Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Возможен и другой вариант, когда дуга ведется по кромке алюминиевой детали (рис. 14, б), а присадка — по кромке стальной детали таким образом, что жидкий алюминий натекает на поверхность стальной детали, покрытой цинком или алитированной [19[. При сварке, в зависимости от типа соединения, необходимо соблюдать последовательность наложения валиков шва, показанную парис. 14,0. Наложение слоев в порядке, указанном на рис. 14,в, обеспечивает необходимое покрытие, а их чередование с лицевой и обратной стороны предотвращает перегрев стальной детали и преждевременное выгорание цинка с ее поверхности.
Сварочный ток зависит от толщины свариваемого металла. з 6 — 8 О- 10 11Π— 180 180 — 160 18 0 — 200 355 в, нес/мме 15 10 Б 6 2 Свпрка разнородных сталей, металлов и сплавов с помощью ТВЧ) статическая прочность соединения повышается на 30 — 40оо и достигает 13 — 18 кгс/мме [1) Повысить прочность соединения в целом можно увеличением рабочего сечения шва. Сварные соединения имеют высокий предел выносливости при действии знакопеременной изгибающей нагрузки (рис. 15).
При базе !0т циклов предел выносливости 5 — 6 кгс/мм', т. е. такой же, как и для сплава АМгб. Разрушение образцов, как правило, происходит по сплаву АМгб, у внешнего концентратора. Рис, 14. Схемы аргонодуговой сварки и наплавки алюминия по стали: а — ведения дуги прн аргонодуговой наплавке; б — ведения дуги прн стыковой сварке; в — последовательность наложения валиков шва в аа. внснмостн от типа соедннення Сварные соединения судовых конструкций показали высокую плотность прн испытаниях на непроницаемость, а соединения труб — при испытаниях на герметичность [!9).
Сварные соединения обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде и на воздухе при окраске их обычными для алюминиевых сплавов защитными покрытиями. Гидравлические испытания сварных соединений труб из сплава САВ-1 и стали 12Х18Н9Т диаметром 60 и 145 мм после возде" ствия теплосмен (цикл: нагрев до 100' С, 30 мин, выдержка 30 мин; охлаждение до 20' С 40 мин, выдержка — 20 мин, нагрев до 100' С и т. д. 100 циклов) показали высокую прочность (при избыточном давлении Р „р = 120 —: 190 кгс/см'), а металлографическое исследование не выявило каких-либо изменений в сварном соединении [2).
Сварка рпзнородных металлов и сплавов Сварку стали с алюминием можно выполнять с применением комбинированных покрытий стали — медно-цинкового (4 — б мкм+ 30 — 40 мкм) и никель-цинкового (5 — б мкм+ 30 — 40 мкм). Соединительная прослойка интерметаллидов сложного состава получается несколько меньшей толщины и твердости, а предел прочности при растяжении (шов с усилением) при медно-цинковом покрытии достигает 18,7 кгс/мм', при никель-цинковом покрытии 20,3 кгс/мма [19). Холодная сварка дпвлением происходит при охватыванин двух металлов в процессе их деформации при условии, что минимальная деформация обжатия не ниже 70 — 80",.4.
Перед холодной сваркой свариваемые поверхности должны быть очищены не только от окислов, но и от пленок. Прочность соединения изменяется в пределзх 8 — 10 кгс/мм' при сварке углеродистых сталей и алюминия и достигает 20 — 30 кгс/ммв при сварке сплавов АМгЗ и АМгб со сталью типа 12Х18Н9Т [13). 1а 5 1ее 5 1О' 5 10г 1ду Рис. 15. Результаты усталостных испытаний сварных соединений из сплава АМгб и стали Сварку трением производят на режимах, при которых процесс расплавления алюминия и нагрев стыка значительно сокращены, что препятствует образованию прослойки хрупких интерметаллидов. Соединение стержней из сталей СтЗ и 12Х18Н9Т (образцы диаметром 16 и 20 мм) с алюминием АД1 осуществляется легко; предел прочности соединения при растяжении 9 кгс/мм', а угол загиба 180'. Соединение стали 12Х18Н9Т со сплавами АМц и АВ осуществимо; его предел прочности при растяжении 13 кгс/мм', а угол загиба 180'.
При сварке стали 35 со сплавом Д19 (образцы диаметром 15 — 17 мм) было получено соединение с прочностью 32,6 — 32,9 кгс/мм' с разрушением сплава Д19. Повысить прочность соединений при сварке трением можно ограничением частоты вращения деталей (и < < 1000 об/мин), в результате чего температура в стыке становится ниже температур образования жидких эвтектических прослоек, что не приводит к образованию интерметаллидов н хрупкости сварного соединения.
При контактной точечной свпрке алюминия со сталью сталь (толщиной 1,5 — 2 мм) перед сваркой очищают и алитируют. Подготовленные таким образом стальные листы сваривают с алюминиевыми сплавами АМг, Д1? (толщиной 2 мм) контактной точечной сваркой на импульсных машинах типа МТПТ на режимах, обычных для алюминиевых сплавов.
