125094 (Особливості та режими зварювання різних металів), страница 3

Добрі результати при низькотемпературному зварюванні чавуну дає застосування пропан-бутано-кисневого полум'я і пальників ГЗУ-2-62 або ГЗМ-2-62. Потужність полум'я 60—70 дм³/год пропан-бутану на 1 мм товщини, полум'я нормальне. При товщині зварюваного металу 6—12 мм роблять V-подібне розчищання кромок без притуплення з зазором до 3 мм і кутом розкриття 55°. Пруток тримають під кутом 30—35°, а мундштук — під кутом 45° до поверхні металу. Попередньо очищені кромки нагрівають до 300— 400°С, покривають флюсом і нагрівають до "спітніння", тобто 820—860°С. В цей момент у полум'я вводять покритий флюсом пруток і, перемішуючи його кінцем ванну, заповняють її металом доверху з невеликим підсиленням шва. Зварювання провадять без перерви. При товщині металу 6 мм зварювання провадять за один прохід, при 9—12 мм — за два проходи. Режими зварювання такі:

при цьому способі дістають метал наплавлення з структурою дрібнопластинчастого, рівномірно розподіленого графіту. При твердості основного металу НВ 140—160 твердість металу шва і перехідної зони дорівнює НВ 22—245.

Крім пропан-бутану, можна застосовувати і інші гази-замінники: природний, міський, нафтовий і ін.

4. Зварювання міді

Мідь має високу теплопровідність, у зв'язку з чим при її зварюванні до місця розплавлення металу доводиться підводити більшу кількість тепла, ніж при зварюванні сталі. Проте занадто потужне полум'я може спричинити перегрівання металу шва і прилеглих ділянок основного металу, внаслідок чого мідь набуває крупнозернистої структури і знижує міцність. Для зварювання міді завтовшки до 10 мм беруть потужність полум'я 150 дм³/год ацетилену на 1 мм товщини листа. Для товщих листів потужність полум'я збільшують до 200 дм³/год ацетилену на 1 мм товщини металу. При товщині понад 10 мм краще провадити зварювання двома пальниками одночасно: одним для попереднього підігрівання і регулювання нагріву металу в місці зварювання, а другим — для розплавлення і зварювання металу. Якщо дозволяють розміри і форма деталі, то зварювання можна провадити одночасно з двох боків. В таких випадках потужність полум'я кожного пальника беруть 100 дм³/год ацетилену на 1 мм товщини металу.

Однією з властивостей міді, що утруднює зварювання, е її підвищена текучість в розплавленому стані. Тому при зварюванні міді не залишають зазора між кромками, намагаючись можливо щільніше підігнати їх одну до одної. При товщині листів понад 3 мм кромку скошують під кутом 45°. Притуплення кромок роблять таким, щоб воно дорівнювало 0,2 від їх товщини. Кромки перед зварюванням зачищають до металічного блиску або піддають травленню в розчині азотної кислоти з наступним промиванням у воді.

Розподіл тепла при зварюванні міді регулюють так, щоб дріт плавився трохи раніше кромок, покриваючи розплавленим металом кромки основного металу, коли вони тільки починають розплавлятися.

Для зменшення відведення тепла зварювані деталі зверху і знизу покривають листами азбесту.

Як присадний метал використовують дріт із чистої (електролітичної) міді, або із міді, що містить в собі до 0,2% фосфору і до 0,15—0,30% кремнію як розкислювачі. Іноді застосовують зварювання міді латунню, що містить до 0,05—0,25% марганцю і 0,1—0,5% заліза і має t_пл = 895° С.

У зарубіжній техніці для зварювання міді застосовуються спеціальні присадні прутки (табл. 1).

Таблиця 1 Прутки для зварювання міді, застосовувані за рубежем

В Англії випускають для зварювання міді, сірого і ковкого чавуну латунні прутки складу, %: міді 57—63, кремнію 0,2—0,5, алюмінію 0,3, цинк — решта.

При зварюванні міді беруть дріт діаметром від 0,5 до 0,755 (S — товщина зварюваного металу, мм). Дріт діаметром більше 8 мм не застосовують.

Зварювання міді утруднюється також її здатністю в рідкому стані дуже розчиняти гази — кисень і водень і активно окислюватися киснем. Закис міді Сu₂О, що утворюється при цьому, розміщується по границях зерен і робить мідь крихкою. Для зменшення окислення міді при зварюванні застосовують лише відновлювальне полум'я, ядро якого тримають майже під прямим кутом до кромок листів, на відстані 3—6 мм від поверхні ванни.

Для зменшення утворення закису міді і попередження появи гарячих тріщин зварювання провадять швидко, без перерв, суворо слідкуючи за збереженням відновного характеру полум'я. Застосовувати прихватки не слід. Зварювати виріб рекомендується в кондукторі, що допускає вільне переміщення кромок. Полум'я з надлишком ацетилену спричинює реакцію відновлення закису міді воднем і окисом вуглецю полум'я, в результаті чого в наплавленому металі утворюються пори і дрібні тріщини (так звана "воднева хвороба" міді).

