Диффузионная сварка в вакууме.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Предложена профессором Н.Ф. Казаковым. Детали с предварительно очищенными и подогнанными поверхностями устанавливают в вакуумной камере (10^-1 – 10^-2 Па) в положении сварки (обычно одна на другой). Нагревают стык до нужной температуры с помощью элементов сопротивления (вольфрамовые или молибденовые нагреватели, индуктор, электронный луч для тугоплавких металлов). Нагретые заготовки снимают небольшим усилием (10 – 20 МПа) в течении 5 – 20 мин.

Сварка обеспечивается за счет диффузии атомов соединяемых заготовок. Вакуум удаляет загрязнения: газы, частичные окислы. Кроме сварки однородных и разнородных металлов возможно сварка металлов с неметаллами: керамикой, стеклом.

Качество соединений высокое: физико-химические свойства заготовок не меняет, дополнительной обработки соединений не нужно. Применяется диффузионная сварка в основном в электронной технике, приборостроении и др.

Газопрессовая сварка.

Суть: заготовки сжимаются по оси и в стыке нагреваются газокислородным пламенем, подаваемым из сопел, расположенных по контуру (набор сопел – газовая горелка). Нагрев возможен до пластического состояния – требует тщательной подготовки торцов, или до оплавления – не требует оплавления концов. Варят трубы до 600 мм, рельсы и т.д. В отличие от стыковой можно варить значительно большие сечения (больше 100мм²). Всё возможно в полевых условиях. Окисления большого нет, т.к. пламя создает восстановительную атмосферу.

Индукционная высокочастотная сварка.

Штрипс сворачивают в трубу и пропускают через индуктор. Нагретые кромки сжимают. Скорость сварки до 50 м/мин. В основном трубы диаметром 12 – 60 мм. Однако используют и для больших труб до 400 мм.

Нанесение износостойких и жаростойких покрытий.

Наплавка.

На поверхность детали наносят каким-либо сварочным способом слой металла требуемого состава. Процесс называется наплавка. Применяется либо при ремонтных работах – восстановление изношенных поверхностей, либо для изготовления новых деталей, когда наносится спец. слой (износостойкий, жаростойкий и др.). Чаще всего применяется электродуговая наплавка – ручная, автоматическая и полуавтоматическая.

Применяется электрошлаковая наплавка: для получения качественных слоёв толщиной не менее 20 мм, для получения фасонных слоёв.

Для расплавления присадочного материала (порошок, ленты и т.д.) можно применять ТВЧ, плазменную дугу, газовое пламя и др.

В качестве наплавочного материала часто применяют твёрдые сплавы, обеспечивающие HRC 75-80.

Этим способом можно наносить плавленые карбиды обычно W (HRA 92-94) на поверхность режущего (бурового) инструмента.

Материалы для наплавки.

Литые – сателлиты: WC + CO + Fe.

Заменитель – сормайт: Fe + Cr +C+немного Ni.

Порошкообразные:

Сталинит - смесь FeMn + FeCr для наплавки зубьев эксковаторов, шеек камнедробилок и др.

Металлизация.

Для защиты от коррозии, износа можно применять металлизацию (медь, алюминий, цинк и др.), а также покрытия неметаллическими материалами (стеклом, эмалью, пластмассой).

Суть процесса: в горелку (дуговую, газовую, плазменную или ТВЧ) подаётся нужный материал (проволока, порошок). В ней он расплавляется и выносится струёй воздуха на металлическую поверхность.

Особенности технологии сварки различных металлов.

Свариваемость металлов.

Это прежде всего их способность сохранять исходный уровень свойств в около шовной зоне, т.е. зоне термического воздействия. В этой зоне возможно снижение пластичности металла из-за роста зёрен металла, из-за образования твёрдых малопластичных структур, насыщение водородом влаги. Из-за потери пластичности, напряжения после сварки могут привести к образованию трещин. Для металлов,

в которых при затвердевании резко уменьшается растворимость водорода (медь, алюминий и др.) важно особенно тщательно защитить от влаги (применение сухих материалов, меры защиты дуги и шва). В противном случае возможно образование газовой пористости.

В около шовной зоне возможно ухудшение других свойств – снижение коррозионной стойкости у нержавеющих сталей, повышение твёрдости чугунов и проблемы с обработкой резаньем и др. с учётом этих и других показателей свариваемости рассмотрим особенности сварки различных видов металлов.

Сварка углеродистых и легированных конструкционных сталей.

Низкоуглеродистые (до 0, 25 % ) и низколегированных (до 2 л 7) стали обладают хорошей свариваемостью и соединяются большинством способов сварки без особых трудностей.

Среднеуглеродистые стали (0.25-0.5 % С ) и сталей с повышенном содержанием легирующих (более 2 %) отличаются повышенной свариваемостью. При сварке плавлением для этих сталей используют предварительные подогревы (уменьшают напряжение) замедленные охлаждения (уменьшают склонность к закаливанию), делают отпуски сваренных деталей (для снижения напряжения и твёрдости). Обязательно применение сухих материалов (электродов, флюсов). При контактной, точечной и стыковой сваркой используют режимы, обеспечивающие пониженные скорсти нагрева и охлаждения.

Сварка высоколегированных корозионностойких сталей

.В этих Сталях нужно ускоренное охлаждение после сварки (медные подкладки) или паследующую(после сварки) закалку с высоких температур. Без этих мер основной защитный от коррозии элемент-хром будет связан в соединения с углеродом (карбиды) и перестанет выполнять защитные функции.

