Разделы сайта

Читаемое

Обновления Mar-2024

Промышленность Ижоры -->  Сварка металлов и сплавов плавлением 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 [ 222 ] 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

По технологии и Технике сварки никель и его сплавы близки к стали и особенно к коррозионностойкой. При выборе метода и разработке технологии сварки наряду с предотвращением дефектов металлургического характера (пор и кристаллизационных трещин) необходимо особое внимание уделять получению требуемых эксплуатационных свойств соединений. При изготовлении никелевых конструкций наиболее широкое применение получила аргоно-дуговая сварка вольфрамовым электродом. Этот метод благодаря большой универсальности и обеспечению высокого качества соединений вытесняет ручную дуговую сварку покрытыми электродами, газовую сварку и даже сварку под флюсом. В малом объеме применяется также аргоно-дуговая сварка плавящимся электродом. Аргоно-дуговая сварка вольфрамовым электродом осуществляется постоянным током прямой полярности.

Вредными примесями в никеле являются кремний, железо, медь, сера, висмут, свинец, фосфор, цинк, кадмий.

Главной причиной появления кристаллизационных трещин в металле никелевого шва является образование легкоплавкой сульфидной эвтектики Ni-NiS. Поэтому в основном металле содержание серы ограничивается 0,001%, что в 10-50 раз ниже, чем допустимое содержание ее в стали. Наличие марганца, связывающего серу в тугоплавкое соединение MnS, ослабляет ее вредное влияние. На этом основано применение присадочных проволок НМц2,5 и НМц5, содержащих около 2,5 и 5% Мп соответственно.

Введение марганца в никель снижает его коррозионную стойкость в щелочных средах. Поэтому использование подобных проволок допустимо только в тех случаях, когда содержащие марганец никелевые швы удовлетворяют требованиям эксплуатации. Весьма эффективно введение в проволоку небольших количеств титана для борьбы с трещинами в металле шва.

В отношении пористости швов никель существенно отличается от алюминия и меди, а также от железа (стали), с которыми он находится в одной подгруппе периодической системы элементов. Наиболее чувствителен никель к образованию пор при наличии азота. Уже содержание 0,05% азота в аргоне может вызвать пористость. Тот же эффект получается при наличии в аргоне 2% кислорода или еще большего количества водорода. Однако при малом содержании водород может уменьшать пористость, вызываемую азотом, усиливая кипение сварочной ванны до ее затвердевания.

§ 11-7. Химически активные тугоплавкие металлы (цирконий, ниобий, тантал, молибден и др.)

В связи с развитием новых отраслей техники расширяется применение тугоплавких металлов и сплавов на их основе: циркония, ниобия, тантала, молибдена и др. Эти металлы



обладают высокой жаропрочностью, коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред и другими специальными свойствами.

При сварке тугоплавких металлов возникают серьезные затруднения, вызываемые их высокой температурой плавления, большим сродством к газам атмосферы при повышенных температурах, охрупчивающим действием этих газов (прежде всего кислорода), склонностью к росту зерен при нагреве и др.

На основании выполненных за последние годы исследований свариваемости таких металлов их можно условно разделить на две группы. В первую группу удовлетворительно сваривающихся плавлением металлов можно отнести цирконий, ниобий, тантал и ванадий. Металлы второй группы - молибден, вольфрам и хром - свариваются значительно хуже. Сварные соединения этих сплавов весьма склонны к образованию трещин, малопластичны при нормальной температуре.

Сплавы на основе тугоплавких металлов, полученные методом порошковой металлургии, плохо свариваются: в швах образуются поры, сварные соединения склонны к образованию трещин. Поэтому для сварных конструкций применяют металлы и сплавы, выплавленные в контролируемой атмосфере инертных газов (дуговой метод плавки) или в вакууме (электроннолучевой метод плавки).

Уменьшение содержания вредных примесей в исходном металле - одна из основных задач металлургии химически активных тугоплавких металлов. Весьма важно в процессе сварки исключить загрязнение металлов примесями внедрения. Поэтому для соединения рассматриваемых металлов применяют методы электродуговой сварки в среде инертных газов, главным образом в камерах с контролируемой атмосферой, и электроннолучевую сварку.

Дуговую сварку неплавящимся электродом выполняют постоянным током прямой полярности. Повышенные требования предъявляются к чистоте инертных газов. Перед заполнением камер газ подвергают очистке от влаги пропусканием через сили-кагель марки КСМ и ШСМ (ГОСТ 3956-54) и алюмогель. Применяют также разные методы дополнительной очистки газа от кислорода, из которых наиболее простой - пропускание газа через нагретую до температуры 900-1000° С титановую стружку или губку.

Для тугоплавких металлов в ряде случаев отдают предпочтение гелию, так как при гелие-дуговой сварке эффективная мощность дуги значительно больше, чем при сварке в среде аргона. Помимо этого содержание вредных примесей - газов в гелии может быть доведено при очистке до меньших величин, чем при очистке аргона. Чтобы избежать загрязнения шва, сварку, как правило, выполняют неплавящимся электродом без присадки. Поэтому применение находят в основном стыковые и нахлесточные соединения без разделки кромок. При сварке вне камеры необходимы специальные устройства для защиты зоны сварки, осты-



вающих участков шва и околошовной зоны, а также обратной стороны шва.

Так как наиболее совершенная защита шва от газов атмосферы достигается при электроннолучевой сварке в вакууме, этот метод наиболее эффективен для соединения химически активных тугоплавких металлов. Большое значение имеют также и другие преимущества данного метода и в первую очередь возможность получения узких зон расплавления и термического влияния и благодаря этому малых деформаций.

Так, при электроннолучевой сварке молибдена ширина шва в 2-2,5 раза меньше, чем при дуговой сварке неплавящимся электродом (табл. 11-17).

Электроннолучевую сварку выполняют при давлении в рабочем объеме камеры не выше 10 -10~* мм рт. ст. Предпочтения заслуживают системы откачки с безмасляными вакуумными насосами (например, титановыми).

Подготовка деталей из тугоплавких металлов под сварку требует особой тщательности. Соединяемые кромки и прилегающие к ним околошовные участки до сварки необходимо очищать от загрязнений и подвергать травлению в специальных реактивах для удаления поверхностных пленок окислов и обезжиривания. Так как расслоения на кромках могут служить источником дополнительных загрязнений сварного шва, кромки необходимо тщательно осматривать и удалять шлифованием обнаруженные расслоения. Должны быть обеспечены минимальные зазоры и смещения кромок.

Во многих случаях существенное влияние на качество швов оказывает тепловложение при сварке. В связи с этим для каждого изделия в зависимости от типа соединения и толщины металла следует выбирать оптимальные параметры процесса сварки.

Сварка циркония. Цирконий по свариваемости близок к титану. Поэтому для него применимы та же техника сварки и практически те же режимы, что и для титана. Перед сваркой кромки деталей подвергают травлению в растворе, состоящем из 45% HNOg, 10% HF и 45% Н,0.

Таблица II-17

Размеры структурных участков соединения из молибдена толщиной 3 мм, сваренного разными способами

Максимальная ширина участка, мм

Общая ширина

участков металла.

Сварка

претерпевших

Околошовиая

структурные

зона

изменения

Электродуговая неплавя-

щимся электродом . . .

Электроннолучевая ....



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 [ 222 ] 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка