О.Г. Биковський

ЗВАРЮВАННЯ ТА РІЗАННЯ

КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ

Довідковий посібник

АНОТАЦІЯ

В довідниковому посібнику систематизовано інформацію про технічні можливості відомих способів зварювання, наплавлення та різання конструкційних кольорових металів і сплавів. Наведені електродні матеріали, технологія і техніка при виготовленні з них виробів, а також характеристики сучасного обладнання для ручного і механізованого зварювання.

Розрахований на інженерно-технічних робітників, працюючих у галузі складально-зварювального виробництва, буде корисним студентам, які навчаються за напрямом «Зварювання» в учбових закладах усіх рівнів акредитації.

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………………………………………с.

Частина І

Маркірування, зварюваність, матеріали, технологія і техніка зварювання і

наплавлення кольорових металів і сплавів…………………………………………………...2

1. Алюміній і алюмінієві сплави…………………………………………………………….4

2. Магнієві сплави……………………………………………………………………………82

3. Титан і титанові сплави…………………………………………………………………...88

4. Мідь і мідні сплави………………………………………………………………………..112

4.1 Мідь…………………………………………………………………………………...112

4.2 Латуні…………………………………………………………………………………131

4.3 Алюмінієві бронзи…………………………………………………………………...139

4.4 Олов’яністі, кремнемарганцеві та інші бронзи…………………………………….154

4.5 Мідно-нікелеві сплави ………………………………………………………………159

4.6 Особливості виготовлення трубопроводів з міді і міднонікелевих сплавів ……..163

5. Нікель і нікелеві сплави…………………………………………………………………...185

6. Свинець …………………………………………………………………………………….192

7. Кольорові метали у складі композитних матеріалів…………………………………....195

8. Різнорідні зварні з’єднання………………………………………………………………...208

1. Алюміній + мідь……………………………………………………………………….209

2. Алюміній + титан……………………………………………………………………...214

3. Титан + мідь……………………………………………………………………………221

Частина ІІ

9. Термічне різання кольорових металів……………………………………………………..226

Частина ІІІ

10. Обладнання для зварювання і різання кольорових металів……………………………...242

10.1 Обладнання для зварювання та наплавлення………………………………………...242

10.2 Обладнання для термічного різання…………………………………………………..274

Частина ІV

11. Охорона праці і техніка безпеки при виробництві

конструкцій з кольорових металів………………………………………………………...278

Список використаної літератури………………………………………………………………..285

Вступ

Хоча переважна більшість металоконструкцій виробляється із сталей та чавуну окремі галузі народного господарства потребують використання виробів з кольорових металів і сплавів. Так у будівництві суден, літаків, вагонів, автомобілів, будівельних конструкцій з кожним роком зростають об’єми використання алюмінієвих сплавів, авіакосмічна техніка немислима без використання титанових і магнієвих сплавів, а вироби з міді, нікеля і свинця незамінні в хімічній, металургійній, нафтопереробній, атомній, електротехнічній і т.і. галузях.

Роботоспроможність відповідних виробів, часто працюючих у важких екстремальних умовах (підвищені і низькі температури, наявність агресивних середовищ, необхідність зберігання властивостей протягом великого часу експлуатації і т.і.), залежить від якості зварних однорідних і різнорідних з’єднань. Як свідчить досвід, особливі фізико-хімічні властивості цих матеріалів визначають певні труднощі і потребують більш високої культури виробництва порівняно з конструкціями із звичайних вуглецевих сталей. Це потребує використання специфічних матеріалів, іноді іншого складу, ніж основні, технології і техніки проведення зварювальних робіт. Існуючі довідкові матеріали неповні, бо розпорошені або в журнальних статтях, або у виданнях останніх років, 20-30 річної давнини, які часто містять значну частину загальних питань по зварювальному виробництву і не задовольняють сьогоденних потреб. Запропоноване видання розраховано на підготовленого користувача, який достатньою мірою володіє необхідними знаннями в галузі зварювання і різання металів. Тому в довіднику наведені дані, які дозволяють у першому наближенні обґрунтовано призначити оптимальний спосіб зварювання, вибрати необхідні матеріали; технологію і техніку виконання зварювальних робіт, що дозволить йому найбільш ефективно здійснити зварювання і забезпечити необхідні властивості виробу.

Основою цього видання стали результати досліджень, опублікованих в довідниках та монографіях, які вийшли з друку минулого століття а також, періодичних видань «Автоматическая сварка», «Сварщик» і «Сварочное производство», починаючи з 1985 року і по цей час. В останніх публікаціях наведені результати досліджень науковців, працюючих у галузі зварювання кольорових металів в таких провідних організаціях, як ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України, АНТК «Антонов», ЗМБК «Прогрес», ВІАМ і НІАТ, виробників ракетної і авіакосмічної техніки, ДКБ «Південне», ФГУП НПО ім. С.А. Лавочкіна, ГК НПЦ ім. М.В. Хрунічева, кафедр зварювання Санкт-Петербурзького технічного університету, РДТУ «МАТІ ім. Е.К. Ціолковського», Приазовського державного технічного університету, Запорізького національного технічного університету та інш. Наведені деякі відомості стосовно продукції, виробленої іноземними фірмами Австрії, Швейцарії і Швеції.