Сварка чугуна.

Она необходима при доводке отливок и ремонте деталей. Из-за высокого углерода весьма склонен к образованию непластичных структур.

Применяют либо нагрев завариваемых деталей (400-700°с) и сварку чугунными литыми электродами, либо сварку в холодном состоянии электродами, понижающими склонность к образованию твёрдых структур: медно-железистыми ( две проволоки), медно- никелевыми, стальными.

Сварку часто ведут науглероживающим газовым плавлением.

5.5.5. Сварка меди иеё сплавов.

Медь и её сплавы имеют высокую теплопроводность.

Поэтому сварку ведут обычно на режимах повышенной мощности. При толщинах более 4мм. Применяют подогрев до 300°С, медь большой толщины(> 30мм.) варят плазменной дугой.

Т.к. медь образует с О₂ легкоплавкие эвтектики и поглощает Н₂, то важно использовать при газовой сварке флюсы, растворяющие окислы, при дуговой целесообразны защитные газы. При сварке латуней приходится принимать специальные меры для защиты от паров цинка (респираторы) или для подавления их выделения (специальныефлюсы или создание плёнки окисла Zn на шве).

Бронзы (сплавы меди с разными элементами) варят, руководствуясь теми же принципами, что и при сварке меди.

Контактные методы сварки не применяют для меди из-за её низкого электросопротивления. Для бронз и латуней можно применять эти методы, т.к. их электросопротивление выше. Токи высокие.

Алюминий и его сплавы.

Сварка алюминия и его сплавов затруднена из-за образования тугоплавкого Al₂O₃на поверхности капель. Для понижения тугоплавкости применяют хлористые флюсы. Применяют сварку аргонно-дуговую на постоянном токе обратной полярности. Наиболеекачественная сварка в среде защитных газов.

Сварка алюминия.

Либо с использованием флюсов-смесей хлористых(NaCl, KCl, BaCl₂) и фтористых(CaF₂), солей. Газовая идуговая сварка.

Либо в защитных газах: плавящимися электродами на обратной полярности (используя катодный эффект) или неплавящимися на переменном токе с использованием спецальных источников тока.

Тугоплавкие металлы и сплавы.

Ti, Zr, Mo и др. обычно варят при тщательной защите инертными газами дуги и остывающего шва. Заготовки и присадочный материал перед сваркой подвергают дегазирующему вакуумному отжигу. Наиболее ответственные детали варят в камерах сконтролируемой атмосферой. Для малых деталей малогаборитные камеры по длине рук сварщика (руки в вакуумно-плотных перчатках). Крупногабаритные детали в????? камерах-сварщик работает в скафандре.

Наиболее качественную сварку тугоплавкихи высокоактивных металлов выполняют в электронно-лучевых установках.

Пайка металлов и сплавов.

Пайка-это соединение металлических заготовок без расплавления их кромок петём введения между ними припоя, образующего химические связи с металлом.

Для пайки необходимы припой, флюс, подготовка поверхности и нагрев.

Припои.

Все припои делят на две группы:

Твёрдые (Т_пл 500-1300°С; s_в250-500МПа);

Мягкие (Т_пл< 450°C, s_в40-60МПа).

Наиболее распространённые мягкие припои оловянно-свинцовые ПОС. ПОС-40, т.е. 40% олова, остальное-свинец. Т_пл 180-235°С.

Существуют более легкоплавкие припои (до 70°С) и жидкие пасты-металлические клеи, клей-смесьжидкого лития и порошков меди или никеля. Через некоторое время после нанесения свежеприготовленной пасты она твердеет и упрочняется из-за образования химических соединений.

Твёрдые припои - это сплавы: алюминий+медь+кремний. Т_пл~500°С. Cu-Sn-Si, Ag-Cu-Zn и др. Т_пл 750-1000°С.

Флюсы.

Паяемые кромки до пайки очищают механически или травлением. В процессе пайки окислы на кромках ошлаковывают или восстанавливают флюсами: солями, кислотами, олислами, органическими веществами.

Флюсы можно разделить на 4 группы:

а) на основе соединения бора (бура, борная кислота) применяют при пайке чёрных и цветных металлов;

б) на основе фторидов (NaF₂) – при пайке металлов с прочными окислами (титан, алюминий и др.);

в) на основе хлоридов (NaCl, BaCl₂) – в основном для алюминия и магния; водные растворы ZnCl₂ (паяльная кислота). Используют при низкотемпературной пайке сталей, никеля, меди, и её сплавов;

г) органические флюсы (канифоль, стеарин и др.) применяют для низкотемпературной пайки сплавов меди и, как исключение, для н/у сталей.

Иногда применяют самофлюсующиеся припои, содержащие в сплаве либо бор, либо фосфор, либо комбинацию: бор, кремний и фосфор. Эти компоненты припоя активно реагируют с окислами паяемого металла и основы.

Очистка от окислов возможна без флюсов – при пайке в вакууме.

Подготовка паяемых поверхностей.

Кромки подготавливают в соответствие с видом шва: (рис5.25) в нахлёстку (а), в косой стык (б), в стык (в) (См. Рис5.25) Производят тщательную механическую или химическую очистку.

Для нагрева применяют различные устройства: печи сопротивления и газовые паяльники, соляные расплавы, индукционный нагрев, нагрев в контактных сварочных машинах, газовыми горелками, лампами, источниками радиационного тепла (кварцевыми лампами, лазером и др.).

⇐ Предыдущая 1 23