Читайте также:
|
|
Свариваемость соединений из сталей относящихся к разным структурным классам связана, в основном, с тремя факторами:
– Существенное различие коэффициентов линейного расширения
– Образование хрупких структур в шве в процессе перемешивания
– Развитие структурной неоднородности (как правило, в зоне сплавления) в следствие, в том числе, диффузии углерода в строну металла с большей предельной растворимостью.
(Процесс диффузии углерода в сталях (при сварке, термообработке и эксплуатации) начинается с 350 оС и наиболее интенсивно идет в интервале 550…800 оС.)
– Возникшие напряжения в сварных соединениях разнородных сталей нельзя снять (или уменьшить) термообработкой.
Алюминий и его сплавы.
Сварка чистого Al производится редко в основном в электротехнической промышленности где используется холодная сварка давлением.
Al сплавы делятся на две большие группы: термоупрочняемые и деформируемые т.е. упрочняемые наклепом (нагортовкой, деформацией). Общие для всех сплавов проблемы свариваемости следующие:
1. На поверхности металла всегда имеется плотная тугоплавкая пленка Al2О3, с температурой плавления 2050 оС, при Тпл Al = 660 оС. Пленка препятствует растеканию и смачиванию жидкого металла и образует острые чешуйчатые оксидные включения.
2. Высокая жидкотекучесть и резкое падение прочности твердого металла при высоких температурах (вблизи Тпл) приводит к возможности проливания сварочной ванны.
3. Большая теплопроводность требует применения источников большой мощности или высокой концентрации мощности.
4. Большая величина коэф. линейного расширения и низкий модуль упругости определяют высокую опасность деформирования конструкции.
5. Высокая растворимость газов (в первую очередь водорода) в жидком металле и очень низкая в твердом металле приводит к выделению 90…95% газа в момент кристаллизации, что приводит к интенсивной пористости.
6. Грубая столбчатая кристаллическая структура шва способствует развитию структурной неоднородности и наряду с П2 появлению горячих трещин особенно у сплавов типа АМг и АМц. (Al-Mg; Al-Mn)
7. При сварке деформируемух сплавов происходит существенная потеря прочности в зоне рекристаллизации (АМг и АМц).
8. Термо упрочняемые сплавы системы Al-Zn-Mg или Al-Cu-Mg (дюрали), или сплавы с большим содержание Si ≥ 5% (силумины) склонны к охрупчиванию и появлению холодных трещин через некоторое время после сварки.
Технологические приемы применяемые при сварке: качественная очистка места сварки (травление, механическая очистка); подформовка стыка; переменный ток или обратная полярность; правильный выбор присадочного материала.
Титан и его сплавы.
Химически активный конструкционный материал – горит в чистом азоте.
Тпл» 1665°С. При нормальной температуре закрыт плотной оксидной и нитридной пленкой. Способен растворять водород в больших количествах. Максимальная растворимость водорода при Т» 1200°С. В этой точке ЗТВ наиболее вероятно охрупчивание. Газы образуют с металлом химические соединения (TiO2, TiN, Ti3N, TiH2), которые при повышении температуры растворяются в металле, приводя к снижению пластичности. Содержание газов в металле должно быть ограничено: кислорода до 0,15%, азота до 0,05%, водорода до 0,01%.
Титан имеет полиморфное превращение a ↔ b при температуре 882°С, поэтому в процессе остывания первичная кристаллическая структура измельчается, что способствует хорошей свариваемости однофазных a – сплавов. Двух фазные a + b сплавы обладают повышенной прочностью и твердостью, но при сварке склонны к образованию хрупких структур и трещин.
Физические особенности:
Коэффициент теплового расширения в 1,5 раза меньше, чем у углеродистых и в 3 раза меньше, чем у высоко легированных аустенитных сталей. Теплопроводность низкая примерно в 2,5 раза ниже, чем у стали, но в интервале температур 1500 ↔ Тпл увеличивается почти в 5 раз. Вязкость жидкого металла при средней температуре сварочной ванны в 5 раз больше чем при Тпл, что приводит к образованию газовых полостей и подрезов при автоматической сварке.
Т.о, физико-технологические свойства для большинства титановых сплавов положительные, при условии хорошей защиты.
Медь и ее сплавы.
Характерной проблемой при сварке меди является ее высокая теплопроводность (» в 9 раз больше, чем у стали, и в 14 раз больше, чем у нержавеющей стали) и низкая температура плавления 1083°С, поэтому сварка меди идет, как правило, с малой скоростью при большом тепловложении и вся конструкция прогрета.
Медь весьма пассивна. Очень мала растворимость водорода, азот по отношению к меди вообще является инертным газом. Окислы имеют Тпл выше чем Тпл(Cu) и всплывают на поверхность сварочной ванны. (CuO – 1336, Cu2O – 1235°С), при повышенном содержании кислорода образуется эвтектика Cu - Cu2O с температурой плавления 1064 °С, снижающая пластичность металла.
Латунь (Cu + Zn), Zn – 10…40%. Цинк легко окисляется. Окись цинка – летучее ядовитое соединение. В результате испарения Zn (Т кипения 907°С) образуется пористость.
Сплавы меди с другими металлами (кроме Zn) называются бронзами. В качестве конструкционных применяются:
– оловянистые
– алюминиевые
– хромистые
– бериллиевые и др.
Каждая имеет свои проблемы: – оловянистые хорошо сваривается, но склонны к пористости из-за кипения олова; – при сварке алюминиевых бронз (1,5…8%Al), с поверхности приходится удалять окисную пленку, как при сварке Al; – хромистые бронзы (БрХ1, БрХ07) почти чистая медь; – бериллий еще более ядовит, чем цинк, поэтому бериллиевую бронзу как правило не сваривают.
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 26 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |