Свариваемость металлов – это способность металлов разных видов или их сплавов образовывать соединения, соответствующие техническо-эксплуатационным требованиям при установленной технологии сварки.
Возможность сваривать разносоставные стали и другие металлы между собой позволяет объединять лучшие качества различных материалов. Такой подход значительно повышает функциональность изделий, но требует особых условий, в которых возможна сварка разнородных металлов и сплавов.
Соответствующие технологии разработаны, чтобы решать проблемы, связанные с различными свойствами соединяемых металлов (температура плавления, теплоотдача, глубина проплавления, образование оксидной пленки).
- Варианты свариваемых пар разнородных металлов
- Сварка разнородных металлов и сплавов, используемые присадочные материалы
Варианты свариваемых пар разнородных металлов
Группы сплавов, наиболее часто применяемые при разнородном сваривании
- Сплавы на основе железа (Fe), которые, в свою очередь, подразделяются на подгруппы:
- Углеродистые стали
- Низкоуглеродистые легированные стали
- Инструментальные пружинные стали
- Нержавеющие стали
- Чугуны
- Никельные сплавы (Ni)
- Чистый никель
- Монель
- Никонель
- Нимоник
- Хастелой
- Медные сплавы (Cu)
- Чистая медь
- Латуни
- Оловянные бронзы
- Алюминиевые бронзы
- Кремниевые бронзы
- Никельно-медные
- Алюминиевые сплавы (Al)
- Магниевые сплавы (Mg)
- Титановые сплавы (Ti)
- Кобальтовые сплавы (Co)
Наиболее распространенные пары соединяемых материалов, которые встречаются в промышленности
- Сплавы на основе Fe + Al, алюминиевые сплавы
- Сплавы на основе Fe + Cu, медные сплавы
- Сплавы на основе Fe + Ti
- Сплавы на основе Fe + Mb
- Сплавы на основе Fe + Nb
- Cu + Al
- Ti + Al
- Ti + тантал
- Ti + Cu
- Mb + Cu
Для большинства представленных вариантов сварки разнородных металлов и сплавов характерны большие отличия в температуре плавки, физико-тепловых свойствах, показателях расширения материалов.
Сварка разнородных металлов и сплавов, используемые присадочные материалы
Множество факторов определяют качественное состояние сварного шва, когда необходимо соединить материалы с отличающимися характеристиками. Образования оксидной пленки, разная температура плавки, взаимодействие при нагревании с газом и другие трудности, которые возникают при сваривании. Особенно капризный в отношении посторонних примесей алюминий и походные от него сплавы.
Сваривание алюминия и его сплавов со сталями
Процесс сваривания затрудняется активным возникновением оксидной пленки, которая мгновенно покрывает поверхность этого металла.
Разделка сварочных фасок производится под углом 70˚. Шов с таким углом обладает наибольшей надежностью. Перед свариванием кромки тщательно зачищают при помощи пескоструя или другим механическим путем для покрытия активирующим слоем. Самым распространенным и экономичным покрытием является оцинкование.
- При гальваническом оцинковании оптимальная толщина слоя 30-40 мкм
- При термическом оцинковании – 60-90 мкм
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом
Присадочный материал – алюминиевый пруток АД1 с включениями кремния.
Технология процесса сваривания
Зажигание дуги производится с присадочного прутка для начала образования валика, благодаря стекающему алюминию. Необходимо свариваемые заготовки расположить в пространстве так, чтобы алюминий при расплавлении натекал на черный металл. При необходимости сварочные валики накладываются в несколько слоев. Главное не допустить перегрев стальной детали, что приведет к выгоранию активирующего слоя раньше времени. Сваривание производится по очередности с обеих сторон.
Режим скорости сварки алюминия должен повышаться к концу процесса. Такой метод вырабатывается сварщиком для сохранения активирующего покрытия.
Сваривание меди и ее сплавов со сталями
В этом типе соединений примечательно влияние количества углерода на качество сварного шва. Чем его меньше, тем прочней и качественней выходит взаимопроникновение в области смешивания. Благотворно на свариваемость влияют марганец (Mg) и кремний (Si).
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом, ручная дуговая – плавящимся электродом, плазменное наплавление с использованием в качестве присадки токоподводящей проволоки.
Материалы для присадки – при сваривании чистой меди и бронзы БрАМц, БрКМц, для латуни Л90, 09Г2, при флюсовой сварке проволока марки М и БрКМц, для сваривания в атмосфере защитных газов МНЖ, БрКМц, БрАМц.
Флюсы АН-26, ОСЦ-45
Технология сварочного процесса – быстрое динамическое расширение меди вследствие нагрева образовывает множество мелких микротрещин в стали в области (и около) сплавления. Для получения швов с оптимальными свойствами рекомендуется присадочный материал с вместительностью железа не более 10%.
При сварке нужно следить, чтобы было минимальное проплавление стали. При сваривании дуга должна быть смещена в сторону цветной заготовки.
Сваривание титана со сталью
Образование ломких интерметаллических областей не позволяет добиться качественных сварочных швов при прямом сваривании. Для получения качественных соединений применяются промежуточные вставки.
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом
Технология сварочного процесса – наилучшие прочностно-пластичные показатели соединений дало применение БрБ2 (промежуточных вставок) из обработанной температурой бронзы и технического тантала. Для достижения особого качества швов сварка производится в специальных боксах с контролируемым микроклиматом.
Сваривание меди с алюминием
Образование ломких областей и другие различающиеся свойства этих цветных металлов значительно затрудняют процесс сваривания.
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом по флюсу
Технология сварочного процесса – после очищения медь проходит оцинковку для формирования активирующего слоя не более 60 мкм. В целом процесс схож со свариванием алюминия и стали, при котором смещение сварочной дуги происходит в сторону металла с большей температурой плавления. Для повышения свойств шва применяется 5 % легирование кремнием.
Сваривание алюминия с титаном
В этом случае появляются затруднения с возникновением интерметаллической зоны, приводящей к хрупкости стыка.
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом
Материал для присадки – алюминиевая проволока AB00
Технология процесса сварки – тщательно зачищенные кромки с разделанными фасками алитируют (аллюминизируют при нагреве 800 – 830˚С). Сваривание производят обычным методом для алюминиевых сплавов, смещая дугу в сторону более тугоплавкого материала.
Сваривание меди и ее сплавов с титаном
Образование хрупких зон предотвращается использованием промежуточных вставок из сплавов титана.
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом
Технология процесса сварки – для вставок используются сплавы титана с включением легирующих добавок молибдена или ниобия типа ВТ15. Структуры кристаллических решеток таких вставок схожи с кристаллической структурой меди. Методы сваривания те же самые, что применяются при сварке меди и ее сплавов.
Сваривание ниобия, тантала и молибдена со сплавами цветных металлов и сталями
Поскольку эти элементы используются в качестве вставок для соединения – они имеют высокие показатели свариваемости.
Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом
Технология процесса сварки – возможность типов сварных соединений этих элементов указана выше на примере вставок для соединения. При соединении тантала и меди в качестве присадки используется БрБ2 (бериллиевая бронза). Для сварки зачастую применяются боксы с регулируемым микроклиматом.
Естественно, что перечислены далеко не все способы. Указаны наиболее широко используемые технологии сварки разнородных материалов. Например, существует высокотехнологическая электронно-лучевая сварка, производящаяся в специальных вакуумных камерах направленным потоком электронов. Но такой способ возможен исключительно в рамках профильных предприятий.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
