Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Аустенитные коррозионно-стойкие и жаропрочные стали марок ! 2Х18Н)ОТ, Х23Н18 и др., сваривают в среде аргона неплавящимся электродом с присадочным материалом, обеспечивающим 4...6 % Рея в шве для предотвращения образования горячих трещин, Аустенитно-мартенситные стали очень чувствительны к влиянию водорода, который сильно охрупчнвает металл шва и обусловливает его замедленное разрушение в виде холодных трещцн.
В этих случаях требуется осушка аргона нли добавка к нему многовалентных фторидов $!Р4„которые связывыот водород В атмосфере дуги н уменьшают поглощение водорода металлом. Сварку стальных конструкций повышенной толщины (от ! 0 до 20 мм) выполняют более производительным плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности. При этом в аргон добавляют 20 % СО2 нлн 5 % Оз либо цх тройные смеси с целью обеспечения мелкокапельного переноса.
Капли металла окисляются с поверхности, что снижает поверхностное натяжение н ускоряет их отрыв. В сварочной ванне окснды металла восстанавливаются раскислителями, введенными в состав электродного металла. Добавка кислорода к аргону позволяет также снизить критическое значение сварочного тока, при котором обеспечивается мелкокапельный или струйный перенос капель в ванну.
При сварке цветных сплавов на основе А1, М8„Т! и Си требуется аргон повышенной чистоты, а также тщательная подготовка сварнваемых кромок, прнсадочной и электродной проволоки вследствие опасности появления пористостн сварных соединений. Это определяется физико-химическими свойствами металлов. Сложность металлургических процессов сварки алюминия и его сплавов (А1-М8, А!-Сц и др.) в защитных газах неплавящнмся и плавящимся электродами обусловлена наличием оксидных пленок А12Оз с температурой плавления около 2300 К.
Оксиды алюминия способствуют образованию пор в металле шва и снижают пластичность шва. Окснд А12Оз может гидратироваться, т. е. соединяться с парами воды, и при попадании в сварочную ванну ои будет обогащать ее водородом, что приведет к пористостц в сварном соединении. Поэтому перед сваркой кромки изделия травят в щелочных гнстворах, механически защищают металл н обезжнривают. Электродная проволока подвергается травлению н механической зачистк». Нацлучшим способом подготовки электродной илн прнсадочной проволоки является электрохимическая полировка.
Полированная проволока может долго храниться в кассетах с плотной рядовой намоткой и не требует никакой предсварочной обработки. Основным способом очистки сварочной ванны от оксидов является катодное распыление. Для этого сварнваемый металл должен быть катодом„который бомбардируется положительными ионами — парами свариваемого металла, разрушающими пленки оксидов.
Чтобы не перегревать анод (%-электрод), применяют переменный ток. Очистка от оксидов в каждом полупериоде сменяется полупериодом ослабления нагрева вольфрама. Рассмотрим наиболее производительный способ очистки сварочной ванны, используемый при сварке плавящимся электродом. При этом применяют постоянный ток обратной полярности, т, е, с непрерывной катодной очисткой ванны от оксидов. Главным этапом получения качественного шва является стадия капли, когда определяется степень насыщения металла водородом. Чем крупнее капля, тем дольше она находится в столбе луги, а затем создает короткое .замыкание дуги н нагревается до температур, близких к температуре кипения (Т > 2100 К).
При этом капля теряет большую долю леп<- рующих элементов (по данным А.Я. Ищенко, в сплаве АМгб содержание магния снижается до 3...4 %) и насыщается водородом из зоны столба дутн. Поэтому интенсивно разрабатываются процессы управляемого мелкокапельного переноса путем принудительного отрыва капли жидкого металла от электрода на основе пинчэффекта. В связи с этим весьма эффективна импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности с частотой импульсов 200... 300 Гц.
Сварка магниевых сплавов (МА2, МА8, МА2-1) в основном похожа на сварку алюминиевых сплавов, но оксид М8О, составляющий основную часть поверхностного слоя, менее прочно связан с металлом н не обладает такими защитными свойствамн, как А)гОз. 501 Основные дефекты при сварке алюминиевых н магниевых сплавов — порнстость и наличие оксндных включений в металле шва. Оксиды А12Оз и МйО обладают большей плотностью, чем жидкий металл, не растворяются в сварочной ванне и не всплывают на ее поверхность, Метазлургическне процессы сварки титана и его сплавов чрезвычайно осложнены исключительной химической активностью титана.
Титан и его наиболее распространенные сплавы (ВТ1, ВТ5, ВТ15. ОТ4) реагируют с кислородом, мотом, углеродом, водородом. Наличие этих соединений приводит к резкой потере плвстнчностн метал~~ сварного шва. Титан особенно чу~~твите~~н к водороду, с которым он образует гидрнды Т(Н2 и Т(Н1 тз, разлагающиеся прн высокой температуре, а прн кристаллизации образующие игольчатые кристаллы, которые нарушают связь между металлическими зернами титана, вызыВая склонность ШВОВ к замедленному разрушению.
