Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

ления шва составляет 245—343 МПа, а с усилием шва 294— 392 МПа, угол загиба 100—180°

Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для соединения меди со сталью. Сварка производится со смещением электрода на медь, практически без оплавления стали: расплав­ ленная медь смачивает стальную кромку и соединение образу­ ется за счет диффузии меди в сталь. Применяется специальная разделка кромок: скос только медной кромки под углом 45° с притуплением, равным половине толщины. Стыковое или уг­ ловое соединения собираются без зазора, расстояние оси элек­ трода от края медной кромки составляет 0,65—0,70 толщины меди. Режим сварки такой же, как и при сварке медных со­ единений, но сварочный ток снижают на 15—20 %. Сварные соединения медь — низкоуглеродистая сталь обладают хоро­ шими механическими свойствами: ав = 205-4-225 МПа, ф= 59-4- 4-72%, KCU=343^-981 кДж/м2.

27-4.5. Электрошлаковая сварка меди и ее сплавов

Применяется для Си больших толщин 30—55 мм. Легирование шва осуществляют, применяя пластинчатые электроды соответ­ ствующего состава. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления меди, применяются легкоплавкие флюсы системы NaF—LiF—CaF2 , которые обеспечивают устой­ чивый процесс, подогрев и плавление кромок на требуемую глу­ бину, хорошее формирование шва и легкое удаление шлаковой корки. Особенностью режимов электрошлаковой сварки меди являются повышенные сварочные токи: / = 800-И000 A, UR= =404-50 В, скорость подачи пластинчатого электрода 12— 15 м/ч. Механические свойства металла шва мало отличаются от свойств основного металла: ств= 190-7-197 МПа, 6= 46-5-47%. KCU= 1559-4-1579 кДж/м2, а = 180°.

27.4.6. Дуговая сварка в защитных газах

Ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку Си и ее сплавов можно производить плавящимся и неплавящимся электродом. Наиболее часто применяют сварку вольфрамовым электродом с подачей присадочного металла в виде проволоки непосредственно в зону дуги, узкой профилированной проставки, закладываемой в стык, или с применением технологиче­ ского бурта на одной из стыкуемых деталей. Реже применяется сварка плавящимся электродом.

В качестве защитных газов используют азот особой чистоты по МРТУ 6-02-375—66, аргон сорта высший по ГОСТ 10157—79, гелий высшей категории качества марок А и Б по ТУ 51-940—80, а также их смеси в соотношении по объему 50—75 % аргона.

При сварке в среде аргона плавящимся электродом процесс не­ устойчив, с трудом устанавливается стабильный струйный пере­ нос металла в сварочной дуге. При сварке в среде азота эф­ фективный и термический КПД дугового разряда выше, чем для аргона и гелия. Глубина проплавления получается выше, но устойчивость дугового разряда в азоте ниже, чем в аргоне и гелии. Несмотря на высокую чистоту защитных газов, медь при сварке подвергается окислению и может возникать пористость [6], что определяет необходимость применения легированных присадочных и электродных проволок.

Сварку меди неплавящимся электродом осуществляют на по­ стоянном токе прямой полярности. При сварке электрод рас­ полагают строго в плоскости стыка, наклон электрода 60—80° «углом назад». При сварке Си т о л щ и н о й более 4—5 мм реко­ мендуется подогрев до 300—400 °С.

Присадочные проволоки из чистой меди Ml, МО при сварке обеспечивают получение металла шва, по составу и физическим свойствам близкого к основному металлу, однако механические свойства сварного соединения понижены, наличие пористости уменьшает плотность металла шва. При введении в состав при­ садочных проволок раскислителей и легирующих компонентов механические свойства возрастают, но, как правило, снижается тепло- и электропроводность металла шва, что в ряде случаев недопустимо. В таких случаях рекомендуются присадочные про­ волоки, легированные сильными раскислителями в микроколи­ чествах, которые после сварки не остаются в составе твердых

дисперсные шлаковые включения и поэтому не влияют на фи­ зические свойства металлов.

Составы присадочных проволок приведены в табл. 27.5. При­ менение присадочных проволок для сварки чистой меди, при­ веденных в табл. 27.5, позволяет получить металл шва с физи­ ческими и механическими свойствами на уровне основного ме­ талла Ml, коррозионная стойкость сварных соединений такая же, как и у основного металла.

Другие способы сварки. Медь, как металл высокой пластич­ ности, хорошо сваривается всеми видами сварки термомехани­ ческого класса, кроме контактной сварки, так как медь обла­ дает малым переходным электрическим сопротивлением. Для приварки выводов из тонких медных проволок в изделиях элек­ тронной техники используют термокомпрессионную сварку. Для более крупных изделий сложной конфигурации широко приме­ няют диффузионную сварку в вакууме, позволяющую получать соединения меди не только с медью, но и с другими металлами и даже неметаллическими материалами.

Холодную сварку меди пластической деформацией сдвига или сдавливания используют для сварки медных шин в энерге­ тических установках. В этом случае обеспечивается удовлетво­ рительное электрическое сопротивление сварных соединений.

Г л а в а 28. НИКЕЛЬ И ЕГО СПЛАВЫ (Фролов В. В., Ермолаева В. И.)

