Сварка магния и его сплавов

Обновлено: 29.04.2024

Особенности сварки магниевых сплавов состоят в следующем:

Магний обладает высокой химической активностью сродством к кислороду. Активное окисление магния происходит с образованием рыхлой окисной пленкой MgO (t_{плавления} 2800°С). Пленка затрудняет сварку, поэтому используют способ катодного распыления.

Температура плавления магния 651°С, температура плавления окисной пленки MgO - 2800°С, плотность MgO - 3,2 г/см 3 , плотность расплава магния - 1,54 г/см 3 (все параметры меньше чем у алюминия), поэтому погонная энергия и сварочный ток при сварке магниевых сплавов меньше на 25…30 % чем при сварке алюминиевых сплавов.

Магний и магниевые сплавы обладают высокойжидкотекучестью. Для предотвращения «провала» сварочной ванны под действием собственной силы тяжести необходимо применять формирующие подкладки с канавкой.

Высокий коэффициент линейного расширения повышает склонность к образованию горячих трещин, короблению деталей. При жестком закреплении возможно образование холодных трещин.

Сварку магниевых сплавов толщиной до 5…6 мм сваривают без разделки на подкладках с канавками. При большей толщине применяют V-образную разделку. Перед сваркой детали и присадочную проволоку подвергают химической обработке и очистке от загрязнений. Перед сваркой детали обрабатывают, обезжиривают и травят.

Аргонодуговая сварка является основным способом сварки магния и его сплавов.

Сварка титановых сплавов

Титан обладает высокой химической активностью при повышенных температурах. При температуре более 300…350°С титан начинает активно взаимодействовать с кислородом с образованием на поверхности альфированного слоя TiО₂ высокой твердости. При нагреве более 550°С титан взаимодействует с азотом и образует нитриды: TiN, Ti₃N. Они снижают пластичность и увеличивают твердость титана.

Для того чтобы предупредить образование холодных трещин в результате охрупчивания и потери пластичности, альфированный слой необходимо удалять. Одной из причин значительного охрупчивания титана, появления холодных трещин и пор является водород, способный образовывать гидриды ТiH2. Содержание водорода в сварных швах ограничивают до 0,01 %.

При повышении содержания кислорода и азота в титане происходит снижение пластичности и увеличение прочности. Поэтому в наплавленном и основном металле содержание О₂ и N₂ ограничивают: соответственно, до 0,15% и 0,05 %. При содержании газов ниже предельно допустимого значения титан обладает хорошей свариваемостью.

Перед сваркой необходимо тщательно защищать зону сварки с наружной и обратной стороны. При сварке - использовать стальные и медные подкладки. Сварку продольных швов следует начинать и заканчивать на технологических планках. Сварку необходимо вести без перерывов по всей длине. По окончании сварного шва дугу следует плавно удлинять до естественного обрыва.

Для снижения напряжений и предотвращения холодных трещин после сварки холоднокатаных деталей необходимо провести отжиг. При сварке деталей после горячей штамповки или прокатки необходимо их подвергать химической обработке для удаления стойкой окисной пленки. Проволоку отжигают в вакуумной печи и обезжиривают. При сварке должны отсутствовать воздушные потоки.

Аргонодуговая сварка является основным способом сварки титана и его сплавов. Сварку производят на обратной полярности. Сборку, прихватку и сварку корневого слоя шва обычно производят вольфрамовым электродом, а последующие слои выполняют плавящимся электродом. Для сварки технического титана и однофазных сплавов низкой прочности используют проволоку марки ВТ-1. Для сварки двухфазных сплавов используют проволоку марки ВТ-2, ВТ-5. При сварке, после обрыва дуги горелку нужно задержать на месте последней сварочной ванны или кратера, чтобы нагретый металл изделия и электрода находился под защитой аргона до полного потемнения. Признаком хорошей защиты при сварке титана является серебристый цвет сварного шва.

Хорошие результаты обеспечивает сварка титана под флюсом. Сварку ведут с использованием бескислородных солевых флюсов АН-Т1, АН-Т2. Сварку ведут на токе обратной полярности.

Контрольные вопросы

1. Какие проблемы возникают при сварке низкоуглеродистые и низколегированных конструкционных сталей?

2. Какие мероприятия Вы можете предложить для предотвращения появления холодных трещин при сварке низкоуглеродистые и низколегированных конструкционных сталей?

3. Какие проблемы возникают при сварке хромистых и хромоникелевых сталей?

4. Какие мероприятия позволяют избежать межкристаллитной коррозии сварке высокохромистых и хромоникелевых сталей?

5. Почему чугун характеризуется плохой технологической свариваемостью?

6. Как исправляют сваркой литейные дефекты в крупногабаритных чугунных отливках?

7. Какие проблемы возникают при сварке алюминиевых сплавов?

8. Как удаляют окисную пленку перед сваркой алюминиевых сплавов?

9. Как бороться с образование пор в наплавленном металле при сварке заготовок из алюминия и его сплавов?

10. Какие проблемы возникают при сварке меди и ее сплавов?

11. Как бороться с выгоранием цинка и выделением его паров?

12. Почему сварка заготовок из меди и ее сплавов должна весть на повышенных погонных энергиях?

13. Какие проблемы возникают при сварке магниевых сплавов?

14. Почему при сварке заготовок из титановых сплавов необходимо ограничивать содержание кислорода и азота в наплавленном металле?

Сварка магниевых сплавов

Отличительная черта магниевых сплавов — повышенная чувствительность к коррозии во многих средах. Это объясняется тем, что оксидная пленка на поверхности магния рыхлая и не обладает высокими защитными свойствами, как, например, оксидная пленка на алюминии.

Магний — один из наиболее активных по отношению к кислороду металлов. В результате его окисления образуется оксид MgO, покрываюший поверхность металла пленкой, температура плавления оксида магния 2800 °С, плотность 3,65 г/см3.

В связи с высокой температурой плавления оксидная пленка на поверхности магниевых сплавов так же, как и при сварке алюминия, затрудняет образование общей сварочной ванны и должна быть разрушена или удалена в процессе сварки. Оксидная пленка па магниевых сплавах имеет плохие защитные свойства и способна удерживать большое количество влаги.

Одним из первых методов сварки плавлением изделий из магниевых сплавов была ацетиленокислородная сварка с флюсами на основе хлористых и фтористых солей. Флюс в зону сварки вносят в ванну с присадочным прутком или наносят на кромки свариваемых изделий в виде пасты. Имеются также сведения о применении для сварки магниевых сплавов ручной дуговой сварки покрытыми электродами. Оба эти процесса из-за применения флюсов и покрытий, опасных с точки зрения коррозии соединений, в настоящее время не применяются и не рекомендуются.

Основное значение в настоящее время имеют способы дуговой сварки магниевых сплавов в среде аргона вольфрамовым и плавящимся электродами. При сварке этими способами исключается опасность коррозии, вызванной остатками флюсов. В связи с этим отпадает необходимость специальной обработки сварных изделий с целью удаления остатков флюсов.

Основное и наиболее желательное соединение — стыковое.

При сварке нахлесточных, а иногда и тавровых соединений с неполным проплавлением сечения оставшиеся зазоры могут стать в дальнейшем очагами коррозии. При сварке нахлесточных и тавровых соединений серьезной становится проблема борьбы с оксидными включениями в корневой части швов. При сварке стыковых соединений эта задача решается сравнительно просто применением сварки на подкладках с достаточно глубокими канавками, обеспечивающими удаление оксидных включений в проплав.

Выбор подготовки кромок для магниевых сплавов имеет некоторые особенности.

В связи с недостаточной пластичностью магниевых сплавов отбортовка кромок даже для металла малой толщины практически не применяется. Встык без разделки кромок рекомендуется смаривать соединения только за один проход при односторонней сварке с подкладками, имеющими канавки. Двусторонняя сварка стыковых соединений без разделки кромок не рекомендуется из-за опасности появления в швах большого количества оксидных включений.

