книги из ГПНТБ / Котвицкий, А. Д. Сварка в среде защитных газов учебное пособие

Марганец вводится в латунь в количестве до 2%, так как большие добавки ухудшают свойства латуни. При­ садки железа улучшают механические свойства марган­ цовистой латуни. Железомарганцовистая латунь облада­ ет высокой стойкостью к морской воде. В марганцови­ стой латуни железа содержится не более 0,5%.

В табл. 33 приведены свойства некоторых марок ла­ туни.

отличается хорошими литейными свойствами, высокой химической стойкостью и стойкостью к истиранию.

Кроме указанных сплавов, в качестве бронз приме­ няют сплавы меди с алюминием (алюминиевые бронзы), с кремнием (кремнистые бронзы), с бериллием (бериллиевые бронзы), с железом (железистые бронзы) и др. Бронзы делятся на оловянистые и безоловянистые. В бронзах может быть небольшое количество цинка, одна­ ко цинк в этом случае является не основным легирую­ щим элементом и вводится в сплав в малых количествах. Широко применяются следующие бронзы: БрОФ 6,5-0,25,

БрАЖ-9-4, БрАЖМц 10-3-1,5, БрКМц — 3-1, БрБ.

Медь и ее сплавы являются весьма теплопроводными и коррозионностойкими материалами. Медь является и одним из наиболее трудносвариваемых материалов: по­ ристость и хрупкость шва являются следствием склонно­ сти меди к поглощению водорода и наличиям в ней заки­

121

си, что приводит к необходимости применять флюсы при сварке. Если к шву не предъявляются требования высо­ кой прочности и плотности, применяют дуговую сварку в инертной среде без использования флюса.

Наиболее высокий предел прочности получается при аргоно-дуговой сварке плавящимся электродом на по­ стоянном токе обратной полярности с предварительным подогревом металла. В сварных швах возможны поры, и прочность соединения составляет половину прочности основного отпущенного металла.

При использовании флюса, наносимого на присадоч­ ную проволоку, в его состав вводятся раскислителн: феррофосфор, ферросицилий, ферромарганец. Примене­ ние таких флюсов устраняет пористость и повышает прочность сварных швов. Дефекты, вызванные наличием в основном металле закиси меди, устраняют примене­ нием для сварки раскисленного электродного прутка.

Режимы сварки технической и электролитической ме­ ди на постоянном токе прямой полярности в среде гелия даны в табл. 34.

Сварку раскисленной меди ведут аргоно-дуговым способом (табл. 35), обеспечивающим получение плот­ ных швов с высокими механическими свойствами. Свар­ ку ведут на постоянном токе прямой полярности с использованием чистого аргона. Детали толщиной до 5 мм сваривают без скоса кромок, детали толщиной бо­ лее 5 мм с V-образной разделкой кромок под общим углом 90°. Стык собирают на медной подкладке с зазо­ ром 3 мм, перед сваркой едо подогревают до 550° С.

При сварке тел вращения дугу смещают с зенита на 10° навстречу вращению.

122

Сплавы меди сваривают всеми рассмотренными спо­ собами. Режимы сварки кремнистой бронзы даны в табл. 36.

Т а б л и ц а 36

Рекомендуемые режимы сварки кремнистой бронзы

Сварка никеля

Никель и его сплавы сваривают газовой, ручной, дуго­ вой, автоматической и полуавтоматической аргоно-дуго­ вой и азотно-дуговой сваркой. Аргоно-дуговая сварка ни­ келя является одним из основных способов, позволяю­ щих получить высокое качество сварного соединения. Аргоно-дуцрвой способ сварки никеля применяют для деталей толщиной до 2 мм. При сварке деталей больших толщин qt воздействия кисдорода защищают не только

423

внешнюю, но п обратную сторону шва, когда защита сва­ рочной ванны недостаточна и некоторое количество кис­ лорода, попадая в шов, образуют в нем закись никеля, которая хорошо растворяется в жидком металле. Соеди­ нение закиси никеля с водородом вызывает сильную пористость. Надежным средством уменьшения пористо­ сти является добавка к аргону до 20% водорода.

Вникеле растворяется большое количество водорода

вжидком и твердом состоянии. При кристаллизации ни­ кель может растворить водорода вдвое больше, чем аустенитная сталь, и в три раза больше, чем низкоугле­ родистая.

Механизм положительного действия водорода заклю­ чается в том, что кислород воздуха в первую очередь окисляет водород, поэтому возможность образования закиси никеля в расплавленном металле значительно уменьшится. Так как водород в момент кристаллизации

шва с закисью никеля не взаимодействует, устраняется и основная причина образования пор.