Безперечно, що дані рекомендації мають орієнтовний характер і можуть бути скореговані згідно конкретних умов металообробки. Хоча деякі рекомендації ще не знайшли достатнього впровадження у виробництво, однак основні ідеї можуть бути корисними при подальшому вдосконаленню і втіленню їх у технологію.

Автор розуміє, що це перше в Україні довідкове суто технологічне видання не є вільним від можливих недоліків, і тому із вдячністю сприйме критичні зауваження і побажання, які допоможуть поліпшити його зміст і якість.

Частина і. Маркірування, зварюваність, матеріали, технологія і техніка зварювання і наплавлення кольорових металів і сплавів.

За своїми фізико-хімічними властивостями кольорові метали в значній мірі відрізняються від сталей, що треба врахувати при виборі способу, зварювальних матеріалів, технології і техніки зварювання.

Як сталі, так і кольорові метали і сплави можна розглядати відносно їх технологічної зварюваності, поділяючи їх на окремі групи.

До першої групи відносяться зварні з’єднання, які можна одержати без використання особливих додаткових прийомів. Такі матеріали характеризуються доброю зварюваністю.

До другої групи відносяться зварні з’єднання, високу якість яких можна отримати при необхідності суворого додержання режиму зварювання, використання спеціальних електродних матеріалів, нормальних температурних умов, в деяких випадках – підігрів, проковування швів, термічна обробка. Такі матеріали мають задовільну зварюваність.

До третьої групи відносяться зварні з’єднання, високу якість яких можна отримати лише при обов’язкових додаткових операціях: підігрів, проковування швів, подальша термічна обробка і т. і. Такі матеріали мають обмежену зварюваність.

До четвертої групи належать зварні з’єднання, високу якість яких забезпечити неможливо; незважаючи на додаткові міри (підігрів, проковування, термічна обробка) утворюються пори, тріщини, відколи і т. і. такі матеріали мають погану зварюваність, і вони не можуть бути рекомендовані до виготовлення зварних конструкцій. З урахуванням цього фактору слід дотримуватися рекомендацій щодо використання тих чи інших способів зварювання (табл. 1.1).

Підігрів здійснюється у печах струмом промислової частоти або газополум’яними пальниками. Температура контролюється за допомогою термоелектричних пірометричних датчиків або термоіндикаторних фарб згідно ТУ 133-67, ТУ 6-09-17-39-73, ТУ 6-10-1131-71 чи олівців згідно з ТУ 6-10-1110-71. Точність вимірів - ±10 ºС.

Таблиця 1.1 – Технологічна зварюваність кольорових конструкційних металів і сплавів

Марка зварюваного металу	Група зварюваності	Рекомендовані способи зварювання*1
AD0, AD1, АМц, АМг3, АМг6, Д1, D31.АК12, АК5М, АЛ25 серія 1400	II II ІІІ	Р3, ПЗ3, НЕ3, ПФ, ЕШ, К, Е, Т, Г6, Р6, НЕ6, ПЗ НЕ6, ПЗ 6, Т
МА1, МА3 МЛ3, МЛ8	IІ IІ	НЕ6, К, ПЗ6, Г3 НЕ6, Г3
ВТ1-00, ВТ1-0, ВТ5	І	ПЗ, НЕ, ПФ, ЕШ, К, Т, Е
ОТ4, ВТ-20, АТ2, ВТ6, ВТ15	ІІ	НЕ, К, Т, Е
М0, М1, М2, Бр Мц5 Л63, ЛЦ63А6Ж3Мц2 БрАЖ9-4, БрАМц9-2 БрКМц3-1 Бр ОЦС 5-5-5	II II II IІ IІІ	Г2, Р2, ПЗ, НЕ, ПФ, ЕШ, К, Т Г2, Р3, ПЗ, НЕ, ПФ, К, Т Р3, ПЗ, НЕ, ПФ, Г, К Р, НЕ, Г3 Р4 Г3, НЕ, ПФ3, ПЗ
Бр Х 07 МНЖ 5-1, МНЖМц 30-1-1	ІІІ І	Р3, ПЗ3, ПФ Г, Р, НЕ, ПЗ, ПФ
НП1, НП2 Х20Н80, НМЖМц28-2,5-1,5	I	Г, Р, ПФ, НЕ, ЕШ, К
С0, С1, С2	I	Г4, Р4, НЕ4, Т
КОМПОЗИТИ	ІІІ	НЕ5, ПЗ5, Т5
Алюміній + мідь Алюміній + титан Титан + мідь	ІІ ІІ ІІ	НЕ5, Т НЕ, Т, К НЕ, Т

¹ – Г - газове, Р – ручне графітовим або покритим електродом, ПЗ – плавким електродом у захисних газах, НЕ – неплавким електродом у захисному газі, ПФ – під флюсом, ЕШ – електрошлакове, К – контактне, Е - електроннопроменеве, Т – у твердій фазі.

² - Необхідний підігрів і проковування.

³ - Необхідний підігрів.

⁴ - Рекомендується проковування.

⁵ - Через третій метал або біметал.

⁶ - Необхідний підігрів і термічна обробка.