4.19. Способы и технологические особенности сварки тугоплавких сплавов(на основе Ti, W, Mo)

Трудности при сварке тугоплавких металлов титана, циркония, молибдена, ниобия и др. связаны с тем, что они при нагреве интенсивно поглощают газы — кислород, водород и азот. При этом даже незначительное со­держание газа приводит к резкому снижению пластических свойств этих металлов.

Титан и его сплавы сваривают в защитной атмосфере аргона высшего со­рта. При этом дополнительно защища­ют струями аргона корень шва и не остывший до определенной температуры участок шва. Перед сваркой проволоку и основной металл дегазируют путем отжига в вакууме. При большем содержании газов снижается пластичность металла сварных соединений, кроме того, ти­тановые сплавы становятся склонными к образованию холодных трещин. От­ветственные узлы сваривают в камерах с контролируемой аргонной атмосфе­рой, в том числе и обитаемых, в ко­торых сварщики работают в скафанд­рах. Для сварки титана и его сплавов также применяют плазменную и эле­ктронно-лучевую сварку.

Молибден и ниобий и их сплавы более чувствительны к насыщению газами, чем титан, особенно кислородом. При содержании кислорода более 0,01% их пластические свойства резко снижают­ся. Молибден и ниобий и их сплавы сваривают дуговой сваркой в камерах с контролируемой аргонной атмосфе­рой или электронно-лучевой сваркой в вакууме.


















































4.16. Способы и технологические особенности сварки алюминиевых и магниевых сплавов. Виды дефектов. Способы их устранения.

Трудности при сварке алюминия и его сплавов обусловлены образова­нием тонкой прочной и тугоплавкой поверхностной пленки оксида А12О3, плавящегося при температуре 2050° С; склонностью к образованию газовой пористости; склонностью к образова­нию горячих трещин.

Пленка оксида покрывает капли рас­плавленного металла и препятствует сплавлению их между собой и основ­ным металлом. Для разрушения и уда­ления пленки и защиты металла от повторного окисления при сварке ис­пользуют специальные флюсы или ве­дут сварку в атмосфере инертных газов. Действие флюсов основано на растворении пленки оксидов. При свар­ке в защитных газах пленка разруша­ется в результате электрических процес­сов в том случае, если она оказывается в катодной области дуги. Это реализу­ется при сварке плавящимся электро­дом на постоянном токе обратной полярности и сварке неплавящимся эле­ктродом на переменном токе с использованием специальных источников тока.

Причиной газовой пористости в свар­ных швах алюминия является водород. Источник водорода — влага воздуха, которая сильно адсорбируется пленкой оксида на поверхности заготовки и сва­рочной проволоки. Газовая пористость обусловлена, с одной стороны, насыще­нием расплавленного металла большим количеством водорода, с другой — ма­лой его растворимостью в твердом состоянии. Для предупреждения пори­стости необходима тщательная меха­ническая очистка свариваемой поверх­ности заготовок и сварочной проволоки или химическая их очистка (например, раствором NaOH). При этом с пленкой оксида удаляется скопившаяся на ней влага.

Образование горячих трещин в алю­минии и некоторых его сплавах свя­зано с крупнокристаллической мак­роструктурой сварных швов. Склон­ность к трещинам увеличивается при наличии небольшого количества Si (до 0,5%), который приводит к образо­ванию легкоплавкой эвтектики по гра­ницам кристаллов. Борьба с горячими трещинами ведется металлургическим путем. В шов через проволоку вводят Fe, нейтрализующий вредное влияние Si, и модификаторы Zr, Ti и В, способствующие измельчению кристал­литов в шве.

Наиболее трудно свариваются тер-мичеси упрочняемые сплавы системы А1 — Сu — Mg (дуралюмины). При на­греве свыше температуры 500° С проис­ходит оплавление границ зерен с об­разованием на расплавленных участках эвтектических выделений. После затвер­девания эвтектика имеет пониженные механические свойства, что приводит к охрупчиванию з. т. в. и снижению ее прочности по сравнению с прочностью основного металла. Свойства з. т. в. не восстанавливаются термической обра­боткой.

При сварке самозакаливающихся сплавов системы А1 — Zn — Mg возможно образование холодных трещин в послесварочный период, обусловленное выпадением хрупких интерметаллидов и действием сварочных напряжений.

Относительно хорошо свариваются термически не упрочняемые сплавы си­стемы А1—Мn и системы Al — Mg.

Наиболее широко применяют сварку алюминия и его сплавов в атмосфере защитных газов неплавящимся (толщины 0,5—10 мм) и плавящимся (тол­щины более 10 мм) электродами. В этом случае получают более высокое качество сварных швов по сравнению с другими видами дуговой сварки. Применяют также автоматическую сварку плавящимся электродом полуот­крытой другой по слою флюса, при которой для формирования корня шва используют медные или стальные под­ кладки. Возможна газовая сварка алю­миния и его сплавов. Флюс наносят на свариваемые кромки в виде пасты или вводят в сварочную ванну на разогретом конце присадочного прутка. Алюминий и его сплавы также сваривают плазменной и электрошлаковой сваркой; они достаточно хорошо сва­риваются контактной сваркой. Учиты­вая высокую теплопроводность и эле­ктропроводимость алюминия, для его сварки необходимо применять большие силы тока. Чистый (до 0,5% примесей) и технический алюминий (до 1,0% примесей) хорошо свариваются холод­ной сваркой.









4.17. Сущность, схема, технологические возможности лучевых способов сварки.

Электронно-лучевая сварка.

Электронный луч представляет со­бой сжатый поток электронов, пере­мещающийся с большой скоростью от катода к аноду в сильном электричес­ком поле. При соударении электронно­го потока с твердым телом более 99% кинетической энергии электронов пере­ходит в тепловую, расходуемую на нагрев этого тела. Температура в месте соударения может достигать 5000— 6000° С. Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме [133(10~4~ 10~5) Па] катода с помощью электростатических и эле­ктромагнитных линз фокусируется на поверхности свариваемых материалов .

В установках для электронно-луче­вой сварки электроны, испускаемые катодом электронной пушки, форми­руются в пучок электродом, рас­положенным непосредственно за ка­тодом, ускоряются под действием раз­ности потенциалов между катодом и анодом, составляющей 20—150 кВ и выше, затем фокусируются в ви­де луча и направляются специальной отклоняющей магнитной системой на обрабатываемое изделие. На формирующий электрод подается отрицательный или нулевой по от­ношению к катоду потенциал. Фоку­сировкой достигается высокая удель­ная мощность луча. Ток электронного луча не­велик— от нескольких миллиампер до единиц ампер.

При перемещении заготовки под не­подвижным лучом образуется сварной шов. Иногда при сварке перемещают сам луч вдоль неподвижных кромок с помощью отклоняющих систем. От­клоняющие системы используют также и для колебаний электронного луча поперек и вдоль шва, что позволяет сваривать с применением присадочного металла и регулировать тепловое воз­действие на шов.

В современных установках для свар­ки, сверления, резки или фрезерования электронный луч фокусируется на пло­щади диаметром менее 0,01 см, что позволяет получить большую удельную мощность.

При сварке электронным лучом те­плота выделяется непосредственно в са­мом металле, который, частично ис­паряясь, оттесняет расплав в сторону, противоположную направлению сварки.

Высокая концентрация теплоты в пя­тне нагрева позволяет испарять такие материалы, как сапфир, рубин, алмаз, стекло, образуя в них отверстия. Не­значительная ширина шва и нагретой зоны основного металла способствует резкому снижению деформаций свар­ного соединения. Кроме того, проведе­ние процесса в вакууме обеспечивает получение зеркально-чистой поверхно­сти шва и дегазацию расплавленного металла.

Электронно-лучевой сваркой изготов­ляют детали из тугоплавких химиче­ски активных металлов и их сплавов (вольфрамовых, титановых, ниобиевых, циркониевых, молибденовых и т. п.), а также из алюминиевых и титановых сплавов и высоколегиро­ванных сталей. Металлы и сплавы можно сваривать в однородных и раз­нородных сочетаниях, со значительной разностью толщин, температур плав­ления и других теплофизических свойств. Минимальная толщина свари­ваемых заготовок составляет 0,02 мм, максимальная — до 100 мм.

Электронно-лучевой сваркой можно соединять малогабаритные изделия, применяемые в электронике и прибо­ростроении, и крупногабаритные изде­лия длиной и диаметром несколько метров.Лазерная сварка. Применяемый для расплавления ме­талла при сварке лазерный луч пред­ставляет собой вынужденное монохро­матическое излучение, длина волны которого зависит от природы рабочего тела лазера-излучателя и может быть в диапазоне 0,1 —1000 мкм. Оно воз­никает в результате вынужденных ска­чкообразных переходов возбужденных атомов рабочих тел лазеров на более низкие энергетические уровни. При этом возбужденный атом отдает эне­ргию в виде фотонов с частотой, свойственной материалу применяемого рабочего тела. Испускание света можно инициировать воздействием внешнего фотона, обладающего энергией, соот­ветствующей разнице энергий атомов в возбужденном и нормальном со­стояниях. В результате такого воз­действия генерируются два фотона с одинаковой частотой, которые распространяются в направлении вектора внешнего фотона.

Одновременно может протекать и об­ратный переход. Поэтому для получе­ния заметной генерации вынужденного излучения необходимо добиваться та­кого состояния рабочих тел, при ко­тором превалировали бы переходы с возникновением новых фотонов. Это­го состояния искусственно достигают воздействием различных источников энергии — световой, тлеющего электри­ческого разряда, химических процессов и др., с помощью которых производят так называемую «накачку» рабочих тел.


Случайные файлы

Файл
103625.rtf
75590-1.rtf
referat_pr.doc
87741.doc
9865.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.