При сварке соединений из металла толщиной более 6—10 мм применяют V-образную разделку кромок и для металла толщиной более 20 мм при наличии подхода с двух сторон — Х-образную разделку кромок. В последнем случае перед выполнением шва с обратной стороны необходима предварительная разделка корневой части первого шва.

Непосредственно перед сваркой поверхность кромок свариваемых изделий подвергают специальной обработке для удаления оксидной или защитной пленок и имеющихся загрязнений. Для этих целей поверхность кромок зачищают шабером или стальными щетками или же обрабатывают в ваннах специального состава.

Наиболее распространена следующая технология химической обработки поверхностей деталей из магниевых сплавов перед сваркой:

обезжиривание в ванне состава 20—30 г/л Na3PО4- 12Н2О; 30—50 г/л Na2CО3; 20—50 г/л NaOH; 3—5 г/л жидкого стекла;
промывка в проточной горячей воде при температуре 50—60 °С 0,5—1 мин;
удаление защитного покрытия в ванне состава 200— 300 г/л NaOH при температуре 70—80 °С 10—15 мин;
промывка в проточной горячей воде при температуре 50—60 °С 0,5—1 мин;
промывка в холодной воде; травление в ванне состава 150— 200 г/л Сr03, 25—35 г/л NaNO3, 2—3 г/л CaF2 2 мин при нормальной температуре;
промывка в холодной проточной воде с помощью гидропульта до удаления с поверхности остатков электролита;
сушка сжатым воздухом при температуре 60—90 °С.

Для изделий больших размеров более удобна зачистка шабером кромок непосредственно перед сваркой. Имеются рекомендации по зачистке шабером кромок непосредственно перед сваркой также изделий, подвергающихся химической обработке, особенно после хранения их сверх допустимого времени.

Поверхность проволоки обрабатывают по приведенной выше технологии или в ванне для травления состава 180 г/л Сr03 при температуре 90 °С в течение 5 мин.

Особенности сварки магниевых сплавов

Магний - один из наиболее активных по отношению к кислороду металлов. В результате его окисления образуется оксид MgO, покрываюший поверхность металла пленкой, температура плавления оксида магния 2800 °С, плотность 3,65 г/см3.

В связи с высокой температурой плавления оксидная пленка на поверхности магниевых сплавов так же, как и при сварке алюминия, затрудняет образование общей сварочной ванны и должна быть разрушена или удалена в процессе сварки . Оксидная пленка па магниевых сплавах имеет плохие защитные свойства и способна удерживать большое количество влаги.

Помимо кислорода в атмосфере, окружающей ванну, могут присутствовать СО, СО₂, пары воды, азот и водород. Магний реагирует со всеми этими газами, образуя карбиды, нитриды и оксиды.

При температуре 600—700 °С и выше магний взаимодействует с азотом, образуя нитрид Mg₃N₂. Нитриды не только служат очагами коррозии, но и оказывают неблагоприятное влияние на механические свойства сплавов.

В отличие от других газов водород обладает способностью растворяться в магнии. При температуре плавления и р_Н2 = 100 кПа растворимость водорода в жидком магнии достигает примерно 50 см3/100 г и довольно резко снижается при кристаллизации ( рис. 10.1 ).

Рис. 10.1. Изменение растворимости водорода в магнии при рН2 = 100 кПа

В связи с понижением растворимости водорода в жидком металле при охлаждении имеется возможность выделения водорода в виде пузырьков и образование пористости. В случае сварки при нормальном внешнем давлении критическая концентрация водорода, способная привести к образованию пористости, [Н ]р ≥ 50 см3/100 г. При наличии в сплавах сильных гидрообразова-телей, например циркония, критическая концентрация водорода в жидком металле, способная привести к пористости, возрастает.