Прочность соединения на срез составляет 7 — 7,5 кгс/мм' [15]. 12' Сварка разнородных сталей, металлов и сплавов Сварка разнородных металлов и сплавов Диффузионную сварку алюминиевых сплавов со сталью рекомендуется производить с применением промежуточных прослоек (из никеля, меди) для предотвращения образования хрупкой прослойки интерметаллидов.
Контактные поверхности образцов перед сваркой обрабатывают резанием с получением параметров шероховатости поверхности /(а = 3,2 -.- 6,3 мкм, а никелевые и медные прослойки наносят гальваническим способом. Сварку производят при разрежении в камере 10 з мм рт. ст., нагреве металла до 500' С и давлении 0,75 — 1,4 кгс/мм', время сварки 5 — 20 мин. Максимальная прочность соединения 9 кгс/мм' достигается при выдержке около 30 мин. Г1ри указанных условиях в месте соединения образуется переходная зона шириной 4 — 6 мкм с микротвердостью 50— 140 кгс/мм» [13[.
Сварку взрывом алюминия АДН со сталью 12Х18Н9Т производят при толщине стальных образцов 1,5 — 15 мм. Для эгой пары свариваемых металлов проч- ность соединения на срез — 7,2 кгс/мм' »(И» в 1 Иl 0папь /в-8 [23[. Прп действии ударной взрывной нагрузки по линии соединения образуется волнообразная поверхность и возни- А/'!г Ы смела кают металлические связи. Наиболее прочные соединения получаются, если между сталью и алюминиевыми сплавами вводят прослойку из чистого а Вв ыввн алюминия (например, АД1). Прочность соединения достигает прочности алюминиевого сплава при давлениях соударения 40 — 70 бар [22[. Использование таких ком.инированных прослоек при определенном отношении суммарной толщины прослойки к толщине соединяемого металла (0,3 — 0,4) позволяет повысить прочность соединения прн осевом растяжении до 27 — 30 кгс/мм' [16[ и рекомендовать такие соединения в виде вставки для создания сосудов и труб (рис.
16), испытывающих высокие рабочие давления и действие динамических нагрузок. Сварка стали с медью и ее сплавами. В равновесном состоянии при 20 'С медь растворяется в сс-Ге в количестве до 0,3~», а железо в меди в количестве до 0,2%; хрупких интерметаллидов при этом не образуется. В связи с большими скоростями охлаждения при сварке в переходном слое образуется пересыщениый твердый раствор меди с железом, но даже при содержании железа до 2 — 2,5т» структурно свободное железо не обнаруживается.
Граница оплавления между сталью и медью резкая, с включением фазы, обогащенной железом. Со стороны стали, примыкающей к шву, размер зерна увеличивается в пределах зоны шириной 1,5 — 2,5 мм. Микротвердость зоны сплавления 580 — 620 кгс/мм» [6, 18[. Ухудшает взаимную растворимость железа и меди наличие в стали углерода, а улучшает — марганец и кремний.
Марганец улучшает растворимость в связи с тем, что снижает критическую точку и расширяет область у-твердого раствора, в котором медь растворяется в значительно большем количестве, а кремний раскисляет сварочную ванну и упрочняет зерна твердого раствора. Затруднения при сварке и наплавке меди на сталь связаны с высоким сродством меди к кислороду, низкой температурой плавления меди, значительным поглощением жидкой медью газов, различными коэффициентами теплопроводности, линейного расширения и т. д.
Одним из основных возможных дефектов при сварке следует считать образование в стали, под слоем меди, трещин, заполненных медью или ее сплавами. Это явление объясняют раскисляющнм действием жидкой меди, проникающей в микронадрывы в стали по границам зерен при одновременном действии термических напряжений растяжения (эффект Ребиндера). Однако на углеродистых и низко- легированных сталях трещин мало и размеры их невелики. В сталях, имеющих повышенное количество легирующих элементов, в частности в сталях типа 12Х18Н9, число и размеры трещин заметно возрастают, что снижает прочность соединений. Для сталей типа 12Х18Н8 эффективным срелством уменьшения числа трещин является получение ферритной фазы в подслое либо исполь.
ование аустепитно-ферритных сталей. Так, при соединении сталей с содержанием феррита свыше 30% проникновения меди в сталь не наблюдается, так как феррит не смачивается медью и проникновение меди в микронадрывы уменьшается [18[. Для уменьшения опасности образования в стали треп!ин рекомендуется вести сварку на минимальной погонной энергии; в качестве присадочного металла следует применять никелевый сплав МИ~К-5-1 или бронзу БрАМц9-2. Никель и алюминий в жидком металле снижают его поверхностную активность, что уменьшает опасность образования глубоких трещин в стали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
