Файл: Котвицкий, А. Д. Сварка в среде защитных газов учебное пособие.pdf

HRC85—95; высокую температуру плавления— 1800°С' высокую коррозионную стойкость при нормальной темпе­ ратуре на воздухе, в морской воде, а также в кислотах; малую плотность — 4,5 г/см3; низкие магнитные свойства; малую тепло- и электропроводность; малый коэффициент линейного расширения (в 4 раза меньше, чем у железа, и в 13 раз меньше, чем у алюминия).

Титан существует в двух аллотропических формах. При нормальной температуре он имеет гексагональную решетку (a-фазы). При температуре 882°С титан претер­ певает аллотропическое превращение, p-фаза характери­ зуется более крупным зерном. В зависимости от фазного состояниня титановые сплавы разделяют на три группы а-;(а+ р)- и р-сплавы. а-сплавы не упрочняются термиче­ ской обработкой, хотя в них отмечаются структурные превращения мартенситного типа. Размеры решетки при этом почти не изменяются, поэтому эффект закалки не наблюдается.

Все однофазные а-сплавы хорошо свариваются, швы имеют высокую пластичность. Двухфазные (а+р)-спла­ вы упрочняются термической обработкой, после чего ста­ новятся более прочными при удовлетворительной пла­ стичности.

Введение алюминия в сплавы титана повышает их коррозионную стойкость и упрочняет а-фазу.

Хром, марганец и ванадий являются р-стабилизато- рами, упрочните’лями [Тфазы.

Титан и его сплавы хорошо поддаются механической обработке, ковке, штамповке, сварке, газовой резке. В процессе резки происходит насыщение кромок кислоро­ дом. Механические характеристики технического титана и его сплавов даны в табл. 27.

Наиболее широко используются технический титан ВТ-1-0 и сплавы ОТ-4 и ОТ-4-1.

Технический титан ВТ-1-0 содержит примесей не бо­ лее (%): железа 0,3, кремнезема 0,15, углерода 0,1, кис­ лорода 0,15, водорода 0,01, азота 0,03.

Химический состав некоторых сплавов титана приве­ ден в табл. 28.

Особенности сварки титановых сплавов:

высокая активность по отношению к газам — кислоро­ ду, азоту, водороду в расплавленном состоянии и сниже­ ние из-за этого пластичности металла шва;

114

Т а б л и ц а 2?

Механические характеристики титановых сплавов

не рекомендуются перекрещивающиеся или близко расположенные швы нз-за возможного трещинообразоваиия;

склонность к росту зерна, что заставляет вести сварку на больших скоростях с усиленным теплоотводом;

необходимость предварительной и последующей тер­ мообработки;

необходимость тщательной механической и химиче­ ской обработки деталей и сварочной проволоки перед сваркой.

Вкачестве защитного газа применяют аргон чистый марки А или смесь чистого аргона марки А с гелием вы­ сокой чистоты.

Взащитных газах не допускается наличие более 0,24% азота и 0,05% кислорода. При температурах более

115

500° С активность титана резко возрастает, поэтому при сварке расплавленную ванну и весь нагретый металл до полного его охлаждения защищают аргоном и осуществляют поддув газа для защиты обратной стороны шва.

Для получения удовлетворительных пластичных свойств количество газовых примесей в металле шва не должно превышать (%): кислорода 0,15, азота 0,04, во­ дорода 0,01, углерода 0,1 (рис. 34).

Рис. 34. Влияние кислорода /, азота 2 и уг­

(кГ/мм!), 6% — относительное удлинение (%)

При сварке неплавящимся электродом используют переменный или постоянный ток прямой полярности. В качестве неплавящихся электродов применяют прутки вольфрамовые чистые или повышенной стойкости (торированные, цирконироваяные, лантанированные, иттрированные и т. п.). Электроды перед сваркой затачивают на конус. При сварке двухфазных титановых сплавов при­ меняют менее легированную присадочную проволоку или присадку из технического титана. Присадку тщательно очищают и травят в растворе следующего состава: 660 см воды, 350 см3 соляной технической кислоты, 50 г фтористого натрия.

Для снижения содержания водорода проволоку отжи­ гают при 900—950°С в течение 4ч в вакууме с разреже­ нием 10_3 мм рт. ст.

116

Способы сварки в среде активных газов — газовая и атомно-водородная — не применимы для титана, так как они насыщают металл шва водородом и другими газами.

Промышленностью изготовляется электродная прово­ лока диаметром от 0,8 до 7 мм для сварки титана и его сплавов.