Перед сваркой необходимо контролировать содержание водорода в титане. Для ответственных конструкций массовая доля водорода не должна превышать 0„00б 5ь Содержание других компонентов воздуха может быль выше: 0,15;( 02, 0,05'/ Х2. Для сварки употребляется аргон высшего сорта, прошедший дополнительную очистку. Сварку предпочтительно вести вольфрамовым электродом с применением флюс-паст на основе Сагыз, для сжатия дуги и увеличения глубины проплавления. При сварке титана защищают не только сварочную ванну, но и весь шов до температуры 773 К, т.
е. необходнмо создавать зону аргона перед дугой и обдувать аргоном крнсталлизующийся и остывакицнй шов. Кроме того, аргон следует подавать снизу шва для защиты обратной стороны шва. Сварку особо ответственных конструкций и изделий выполняют в камерах с контролируемой атмосферой. В этом случае изделие помещают в камеру, заполненную аргоном; сварку выполняют с помощью манипуляторов. В отдельных случаях создают кобитаемые» камеры, в которых сварщик работает в скафандре, соединенном с внешней средой гибкими шлангами.
Трудности при сварке меди и ее сплавов в защитных газах обусловлены наличием в исходном металле закиси меди СТО, ее образованием при сварке, а также высокой растворимостью водорода в шве. Для получения качественного шва (без пор), сохраняющего уникальные физические свойства — высокую злектропроводность н теплопроводность, сварку меди и ее сплавов выполняют в инертных защитных газах: аргоне, гелин и их смесях, а также в чистом азоте, который по отношению к меди проявляет свойства инертного газа. Сварку ведут неплавящимися электроламп — вольфрамовым и угольным (не для всех марок меди) — на постоянном токе прямой полярности с подачей присадочной проволоки, а также— плавящимся электродом.
Кроме того, аргонодуговую сварку меди осуществляют с применением специальной флюс-пасты, содержащей раскислнтели: ферромарганец, ферросилиций, феррофосфор, ферротитан и редкоземельные элементы. Флюс наносят на ирисадочную проволоку или в канавку на подкладке под корень шва.
В том случае, когда в качестве защитного газа используют азот, особые требования предъявляют к его чистоте по отношению к кислороду. Он может повысить окисленность металла шва и существенно снизить стойкость вольфрамового электрода. Более эффективен угольный электрод в азоте. Он создает дополнительную защиту в виде СО. Медь и ее сплавы можно сваривать в азоте ушльным электродом на графнтовой или асбестовой подкладке, 10.2.5.
Металлургические «собенностн вакуумной защиты сварочной ванны Применение в авиакосмической и ракетной технике новых конструкционных материалов на основе титана, молибдена, ванадия и других химически активных и тугоплавкнх металлов потребовало разработки принципиально новых методов сварки и более эффективных способов защиты зоны сварки. Значительные трудности дуговой сварки указанных металлов обусловлены тем, что наличие в шлаковой и газовой фазах кислорода, азота, водорода и их соединений вызывает охрупчивание, появление пор и резкое ухудшение фнзико-механических свойств сварных швов.
Получение высококачественных сварных соединений нз химически активных металлов оказалось возможным только после разработки оборудования и технологического процесса сварки элек- -1 тронным лучом в вакуумной камере. При давлении р < 1,3 10 Па в сварочной камере уже обеспечивается содержание кислорода н азота значительно ниже концентрации этих вредных примесей в аргоне высшего сорта, используемого для защиты сварочной ванны при атмосферном давлении. 502 5ОЗ Металлургические особенности образования швз при электронно-лучевой сварке во многом обусловлены чрезвычайно высокой плотностью энергии, выделяемой в пятне нагрева (примерно ь г 5 1О Вт/см )„н физическими условиями плавления металла в вакууме.
Это обеспечивает следующие преимущества: 1) благодаря весьма высокой интенсивности и сосредоточенности такого источника нагрева, как электронный луч, достигается иск//ючнзельна узкое и глубокое проплаВление металла В Вакууме с весьма незначительной по протяженностн окалошовной зоной„ что обеспечивает сокращение обьема высокотемпературного нагрева металла н растворенных в нем газов; 2) кратковременность пребывания сварочной ванны в расплавленном состоянии, ее малый обьем и незначительные размеры зоны сплавления способствуют также уменьшению отрицательного влияния диффузионных процессов, вызывающих пористость металла шва; 3) положительное Влияние Взкуутиа нз качество сВзрных сО- единений выражается в том, что значительно ускоряются и облегчаются процессы диссоциацни оксидов поов не только в поверхностных, но н во внутренних слоях металла.
удаление кислорода и азота из сварочной ванны прн электронно-лучевой сварке происходит тем полнее, чем больше упругость диссоцнации оксидов и ннтридов. Так, при сварке меди, кобальта, никеля обеспечивается практически полная диссоциация оксидов этих металлов в камере с разрежением р < 6,5.10 Па.
Также интенсивно диссоциируют нитриды алюминия, ниобия, хрома, магния, молибдена; 4) высокая степень разрежения, которал может быть достигнута в сварочной камере при сварке электронным лучом„способствует разрушению поверхностных загрязнений и оксндных пленок, которые, как правило, препятствуют получению качественного сварного соединения при дуговых способах сварки. 10.2.6. Металлургии газепламенней ебрвбетки При газопламенной обработке металла, включающей в себя сварку, пайку, наплавку и резку металла, используют теплоту горения горючих газов и паров. Газовая сварка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
