Технология сварки цветных металлов

Производство цветных металлов, и в особенности алюминия, неуклонно возрастает, опережая рост выпуска стали. С каждым годом увеличивается число металлов и сплавов, используемых в качестве конструкционных материалов для производства сварных изделий. Наряду с конструкциями из алюминия, меди, никеля, титана в сварном исполнении в настоящее время изготовляют изделия из циркония, серебра, платины, бериллия и других металлов, числящихся в категории редких или драгоценных. Недалеко то время, когда практически все используемые в технике цветные металлы найдут применение в сварочном производстве.

По своим физико-химическим свойствам многие цветные металлы резко отличаются от стали, что необходимо учитывать при выборе способа и технологии сварки. Наибольшее значение для оценки свариваемости того или иного металла имеют следующие свойства: сродство к газам воздуха, температуры плавления и кипения, теплопроводность, плотность, механические характеристики при высоких и низких температурах. По совокупности этих свойств рассматриваемые металлы можно условно разделить на такие группы: легкие (алюминий, магний, бериллий); активные и тугоплавкие (титан, цирконий, ванадий, вольфрам, молибден, ниобий); тяжелые цветные и драгоценные (медь, серебро, платина и др.).

Для сварки металлов первой и второй групп, отличающихся большой теплопроводностью либо высокой температурой плавления, предпочтительны источники нагрева с высокой концентрацией энергии (сварочная дуга, электронный луч). Поскольку эти металлы характеризуются также большим сродством к кислороду и азоту воздуха, нагретую в процессе сварки до высоких температур область металла

требуется изолировать от окружающей атмосферы, помещая ее в инертную среду или вакуум.

При сварке сплавов, содержащих значительные количества элементов с низкой температурой кипения, например цинка, вследствие интенсивного его испарения затруднено использование плавящегося электрода. В связи с разбрызгиванием жидких капель плавящийся электрод не применяется также при изготовлении изделий из драгоценных металлов, например платины. В том и другом случае обычно используют неплавящийся - вольфрамовый электрод.

Для сварки металлов третьей группы (кроме драгоценных), например меди и ее сплавов, находят применение почти все современные методы сварки плавлением. В большем объеме, чем для стальных изделий, для изделий из цветных металлов используют механизированные способы сварки, обеспечивающие получение изделий не только с точными размерами, но, что особенно важно, более высокого качества.

§ 11-1. Легкие металлы и их сплавы

Сварка алюминия и его сплавов. Применение алюминия в технике обусловлено его малой плотностью (2,7 г/см*), примерно в 3 раза меньшей, чем у стали, повышенной хладо-стойкостью, коррозионной стойкостью в окислительных средах и на воздухе. Чистый алюминий обладает малой прочностью (Og 10 кгс/мм), поэтому из него изготовляют изделия, для которых требуется только высокая коррозионная стойкость.

Алюминий и его сплавы обладают низкой температурой плавления (температура плавления чистого алюминия 660° С), высокой тепло- и электропроводностью, повышенным по сравнению со сталью коэффициентом линейного расширения и более низким значением модуля упругости.

Алюминий и его сплавы делят на две основные группы: деформируемые, применяемые в прессованном, катаном и кованом состояниях, и литейные (недеформируемые), используемые в виде литья (табл. 11-1). Деформируемые сплавы, в свою очередь, делят на термически не упрочняемые, к которым относятся технический алюминий и сплавы его с марганцем и магнием, и термически упрочняемые, к которым относятся сплавы алюминия с медью, цинком и другими элементами. К литейным относятся сплавы со значительным содержанием кремния или меди.

Большинство сварных конструкций изготовляют из деформируемых термически не упрочняемых сплавов алюминия в ненагар-тованном виде. В последние годы для изготовления сварных конструкций все в большем объеме начинают применять термически упрочняемые сплавы. Затруднение при сварке этих сплавов вызывает снижение прочности металла в околошовной зоне. Ранее для получения конструкций на этих сплавов применяли

Таблица 11-1

Состав некоторых марок алюминия и его сплавов, применяемых для изготовления сварных конструкций, %

* в сплаве содержится около 0,1% Cr.