Якушин Б.Ф. - Физико-химические и металлургические процессы в металлах при сварке (1043835), страница 41
Текст из файла (страница 41)
При сварке Уч-электродом в среде арпеа у)юаень водорола, вызывающего образование водородных пор, незначителен. Поэтому главное внимание обращают на формирование благоприятной схемы кристаю лизации. Это обеспечивает плотную структуру пша, а сосшв металла шва соответствует соспшу основного металла, если присадочные проволоки близки к нему по составу. Для увеличения глубины проплавлення прнмепают актнвирующие флюс-песца на основе Саут, наносимые на кромки перед сваркой. Аустенитные коррозионно.сюйкие и ивропрочные ешли марок 12Х)8Н! ОТ„Х23Н! 8 н др., сверивают е среде аргона ненлавлшимся электродом с присццочным материалом, обеспечивающим 4...0 % Реь а шве для предотвращения образования пзрячих трещин.
Аустенитно-мартенснгные стали очень чувствительны к влиянию аолорола, который сильно охрупчивает металл пша и обусловливает его замелленное разрушение в виде холоднмх треп!ни. В этих случаах требуешя осушка арсена нли добавка к нему многовалентных фторидоа $(Е4, которые свшыавют водород а аз~~~фере л)чи и уменьшмот поглощение водорода металлом, Сварку стальных конструкций повышенной толшинм (от 10 до 20 мм) выполняют более производительным плаашцимса электродом на постоянном токе обратной полярности. При этом в аргон добавляют 20 % СОз или 5 % Оз либо их тройные смеси с целью обеспечения мелкокапельного переноса. Капли металла окисляются с поверхности, что снияаег поверхностное натяжение и ускоряет их отрыв, В сварочной ванне оксилы металла восстанавливаются раскислителями, ввелеиными в состав электродного мешлла Добавка кислорода к аргону пазволяег тыгже сизгзкп критическое значение аюрочного тока, при коюром обеспечивается мелкокапельный или струйный перенос капель в ванну.
При сварке шкгиых сплмюв на основе А1, Мй, П н Сц требуегсл аргон повышенной чистоты, а также тщательная подготовка свариваемых кромок, присадочной и электродной проволоки вследствие опасности появления порнепхти сварных соединений. Это определяется физико-химическими свойствами металлов. Сложность металлургических процессов сварки ажомнния и ею сплавов (А)-МВ А!-Сн и др.) в заивпиых газах неплавяшимся и плавящимся электродами обусловлена наличием окспдных шмнок А)зОз с температурой плаимния около 2300 К. Оксидм алюминия способсгя) ют об(жзованию пор а металле шае н сипжакп пластичность шва Окснд А!зО) мшкет поцштироаатьса, т. е. соелиншъся с парами воды, и при попцлыгии в сварочную ванну он будет обогащшь ее водородом, что приведет к порнстостн в сварном соединении.
Поэтому перед сверкой кромки изделия травят а щелочных распюрах, механически защищают металл и обезжнривыот. Электродная провспока подверпмтся травлению н механической зачистке. Наилуч~пим способом подготовки электродной или присадочной проволоки является элехтрохнмическая полировка. Полированшш проволока может долго храниться в кассетах с плопюй радовой намоткой и не требует никакой предсварочиой обработки. Основным способом очистки сварочной ванны от оксидов пишется катодное распыление. Для этого саариваемый металл должен быть катодом, который бомбврлируетса положительными иоиамн - парами свариваемого металла, разрушакицимн гшеики оксидов, Чтобы не перегревать анод (Ф-электрод), прнменюот переменный ток, Очистка от оксилов в келшом полупериоде сменяется полупериодом ослабления нагрева вольфрама. Рассмотрим наиболее пронзводптельньй способ очистки сщрочной ванны, используемый прн сварке плаеашзмсл имя!родом.
При згом применяют постоянный ток обратной полярности, т. е, с непрерывной катодиой очисткой ванны от оксидов. 1лавным эюпом получения качественного шва лижется сидня кашш, когда определяется степень насыщения металла водородом. Чем крупнее кмшя, тем польше она находится в столбе дуги, а затем создаст короткое эаммквние дуги и нагревается до температур, близких к температуре кипенил (Т > 2100 К).
При этом кипя тернет большую жшю легируюших элементов (по данным А.Я. Ищенко, в сплаве АМгб содержание мапцм снюкаеюя до 3...4 %) и насышаетса водородом из зоны столба дупг. Поэтому иншнсивно разрабкпевакпгл процессы управляемого мелкокапельиого переноса пуши принулнтельного отрьша капли жидкого металда от электрода на основе пинчзффекта. В связи с этим весьма зффекпшна импульсно-луговая 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 оксил М8О, составляющий основную часть поверхностного слоя, менее прочгю связан с металлом и не обладаег такими змзвпными свойствами, как А!203 Основнме лефектм прл сварке ашомиииевых н магниевых сплавов - нористость и наличие оксидных включений в мешлле шва.
Оксилы А)2Оэ н МКО облалшот большей плотностью, чем жилкий металл, не растворякпся в сырочной ванне н не всшпявают на се поверхность. Мепншургическне ггршвисы сварки титана и его свивав чрезвычайно осложнены исключительной химической активностью титана. Титан н его наиболее распространенные сшжаы (ВТ1, ВТ5, ВТ15, ОТ4) реагируют с кислородом, азотом, углеродом, водоролом.