28.1* Физико-химические свойства никеля

Никель-химический элемент VIII группы Периодической системы Д . И. Мен­ делеева с порядковым номером 28 и атомной массой 58,71. Никель образует две аллотропные модификации: a-Ni кристаллизуется в гексагональной ре­ шетке плотной упаковки и устойчив ниже 250 °С, 0-Ni кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке.

Основные свойства никеля приведены ниже [1]:

пературе и при нагревании. При обычной температуре воздух и вода не

сплавы газовой сваркой нежелательно, так как длительное воз­ действие высокой температуры может привести к понижению коррозионной стойкости.

При сварке никеля и его сплавов для улучшения сваривае­ мости приходится вводить в зону сварки легирующие компо­ ненты, поэтому химический состав сварного шва отличается от основного металла.

В зависимости от способа сварки никеля могут быть приме­ нены различные методы легирования металла шва. Наиболее надежным методом легирования является применение электрод­ ной проволоки определенного состава в сочетании с пассивным нелегирующим электродным покрытием, с флюсом или исполь­ зование сварки в инертных газах.

28.4. Технология сварки и свойства соединений

28.4.1. Подготовка под сварку

При сварке Ni и его сплавов необходима тщательная зачистка кромок и прилегающих к ним участков на ширине 20—25 мм механическим путем, так как на них образуется налет, содер­ жащий серу, с последующим обезжириванием в ацетоне, уайтспирите или бензине. Химическое травление, как правило, не применяется, однако при наличии пленки окислов на поверхно­ сти металла рекомендуется обработка в растворе следующего состава: 1 л Н2 0, 1,5 л H2 SO4 , 2,25 л HNO3 , 30 г NaCl в тече­ ние 5—10 с с последующей промывкой в воде, нейтрализацией в 1 %-ном водном растворе аммиака и сушкой.

Металл в сварочной ванне при сварке никеля и его спла­ вов более вязок, чем при сварке сталей, и поэтому проплавля­ ется на меньшую глубину, что требует значительной разделки кромок и увеличения их притупления. При сварке кислотостой­ кой аппаратуры следует избегать стыковых соединений с от­ бортовкой кромок, так как образующиеся в этом случае «кар­ маны» могут вызвать появление щелевой коррозии при экс­ плуатации.

28.4.2. Газовая сварка

Газовую сварку преимущественно применяют при малой тол­ щине (до 3—4 мм) Ni или его сплавов. В основном использУ' ется ацетилено-кислородное пламя нормальное или слегка вос­ становительное, р= 0,97+1,0, так как избыток ацетилена молсет вызвать пористость металла шва. Электродную проволоку ис­ пользуют марок Н-1, НП-1, НП-2, а также применяют коМ' плексно-легированные проволоки, содержащие Ti, Al, Mn, Si. марок НМцАТЗ-1,5-0,6 и НМцТКЬ 1,5-2-0,15 (ТУ 48-21-284—73)-

В качестве присадочного материала используют проволоку из справа НМц2,5, нихрома Х20Н80.

При газовой сварке Ni используют многокомпонентные флюсы: керамические типа ЖН-1 и плавленые фторидные и высокоосновные марок АН-Ф5, АН-Ф7, АН8, АН-29, 49-ОФ-6.

Для сварки никеля и его сплавов применяют «левый» и «правый» способы. При «левом» способе сварочная ванна более интенсивно взаимодействует с кислородом окружающей атмо­ сферы, его следует применять для сварки тонких листов (1— 2 мм). При «правом» способе охлаждение сварочной ванны происходит медленнее, при этом уменьшается окисление рас­ плавленного металла и пористость.

Сварку Ni следует выполнять без задержек и возврата на сваренный участок во избежание перегрева околошовной зоны, сопровождающегося образованием трещин. Следует также из­ бегать многослойной газовой сварки. Металл толщиной 1— 2 мм сваривают в один проход без скоса кромок. Для стыковых швов металла больших толщин делается V-образная разделка.

Сварные соединения из никеля, выполненные газовой свар­ кой, имеют ав = 274-ь314 МПа, а=90-г120°. Нормализация со­ единений при температуре 825—900 °С повышает их пластич­ ность и вязкость.

Сварка нихрома затруднена образованием на поверхности ванны тугоплавкой пленки оксида хрома, которую удаляют ме­ ханическим путем. Сварка нихрома выполняется с максималь­ ной скоростью и без перерывов за один проход, так как по­ вторное расплавление металла может привести к образованию трещин. Применяется пламя с небольшим избытком ацетилена при мощности 50—70 л/ч на 1 мм толщины [5]. В качестве при­ садочного прутка используется проволока, близкая по составу к основному металлу, с пониженным содержанием С и содер­

сварных соединений из нихрома составляет 343—441 МПа.

28.4-3. Ручная дуговая сварка

Для ручной дуговой сварки Ni и его сплавов применяют элек­ троды с качественными покрытиями. Наиболее качественные швы обеспечивают электроды с покрытием «Прогресс-50», ко­ торые применяют для сварки никеля марок Н-1, НП-1, НП-2. Электроды с покрытием ЭНХД-10 предназначаются для сварки никелевокремнистых сплавов, с покрытием ЭНХМ-100 — для ни­ хрома и никелевомолибденовых сплавов. Для сварки сплавов типа ХН80ТБЮ, ХН80ТБЮА, ХН70ВМТЮ и ХН75МВТЮ ис­ пользуют электроды с покрытием типа ИМЕТ и ВИ-2-6. Про-