Меню сайта

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением

Разнородные металлы

Оптимальные эксплуатационные свойства ряда конструкций можно получить, применяя составные комбинированные узлы из разнородных металлов. В этом случае наиболее полно реализуются преимущества каждого из них и экономятся цветные металлы. Естественно, сварка разнородных металлов представляет более сложную задачу, чем сварка однородных.

Количество относительно легкосвариваемых сочетаний разнородных металлов весьма ограничено. К числу таких сочетаний относятся композиции металлов, дающих полную или достаточно широкую область взаимной растворимости в твердом состоянии, например, медь — железо, титан — ванадий, алюминий — серебро. Между тем уже сейчас необходимо сваривать алюминий и его сплавы со сталью, титаном, медью; титан, ниобий, цирконий и его сплавы— со сталью и другими металлами.

Сварка алюминия со сталью находит применение в судостроении и других отраслях промышленности; палубные надстройки длиной в несколько десятков метров состоят из алюминиевого сплава АМг5, а корпус судна — из стали. Ряд деталей — трубы, трапы, мачты, леера изготовляют из алюминиевых сплавов и крепят к стальному корпусу. Сталеалюминиевые конструкции можно изготовлять, применяя прокладки-переходники из биметалла сталь—алюминий (или сплава алюминия). По известным технологическим процессам сваривают однородные металлы, например, алюминий с алюминиевой плакировкой биметалла и сталь со стальным слоем биметалла.

Таким способом можно соединять разнородные металлы встык, В тавр, в угол и внахлестку. Режимы сварки однородных металлов выбирают исходя из минимальной погонной энергии, чтобы обеспечить непродолжительный разогрев места контакта сталь—алюминий в биметалле. В случае перегрева данного места происходит интенсивное взаимодействие алюминия со сталью с образованием хрупких интерметаллидов.

Более сложно осуществлять сварку плавлением алюминия и его сплавов со сталью без биметалла. Непосредственная сварка алюминия со сталью, как правило, не дает положительных результатов. Шов получается хрупким вследствие образования интерметаллидов и большого различия физико-химических свойств соединяемых металлов. Удовлетворительное соединение алюминия со сталью возможно с применением цинкового покрытия. Наличие цинка на поверхности стали улучшает растекание алюминиевой присадки. Слой цинка толщиной до 30 мм предварительно наносят на сталь гальванически или горячим погружением.

При аргоно-дуговой сварке оцинкованной углеродистой стали с алюминием временное сопротивление сварного соединения не превышает 9—10 кгс/мм2. При испытании на разрыв образцы разрушаются хрупко по цинковому покрытию, в изломе часто наблюдаются поры. Наличие цинка на поверхности стали не исключает образования значительной интерметаллической прослойки между сталью и алюминием в результате их взаимодействия в условиях сварки.

Лучшие результаты получаются при нанесении на сталь комбинированного медно-цинкового или никель-медь-цинкового покрытия. Отличительной чертой техники выполнения стыковых и нахлесточных сталеалюминиевых соединений является необходимость точного ведения дуги в течение всего процесса сварки по кромке алюминиевого листа на расстоянии приблизительно 1—2 мм от линии стыка. Присадочную алюминиевую проволоку подают либо по линии стыка, либо немного смещенной в ванночку. При смещении дуги в сторону стали возрастает опасность оплавления последней. При избыточном смещении дуги в противоположную сторону возможно несплавление соединяемых металлов. В сущности, описанное соединение стали с алюминием является сваркой-пайкой. Для алюминия оно является сваркой, а для стали — пайкой.

В случае необходимости соединения коррозионностойкой стали, например 0Х18Н10Т, с алюминиевым сплавом техника подготовки поверхности металла усложняется. На сталь наносят слой алюминия. Свариваемое изделие алитируют (покрывают алюминием) в расплаве алюминия А85. Техника сварки сохраняется та же, что и при сварке углеродистой стали с алюминием. Временное сопротивление сварных соединений стали 0Х18Н10Т с алюминиевым сплавом АМц находится на уровне временного сопротивления сплава в отожженном состоянии (11—12 кгс/мм2). Для сплава АМгб временное сопротивление соединения составляет 30—32 кгс/мм2.

Сварка плавлением алюминия с медью представляет сложную задачу. Достаточно наличия 4—5% Си в алюминии, чтобы в металле шва появились горячие трещины. При более высоком содержании меди (6—8% и выше) горячие трещины исчезают, а металл шва становится малопластичным, появляются холодные трещины. Для предупреждения трещин необходимо предотвратить образование хрупкой составляющей и максимально ограничить поступление в шов меди. Достигается это путем придания медной кромке формы, соответствующей изотерме плавления основного металла, а также электролитическим покрытием кромки меди оловом, цинком или серебром, препятствующим непосредственному взаимодействию меди с алюминием. Кроме того, обеспечивается хорошее смачивание твердой меди жидким алюминием.

Технология и техника сварки алюминия с медью такие же, как и при сварке алюминия со сталью. Соединения алюминия с медью обладают хорошей электропроводностью, их прочность близка к прочности алюминия.

Технология сварки в особых условиях

Как правило, технологию сварки конкретных изделий целесообразно выбирать исходя из состава основного металла. Однако имеются исключения из этого правила, когда определяющими при выборе технологии сварки становятся внешние условия. Особенно это относится к сварке под водой, в космических условиях, при пониженных температурах и т. д.