При сварке сплава МА2-1 (не содержащего циркония и других гидрообразователей) толщиной 2 мм с погонной энергией 389,1 кДж/м пористость в швах появляется при содержании в аргоне 0,84 % Н₂ (по объему); при уменьшении погонной энергии до 242,6 кДж/м — при 1,2 % Н₂. При сварке пластин той же толщины из сплава ВМД-3, содержащего 0,5—0,9 % Zr с погонной энергией 389,1 кДж/м, пористость обнаруживается при содержании водорода в аргоне 2,44 % (по объему), а при уменьшении погонной энергии до 246,8 кДж/м — при 3,905 % Н₂. Аналогичная закономерность наблюдается и при искусственном увлажнении аргона.

Полученные значения критической концентрации влаги и водорода в атмосфере защитного газа, способные вызвать пористость при сварке магниевых сплавов, велики и для реальных условий практически маловероятны.

При сварке в увлажненном аргоне и аргоне с добавками водорода в металле швов образуется своеобразная пористость в виде елочек в связи с бурным выделением водорода из жидкого и кристаллизующегося металла, при котором развивающиеся пузырьки «обжимаются» растущими с большой скоростью дендритами.

Основная реальная причина появления пор при сварке магниевых сплавов — выделение водорода, образующегося при разложении остатков влаги, содержащейся в частицах оксидной пленки, замешанных в ванну при расплавлении основного и 174 присадочного металлов. При таком механизме образования пор (характерном для сплава АМг6) водород выделяется в молекулярной форме, минуя стадию растворения. Количество несплошностей, образующихся при охлаждении, зависит от количества частиц оксидной пленки, замешиваемых в ванну в процессе сварки, и от запаса имеющейся влаги в оксидной пленке.

В качестве основных мер борьбы с пористостью при сварке магниевых сплавов могут быть рекомендованы меры, направленные на уменьшение количества частиц оксидной пленки, замешиваемых в ванну (уменьшение поверхности основного и присадочного металлов, участвующих в образовании шва), а также применение рациональной обработки поверхности проволоки и кромок свариваемых изделий.

При кристаллизации чистого магния в металле швов образуется грубая крупнокристаллическая структура. Эта тенденция сохраняется и при кристаллизации многих сплавов и в первую очередь сплавов, не содержащих модификаторов.

Большинство элементов обладает ограниченной растворимостью в магнии и образует с магнием системы с эвтектикой. При скорости охлаждения 50—100 °С/мин неравновесные эвтектики в двойных сплавах Mg—Al и Mg—Zn появляются при содержании 0,1 % А1 и 0,3 % Zn, в то время как в равновесных условиях эвтектика в этих сплавах возникает соответственно при 12,4 и 8,7 %. Появление эвтектики по границам зерен в виде тонких сплошных прослоек часто приводит к образованию горячих трещин.

Повышение сопротивляемости сплавов образованию горячих трещин во многих случаях достигается введением в их состав модификаторов. Важным средством металлургического воздействия с целью предупреждения горячих трещин служит ограничение в сплавах примесей, способствующих выделению эвтектик.

С целью предотвращения образования горячих трещин в некоторые сплавы вводят добавки редкоземельных элементов, и в частности лантана, в количествах 0,5—1 %. Благоприятное действие лантана объясняется повышением пластичности сплавов в интервале твердо-жидкого состояния.

На склонность к образованию горячих трещин большое влияние оказывает интервал кристаллизации сплава, который, как правило, зависит от содержания основных легирующих элементов. Уточнение их содержания в сплаве в пределах марки иногда позволяет заметно сократить ТИХ и повысить стойкость к образованию горячих трещин.

Большинство магниевых сплавов обладает склонностью к росту зерна при нагреве. При сварке многих магниевых сплавов, особенно не содержащих модификаторов в околошовных зонах, наблюдается заметный рост зерна.

