45 Особенности сварки цветных металлов и чугуна

Температуры плавления и кипения цветных металлов относительно невысокие, поэтому при сварке легко получить перегрев и даже испарение металла. Если сваривают сплав металлов, то перегрев и испарение его составляющих может привести к образованию пор и изменению состава сплава. Способность цветных металлов и их сплавов легко окисляться с образованием тугоплавких оксидов значительно затрудняет процесс сварки, загрязняет сварочную ванну оксидами, снижает физико-механические свойства сварного шва.

Большая теплоемкость и высокая теплопроводность цветных металлов и их сплавов вызывают необходимость повышения теплового режима сварки и предварительного нагрева изделия перед сваркой. Сравнительно большие коэффициенты линейного расширения и большая литейная усадка приводят к возникновению значительных внутренних напряжений, деформаций и к образованию трещин в металле шва и околошовной зоны

Сварка чугуна применяется, главным образом, при ремонте различных чугунных изделий и при исправлении дефектов, полученных в процессе литья (заварка трещин, образовавшихся или во время литья изделия, или в результате эксплуатации изделия; заварка раковин и пор в отливках; наплавка изношенных поверхностей чугунных деталей).

Сварка чугуна значительно сложнее сварки сталей. Для получения при сварке чугуна качественного сварного соединения, равноценного по механическим свойствам основному металлу, необходима более сложная технология, чем при сварке многих легированных сталей. Трудности сварки чугуна обусловлены следующими причинами:

1) низкими пластическими свойствами чугуна, из-за чего при усадке шва возникают высокие остаточные напряжения и даже трещины;

2) образованием закалочных и отбеленных структур при быстром охлаждении;

3) наличием графита, легко вступающего в соединения с кислородом, попадающим в металл шва из воздуха. Образующийся при этом газ — окись углерода — вызывает значительную пористость шва.

46.Электроконтактная сварка трубопроводов оплавлением.

Электроконтактная сварка оплавлением предусматривает нагрев места сварного соединения до температуры солидуса (1100 ⁰С) с последующим осевым сжатием. Сварное соединение получается одновременно по всему периметру стыка, что позволяет резко механизировать сварочные работы на трассе и приблизить их выполнение к заводскому поточному производству.

Первым условием для получения прессового сварного соединения является необходимость приложения сжимающего усилия называемого осадочным. Второе условие – чистота свариваемых поверхностей во время осадки. наличие грубых неровностей, плёнок окислов или адсорбированных газов (кислорода, азота) на свариваемых поверхностях препятствует образованию межатомных связей.

Чтобы облегчить получение качественного сварного соединения свариваемые трубы нагревают до температуры выше критической точки Ас₃ (для стали 910 ⁰С), что способствует обеспечению рекристаллизации (росту зёрен металла) и фазовым превращениям. Рекристаллизация и фазовые превращения при высоких температурах способствуют выдавливанию соприкасающихся зёрен и формированию связей между поверхностными атомами с последующей диффузией атомов через образовавшуюся границу, что создаёт условия для получения прочного сварного соединения.

При электроконтактной сварке оплавлением, находящиеся по током трубы, сближаются до соприкосновения своих торцов. Первоначальное соприкосновение практически осуществляется в точке. Поверхность соприкосновения возрастает за счёт относительного перемещения свариваемых труб, пластической деформации контактирующих неровностей, теплового расширения металла в зоне контакта.

Металл резко нагревается в средней части контакта и превращается в жидкую перемычку. Электрическое сопротивление контакта в процессе расплавления металла возрастает с большой скоростью. Перемычки жидкого металла под действием электродинамических В конечной стадии оплавления сварочный ток рассчитывается по формуле

,

где q – энергия, расходуемая на оплавление единицы массы металла, v₀ – скорость оплавления; S – площадь поперечного сечения свариваемых труб, ρ – плотность металла труб.

Базовый способ сварки предусматривает сварку труб в плети на стеллажах электроконтактным способом с последующей развозкой секций по трассе. Среднюю скорость оплавления рассчитывают по формуле

,

где р – удельная мощность оплавления.

Величина оплавления участка в процессе нагрева труб определяется по формуле

l₀ = v₀t,

где t- время оплавления и осадки. Осадка завершает процесс сварки и для повышения качества сварных соединений она проводится под током. Скорость сближения кромок в процессе осадки составляет не менее 20 мм/сек, при удельном давлении 50 МПа. При осадке создаётся пластическая деформация стенок труб, что вызывает их утолщение. Для малоуглеродистых сталей деформация труб происходит в зоне нагрева при температуре 1100 ⁰С.

После осадки с внутренней и наружной поверхности стыка удаляется грат (выдавленный металл). Изнутри грат удаляют гратоснимателем в виде бойков. На наружной поверхности стыка – наружным гратоснимателем или пневматическим зубилом.

После удаления наружного грата, усиление наружного шва не должно превышать 3 мм.