Свариваемость металлов и сплавов
Способность металлов и сплавов образовывать надежные сварные соединения с заданными свойствами называется свариваемостью.
Не все металлы обладают способностью надежно свариваться обычными методами. Наилучшей свариваемостью обладают металлы, образующие друг с другом твердые растворы. Нельзя сваривать методом плавления металлы, не растворяемые друг в друге в твердом состоянии. Для их сварки вводят промежуточный металл, способный растворяться в обоих металлах, или используют сварку давлением.
Свариваемость стали. Основным показателем свариваемости сталей является их стойкость к образованию хрупких зон с мартенситной структурой и закалочных трещин. Ориентировочно оценивают свариваемость по химическому составу. Склонность стали к трещинообразованию устанавливают с помощью эквивалентного содержания углерода.
Принимают, что при С<0,45% сталь сваривается удовлетворительно, при больших же значениях С следует применять предварительный подогрев до 600°С, чтобы предотвратить возникновение трещин.
Свариваемость чугуна. Сварка чугуна используется при ремонте (трещины, поломки деталей и др.). Качественно выполненное сварное соединение должно обладать механической прочностью, плотностью и легко обрабатываться режущим инструментом. Сварка чугуна затруднена по причинам: 1) образования цементита при быстром охлаждений шва; 2) появлением значительных собственных напряжений в металле шва и околошовной зоне, вызывающих появление трещин, ввиду малой прочности и пластичности чугунов; 3) появлением пор в шве из-за интенсивного газовыделения.
Повышенная жидкотекучесть чугунов позволяет сваривать его только в нижнем положении.
Наиболее эффективно предотвращает появление отбеленных участков металла, трещин и пористости подогрев чугуна и замедленное охлаждение его после сварки. К металлургическим средствам воздействия относят: 1) получение в сварном шве феррито — перлитной структуры, характерной для малоуглеродистой стали; 2) связывание углерода в дисперсные и более прочные карбиды, чем цементит, равномерно распределяющиеся в металле; 3) окисление избыточного углерода и его «выжигание» при помощи кислородсодержащих компонентов сварочных материалов; 4) получение в сварном шве структуры серого чугуна путем насыщения металла углеродом и другими графитообразующими элементами; 5) получение в сварном шве различных сплавов железа с цветными металлами, отличающихся высокой пластичностью.
Применяют горячую (с подогревом до 500—800°С) и холодную (без подогрева) сварку чугуна. В качестве присадочного металла при газовой сварке используют малоуглеродистую проволоку, латунь, чугунные прутки. Для удаления окислов из сварочной ванны применяют флюс, состоящий из 50% буры, 22% углекислого натрия, 28% поташа.
При холодной электродуговой сварке чугуна важным является предупреждение чрезмерного местного перегрева металла. С этой целью сварку ведут вразброс, накладывая короткие участки шва в разных местах завариваемого дефектного участка. Широкое распространение получила сварка методом «отжигающего шва» стальным электродом. Этот метод применяют при заварке трещин. Прерывистый шов накладывают в стороне от трещины, далее вторым или третьим швом приближаются к трещине и заваривают ее. Окончательный «отжигающий шов» кладут для снижения закалочных напряжений и отбела чугуна.
При сварке чугуна используют медные электроды, монель-металл (30% меди, 70% никеля), железо-медные электроды марки ОЗЧ-1, аустенито-медные электроды марки АНЧ-1 (состоят из стального стержня, медной оболочки и фтористо-кальциевого покрытия). При горячей сварке чугуна, как правило, используются чугунные электродные стержни.
Свариваемость меди и ее сплавов. Трудность сварки меди заключается в ее высокой теплопроводности (почти в шесть раз больше, чем у стали), что требует более концентрированного нагрева, при этом значительное тепловое расширение меди приводит к существенным тепловым деформациям и напряжениям. Медь имеет пониженную стойкость к образованию кристаллизационных трещин и пор, что объясняется окислением меди при сварке, наличием в свариваемом металле растворенных газов (кислорода и водорода) и других примесей.
