Зварювання бронзи. 2 Зварювання алюмінію та його сплавів

2 Зварювання алюмінію та його сплавів

2.1 Зварюваність алюмінію і його сплавів

2.2 Види зварювання алюмінію і його сплавів

2.3 Технологія зварювання

3 Зварювання титанових сплавів

4 Зварювання магнієвих сплавів

1 Зварювання міді та її сплавів

1.1 Зварюваність міді

Мідь зварюється погано через її високу теплопровідність, водопровідність і підвищеної схильності до утворення тріщин при зварюванні.

Теплопровідність міді при кімнатній температурі в шість разів більше теплопровідності технічного заліза, тому зварювання міді і її сплавів повинно виконуватися із збільшеною погонною тепловою енергією, а в багатьох випадках з попереднім і супутнім підігрівом основного металу.

При переході з твердого стану в рідкий мідь виділяє велику кількість теплоти (схована теплота плавлення), тому зварювальна ванна підтримується в рідкому стані більш тривалий час, ніж при зварюванні сталі. Підвищена водопровідність міді ускладнює її зварювання у вертикальному, горизонтальному й особливо в стельовому положеннях.

Водень у присутності кисню чинить негативну дію на властивості міді. Водень, що проникає в мідь при підвищених температурах зварювання, реагує з киснем оксиду міді (Сu₂О + 2Н Н₂О + 2Сu), утворює водяну пару, що, прагнучи розширитися, приводить до появи дрібних тріщин. Це явище при зварюванні міді називають «водневою хворобою». Якщо зварювати мідь покритими мідними електродами без підігріву виробу, що зварюється, (із швидким охолодженням), то виникають гарячі тріщини.

Однак при зварюванні з підігрівом, що створює умови повільного охолодження, водяна пара в більшості випадків до затвердіння металу виходить назовні; невелика частина водяної пари залишається між шаром зварювального шлаку і поверхнею металу шва. У результаті цього поверхня металу шва після видалення ще гарячого шлаку стає нерівною з дрібними поглибленнями, що можна уникнути при дуже повільному охолодженні шва і шлаку.

Чим більше утримується кисень в міді, що зварюється, тим значніше виявляється «воднева хвороба».

Домішки в міді миш'яку, свинцю, сурми, вісмуту і сірки ускладнюють зварювання. Вони практично не розчиняються в міді, не утворять з нею легкоплавкі хімічні сполуки, що, знаходячись у вільному стані, розташовуються по границях зерен і послабляють міжатомні зв'язки. У результаті під дією усадочної сили, що розтягує, у процесі охолодження звареного з'єднання утворяться гарячі тріщини. Тому вміст кожної зі шкідливих домішок (кисню, вісмуту, свинцю в міді й у зварювальних матеріалах) не повинний бути більш 0,03 %, а для особливо відповідальних зварних виробів — 0,01 %.

Коефіцієнт лінійного розширення міді більше коефіцієнта лінійного розширення заліза, у зв'язку з чим зварювальні деформації при зварюванні конструкцій з міді і її сплавів трохи більше, ніж при зварюванні сталей.

Основні види зварювання міді плавленням: дугове покритими електродами; дугове порошковим дротом, дугове в газі, автоматичне дугове під флюсом, плазмове зварювання, газове зварювання і т.д.

Зварювання міді покритими металевими електродами дає задовільну якість у випадках, якщо мідь, що зварюється, містить кисню не більш 0,01 %. При вмісті в міді кисню в кількостях більш 0,03 % зварні з'єднання мають низькі механічні властивості.

Для зварювання міді застосовують покриті електроди марок ДО-100 (завод «Комсомолець»), ОМЗ-1 (дослідний Московський завод) та інше. Склад електрода марки ДО-100 наступний: стрижень з металу марки М1; покриття — плавиковий шпат 12,5%, польовий шпат—15%, феромарганець Мn1, Мn2 — 47,5%, кремениста мідь (73 — 75% міді, 23 — 25% кремнію та інше домішки) — 25 %.

Зварювання ведуть у нижнім положенні на постійному струмі зворотної полярності. При зварюванні листів товщиною більш 6 мм потрібен попередній підігрів основного металу до 300 - 400 °С.

Газове зварювання мідних аркушів товщиною до 10 мм виконується полум'ям потужністю 150 дм³ ацетилену/год на 1 мм товщини металу. Листи більшої товщини зварюють полум'ям з розрахунку 200 дм³/год на 1 мм товщини металу. Зварювання краще робити одночасно двома пальниками з двох сторін полум'ям, для того щоб не допускати утворення в зварювальній ванні оксидів міді.