При сварке магниевых сплавов , упрочняемых термообработкой, наряду с ростом зерна в околошовных зонах возможен распад твердого раствора и оплавление границ зерен. Эти процессы приводят к существенному разупрочнению металла околошовной зоны (до 0,7—0,9 прочности основного металла) и иногда к образованию трещин. Степень разупрочнения металла в околошовной зоне зависит от принятого термического цикла сварки и состава свариваемого металла.

В связи с высоким коэффициентом температурного расширения магниевых сплавов при местном нагреве, характерном для сварки, в соединениях возникают значительные напряжения, вызывающие коробление конструкций. При сварке с жестким закреплением соединяемых элементов вследствие этих причин возможно образование трещин. Для предупреждения трещин и уменьшения коробления в некоторых случаях рекомендуется сварка конструкций с подогревом, а иногда и последующая их термообработка для снятия напряжений.

Сварка магния

Сварка магния затрудняется из-за низкой теплопроводности, близости температур плавления и воспламенения, высокого коэффициента линейного расширения и большого химического сродства магния к кислороду. Поверхность магния и его сплавов покрыта тугоплавкой пленкой MgO, температура плавления которой около 2500°С. При сварке магния и его сплавов необходимо удалять в процессе сварки оксидную пленку и тщательно защищать расплавленную ванну от ее взаимодействия с кислородом и азотом воздуха и парами воды.

Основной способ сварки магниевых сплавов - дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов (аргон высшего и первого сортов, гелий повышенной чистоты) на переменном токе.

Образующаяся при сварке тугоплавкая пленка окисла магния MgO (Тпл = 2500 град. С) затрудняет процесс сварки, поэтому свариваемые кромки и околошовная зона перед сваркой должны быть тщательно очищены от окисной пленки и загрязнений механическим (металлическими щетками) или химическим способом (специальными растворами).

Повышенное поглощение активных газов жидким металлом порождает склонность его к образованию пор, что также требует надежной зоны сварки от окружающего воздуха.
Длину дуги поддерживают минимальной, так как в этом случае обеспечивается энергичное разрушение окисной пленки за счет катодного распыления и улучшается защита зоны сварки инертным газом

Присадочный металл в процессе сварки должен быть все время погружен в сварочную ванну

Сварка осуществима для любых видов соединений.

При сборке необходима тщательная подгонка кромок.

Металл толщиной до 3 мм сваривают без скоса кромок, при толщине листов 3-6 мм необходима V-образная разделка и при толщине более 6 мм - Х-образная с притуплением 1,5-2 мм.

Для предупреждения попадания в металл окисной пленки с обратной стороны кромок сварку следует вести с полным проплавлением кромок

При толщине более – 5 мм необходим предварительный подогрев (300град.)

Магний в чистом виде из-за малой коррозионной стойкости и прочности для изготовления конструкций непригоден. В технике для этой цели используют сплавы магния, так как легирование его некоторыми элементами заметно повышает его механические свойства без увеличения веса.

Основные легирующие элементы: марганец, алюминий, цинк и добавки - цирконий, церий. Предел прочности сплавов марок MAI, MA8, легированных в основном марганцем (1,3 -f- 2,5%), достигает 21-23 кгс/мм2 при относительном удлинении 10% и условном пределе текучести 9-11 кгс/мм2. Предел прочности сплавов марок МА2, МА21, МЗ, М5, более сложнолегированных (до 7-9% А1, до 1,5% Zn, до 0,8% Мп), достигает 26-30 кгс/мм2, предел текучести 14-15 кгс/мм2, относительное удлинение 5-8%. Прокат из сплавов этого типа используют в отожженном состоянии.

Сплавы магния МЛ4, МЛ5 и др. (буква Л указывает на то, что сплавы литейные) используют для получения отливок. Сваркой устраняют дефекты литья. Эти сплавы имеют повышенную склонность к образованию в швах горячих трещин, пор и усадочных рыхлостей. Сплавы на основе магния активно окисляются на воздухе. Пленка собственных окислов магния на поверхности металла рыхлая и непрочная. Поэтому поверхность магниевых сплавов искусственно защищают пленкой из солей хромовой кислоты. По ука-занной причине перед сваркой с кромок и прилегающей поверхности основного металла (на ширину до 30 мм) травлением или механическим путем тщательно удаляют защитную пленку, окислы и другие загрязнения. После сварки на поверхность сварного соединения вновь наносят защитную пленку.

