Материал: Технологические основы современных способов сварки. учебное пособие. Пешков В.В., Коломенский А.Б

мок, 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.

При использовании сварочной проволоки она обрабатывается химическим травлением с последующим хранением в сухом помещении не более 4 суток.

Так как автоматическая аргонодуговая сварка позволяет получать более стабильное качество сварных соединений, чем ручная, то последнюю следует применять лишь в тех случаях, когда затруднена автоматизация процесса сварки.

Для ручной сварки металла толщиной до 3 мм применяют вольфрамовые лантанированные или иттрированные электроды диаметром dэ = 2-3 мм и ток Iсв = (30-40)dэ.

Автоматическая сварка возможна для металла толщиной от 1 мм и выше в ольфрамовым электродом диаметром 2-6 мм на сварочном токе Iсв = (40-75)dэ. Диаметр присадочной проволоки 1,5-3 мм.

При аргонодуговой сварке прочность сварного соединения составляет 85-90% прочности основного металла.

Сварка плавящимся электродом целесообразна при тол-

щине металла более 5-6 мм. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности. Листы толщиной до 5 мм рекомендуется сваривать встык за один проход без разделки кромок, толщиной 10-20 мм – с V–образной разделкой, плиты толщиной более 20 мм – с Х–образной разделкой.

Для сварки используется электродная проволока небольшого диаметра: 1-3 мм; величина тока Iсв = (130-150)dэ; скорость подачи проволоки уменьшается от 20 до 8 м/мин. при

251

увеличении диаметра проволоки от 1,2 до 3,2 мм. Аргонодуговая сварка магниевых сплавов значительно

снижает коррозионную стойкость металла шва и зоны термического влияния.

Электрошлаковая сварка. С увеличением толщины свариваемого металла более 40 мм способы дуговой сварки становятся малопроизводительными и не гарантируют достаточно высокого качества сварных соединений из-за опасности появления краевых несплавлений, связанных с неточностью направления дуги вдоль шва, а также из-за высокой вероятности образования кристаллизационных трещин, обусловленных большой жёсткостью сварного стыка.

При сварке сплавов магния большой толщины рекомендуется способ ЭШС электродными проволоками – для швов большой протяжённости и пластинчатым электродом – для швов малой протяжённости.

Удовлетворительное качество сварного соединения сплава МА2-1 сечением 57х110 мм и устойчивость процесса ЭШС получается при использовании флюсов систем LiCl – LiF и KCl-BaCl2-LiF при электрических мощностях процесса 60 и 84 кВт соответственно. По химическому составу металл шва почти не отличается от свариваемого. Доля участия основного металла в металле шва составляет 30-40%. Сварные соединения имеют механические свойства, близкие к свойствам основного металла при испытании образцов, отобранных поперёк прока-

та: σв = 202-226 МПа; σт = 157-188 МПа; ан = 0,09-0,1 МДж/м2.

Сварка лазером. Технология лазерной сварки магниевых сплавов принципиально не отличается от сварки алюминиевых сплавов. Перед сваркой соединяемые кромки необходимо протравить или зачистить шабером до блеска. Применение лазерного излучения обеспечивает хорошее формирование швов при сварке на весу, т. е. в отличие от дуговой сварки не требуется применения подкладок. Это значительно упрощает технологию изготовления сварных конструкций, особенно крупногабарит-

252

ных.

Режимы сварки сплава МА2-1 приведены в табл.3.12. Таблица 3.12

Режимы лазерной сварки сплава МА2-1

Защита шва от окисления осуществляется гелием, подаваемым в верхнюю часть ванны, и аргоном, используемым только для защиты нижней корневой части шва.

Благоприятная структура и качественное формирование шва обеспечивают высокую стойкость к образованию горячих трещин, характерных для аргонодуговой сварке. Механические свойства сварных соединений находятся на уровне основного металла.