Для розкислювання міді і видалення в шлак окислів, що утворюються при зварюванні, застосовують флюси, склад яких наведено в табл. 2.

Таблиця 2 Флюси для зварювання міді

* Знижує в'язкість шлаку і підвищує розчинність в ньому окислів. Так само діє і додаваний до флюсу вуглекислий калій.

Флюс №4 з кислим фосфорнокислим натрієм застосовують при зварюванні дротом, що не містить кремнію і фосфору як розкислювачів.

Флюсом у процесі зварювання міді посипають ванну, а також покривають кінець присадного прутка, ділянку зварюваного металу завширшки 40—50 мм з обох боків від осі шва і зворотні боки зварюваних листів. Флюс-паста наноситься на пруток і кромки зварюваного металу.

Склоподібні залишки флюсу видаляють промиванням шва 2%-ним розчином соляної (HNO₃) або сірчаної (H₂SO₄) кислоти.

ВНДІавтогенмаш розробив для зварювання міді порошковий флюс складу, %: бури — 78, борної кислоти — 4, хлористого натрію — 13, двовуглекислого натрію — 5. Цей флюс має добру розкислювальну здатність. При зварюванні міді можна успішно користуватися і газоподібним флюсом ВНДІавтогенмашу марок БМ-1 і БМ-2.

Для подрібнення зерен наплавленого металу і підвищення щільності шов після зварювання проковують. Метал завтовшки до 5 мм проковують в холодному стані, а товщий — при температурі 200—300°С. Після проковування шов відпалюють при температурі 500—550°С, піддаючи потім швидкому охолодженню водою, що зберігає дрібнозернисту структуру і підвищує пластичність наплавленого і основного металу. Щоб запобігти утворенню тріщин, не можна виконувати проковування при температурі вищій 500°С, оскільки мідь при цих температурах стає крихкою.

При зварюванні технічної міді, яка містить до 0,025— 0,1% кисню у вигляді евтектики закис міді — мідь (3,6% Сu₂О), що надає крихкості литому металу, проковка і відпал сприяють рівномірному розподілу евтектики, внаслідок чого підвищується міцність і в'язкість, зменшується червоноламкість.

5. Зварювання латуні і бронзи

Зварювання латуні. Газове зварювання широко використовують для зварювання латуні, яка важче піддається зварюванню електричною дугою. Основним утрудненням при зварюванні є значне випаровування з латуні цинку, яке починається при 900° С. Якщо латунь перегріти, то внаслідок випаровування цинку шов буде пористим. При газовому зварюванні може випаровуватися до 25% цинку, що міститься в латуні.

Іншою причиною пористості шва при зварюванні латуні є поглинання рідким металом водню зварювального полум'я; не встигаючи виділитись при застиганні металу, водень утворює в шві газові пузирі. Пари цинку, потрапляючи в газові пузирі і розширюючись у них, збільшують їх розміри, утворюючи пори. Для зменшення випаровування цинку зварювання латуні провадять полум'ям з надлишком кисню до 30—40%, тобто на і м³ ацетилену подається від 1,3 до 1,4 м³ кисню. В цьому разі на поверхні металу зварювальної ванни утворюється рідка плівка окису цинку, яка зменшує його випаровування. Надлишок кисню також окислює основну частину вільного водню, внаслідок чого поглинання водню рідким металом різко зменшується.

Для видалення з ванни окислів міді і цинку застосовують флюси таких складів:

Ці флюси придатні також при наплавлюванні стальних і чавунних деталей латунню. Як флюс при зварюванні латуні застосовують також одну прожарену буру, яку розводять водою і у вигляді пасти наносять пензлем на кромки. Кромки перед зварюванням треба ретельно зачищати шкуркою, напилком або металевою щіткою до блиску. Якщо на поверхні металу є шар окислів, латунь травлять в 10%-ному розчині азотної кислоти, а потім ретельно промивають гарячою водою і насухо протирають. Види підготовки кромок при зварюванні латуні наведено в табл. 3.

Теплопровідність латуні більша від теплопровідності маловуглецевої сталі приблизно на 70%. Отже, здавалося б, що при зварюванні латуні слід застосовувати потужніше зварювальне полум'я, ніж при зварюванні сталі такої самої товщини. Проте потужнішим полум'ям легше перегріти метал ванни і збільшити випаровування цинку, в результаті чого шов буде пористим, тому при зварюванні латуні потужність полум'я вибирають таку саму, як при зварюванні сталі, тобто 100—120 дм³/год ацетилену на 1 мм товщини листа. Для зниження випаровування цинку і зменшення поглинання водню металом кінець ядра полум'я тримають від зварюваного металу на відстані у 2—3 рази більшій, ніж при зварюванні сталі. Полум'я слід направляти на зварювальний дріт, який тримають під кутом 90° до осі мундштука. Кінець дроту час від часу занурюють у флюс, підсипаючи його також у зварювальну ванну і на краї шва. Зварювання провадять по можливо швидко.

Таблиця 3 Підготовка кромок при зварюванні латуні

Для латуні ВНДІавтогенмаш розробив кілька марок латунного дроту, що містить розкислювачі: кремній і олово. Склади цих дротів наведено в табл. 4.