Шов заповнюється за один шар. Багатошарове газове зварювання викликає перегрів металу і тріщини у швах. Щоб уникнути перегріву міді, зварювання варто вести з високими швидкостями нагрівання й охолодження зварених з'єднань.

Метал товщиною до 2 мм зварюють встик без присадочного матеріалу, при товщині 3 мм і більш застосовують скіс крайок з кутом оброблення 90° і притупленням 1,5 - 2 мм. Товсті мідні листи зварюють встик з обробленням крайок у вертикальному положенні одночасно з двох сторін двома пальниками. Присадочним дротом служить чиста мідь або мідь зі змістом розкислювачів: фосфору — до 0,2 % і кремнію — до 0,15 - 0,30%. Дріт підбирають діаметрами від 1,5 до 8 мм у залежності від товщини листів, що зварюються; дріт діаметром 8 мм використовується для листів товщиною 15 мм і більш.

Газове зварювання міді виконується з флюсами, що складаються в основному з бури.

Висока якість звареного з'єднання одержують, застосовуючи газофлюсове зварювання, при якому порошкоподібний флюс засмоктується ацетиленом і подається безпосередньо в полум'я пальника від спеціальної установки КГФ-2-66.

1.2 Зварювання латуні

Латунь являє собою сплав міді з цинком; температура плавлення латуні 800-1000 ⁰С.

При дуговому зварюванні з латуні інтенсивно випаровується цинк; розплавлений метал поглинає водень, що не устигає виділитися при затвердінні рідкого металу в зварювальній ванні, у результаті чого у шві утворяться газові пори. Водень попадає в зварювальну ванну з покриття, флюсу або повітря.

Зварювання латуней покритими електродами знаходить обмежене застосування, в основному для виправлення браку лиття.

Для дугового зварювання латуні застосовують електроди з покриттям виду ЗТ. Склад електрода наступний: стрижень із кремніємарганцевої бронзи Бр КМц 3-1, що містить 3% кремнію і 1% марганцю; покриття з 17,5% марганцевої руди, 13% плавикового шпату, 16% сріблистого графіту, 32% ферросиліцію 75 %-ного, 2,5 % алюмінію в порошку. Зварювання ведеться постійним струмом при зворотній полярності короткою дугою з метою зниження вигоряння цинку. Від витікання металу зі зварювальної ванни стик захищають прожареною азбестовою підкладкою зі зворотної сторони стику. При товщині аркушів до 4 мм оброблення крайок така ж, як і для сталі.

Зварювання латуні можна виконувати вугільним електродом на постійному струмі прямої полярності з застосуванням флюсу.

Газове зварювання латуней забезпечує кращу якість зварених з'єднань, ніж дугове покритими електродами. Для зменшення випаровування цинку зварювання латуні ведуть окисним полум'ям; при цьому на поверхні зварювальної ванни утвориться рідка плівка оксиду цинку, що перешкоджає його випаровуванню. Надлишковий кисень окисляє частина водню полум'я, тому поглинання рідким металом водню зменшується.

Для видалення оксидів міді і цинку при газовому зварюванні користуються флюсом, складеним на основі бури.

Для зменшення випаровування цинку і поглинання зварювальною ванною водню кінець ядра полум'я повинний знаходитися від металу, що зварюється, на відстані в 2 - 3 рази більшому, ніж при зварюванні стали.

Для газового зварювання латуней застосовують присадочний дріт марки ЛК62-0,5 (ДСТ 16130-72), що містить 60,5-63,5% міді, 0,3-0,7% кремнію, інше — цинк. Як флюс при зварюванні цієї присадочним дротом застосовують прожарену буру. Без застосування флюсу можна користуватися самофлюсуючийся присадочний дротом марки ЛКБ062-004-05.

Гарна якість газового зварювання латуней досягається застосуванням флюсу БМ-1 (розроблений ВНИИавтогенмаш), що складається з 25% метилового спирту і 75% метилбората або флюсу БМ-2, що складається з одного метилбората. Ці флюси вводяться в зварювальну ванну у виді пар. Ацетилен пропускається через рідкий флюс, що знаходиться в особливій судині (флюсопитателі), насичується парами флюсу і подається в пальник. У полум'ї флюс згоряє по реакції: 2В(СН₃О)₃ + 9О₂ = В₂О₃ + 6З₂ + 9Н₂О. Борний ангідрид В₂О₃ є речовиною, що флюсує. Застосування флюсу БМ-1 підвищує продуктивність зварювання, дає метал шва з високими механічними властивостями і забезпечує майже повну нешкідливість процесу для зварника.