При наличии водорода в защитном газе более 20% поры могут появиться уже вследствие избытка водорода, Перед аргоно-дуговой сваркой никеля и его сплавов кромки и прилегающие к ним участки металла на рассто­ янии 20—30 мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают уайт-спиритом, ацетоном «ли чистым бен­

зином.

Аргоно-дуговую сварку никеля осуществляют как неплавящимся вольфрамовым электродом с присадочной проволокой или с отбортовкой кромок без присадочной проволоки, так и плавящимся никелевым электродом.

Каче'ство сварного соединения повышается при введе­ нии в проволоку до 3% титана, измельчающего зерно шва. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярно­ сти. Дугу питают от сварочных преобразователей или выпрямителей. Возможно применение источников с же­ сткой внешней характеристикой. Напряжение на дуге составляет 10—15 В, ток подбирают из расчета 30—15 А на 1 мм толщины свариваемого металла.

Сварку выполняют аргоном чистым марок А, Б, В. Для сварной химической аппаратуры используют никель Н-1. В других сварных изделиях применяют сплавы ни­ келя: монель-металл (никеля 65—70, меди 27—29. желе­ за 2—3, марганца 1,2—1,8%); нихром (никеля 55—60, хрома 15—18%, железо — детальное), а также сплавы

124

типа «пнмоинк», легированные хромом, титаном, молиб­ деном, вольфрамом, ниобием и кобальтом.

Кроме водорода, вызывающего пористость, главной причиной образования кристаллизационных трещин в металле шва является сера, образующая с никелем сое­ динение NiS, которое, растворяясь в никеле, образует легкоплавкую эвтектику. Наличие в металле элементов, имеющих большее сродство к сере, чем никель, и связы­ вающих серу в более тугоплавкие соединения (MnS, jVlgS), ослабляет ее вредное влияние. Полезна также добавка титана, измельчающего зерно.

Сварка магниевых сплавов

Чистый магний плавится при температуре 650° С. Простые бинарные сплавы магния МА-1, МА-8 плавятся при этой же температуре. Сложные сплавы магния пла­ вятся при температурах 460—650° С. Теплопроводность магния равна теплопроводности алюминия, но вдвое пре­ вышает теплопроводность низкоуглеродистой стали. Магний активнее алюминия, соединяется с кислородом, образуя пленку окиси магния. Однако эта пленка менее прочна, чем пленка окиси алюминия, и не защищает ме­ талл от коррозии; поэтому магний и его сплавы неустой­ чивы против коррозии. Они обладают небольшой проч­ ностью, однако легированием удается достичь прочности

24—26 кГ/мм2. '

Наибольшее упрочнение достигается легированием магния алюминием и цинком. В таких сплавах содержа­ ние алюминия достигается 6—9%, а цинка до 2%. Про­ стейшие из сплавов имеют еще и 1,3-—2,5% марганца. Эти сплавы в отличие от алюминиево-цинковых термо­ обработке не подвергаются. Марганец в магниевых спла­ вах повышает устойчивость сплава против коррозии и способствует измельчению зерна. Помимо бинарных (магниево-марганцовистых) сплавов, марганец в количе­ стве 0,3—0,5% присутствует почти во всех магниевых сплавах.

Кроме указанных легирующих элементов, в магние­ вых сплавах имеются в малых количествах и другие элементы. Например, бериллий (0,01—0,03%) добавляет­ ся с целью создания окисной пленки на жидком магнии для предохранения его от горения. Титан (0,2—0,4) или

12.5

селен (0,5%) вызывает измельчение зерна, повышает пластичность сплава. Остальных случайных примесей в магнии 0,3—0,65. В Советском Союзе выпускают дефор­ мируемые сплавы МА-1, МА-2, МА-3, МА-8 и литейные МЛ-4, МЛ-5 и МЛ-6. Химический состав промышленных сплавов магния приведен в табл. 37.

Пленка окиси магния меньше осложняет сварку, чем пленка окиси алюминия, так как она не сплошная и не так прочно соединена с поверхностью расплавленного металла, хотя и плавится при температуре 2500° С и не растворяется в расплавленном магнии.

Высокая склонность магния к окислению является основной причиной возможности его воспламенения на воздухе. Опасность воспламенения магния увеличивается в момент переноса капель расплавленного металла через дуговой промежуток. Ввиду этого предпочтительно при­ меняют сварку неплавящимся электродом в защитной среде инертного газа аргона.

Магний активно соединяется с азотом, образуя нит­ рид магния; с водяным паром, образуя окись магния, а растворенный водород в металле ведет к появлению пор в процессе кристаллизации.

Т а б л и ц а 37

Химический состав магниевых сплавов

Нитрид магния разлагается водяными парами с обра­ зованием гидрата окиси магния и аммиака. Наличие гид-; рата окиси магния и аммиака снижает механические свойства сварных швов магниевых сплавов. Химический состав и механические свойства магниевых сплавов даны в табл. 37 и 38,

126

смарганцем, поэтому они не рекомендуются для изде­ лий, свариваемых обычными способами.

Техника сварки магниевых сплавов аналогична тех­ нике сварки других металлов неплавящимся электродом

сприсадочной проволокой. Горелку держат под углом 80° к металлу, сварку ведут углом вперед. Под углом 90° к горелке впереди перемещают присадочный пруток. При сварке деталей толщиной до 3 мм поперечных движений горелкой не делают, для деталей больших толщин это

необходимо.

Аргоно-дуговую сварку магниевых сплавов ведут как на постоянном, так и на переменном токе. Процесс свар­ ки неплавящимся электродом на переменном токе харак­ теризуется устойчивым горением дуги, малым расходом вольфрама и незначительным разбрызгиванием металла.

Плавящимся электродом сварку магниевых сплавов ведут только на постоянном токе обратной полярности, так как при прямой полярности происходят разбрызги­ вание сварочной ванны, прожоги, место шва покрывается густым белым налетом. Автоматическую сварку неплавя­ щимся электродом можно выполнять постоянным током прямой полярности.

При сварке на переменном токе расход аргона нес­ колько повышается, однако эта сварка имеет преимуще­ ства: легче поддерживать дугу требуемой длины, меньше нагревается вольфрамовый электрод, электрод меньше загрязняется свариваемым металлом, вдвое увеличивает-

127

ся срок службы электрода, облегчается выполнение стыковых и угловых швов.

При автоматической сварке на постоянном токе пря­ мой полярности обеспечивается более высокая скорость процесса и чистота поверхности шва. Ориентировочные режимы сварки магниевых сплавов неплавящнмся элек­ тродом даны в табл. 39.

Т а б л и ц а 39

Ориентировочные режимы сварки магниевых сплавов неплавящимся электродом

(соединение встык без разделки кромок)

Б качестве присадки применяют прутки того же со­ става, что и основной металл. Применение полосок, на­ резанных из листового металла, не рекомендуется.

Хромовое покрытие с поверхности сплава удаляют раствором следующего состава: хромовый ангидрид Сг03 200 г, нитрат соды NaN03 30 г, фтористый кальций СаБя 5 г, вода НгО 10 см 3.

Процесс очистки поверхности перед сваркой проводят в такой последовательности: обезжиривание в течение 5 мин в 5%-ном растворе едкого натра при 65°С, про­ мывка в горячей воде при 50° С, промывка в холодной воде с протиркой чистыми салфетками в ванне; травле­ ние в течение 2 мин в щелочном растворе, промывка в горячей воде, промывка в холодной воде с протиркой чи­ стыми салфетками в ванне.

Сварка углеродистых и низколегированных сталей

. Аргоно-дуговую сварку деталей из углеродистых ста­ лей производят только при толщине менее 1 мм, а к

128

швам предъявляются особенно высокие требования. Сварку выполняют неплавящимся электродом на посто­ янном токе прямой полярности. Швы более высокого ка­ чества получаются у спокойных сталей.

Швы кипящих сталей получаются пористыми. Пори­ стость уменьшают применением кремний-марганцови- стой сварочной проволоки СвЮГС, при этом сварку ведут в один проход, лоскольку второй и последующие прохо­ ды вызовут пористость.

Из низколегированных чаще сваривают сталь ЗОХГСА. Тонколистовые конструкции из нее сваривают на постоянном токе прямой полярности вручную или на переменном токе автоматически.

При сварке стали ЗОХГСА применяют сварочную про­ волоку с меньшим содержанием углерода при наличии тех же легирующих элементов, что и в основном металле (Св18ХГСА, Св18ХМА и Св06Х19Н9Т). Низшие сорта аргона использовать не рекомендуется, так как сталь ЗОХГСА содержит кремний, марганец, хром, железо, обладающие большим сродством к кислороду. При свар­ ке сталей под слоем металла образуется «блуждающая» капля шлака, который состоит в основном из 40% окиси кремния и 60% железа. В этих местах возможно появле­ ние свищей. Повышенная чистота аргона частично избав­ ляет от таких «блуждающих» шлаковых включений.

Использовать технический аргон можно с дополни­ тельной очисткой от кислорода, углекислого газа и вла­ ги. При этом наличие в нем азота не оказывает вредного влияния на свойства металла шва.