При сварке титана применяют те же виды разделки кромок, что и для других материалов.

Детали толщиной 1,5—3 мм сваривают вручную или механизированным способом неплавящимся электродом.

Перед сваркой ти­ тановых сплавов по­ сле штамповки сни­ мают поверхностный наклеп отжигом с нагревом до темпе­ ратуры 550—600°С

для технического ти­ тана и 650—700° С

для его сплавов.

После отжига травят при температуре 45—55° С, про­ мывают в теплой воде 40—50° С и сушат в теплом возду­ хе обдувкой при 110—120° С в течение 10—15 мин. Кромки перед сваркой зачищают на ширине 10—15 мм пескоструйной обработкой или механически (напильни­ ками, стальными щетками, корундовым камнем).

Непосредственно перед сваркой металл очищают от жиров промывкой в растворителях. Защиту обратной

117

Ориентировочные режимы ручной и механизирован­ ной сварки титана неплавящимся электродом приведены в табл. 29, 30, 31.

П р и м е ч а н и е . Диаметр присадочной проволоки 1—2 мм.

Сварка меди

Медь — один из наиболее широко применяемых в технике металлов. Ее широко используют в химическом машиностроении как коррозионностойкий металл, в элек­ тротехнической промышленности как металл, обладаю­

118

щий высокой электропроводностью, теплопроводностью, достаточной прочностью и пластичностью.

Свойства меди зависят от условий плавки, отливки, химического состава, примесей, термической обработки.

Медь образует соединения со многими элементами. Ее химическая активность в обычных условиях не вели­ ка, однако при повышенной температуре она хорошо соединяется с кислородом, серой, галоидами и фосфором. С азотом медь дает непрочные соединения — нитриды, с водородом — очень нестойкие гидриды, разлагающиеся при температурах до 100° С.

При нагреве меди в присутствии водорода последний диффундирует в медь, соединяется с кислородом, обра­ зует пары воды. Такое явление называется «водородной болезнью» меди. В результате этого при сварке образу­ ются трещины и поры. Кроме того, наличие в меди СигО снижает прочностные характеристики. Медь чув­ ствительна к кислороду. Чтобы при плавке изолировать ее от кислорода, поверхность меди покрывают углем, флюсами и раскислителями, которые вводятся в ее рас­ плав. Прочность меди зависит от степени деформации. Чем больше деформация — тем выше предел прочности меди и ниже ее пластичность.

Вперегретом паре как в агрессивной среде мягкая (отожженная) медь устойчива. Водород, окись углерода

иуглеводороды (газы-восстановители) при высокой тем­ пературе вызывают хрупкость окисленной меди. Двуо­ кись азота и аммиак сильно разъедают медь, даже при комнатной температуре,

Врастворах сернокислых -и азотнокислых солей нат­ рия и калия медь устойчива, в хлористых солях этих ме­ таллов медь сравнительно устойчива, в растворах окисных солей железа, ртути, олова и серебра малоустойчи­ ва. В серной и азотной кислоте при низких концентрациях медь устойчива, с повышением их кон­ центрации устойчивость 'понижается. Свойства некоторых марок меди приведены в табл. 32.

Медь образует с другими элементами два типа спла­ вов — латуни и бронзы. Медно-цинковые сплавы, содер­

жащие от 20 до 55% цинка, называются л а т у н я м и . Максимальная пластичность медно-цинковых спла­ вов соответствует содержанию в них 30—32% цинка. При содержании цинка около 50% пластичность латуней резко снижается, одновременно уменьшается их проч-

119

Т а б л и ц а 32

Механические и физические свойства некоторых марок меди

ность. В зависимости от числа компонентов различают следующие двухкомпонентные латуни: медь — цинк (Л), трехкомпонентные: медь — цинк — свинец (ЛС); медь — цинк — олово (ЛО); четырехкомпонентные: медь — цинк — железо — марганец (ЛЖМц).

Свинец в латунях присутствует в виде отдельной фа­ зы, располагающейся по границам зерен; наличие свинца улучшает обрабатываемость латуней резанием. Струк­ турная неоднородность придает свинцовым латуням вы­ сокие антифрикционные качества. Олово значительно по­ вышает химическую стойкость латуней и понижает их механические свойства.

Марганец растворяется в меди в широком интервале температур и образует с ней непрерывный ряд твердых растворов. Добавка марганца повышает механическую прочность, жаростойкость и коррозионную стойкость ла­ туней.

1?0