Наличие этих соелинений приводит к резкой потере плжтнчностн металла сварного лгвв. Титан особенно чувспнпслеи к аолоролу, с которым он обрюует пщриды ТгН2 н Т(Н~ 75, разлагающиеся при высокой температуре, а при кристаллизжгии образующие игольчатые кристаллы, которые нарушжот связь межлу металлическими зернами титана, вызывая сюэинкиэь швов к шмедленному разрушению. Перед сваркой необходимо кшпролнроаать содержание водорода в титане. Длл атветсгненных конструкций массовая поля водорода не даюкна превышюь 0,006 %.
Солержанне других компонентов воздуха может быль выше. 0,15 % Оэ, 0,05%)Ч2. Для сварки употрсбляешя аргон высшего сорта. прошелший дополнительную очистку. Сварку прешючтнгсльно веспг вольфрамовым электродом с применением флюс-паст на основе Сарз, для сжатия дуги и увеличения глубины проплавления. При сварке титане защищают не только сварочную ванну. но и весь шов ло температурм 773 К, т. е. необходимо создаввп зону аргона перед дугой н обдужпь аргоном крлсталлнзующийся и остывающий шов. Кроме того, аргон следует поливать снизу шва для залвпы обратной сторонм шва. Сварку особо ошстствеиных конструкций н изделий выполняют в камерах с контролируемой атмосферой.
В агом случае изделие помещают в камеру, эыюлнеииую вргоном; сварку выполиякп с помощью манипуляторов. В отдельных случаях создают «обитаемые» камеры, в которых сварщик работает в скафандре, соединенном с внешней средой гнбкимн шлангами. Трудности при сварке меди и ее сплавов в ънцитных газах обусловлены иаанчием в исходном мепщле закнси меди СнзО, ее образованием прн снарке, а также высокой растворимостью жщорола в шве. Для получения качественного шва (бсэ пор), сокраняюшего уникальные физические свойства — высокую элеатропроводность и теплопроволность, сварку меди и ее сплжюв вмполняют в инертных валютных газах; аргоне, гелии н их смесях, а также в чнсюм азоте, который по отнгцаеилю к мелл проявляет свойства инертного газа.
Сварку ведут иеплавящимися электролами — вольфрамовым и угольным (не для всех марок мсдп) — на постоянном токе прямой нолярносгн с подачей присадочной проволоки„а такжеплыашнмся злектролом. Кроме того„аргонодуговую ашрку меди осущесталшот с применением специальной флюс-пастм, солержащей раскислители: ферромарганец, ферросилиций, феррофосфор, фсрроппан и редкоземельные элементы. Флюс наносят на прнсадо шую щюволоку или в канавку на подкладке под корень шва, В том случае, когда в качестве защитного газа используют юот, особые требояиния прельявллют к его чисюте по отношению к кислороду.
Он может ловысгпь окнслеиность мешлла юва и сущесеенна снизить стойкость вольфрамового электрола. Более эффективен угольный электрод в азоте. Он создает дополнительную защиту в виде СО. Медь и ее сплавы можно сваривать а азоте угольным электродом на графнтовой или асбестовой подклалке. 10.2.5. М«чаллургнчеснне всебепноетв вакуумной защиты сварочной ванны Применение в авиакосмической н ракетной технике новых конструкционных материалов на основе титана, молибдена, ваналия и лругих химически активных н тугоплавкнх металлов потребовало разработки принципиально новых методов аварки и более эффективных способов защиты зоны сварки.
Значительные трудности дуговой сварки укшанных металлов обусловлены тем, что наличие в шлаковой и газовой фазах кислорода„азота, водорода и их соелиненнй вызывает охрупчиванле, появление пор и резкое ухудшение физико-механических свойств сварных швов. Получение высококачественных сварных соединений из химически активных металлов окаэалось возможным только после разработки оборудования и технологического процесса сварки электронным лучом в вакуумной камере.
При давлении р < 1,3 10 Па в сварочной камере уже обеспечивается солержанне кислорода н азота значительно ниже концентрации этих вредных примесей в аргоне высшею сорта, используемого для эашнпа сварочной ванны при атмосферном лавленнн. 502 503 Металлургические особенности образования шва прн электронно-лучевой сварке во многом обусловмны чрезвычайно высокой плотностью энергии, вьшеяяемой в пятне нагрева (примерно Ь 2 5 10 Вт/ае ), и физическими условиями плавления матюша в вакууме.
Это обеспечивает следующие преимушества; 1) благодаря весьма высокой интенсивности и сосредоточенности такого источника нагрева, как электронный луч, достишстся исключительно узкое н глубокое проплавление металла в вакууме с весьма незначительной по протяженности околошовной зоной, что обеспечивает сокращение объема высокотемпературного нагрева металла н распюренных в нем ппов; 2) кратковременность пребывания сиарочной ванны а расплавленном состоянии.
ее малый объем н незначительные размерм зоны оплавления способствуют также уменьшению отрицательного влияния диффузионных процессов, вызьпаюших пористость металла шва; 3) полшюпельное влияние вакуума иа качество сварных соединений выражается в том, что значительно ускоряются и облегчаются процессы диссоциацни оксидов газов не только в поверхностных, но и во внутренних слоях металла. Удкзение кислорода и азота из сварочной ванны при электронно-лучевой сварке происходит тем полнее, чем больше упругость днссоциации оксидов и нитридов. Так, при сварке меди, кобальта, никеля обеспечивается практически полная диссоциацна оксидов этих металлов в камере -г с разрежением р < 6,5-10 Па.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
