ряд твердых растворов, эвтектики и химические соединения, снижающие прочность, пластичность и коррозионную стойкость шва относятся к плохо свариваемым или вообще не свариваемым. Тем не менее, для обеспечения качественного соединения сваркой плавлением в данном случае используют следующие приемы:

    1. Элементы, образующие при взаимодействии непрерывный ряд твердых растворов и не образующих эвтектик и химических соединений (Ti-Zn, Ti-Nb, Ti-Ta, V-Nb, Ni-Cu и др.) можно сваривать с расплавлением соединяемых поверхностей, но концентрация элементов в расплаве должна быть строго регламентирована. Это достигается варьированием формой скоса кромок, присадочным материалом и смещением источника нагрева в сторону той или иной кромки.

    2. Сварка в твердожидком состоянии, т. е. c расплавлением только одного металла, имеющего низкую температуру плавления (Fe-Mo, Cu-Mo ? ??.). Химические связи образуются в процессе смачивания жидким металлом поверхности твердого металла и при последующей диффузии.

    Основным препятствием для осуществления данного приема является образование хрупких интерметаллидных включений на границе сплавления. Для борьбы с данными прослойками применяют осаждение перед сваркой тонкого буферного слоя третьего металла на кромке, использование послесварочной термической обработки и т. д.

    3. Сварка с использованием промежуточных металлических или биметаллических вставок (Fe-Ti, Cu-Ti).

 

2. Сварка стали с цветными металлами и сплавами

 

2.1. Сварка стали с алюминием

 

    На сталь гальваническим путем наносят слой цинка или алюминия. Для углеродистых сталей лучшим покрытием является цинковое (алюминий на углеродистых сталях образует интерметаллиды, оттесняющие углерод и под прослойкой интерметаллидов образуется науглероженная зона, что снижает прочность соединения), а для аустенитных сталей– алюминиевое. Затем на стальную деталь наплавляется слой Al так, чтобы сталь не подплавилась и не повредить гальванический слой (дугу держат на присадке или на алюминиевой кромке, а присадка сбоку на стальной делали и т. д.), а затем наплавленный слой сваривают с алюминиевой деталью. Сварочная проволока из чистого алюминия или Св-А97 (с добавкой кремния). Проволока из Амг6 дает соединение меньшей прочности, за счет образования интерметаллидов. Режимы сварки и технология как при сварке алюминия. Последовательность наложения валиков должна предотвратить перегрев стальной детали и выгорание покрытия на нем, например:

 

2.2. Сварка сталей с медью и ее сплавами

.

    Медь, латунь и бронза свариваются со сталью всеми способами сварки плавлением и на режимах для сварки стальных деталей. Дугу смещают в сторону меди или ее сплавов. При наплавке меди на сталь необходимо, чтобы сталь не плавилась, т.е. температура стали должна быть менее 1100^оС и длительность контактирования меди со сталью была менее 0,01-0,015 с. В противном случае будет наблюдаться эффект Ребиндера (образование в стали, под слоем меди трещин, заполненных медью или ее сплавами, что обусловлено раскисляющим действием жидкой меди, проникающей в микронадрывы по границам зерен, при одновременном действии термических напряжений растяжения).

    Используют РДС (“Комсомолец 100” и др.), аргонодуговую сварку (БрКМц 3-1, БрАМц 9-2 и др.), сварку под флюсом (АН-26 + БрХ0,7, ОСЦ-45 + БрКМц 3-1 и др.) и ЭЛС.

 

2.3. Сварка сталей с титаном (аргонодуговая неплавящимся электродом)

 

    Сварка возможна только через вставки (образование хрупких интерметаллидных фаз TiFe, TiFe₂):

    – из чистого ванадия (не образует интерметаллидов с титаном, но возможно образование карбидов со сталью);

    – комбинированная из БрБ2 и тантала (бронза сваривается со сталью, а тантал сваривается с титаном), сварка со струйной и дополнительной защитой или в камерах с контролируемой атмосферой;

    – комбинированная из БрБ2 и ниобия (бронза сваривается со сталью, а ниобий сваривается с титаном), сварка ниобия и титана в камерах с контролируемой атмосферой, а бронзы со сталью – обычными методами.

 

2.4. Сварка сталей с ниобием, молибденом и ванадием

 

    ЭЛС, сталь расплавляют без расплавления тугоплавкого металла.

 

3. Сварка разнородных цветных металлов и сплавов

 

3.1. Сварка алюминия и его сплавов с медью

 

    Непосредственная сварка затруднена из-за различия физико-химических свойств алюминия и меди и образования хрупкой интерметаллидной фазы.

    На медь наносят слой цинка (0,05-0,06 мм), а затем сваривают аргонодуговой сваркой по той же схеме, что и сталь с алюминием, а также, при толщине 12-14 мм сваривают по флюсу АН-А1 + Св-А97. Дугу смещают в сторону меди и сварку ведут с дополнительной присадочной проволокой.

 

3.2. Сварка алюминия и его сплавов с титаном

 

    Используется АДС. Титан очищают от альфированного слоя и алитируют чистым алюминием. Затем на алитированную поверхность наплавляют слой чистого алюминия толщиной 5-8 мм. Далее изделие сваривают по технологии сварки алюминиевых сплавов.

 

3.3. Сварка меди и ее сплавов с титаном

 

    Непосредственная сварка затруднена из-за различия теплофизических свойств и образования интерметаллидов.

    Сварка (АДС со струйной защитой) производится через вставки:

    – из специально выплавленного сплава титана со стабильной b-структурой;

    – из сплава ВТ5;

    – из специально выплавленного сплава из титана и 30% ниобия.

 

3.4. Сварка меди с ниобием, молибденом, танталом

и сварка ниобия с молибденом

 

    Производится по технологии ЭЛС.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.

 

    1. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т1. Свариваемость материалов. Справ. изд. / Под ред. Э. Л. Макарова – М.: Металлургия, 1991.- 528 с.

    2. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т2. Технология и оборудование. Справ. изд. / Под ред. В. М. Ямпольского – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1996.- 574 с.

    3. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х т. Т.1. Защитные газы и сварочные флюсы / Б.Н.Конищев, С.А.Курланов, Н.Н.Потапов и др.; Под общ. ред. Н.Н.Потапова.– М.: Машиностроение, 1989.- 544 с.

    4. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х т. Т.2. Сварочные проволоки и электроды / Н.Н.Потапов, Д.Н.Баранов, О.С.Коровкин и др.; Под общ. ред. Н.Н.Потапова.– М.: Машиностроение, 1993.- 768 с.

 

 

Рассмотрено на заседании кафедры ОТСП

протокол № 12 от 12 июня 2000 г.

Зав. кафедрой _____________ В. А. Судник

⇐ Предыдущая3456789101112

Поделиться: