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

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