Контактная сварка. Для сварки магниевых сплавов можно использовать точечную контактную сварку. Так как теплопроводность и электропроводность магниевых сплавов приближаются к аналогичным показателям алюминиевых сплавов, технология и режимы сварки магниевых и алюминиевых сплавов близки.

В то же время магниевые сплавы по сравнению с алюминиевыми следует сваривать на более жёстких режимах и с меньшими усилиями сжатия, чем, например, для сплава Д16.

При сварке деталей больших толщин (более 2 мм) рекомендуется использовать ковочное усилие. Рыхлое строение поверхностных плёнок, содержащих большое количество влаги, вызывает интенсивное взаимодействие металлов в контакте электрод - деталь. Рабочая поверхность электродов быстро покрывается продуктами взаимодействия, что вызывает монотонный рост высоты ядра до полного проплавления деталей, сопровождающегося образованием выплесков и трещин. Поэтому зачистку рабочей поверхности электродов и роликов

253

производят при сварке магниевых сплавов после 10-20 точек и после первого оборота ролика.

Перед сваркой поверхности деталей должны быть тщательно очищены химическим или механическим способом. Подготовленные детали могут храниться до сварки лишь несколько часов. Примеры режимов сварки некоторых магниевых сплавов приведены в табл. 3.13.

Для точечной сварки магниевых сплавов применяют машины постоянного тока, а также низкочастотные и конденсаторные.

Из-за диффузии меди в магниевый сплав в местах касания медных электродов с изделием коррозионная стойкость соединения снижается. Поэтому должны быть предусмотрены мероприятия, не допускающие наличия меди электродов на поверхности деталей после окончания контактной сварки.

Таблица 3.13 Режимы контактной точечной сварки магниевых сплавов

МА1, МА2, МА8 и МА2-1

Нахлёсточные соединения, выполненные контактной точечной сваркой в каркасных конструкциях из магниевых сплавов, обладают низкими коррозионной стойкостью и выносливостью. Это связано с высоким уровнем концентрации напряжений в соединениях с точечным креплением обшивок на жёстком каркасе и с интенсивной коррозией в щелевом зазоре.

Одним из способов повышения служебных характеристик подобных конструкций является получение комбинированных клеесварных соединений.

Используют два варианта технологии: сварку по клею и заливку клея в зазор между соединёнными внахлёстку конст-

254

руктивными элементами.

3.3. Сварка титана и его сплавов

Вследствие высокой химической активности титана не все известные способы сварки плавлением могут быть использованы для получения сварных конструкций. Так, до настоящего времени не разработан надёжный способ сварки титана вручную покрытыми электродами.

Для соединения деталей из титана и его сплавов широко применяют дуговую сварку неплавящимся и плавящимся электродами в среде инертных газов, сварку сжатой дугой, в том числе микроплазменную, дуговую сварку под флюсом и электрошлаковую сварку, электронно-лучевую и лазерную сварку. Из способов сварки давлением наиболее широко применяется контактная и диффузионная сварка.

Металлургические и технологические особенности свар-

ки.

К числу основных затруднений, встречающихся при сварке титана, относится большая химическая активность металла при высокой температуре по отношению к газам (кислороду, азоту и водороду). Обязательным условием получения качественного соединения при сварке титана является надёжная защита от газов атмосферы не только сварочной ванны, но и остывающих участков металла шва и околошовной зоны

вплоть до температуры 300-400°С.

Из-за высокой химической активности титана по отношению к газам для защиты зоны сварки от воздуха можно применять только вакуум, инертные газы высокой степени чистоты или бескислородные фторидно-хлористые флюсы.

Взаимодействие титана с газами.

Титан, как никакой другой металл, способен растворять в себе большое количество газов, например, кислорода до 30% ат. Поэтому высокотемпературные процессы взаимодействия титана с газами приводят не только к образованию химических соединений в виде отдельных фаз на поверхности металла (ок-

255