МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра _ ТИ-3 «Информационное обеспечение технологии соединения материалов» ___________________________________________

(шифр и наименование кафедры)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой___

_____(Ямпольский В.М.)

«___»_________2013__г.

Только для студентов по

специальностям подготовки

по специальности 150202 Технология и оборудование

сварочного производства _

(шифры специальностей)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

На лабораторную работу №_3__

по дисциплине 4349 «Свариваемость металлов и сплавов »

(шифр и наименование учебной дисциплины)

ТЕМА СВАРИВАЕМОСТЬ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

(наименование темы практического занятия)

Обсуждены на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«__»___________2013__г.

Протокол № __

МГУПИ – 2013__г.

Лабораторную работу №_3 СВАРИВАЕМОСТЬ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ /сталь-медь/

(наименование)

2. Время: _4_ часа (___ мин.).

4. Место проведения: ___ лаборатория

5. СОДЕРЖАНИЕ

5.1. Перечень отрабатываемых учебных вопросов и действий :

- 1-й учебный вопрос _Основные затруднения при сварке ____

(наименование учебного вопроса, дейстия

________________________________________________________

- 2-й учебный вопрос Формирования сварных соединений _

(наименование учебного вопроса, дейстия)

________________________________________________________

- 3-й учебный вопрос _ Предупреждение дефектов при сварке.

(наименование учебного вопроса, действия)

________________________________________________________.

5.2. Методические рекомендации обучаемым по подготовке к практическому занятию:

СВАРИВАЕМОСТЬ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ /сталь-медь/

1.Введение.

Затруднения при сварке разнородных металлов и сплавов обус­ловлены тем, что они различаются физическими, механическими и физико-химическими свойствами, которые определяют как взаимодейс­твие металлов между собой, так и их взаимодействие с вновь обра­зующимися фазами.

Большинство пар свариваемых разнородных металлов или спла­вов различается температурой плавления, плотностью, жидкотекучестью, коэффициентами теплофизических свойств: коэффициентом ли­нейного расширения, кристаллографическим характеристиками типом решётки и её параметрами. С увеличением различия основных свойств металлов усложняется технология их сварки.

Прочные связи в сварном соединении образуются за две стадии: I/ Сближение соединяемых металлов на расстояние, обеспечивающее образование физического контакта и возникновение межатомного взаи­модействия, достигаемое:

а/ в процессе смачивания твёрдой поверхности жидкой;

б/ совместной пластической деформацией двух твёрдых веществ. Первая стадия - физическое взаимодействие металлов.

2/ Образование либо металлической связи /чистые металлы/, либо ковалентной связи /химические соединения, окислы/. Вторая стадия - химическое взаимодействие металлов и неметаллов. Длительность и условия протекания этих стадий определяют проч­ность сварного соединения. Образование сварных соединений с удов­летворительными свойствами возможно для металлов, обладающих неог­раниченной взаимной растворимостью в жидком и твёрдом состояниях например, Cu-Ni, Ti-Zn, и т.д./. Металлы, образующие ограниченный ряд твёрдых растворов, эвтектики и химические соединения, снижающие механические свойства сварного соединения, относятся к трудносвариваемым /Fе - Аl; Fe-Сu и т.д./. Сваривать такие пары металлов удаётся тогда, когда обеспечиваются:

I/ Минимальное время контактирования соединяемых металлов в жид­ком состоянии, что уменьшает размеры прослоек хрупких фаз, либо даже предотвращает их возникновение .

2/ Надёжная защита металла при сварке от взаимодействия с окру­жающим воздухом.

3/ Предотвращение образования хрупких фаз подбором промежуточных однородных или комбинированных из разных металлов вставок, хорошо сваривающихся с любым металлом свариваемой пары.

4/ Подавление роста, интерметаллических хрупких фаз легированием металла шва.

При сварке плавлением длительность нагрева и контактировани свариваемых металлов регулируют смещением источника тепла на один из металлов / более теплопроводный или легкоплавкий. Применяют режимы, обеспечивающие ограничение температуры нагрева стали, до­ли её в расплаве. Лучшие результаты достигаются, если сталь вооб­ще не расплавлять.

При сварке меди со сталью одним из основных дефектов при сварке является образование в стали, находящейся в контакте с жидкой медью, околошовных трещин, заполненных цветным металлом. Ухудшают свариваемость стали с медными сплавами образование в околошовной зоне у границы сплавления промежуточных хрупких прос­лоек. Для уменьшения образования трещин рекомендуется вести свар­ку на минимальной погонной энергии ; е качестве присадочного ме­талла следует применять никелевый сплав МНЖ-5-1 или бронзу Бр АМц 9-2. При дуговой сварке плавлением дугу следует смещать в сторону меди или её сплавов. Требуется, чтобы не было расплавле­ния стали, но она должна хорошо смачиваться /сварка-пайка/.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Представлены сварные соединения меди со сталью IX25H5T толщиной 1 mm, выполненные:

1. Импульсной лазерной сваркой с дополнительной защитой сварочной ванны аргоном.