Сплавы магния находят применение в авиастроении, ракетостроении, судостроении, для изготовления различных емкостей под керосин, минеральные масла, для изготовления различных кассет и т. п.

Особенности магния

1. Образующаяся при сварке тугоплавкая пленка окисла магния MgO (Тпл = 2500 град. С) затрудняет процесс сварки. Для ее разрушения необходимо применять флюс либо использовать эффект катодного распыления при сварке вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов (ток переменный).

2. Склонность к появлению кристаллизационных трещин связана с возможностью образования легкоплавких эвтектик: MgCu (Тпл = 485 град. С); MgAl (Тпл = 436 град. С); MgNi (Тпл = 508Q град. С). Поэтому начало и конец сварных швов необходимо располагать на выводных планках. Последовательность сварки: после сварки длинных швов и швов с большим сечением следует сваривать более короткие швы и швы с меньшим сечением.

3. Склонность сплавов, особенно содержащих марганец, к росту зерна металла в зоне термического влияния не допускает значительный перегрев металла (например, при скоплении в одном месте сварных швов, при многослойной сварке без перерыва для охлаждения металла и т. п.).

4. Повышенное поглощение активных газов жидким металлом порождает склонность его к образованию пор, что также требует надежной зоны сварки от окружающего воздуха.

5. Высокий коэффициент линейного расширения магниевых сплавов приводит к значительному короблению сварных конструкций.

Основной способ сварки магниевых сплавов - дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов. Такие способы сварки, как газовая, угольным и металлическим электродом с покрытием, при которых обязательно применение фторидно-хлоридных флюсов различных составов (например, флюс состава 34% KF и 66% LiCl или состава 40% LiCl, 20% CaF2 и 40% NaCl), в настоящее время в промышленности применяют редко. Остатки флюсов и шлаков на поверхности швов вызывают коррозию магниевых сплавов, поэтому по окончании сварки их остатки необходимо смывать горячей водой.

Сварку в среде инертных газов (аргон высшего и первого сортов, гелий повышенной чистоты) вольфрамовым лантанированным или иттрированным электродом выполняют на переменном токе. Присадочная проволока по составу близка к основному металлу либо имеет примеси (например, церий), обеспечивающие более пластичный металл шва.

Сварка осуществима для любых видов соединений. При сборке необходима тщательная подгонка кромок. Металл толщиной до 3 мм сваривают без скоса кромок, при толщине листов 3-6 мм необходима V-образная разделка и при толщине более 6 мм - Х-образная с притуплением 1,5-2 мм.

Для предупреждения попадания в металл окисной пленки с обратной стороны кромок сварку следует вести с полным проплавлением кромок, на подкладках из металлов с малой теплопроводностью (обычно из высоколегированной стали). Они также служат и для защиты обратной стороны шва. С этой точки зрения нахлесточные, угловые и тавровые соединения менее технологичны.

Для ручной сварки металла толщиной до 3 мм применяют вольфрамовый электрод диаметром 2-3 мм, ток Iсв = (30 - 40)/dw при расходе аргона 7-9 л/мин. Автоматическая сварка возможна для металла толщиной от 1 мм и выше вольфрамовым электродом Диаметром 2-6 мм на сварочном токе Iсв = (40 - 75)/dw при рас-ходе аргона 6-10 л/мин. Диаметр присадочного прутка 1,5- 3 мм. Для уменьшения перегрева следует вести сварку на повышенной скорости.

