Тема 6.2. Вакуум-активная защита металлов

Одна из наиболее сложных задач при сварке плавлением предотвращение отрицательного воздействия атмо­сферы на металл сварочной ванны.

Присутствие газов в металле шва вызывает снижение его физико-механических свойств. Поэтому история развития сварочной техники тесно связана с совершенствованием сред, используемых для защиты ванны расплавленного металла.

За последние годы в связи с развитием новой техники значительно возросли требования к качеству сварных сое­динений применяемых металлов.

Влияние вредных примесей в защитных газовых сре­дах.

Положительные результаты, полученные в металлургии при использовании вакуума при плавке металлов, слу­жат основанием для использования этого вида защиты при­менительно к сварке плавлением. Вакуум оказывает своеобразное действие на расплавленный металл сварочной ванны, характеризующейся относительно малым объе­мом расплавленного металла, кратковременностью его пребывания в жидком состоянии и высокими градиен­тами температур. Свойства вакуума как защитной среды определяются наличием примесей в единице объема вакуумной камеры.

Наиболее распространенный дефект сварных швов газовые поры. Поры образуются в связи с повышенным содержанием в жидком металле газов, которые попадают в сварочную ванну из атмосферы и компонентов защитной среды, или присутствуют в свариваемом металле.

Сварка в вакууме дает возможность полностью устра­нить причины, вызывающие образование газовых пор, вследствие отсутствия над сварочной ванной газовой среды, из которой могло бы происходить поглощение газов металлом. Кроме того, вакуум активно способствует устранению пор за счет удаления газов из основного ме­талла. Создание вакуума над ванной расплавленного или на­гретого твердого металла способствует повышению ско­рости удаления газа из жидкого металла в виде пузырь­ков и повышения скорости выделения газов за счет уве­личения скорости диффузии в твердом металле.

Если металл находится в жидком состоянии, то соз­даются благоприятные условия для удаления газов в ва­кууме при сварке вследствие ускорения диффузии, улучше­ния условий образования пузырьков газов и увеличения скорости их выхода из расплавленного металла.

Ускорение выделения газов в виде пузырьков из жидкого металла в вакууме объясняется также и тем, что работа образования зародышей газовых пузырьков умень­шается, а скорость перемещения их увеличивается. Основное количество газов удаляется из металла в момент его перехода из твёрдого в жидкое состояние. Это обстоятель­ство чрезвычайно важно для процесса сварки, так как указывает на возможность почти полной дегазации ме­талла за короткое время пребывания его в жидком со­стоянии.

На поверхности металла всегда имеются пленки из окислов, жидкостей (масла, воды) и адсорбированных газов. При сварке химически активных металлов, наличие окислов и загрязнений в основном препятствует получению качественного сварного соеди­нения. Активное воздействие вакуумной защиты при сварке дает возможность освободиться от поверхностных загряз­нений, адсорбированных газов и жидкостных пленок.

Совершенствование защитных сред, используемых при сварке, идет в направлении упрощения их состава. Использование вакуумной защиты дает ряд техни­ческих и экономических преимуществ перед применя­емыми способами защиты при сварке. Наименьшая слож­ность защиты обеспечивает легкость ее получения, де­шевизну и простоту контроля. Выпускаемое отечественными заводами современное вакуумное оборудование позволяет создавать совершен­ную защитную среду для сварки непосредственно на рабочем месте.

Расчеты показывают, что сварка в вакууме оказывается почти в 2 раза дешевле сварки в атмосфере аргона. По стоимости защитной среды сварка в вакууме приближается к стоимости сварки в углекислом газе. При любом способе сварки вакуумная среда позволяет не только обеспечить идеальную защиту металла, но и активно на него воздействовать с целью получения высо­кого качества сварных соединений любых металлов и не­металлических материалов. Вакуум - наиболее эффективная и экономичная защита, а в ряде случаев единствен­ная, позволяющая осуществить сварку конструкций из некоторых металлов.