2. Аргоно-дуговой сваркой. J = 40...60 А /малоамперная дута/. Присадочная проволока MHЖ-5-1, диаметром d - 0,8 мм. Соединение стыковое с V -образной разделкой кромок. Скорость сварки V = 2...4 мм/с.

Требуется:

1. Оценить характер формирования сварных соединений;

2. Определить наличие дефектов соединения.

3. Определить структурное состояние различных зон сварного соединения /. Замерить и зарисовать участки сварного шва, линии оплавления, где образование соединения произошло в результате смачивания твёрдого металла жидким металлом присадка или в ре­зультате расплавления обоих металлов.

4. Указать какие технологические, металлургические и конс­труктивные меры использованы при сварке меди со сталью для полу­чения качественного сварного соединения.

Импульсная лазерная сварка.

1. Шов формируется рядом перекрывающих друг друга точек. Обеспечено неполное проплавление металла. Сварной шов в поперечном сечении смещён в сторону стали. Небольшой кратер в центре шва.

2. Дефектов нет.

3. Шов имеет литую структуру. Химическая неоднородность. Линия сплавления ярко выражена. Крупных выделений хрупких фаз нет.

4. Для защиты шва от окисления применяли защиту аргоном. Для лучшего проплавления металла смещали лазерное излучение на сталь, имеющую большую поглощательную способность чем медь.

Аргонодуговая сварка.

1. Обеспечено полное проплавление металла. Сварное соединение выполнено с небольшим усилением шва.

2. Дефектов нет.

3. Шов имеет литую структуру твёрдого раствора меди с никелем. Большая часть границы сплавления со стороны меди резко выражена, что свидетельствует о том, что медь не расплавлялась, а лишь смачивалась жидким металлом присадка – МНЖ – 5 – 1 (l_см = 0,8мм). Расплавление меди наблюдается в верхней части шва и у корня шва (l_1сu = 0,1мм, l_2cu = 0,2мм). Граница сплавления со стороны стали размыта, Что свидетельствует о частичном расплавлении стали и взаимодействием металла присадка. По границе сплавления хрупких выделений нет. Микротвёрдость металла шва, основного металла и границы сплавления составляет.

4.Для защиты шва от окисления применяли аргон. Применение присадочного материала на основе обеспечивает образование твёрдого раствора и трещин в околошовной зоне, и предотвращает образование хрупких фаз.. Присадочный металл на основе никеля хорошо сваривается со сталью и с медью. Для лучшего взаимодействия основного металла и присадочного, а также увеличения площади сварного шва произвели V – образную разделку кромок. Для лучшего формирования корня шва применяли подкладку.

При составлении отчета пользоваться фотографиями сварных соединений и шлифами.

3. Общие выводы.

5.3. Перечень руководств и пособий, подлежащих изучению перед занятием:

Основная литература

1. Смирнов И.О. Основы электрогазосварки: Учебник -2-е изд. М.:

ИТК "Дашков и К", 2009. 351 с.*, ***

2. Неровный В.М. Теория сварочных процессов: Доп. УМО вузов в кач. учебника для вузов/Неровный В.М., ред. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. 749 с.*, ***

3. Колганов Л.А. Сварочные работы. Сварка, резка, пайка, наплавка: Учеб. пособие.-2-е изд. М.: ИТК "Дашков и К", 2007. 408 с.*, ***

4. Минаева Н.И. Конспект лекций по курсу «Свариваемость» М.: МГУПИ, 2012.*

Дополнительная литература

1. Волченко В. Н., Сварка и свариваемые материалы. Справочник под редакцией Волченко В. Н., том 1, 2, 3, М. Металлургия, 1991. 420 с. *

2. Акулов А.И. Справочник «Сварка в машиностроении» том 2, под редакцией А.И. Акулова. Издательство «Машиностроение», Москва, 1978. 472 с.*

3. Минаева Н.И. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Свариваемость». Для студентов специальности 150202. М.: МГУПИ, 2012.****

* фонд НТБ МГУПИ

** фонд электронной библиотеки - http://www.iqlib.ru/

*** фонд электронной библиотеки - http://www.elibrary.ru/

**** фонд кафедры

5.4. Приложения:

- схемы, чертежи;

- справочный материал в виде таблиц;

- выдержки из руководств и пособий и т.д.

__Доцент.Минаева Н.И._________________________

(должность, подпись, фамилия и инициалы разработчика)

«___»__________2013__г.