Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

39.2.1. Проблемы свариваемости ППМ

Для изготовления сварных конструкций ii3 ППМ используют шовную контактную сварку, электроннолучевую, лазерную, аргоно-дуговую и диффузионную. Эффективное использование шовной контактной сварки высокопоцистых ППМ из коррози­ онностойких сталей Х18Н15 и Х18Н9 снижается из-за высокой склонности этих материалов к образованию в шве сквозных по­ перечных трещин [3,4]. Причинами тре1цин являются низкая прочность и малая деформационная способность высокопори­ стых сталей из нержавеющих порошков, высокий коэффициент, термического расширения и наличие на поверхности частиц стойких и прочных оксидов с большим содержанием хрома.

С увеличением пористости и размера частиц порошка меха­ нические свойства ППМ понижаются, а диапазоны режимов сварки, характеризующиеся трещинообрззованием, расширя­ ются. Уровень свойств, обеспечивающих стойкость нахлесточных соединений против трещинообразованця, может быть гарантиро­ ван при создании в шве непрерывной литой структуры. В кон­ струкциях, допускающих использование цювно-точечных соеди­ нений, повышение технологической прочности целесообразно осуществлять снижением остаточных напряжений путем обес­ печения расстояния между точками равным 5—б мм [4].

При сварке плавлением ППМ, вследствие наличия в них за­ крытых пор, основным дефектом являются сквозные свищи в шве, образующиеся в результате выброса металла в процессе расплавления кромок.

39.2.2. Способы сварки и пайки ППМ

Шовная контактная сварка. Нахлесточные соединения листо­ вых пористых элементов осуществляют шовной контактной сваркой на стандартном оборудовании. Режимы сварки приве­ дены в табл. 39.2. Для получения стыковых соединений разрабо­ тан метод контактной шовной сварки с раздавливанием кромок, при котором наблюдается значительная деформация частиц [3]. Она вызывает более интенсивное, чем у нахлесточных соедине­ ний, разрушение оксидных пленок на поверхности частиц поро­ шка и способствует расширению области режимов без образова­ ния трещин. Увеличение дисперсности порошка и пористости ос­ новного материала облегчает формирование соединения при сварке с раздавливанием кромок. В то же время качество сое­ динений исследуемых материалов в первую очередь зависит от величины сварочной нахлестки, которая при толщине Ап> 1 Мм не должна превышать 1,5 h„, а с уменьшением толщины может быть увеличена до (2 — 3) hn. Режимы сварки приведены в табл. 39.3.

Лазерная сварка и ЭЛС пористых элементов, осуществляе­ мая с использованием стандартного оборудования, позволяют получать соединения равнопрочные основному пористому мате­ риалу с минимальной шириной шва.

39.3. Пористые сетчатые материалы

ПСМ производят на основе трикотажных (вязаных) и тканых сеток [1]. Для изготовления сварных конструкций применяют листовые ПСМ из стали 12Х18Н10Т, получаемые сваркой про­ каткой брикета фильтровых сеток и сеток с квадратными ячей­ ками [5]. Свойства ПСМ на основе тканых сеток из стали 12Х18Н10Т приведены в табл. 39.5.

39.3.1. Проблемы свариваемости ПСМ

Отличием ПСМ от ППМ является их значительная анизотро­ пия свойств, поэтому помимо пористости и свойств структуро­ образующих элементов (проволок) существенное влияние на условия формирования сварных соединений оказывает соотно­ шение коэффициентов эффективной теплопроводности по тол­ щине (А.л) и в направлении перпендикулярном движению источ­ ника (A,w). С уменьшением пористости и увеличением соотно­ шения %h/Xw качество сварных соединений возрастает.

При сварке плавлением высокопористых ПСМ (П > 0,3),для которых характерна низкая теплопроводность по толщине, в за­ висимости от величины Xw возможно образование прожогов и подрезов в зоне сплавления. Относительная прочность свар­ ных соединений, полученных сваркой плавлением, уменьша­ ется с увеличением пористости основного металла. Повышение качества соединений может быть достигнуто предварительным холодным обжатием кромок либо электрогальваническим нане­ сением покрытия в результате уменьшения их пористости и уве­ личения теплопроводности по толщине.

39.3.2. Способы сварки ПСМ

Аргонодуговая сварка. Автоматическая сварка стыковых соеди­ нений со скоростью более 30 м/ч требует осуществления про­ цесса на больших токах, что для заготовок с П>0,3 приводит к образованию подрезов в зоне сплавления, а при осв<10 м/ч возрастает ширина шва. Скорость сварки следует устанавливать в интервале от 10 до 30 м/ч, причем с увеличением пористости основного материала значение vCB следует уменьшать. Сварку заготовок с П>0,15 целесообразно выполнять с присадочной проволокой аналогичного химического состава [6]. Режимы ручной и автоматической аргонодуговой сварки приведены в табл. 39.6, 39.7.

Электронно-лучевая сварка. ЭЛС заготовок из ПСМ может осуществляться на стандартном оборудовании. Увеличение ка­ чества сварных соединений с П>0,25 достигается в результате расфокусирования луча и уменьшения скорости сварки. Ши­ рина получаемых швов на образцах толщиной 2,8—3,8 мм со­ ставляет 2,5—3 мм [7]. Исследование влияния термического цикла сварки на изменение гидравлических и структурных ха­ рактеристик показало, что снижение проницаемости сварных соединений пропорционально площади шва, а увеличения раз­ мера пор в зоне сплавления не происходит.

Диффузионная сварка. ДС пористых элементов осуществля­ ется на тех же режимах, что и компактных материалов анало­ гичного химического состава. Величина давления при сварке выбирается из условия обеспечения требуемого обжатия загото­ вок в местах их соединения.