Длину дуги поддерживают минимальной (1,0-1,5 мм), так как в этом случае обеспечивается энергичное разрушение окисной пленки за счет катодного распыления и улучшается защита зоны сварки инертным газом. Основной и присадочный металлы перед сваркой должны быть тщательно очищены от окисной пленки и загрязнений механическим или химическим способом. При аргонодуговой сварке прочность сварного соединения по сравнению с прочностью основного металла достигает 85-90%, при дуговой сварке угольным и металлическим электродом 70-80% и при газовой только 60-75%.

Технология сварки магниевых сплавов.

Особенности сварки магниевых сплавов. Магниевые сплавы обладают рядом специфических свойств, вызывающих затруднения при сварке. Это высокая химическая активность и сильное сродство магния к кислороду. При нагреве до сварочных температур происходит активное окисление магния с образованием оксидной пленки. Соединение магния с кислородом нерастворимо в расплавленном металле и имеет температуру плавления значительно выше (2800°С), чем металл (650°С). При сварке магний активно взаимодействует и с другими газами атмосферы.

Для нормального проведения процесса сварки необходимо удалять оксидную пленку со свариваемых поверхностей до начала сварки. В ряде случаев для удаления оксидных пленок применяют флюсы на основе хлоридных и фторидных солей, которые содержат активные компоненты, растворяющие оксиды и переводящие их в легкоплавкие шлаки. Магниевые сплавы склонны к образованию кристаллизационных трещин в связи с возможностью появления по границам зёрен легкоплавких эвтектик. В связи с большим коэффициентом линейного расширения сплавов магния при сварке возникают значительные напряжения, способные вызвать большие коробления изделий. Для их уменьшения и предотвращения возможности образования трещин рекомендуется производить сварку с подогревом, а сваренные изделия подвергать отжигу при 250°С в течение 0,5-1 ч.

Из всех существующих способов сварки плавлением только при дуговой сварке в среде инертных газов можно избежать применения флюсов. Оксидная пленка в этом случае разрушается сварочной дугой, горящей в инертном газе. Процесс разрушения оксидной пленки при сварке в инертной среде (катодное распыление) имеет место только тогда, когда поверхность металла является катодом, т. е. при обратной полярности сварочного тока. Для предупреждения провисания сварочной ванны под действием собственного веса под свариваемый стык, как и при сварке алюминиевых сплавов, помещают специальную подкладку.

Сварка в инертных газах. Для магниевых сплавов наиболее широко применяют ручную и механизированную сварку вольфрамовым электродом в среде аргона первого сорта. Значительно реже используют автоматическую сварку плавящимся электродом.

Сварка вольфрамовым электродомвыполняется на переменном токе, может быть использована для любых видов соединения. При сборке необходима тщательная подгонка кромок. Металл толщиной до 3 мм сваривают без разделки кромок, при толщине листов 3-6 мм необходима V–образная разделка и при толщине более 6 мм – Х–образная разделка с притуплением 1,5 – 2 мм. Сварку выполняют на повышенной скорости. Это позволяет свести к минимуму отрицательное тепловое воздействие сварки на металл в зоне термического влияния. Длину дуги поддерживают минимальной (1-1,5 мм) для эффективного разрушения оксидов за счёт катодного распыления и улучшения защиты зоны сварки инертным газом.

Для ручной сварки металла толщиной до 3 мм применяют вольфрамовые лантанированные или иттрированные электроды и ток I_св = (30-40)d_э. Автоматическая сварка возможна для металла толщиной от 1 мм и выше вольфрамовым электродом диаметром 2-6 мм на сварочном токе I_св = (40-75)d

Сварка плавящимся электродом целесообразна при толщине металла более 5-6 мм. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности. Для сварки используется электродная проволока небольшого диаметра: 1-3 мм; величина тока I_св = (130-150)d_.

Электрошлаковая сварка. При сварке сплавов магния большой толщины рекомендуется способ ЭШС электродными проволоками – для швов большой протяжённости и пластинчатым электродом – для швов малой протяжённости. По химическому составу металл шва почти не отличается от свариваемого. Доля участия основного металла в металле шва составляет 30-40%.

Технология сварки меди и её сплавов.