Для улучшения свариваемости меди следует: 1) эффективно защищать зону сварки от кислорода и водорода с помощью флюсов; 2) раскислять жидкий металл раскислителями — фосфором, цинком, марганцем, кремнием; 3) применять некоторые технологические приемы для уменьшения вредного действия окисных пленок, например проковка сварного соединения (при температуре ниже 200 или выше 600°С) для разрушения сплошности залегания окисных пленок. К основным нежелательным явлениям при сварке латуней относится значительная потеря цинка вследствие его испарения и поглощения газов жидким металлом. Испарение цинка связано с низкой температурой его кипения 906°С (температура плавления 417°С). Потери цинка при газовой сварке достигают 25%, при дуговой 40%. Уменьшение цинка в сварном шве может привести к пористости и понижению прочности, кроме того, выделяющиеся пары ядовиты. При сварке латуни необходимо через присадочный материал уравновесить содержание цинка в шве и основном металле.
Свариваемость бронз в значительной степени зависит от их состава. Особые трудности вызывает сварка литейных оловянистых бронз, в которых при перегреве на границах зерен расплавляется избыточное олово, т. е. снижается прочность, что может привести к разрушению изделия даже под действием собственного веса.
Медь при газовой сварке сваривают горелкой увеличенной мощности. Процесс ведут быстро и в один проход. В качестве присадочного металла используют электролитическую медь. Для меди и ее сплавов попользуют флюс следующего состава: 60—70% буры, 10—20% борной кислоты, 20—30% хлористого натрия.
Латунь сваривают окислительным пламенем. В этом случае на поверхности образуется пленка окисла цинка, которая предохраняет цинк от дальнейшего окисления и испарения.
При электродуговой сварке медь и ее сплавы сваривают угольными или металлическими электродами. При сварке угольными электродами присадочный металл применяют того же состава, что и основной. Флюс состоит из буры и борной кислоты. Сварку ведут постоянным током прямой полярности и длинной дугой. При сварке металлическим, электродом стержни покрывают специальной обмазкой. Сварку необходимо вести без перерыва, быстро и короткой дугой.
Свариваемость алюминия и его сплавов. Основные трудности при сварке алюминия и его сплавов заключаются:
1) в появлении-тугоплавкой и плотной окисной пленки, которая препятствует сплавлению частиц металла и трудно удаляется из ванны;
2) в повышенной склонности металла к образованию пор;
3) в появлении кристаллизационных трещин.
Потеря прочности и вязкости алюминия и его сплавов при температурах, близких к плавлению, может привести к разрушению металла в зоне нагрева под действием собственного веса.
Удаление образовавшихся окислов с поверхности металла и защита от окисления жидкого металла — одна из важнейших задач при сварке алюминия и его сплавов. Это достигается особыми покрытиями и флюсами. При расплавлении таких покрытий и флюсов создается шлак, в котором происходит растворение окисной пленки и ее химическое связывание.
Для предотвращения пористости следует не допускать попадания влаги в область сварки. Для повышения стойкости алюминия и его сплавов к образованию кристаллизационных трещин необходимо стремиться к получению мелкозернистой структуры шва.
При газовой сварке следует стальным крючком периодически сдвигать пленку окиси алюминия со шва или использовать флюс следующего состава: 28% хлористого натрия, 50% хлористого калия, 8% фтористого натрия, 14% хлористого лития.
При дуговой сварке алюминий и его сплавы сваривают угольными или металлическими электродами. Присадочный металл и электродный стержень применяют того же состава, что и основной металл. Флюс и обмазка состоят из хлористого натрия, хлористого калия, хлористого лития, фтористого натрия. При сварке угольным электродом полярность тока выбирают прямую.
входная дверь с зеркалом "Титан Мск"