Лекции по свариваемости металлов (1088762), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевой сваркой можно сваривать практически все марки никелевых сплавов, при этом удается получать соедине­ния больших толщин за один проход и с большой скоростью. Следует применять рекомендации такие же, как при аргоно­дуговой сварке.

Высокая чистота атмосферы (вакуум) и особенности терми­ческого цикла позволяют получать соединения с механическими свойствами на уровне основного металла.

Диффузионная сварка

Этот способ находит все большее применение в различных обла­стях машиностроения, в электронной технике и при получении прецизионных соединений. Условия сварки: наличие вакуума и отсутствие первичной кристаллизации при нагреве до темпера­тур ниже температуры плавления соединяемых металлов позво­ляют получать сварные соединения с высоким уровнем меха­нических и служебных свойств. В некоторых случаях появля­ется возможность совмещения процесса сварки с последующей термической обработкой.

При сварке никеля, сплавов типа монель, константан, имею­щих на поверхности пленку окислов, легко удаляемую при на­греве в вакууме, трудностей в проведении процесса не обнару­живается. Сварку производят при параметрах режима: Т= = 900-4-1000 °С, Р=14,7 МПа, ί=10 мин, вакуум не менее 0,013 Па. Сварные соединения имеют прочность на разрыв σΒ = = 539 МПа при относительной деформации ε = 0,72%.

Жаропрочные сплавы никеля, имеющие в качестве легирую­щих добавок Mo, W, V, Al, Ti и другие элементы, затрудняющие диффузионные процессы, требуют повышения температуры сварки и увеличения удельного давления. Для сплава ХН75МБТЮ (ЭИ602), например, рекомендуется режим сварки: Г= 1150-4-1175 °С, Р=19,6н-29,4 МПа, ί = 6-Μ0 мин, вакуум не менее 0,013 Па. Механические свойства полученных соединений составляют σΒ = 747,5 МПа, ε = 45 %· В ряде случаев при сварке жаропрочных никелевых сплавов рекомендуют применять стеарин, нанося его на стыкуемые поверхности, для облегчения восстановления металлов из оксидов.

Для соединения ряда высоколегированных сплавов Ni при­меняют самофлюсующиеся расплавляемые промежуточные про­слойки, содержащие В, Li, К и другие элементы, способные вос­становить и растворить прочные оксиды с образованием легко­плавких эвтектик, испаряющихся в вакууме.

При сварке Ni процесс можно вести в среде водорода с точ­кой росы ниже —40 °С.

Диффузионной сваркой никель хорошо соединяется с медью. Режим сварки: Г = 900 °С, Р= 12,7ч-14,7 МПа, ί = 20-=-30 мин, вакуум не ниже 9,013 Па. Остаточная деформация составляет ε~1 %.

Контактная сварка

Никель обладает значительно большей электропроводностью, чем сплавы на его основе. В связи с этим точечная сварка сплавов осуществляется при меньшей силе тока, чем техниче­ского Ni. Режимы сварки низкоуглеродистого Ni близки к режи­мам для низколегированных сталей. Сравнительно высокая прочность никеля и его сплавов требует применения более высо­ких давлений на электроде. Диаметр электродов сферической или конической формы выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла: при толщине 0,5—1,5 мм диаметр элек­трода составляет 3—6 мм, при толщине 1,5—2,5 мм диаметр электрода 6—8 мм и при толщине 2,5—3,0 мм 8—10 мм.

Никель и его сплавы хорошо свариваются также со сталями и медными сплавами.

Режимы шовной и стыковой сварки никеля и его сплавов можно ориентировочно принимать по режимам для сварки ти­тана.

8.6 Свариваемость серебра и его сплавов

1 Физико-химические свойства серебра

Серебро — химический элемент I В группы Периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 47 и атомной массой 107,88. Се­ребро кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке, поли­морфных превращений не испытывает. Серебро обладает наибольшими среди металлов электрической проводимостью, теплопроводностью и отра­жательной способностью.

Основные физико-химические и механические свойства серебра приве­дены ниже:

Плотность, кг/м3 1049

Температурный коэффициент линейного расширения,

•10е, град"1 19

Коэффициент теплопроводности, Вт-см"1-град-1 .... 4,18

Удельная теплоемкость, кДж/кг-град 0,235

Удельное электрическое сопротивление, мкОм-см ... 1,59

Температура плавления, °С 960,5

Предел прочности при растяжении, МПа 180

Предел текучести, МПа 30

Относительное удлинение, % 50

Серебро не растворяется в соляной и серной разбавленной кислотах, хорошо растворяется в азотной кислоте, смеси азотной и соляной кислот, в горячей концентрированной серной кислоте, со щелочами не взаимодей­ствует, оксиды серебра малоустойчивы. Потемнение серебра связано с об­разованием на его поверхности во влажном воздухе, содержащем сернистые соединения, пленки сульфида Ag2S. Поэтому использовать серебро и его сплавы в среде, содержащей сероводород, влажный сернистый газ, а также в контакте с резиной и эбонитом нельзя. Серебро используется в приборо­строении в основном для изготовления контактов, в химической промышлен­ности для изготовления сварных конструкций, работающих в особо агрес­сивных условиях, в криогенной технике, в ювелирной промышленности.

Различные примеси даже в небольших количествах значительно пони­жают проводимость серебра. Серебро подвержено эрозии и имеет низкие параметры дуги по сравнению с другими металлами, хорошо поддается всем видам пластической обработки, сваривается и паяется.

Серебро выпускается двух марок: Ср999,9 и Ср999 (ГОСТ 6836—80), содержание серебра в которых составляет 99,99 % и 99,9 % соответственно. Основные примеси: Pb, Fe, Sb, Bi.

2. Основные марки, структура и механические свойства

Серебро образует непрерывный ряд твердых растворов с золотом и палла­дием, сплавы которых имеют широкое применение.

В системе серебро — золото при средних концентрациях компонентов удельное сопротивление, теплопроводность, пластичность максимальны, ме­ханическая прочность низкая, корозионная стойкость большая. Золотосе-ребряные сплавы упрочняют медью, они имеют маркировку ЗлСрМ990-5, ЗлСрМ980-15 и т. д. (ГОСТ 6835—80), где первая цифра указывает содер­жание золота, вторая — серебра. В сплаве ЗлСрМ990-5 золота содержится 99,0%, серебра 0,5 °/о, остальное — медь. Сплавы этой системы содержат Ag от 0,5 до 33 % (по массе). Сплавы системы Ag — Pd выпускают двух марок: СрПд20 и СрПд40 с содержанием серебра 80 и 60 % соответственно. Они обладают свой­ствами, аналогичными свойствам золотосеребряных сплавов.

Ag —Pd —Си сплав СрПдМЗО-20 (ГОСТ 6836—80) содержит 50% Ag, 20 % Си, 30 % Pd.

Сплавы Ag—Pt образуют диаграмму состояния перитектического типа с ограниченной растворимостью компонентов. Сплавы с содержанием Pt 10—45 % (по массе) могут подвергаться старению. Термической обработкой этих сплавов можно достигнуть высокой твердости и прочности: до 3600 МПа после закалки при 1000°С и старении при 550 "С.

Сплавы Ag — Си образуют диаграмму состояния эвтектического типа с областями ограниченной растворимости. Старение может значительно по­высить механические свойства сплавов,. Медь увеличивает твердость и по­нижает эрозию серебра особенно в области эвтектических сплавов, но ухуд­шает коррозионные свойства.

3.Особенности свариваемости серебра и его сплавов

Сварка серебра и его сплавов затруднена из-за большой тепло­проводности, что требует применения концентрированных ис­точников тепла, применения предварительного подогрева до 500—600 °С. Высокий коэффициент теплового расширения мо­жет приводить к появлению значительных напряжений и дефор­мации изделий. Жидкое серебро хорошо растворяет кислород, при кристаллизации металла возможно образование эвтектики Ag2U—Ag с температурой плавления 507 °С, выделение кото­рой охрупчивает металл, а также возможно образование пор. При плавлении и сварке серебро интенсивно испаряется. Со­держащиеся в сплавах серебра примеси Al, Си, Si, Cd могут окисляться при сварке, что будет приводить к потере пластич­ности сплава. Из-за большой жидкотекучести сварку серебра и его сплавов рекомендуется выполнять в нижнем или слегка наклонном положении.

4.Технология сварки серебра и его сплавов

Для сварки серебра и его сплавов применяют газовую сварку, аргонодуговую сварку неплавящимся электродом, используют кузнечную сварку.

При газовой сварке используют метанокислородное и ацети-ленокислородное нормальное пламя, а также присадочную про­волоку, раскисленную алюминием, и флюс, приготовленный на этиловом спирте из равных количеств буры и борной кислоты. Флюс наносят на соединяемые кромки или присадочную про­волоку. Мощность пламени, л/ч: №=(100—150)5, где s — тол­щина свариваемого металла, мм [5]. Применяют «левый» способ сварки, при этом расстояние от ядра пламени до поверхности сварочной ванны должно быть 3—4 мм. Горелку располагают перпендикулярно или слегка наклонно к свариваемой поверх­ности. Нагрев осуществляют с максимально возможной ско ростью, без перерывов и повторений. Сборку производят, как правило, без прихваток в специальных приспособлениях. Сва­риваемые кромки и присадочная проволока расплавляются од­новременно, причем проволока нагревается до более высокой температуры. Швы весьма склонны к порообразованию.

Механические свойства соединений, выполненных ацетилено-кислородной сваркой: σΒ 98—127 МПа, угол загиба 30—180°.

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде аргона осуществляется постоянным током прямой полярности. Приса­дочную проволоку выбирают по составу близкой к сваривае­мому металлу. Возможны ручная и автоматическая сварка. Руч­ную сварку осуществляют «углом вперед» без поперечных коле­баний, угол наклона горелки к свариваемой поверхности состав­ляет 60—70°, присадочная проволока подается под углом 90° к вольфрамовому электроду. Сварка стыковых соединений се­ребра выполняется в нижнем или слегка наклонном положении. Качественное формирование шва обеспечивается применением формирующих подкладок [5]. Механические свойства соедине­ний из серебра, выполненных аргонодуговой сваркой вольфра­мовым электродом, выше, чем при газовой сварке. В табл. 30.1 приведены механические свойства соединений, выполненных аргонодуговой сваркой на листовом серебре марки Ср999,9 тол­щиной 2 мм. Исходный металл имел предел прочности σΒ= 161,9 МПа, относительное удлинение 6 = 28,5 %, угол загиба α =180°.

Наиболее стабильными свойствами, близкими к свойствам исходного металла, обладают сварные соединения, выполнен­ные в камере с контролируемой атмосферой, что связано с на­дежной защитой сварочной ванны.

При сварке биметаллических листов низкоуглеродистая сталь — серебро наблюдается большое количество пор, по­этому в ряде случаев рекомендуется использовать промежу­точный плакирующий слой из никеля, меди или серебра.

При аргонодуговой наплавке серебра на сталь рекомендуется при­менять флюс следующего состава, % (по массе): 30—35 тетра-фторбората калия, 35—40 криолита, 20—22 фтористого натрия, что приводит к улучшению адгезии серебра к стали.

9 Свариваемость однотипных тугоплавких металлов и сплавов

1. СВОЙСТВА ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

1.1. Физико-химические и механические свойства

Большинство тугоплавких металлов принадлежит к числу сравнительно ма­лораспространенных в природе элементов. По распространенности в зем­ной коре цирконий превосходит такие металлы, как Си, Zn, Sn, Pb, Ni, его содержание в земной коре (весовой кларк) составляет 2-10~2 %. Ниобий и тантал в природе встречаются совместно. Содержание ниобия в земной коре составляет 1 -10~3 %, а тантала — 2· 10~4 %. Основными минералами ниобия и тантала являются колумбит и танталит. Весовой кларк ванадия приближается к 1,5 ■ 10~2 %. Значительно ниже весовые кларки молибдена (3-10~4%) и вольфрама (1·10~4%)· Наиболее важными их минералами являются вольфрамит (Fe, Mn)W04 и молибденит M0S2. Запасы хрома в земной коре превышают запасы Nb, Та, Мо и W, вместе взятых (3,5·10-2% Сг).

Большое влияние на свариваемость материалов оказывают физико-хи­мические и механические их свойства (табл. 31.1, 31.2). При этом необхо­димо учитывать, что механические свойства металлов являются структурно чувствительными. На них оказывают влияние следующие металлургические факторы: 1) размер и форма зерна; 2) субзеренная (дислокационная) струк-

ТАБЛИЦА 31.1 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ [1, 2]

Свариваемость ниобия и его сплавов

Применение и производство ниобия быстро возрастают, что обусловлено сочетанием таких его свойств, как тугоплавкость, малое сечение захвата тепловых нейтронов, способность образовывать жаропрочные, сверхпроводящие сплавы, коррозионная стойкость, геттерные свойства, низкая работа выхода электронов, хорошие обрабатываемость давлением на холоде и свариваемость. Основные области применения ниобия: ракетостроение, авиационная и космическая техника, радиотехника, электроника, химическое аппаратостроение, атомная энергетика.

При создании сплавов с повышенной жаропрочностью на основе ниобия в качестве легирующих элементов используют углерод, азот, бор, которые наряду с некоторым упрочнением твердого раствора образуют вторую дисперсную фазу (карбиды, нитриды, бориды), упрочняющую металл особенно эффективно при одновременном введении Zr, Ti. [1]

Характеристики

Список файлов лекций