Свариваемость меди затруднена по следующим причинам: высокая теплопроводность; высокий коэффициент теплового расширения; медь склонна к росту зерна.

Сварой шов рекомендуется проковывать (600-800 С). Сварные швы меди могут содержать большое кол-во пор, это связано с выделением газа. Высокая теплопров-ть затрудняет дегазацию св. ванны. Устранение пор достигается предв. подогревом.

Образованию горячих трещин способствуют сера, свинец, висмут, оксиды которых дают легкоплавкие эвтектики. В сварном шве и околошовной зоне меди может развиваться водородная болезнь, для ее предупреждения следует уменьшать количество водорода в зоне сварки путем прокалки электродов и флюсов, кромки и электродная проволока должны быть тщательно зачищены до металлического блеска, применением осушенных защитных газов. Сварка медных стыков в различных пространственных положениях вызывает особые трудности, связанные с высокой теплопроводностью и жидкотекучестью меди.

Для меди и ее сплавов возможно применение практически всех основных способов сварки плавлением: ручной дуговой сварки покрытыми электродами, под слоем флюса, в среде защитных газов, электрошлаковой сварки, газовой сварки.

Медь толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок; до 10 мм – с односторонней разделкой при угле скоса кромок до 60-70° и притуплением 1,5-3 мм. Использование электродов серии АНЦ позволяет выполнять стыковые соединения на меди толщиной до 20 мм без разделки кромок одно- или двусторонними швами.

Сварка покрытыми электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности. Сварку ведут короткой дугой без поперечных колебаний электрода. Удлинение дуги ухудшает формирование шва, увеличивает разбрызгивание, ухудшает механические свойства сварных соединений. При сварке стыковых соединений используют металлические (стальные или медные) или асбестовые подкладки. Сварку производят в нижнем положении или слегка наклонном положении (на подъем).

Сварка под флюсом. Основным преимуществом автоматической сварки меди под флюсом металлическим электродом является возможность получения стабильных высоких механических свойств соединений без предварительного подогрева. Под флюсом медь сваривают нагартованными электродными проволоками из бескислородной или раскисленной меди. Для сварки меди могут применяться стандартные плавленые флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АН-20С, АН-26С, предназначенные для сварки сталей. При сварке под этими флюсами меди толщиной 4-10 мм затруднений не возникает. Но в процессе сварки в металл шва переходят кремний и марганец, восстановленные из шлака. В результате ухудшаются теплофизические свойства и повышается удельное электросопротивление швов по сравнению с основным металлом. Применение бескислородных фторидных флюсов, например марки АН-М1, позволяет устранить этот недостаток.

Сварка в среде защитных газов. В качестве защитных газов при сварке меди можно использовать аргон, гелий, азот. При сварке в аргоне и гелии неплавящимся электродом длина дуги должна быть как можно меньше (обычно около 3 мм). Сварке в среде защитных газов может осуществляться неплавящимся (вольфрамовым) и плавящимся электродами. Неплавящимся электродом сваривают в аргоне без предварительного подогрева медь толщиной до 4-6 мм, в гелии и азоте – толщиной до 6-8 мм. Плавящимся электродом можно сваривать без подогрева металл большой толщины: в аргоне – до 6-8 мм, в гелии и азоте – до 10-12 мм. Сварка вольфрамовым электродом осуществляется на постоянном токе прямой полярности. Медь толщиной до 5…6 мм можно сваривать без разделки кромок. Для металла больших толщин применяют V–образную и Х–образную разделку с углом раскрытия 60-70 0 . Применение флюс-паст позволяет увеличить проплавляющую способность дуги.

Газовая сварка меди осуществляется ацетилено-кислородным пламенем, а также пламенем газов-заменителей ацетилена (например, МАФ). Пламя должно быть строго нормальным. Мощность пламени горелки выбирают из расчёта 155-175 дм 3 /час ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла при толщине до 4 мм. Для газовой сварки меди применяют флюсы на основе буры.

Читайте также: