Реферат: Ручне дугове і газове зварювання кольорових металів і їхніх сплавів

Зміст більш 0,5% бериллія в мідному сплаві приводить при зварюванні до окислювання бериллія; оксиди, що утворилися, із працею віддаляються зі зварювальної ванни. Тому якість зварених з'єднань з таких бронз невисоке.

Існує кілька десятків марок бронз. По зварюваності бронзи значно відрізняються друг від друга, тому і технологія зварювання бронз різноманітна.

Зварювання бронзи можна виконувати вугільним електродом із присадочним металом, покритими електродами, що не плавиться (вольфрамовим) електродом в аргоні, плазменою дугою й ін.

Звичайно присадочний матеріал підбирають близьким до хімічного складу металу, що зварюється.

Зварювання марганцевої бронзи (наприклад, марки Бр Мц6) виконують електродами марки ДО-100, обов'язково з попереднім підігрівом до 400 — 500 °С. Для зварювання алюмінієвих і алюмінієво-нікелевих бронз (виправлення дефектів лиття) можна застосовувати електроди марки АНМц/ЛКЗ-АБ з попереднім підігрівом до 150-300 °С. Зварювання виконують на постійному струмі при зворотній полярності короткими ділянками.

Як правило, бронзи зварюють у нижнім або похилому (до 15°) положенні.

Газове зварювання бронз ведеться відбудовним полум'ям, тому що при окисному полум'ї відбувається вигоряння легуючих елементів (олова, алюмінію, кремнію). Потужність полум'я встановлюють 100-150 дм3 ацетилену/год на 1 мм товщини металу, що зварюється. При зварюванні користуються тими ж флюсами, що і для зварювання міді і латуні.

Газове зварювання бронз дає міцність зварених з'єднань, рівну 80—100% міцності металу, що зварюється.

Зварювання алюмінію і його сплавів

Алюміній має низьку міцність (в 10 • 107 Па), тому його застосовують в основному в хімічному аппаратостроєнні, для віконних і дверних плетінь і декоративних виробів у будівництві. Він має малу щільність (2,7 г/см3), підвищеної корозійною стійкістю і великою пластичністю в порівнянні з низьковуглеводною сталлю.

Підвищену міцність мають сплави алюмінію з марганцем, магнієм, кремнієм, цинком і міддю.

Алюміній і його сплави поділяють на ливарні і деформуючі (катані, пресовані, куті). Деформуючі сплави підрозділяють на термічно нестійкі, до яких відносяться сплави алюмінію з марганцем і магнієм, і термічно стійкіші, до яких відносяться сплави алюмінію з міддю, цинком, кремнієм.

Найбільш високою міцністю володіють термічно стійкіші алюмінієві сплави. Наприклад, механічні властивості дюралюмінію марки - Д16 (3,8-4,9% міді, 1,2-1,8% магнію, 0,3 — 0,9% марганцю, інше — алюміній) наступні: до термічної обробки в = 22 • 107 Па і = 2%; після термічної обробки в = 42 • 107 Па і =18%.

Термічно зміцнені алюмінієві сплави разупрочняются при зварюванні.

З термічно неупрочняемых сплавів найбільшою міцністю володіють сплави системи А1 - Мg - Т1, наприклад сплав Амг6, механічні властивості якого наступні: в = (32 38) • 107 Па, т = (1618)-107 Па, =15-20% і аn = (34) • 105 Дж/м2. Конструкції з алюмінієво-магнієвого сплаву марки Амг6 виготовляються в основному звареними.

Зварюваність алюмінію і його сплавів. Алюміній і його сплави мають велику теплопровідність, теплоємність і сховану теплоту плавлення. Теплопровідність алюмінію в три рази вище теплопровідності низьковуглеводної стали; при нагріванні від 20 до 600 0С різниця в теплопровідності ще більш зростає. Отже, зварювання алюмінію і його сплавів повинні виконуватися з відносно могутнім і концентрованим джерелом нагрівання.

Коефіцієнт лінійного розширення алюмінію в два рази вище, ніж коефіцієнт розширення заліза. Це сприяє збільшеним деформаціям і коробленню при зварюванні алюмінієвих виробів.

Низька питома щільність (2,7 г/см3) і температура плавлення (660 °С) алюмінію в порівнянні з високою питомою щільністю оксиду алюмінію А12О3 (3,85 г/см3) і його температурою плавлення (2050 °С) утрудняють процес зварювання. Тугоплавкий і важкий оксид може залишатися в металі і знижувати працездатність звареного з'єднання. При зварюванні алюмінію і його сплавів необхідно застосовувати різні способи боротьби з оксидом А12О3. В усіх випадках поверхня металу виробу повинна зачищатися безпосередньо перед зварюванням, а процес зварювання повинний протікати з захистом розплавленого металу від дії газів повітря.

Використовують два способи боротьби з оксидом алюмінію: зварювання з розчинником оксидів (електродні покриття, флюси), зварювання без розчинників, але з так називаним катодним розпиленням.

Розчинниками оксиду А12О3 і інших оксидів є галогенні солі щілочноземельних металів (хлористий, фтористий літій і ін.), що розчиняють оксиди і разом з ними піднімаються зі зварювальної ванни в зварювальний шлак. Тому що розчин має знижену температуру плавлення, меншою питомою щільністю і меншою в'язкістю, чим кожен компонент окремо, то він виводиться з металу шва в зварювальний шлак.

Сутність катодного розпилення полягає в тому, що при дуговому зварюванні в аргоні на постійному струмі і тільки при зворотній полярності відбувається дроблення оксидної плівки А12О3 з наступним розпиленням часток оксиду. Тонка оксидна плівка, що покриває зварювальну ванну, руйнується під ударами важких позитивних іонів аргону (атомна вага аргону приблизно в 10 разів важче атомної ваги гелію і тому при зварюванні в гелії катодного розпилення не відбувається), що утворяться при горінні дуги.

Алюмінієві сплави мають підвищену схильність до утворення пір. Пористість металу при зварюванні алюмінію і його сплавів викликається воднем, джерелом якого служить адсорбована волога на поверхні основного металу й особливо зварювального дроту, а також повітря, підсосуваємий у зварювальну ванну. У цьому випадку алюміній у зварювальній ванні взаємодіє з вологою по реакції: 2А1 + ЗН2ОА12О3 + 6Н.

Для одержання безпористих швів при зварюванні алюмінію і його сплавів навіть невеликої товщини іноді потрібен підігрів, що знижує швидкість охолодження зварювальної ванни і сприятливий більш повному видаленню водню з металу при повільному охолодженні. Наприклад, при наплавленні на лист алюмінію товщиною 8 мм безпористий шов можна одержати при підігріві металу до 1500С. При збільшенні товщини металу до 16 мм навіть підігрів до температури 3000С не забезпечує безпористих швів.

Однак підігрівши аркушів для зварювання деяких сплавів варто застосовувати обережно. Наприклад, при зварюванні товстолистових алюмінієво-магнієвих сплавів допускається підігрів до температури не вище 100-150 0С. Більш висока температура підігріву може підсилити пористість шва за рахунок виділення з твердого розчину магнію й утворення при цьому водню по реакції: Мg + Н2О МgО + 2Н. Крім того, при зварюванні підігрітого металу (алюмінієво-магнієвих сплавів) знижуються механічні властивості зварених з'єднань.

При аргонодуговому зварюванню алюмінію і його сплавів боротьбу з порами ведуть за допомогою окисної атмосфери. Найкращі результати виходять при добавці до аргону 1,5% кисню. Окисна атмосфера в районі поверхні зварювальної ванни не дає водневі розчинятися в металі, тому що водень буде знаходитися насамперед в окисленому стані і пори у швах не утворяться.

Види зварювання алюмінію і його сплавів. Деталі з алюмінію і його сплавів можна з'єднувати як зварюванням плавленням, так і зварюванням тиском. Широке поширення одержали наступні види зварювання: ручне або механізоване дугове зварювання електродом, що не плавиться, у захисному інертному газі (в основному в аргоні); механізоване дугове зварювання металевим електродом, що плавиться, у захисному газі; автоматичне дугове зварювання зварювальним дротом, що плавиться, по шарі дозованого флюсу; стикове або крапкове контактне зварювання й ін.

Склад флюсів і покрить для зварювання алюмінію і його сплавів. Ручне зварювання алюмінію дугою або газовим полум'ям виконують з підігрівом аркушів від 100 до 400 С; чим товстіша деталь, тим вище температура підігріву. Для зварювання уживають флюс, найчастіше марки АФ-4а, що містить 50% хлористого калію, 14% хлористого літію, 8% фтористого натрію і 28% хлористого натрію.

Склади електродних покрить можуть бути наступні: покриття 1 — 65 % флюсу АФ-4а і 35 % кріоліту і покриття II — 50 % хлористого калію, 30 % хлористого натрію і 20% кріоліту Na3А1F6.

Підбор присадочного електродного металу. ДСТ 7871—75 передбачає для зварювання алюмінію і його сплавів дріт 14 марок: з технічного алюмінію (Св-А97, Св-А85Т, Св-А5), алюминієво-марганцеву (Св-аМц), алюминієво-магнієву (Св-аМг3, Св-аМг4, Св-аМг5, Св-1557, Св-аМгб, Св-аМг63, Св-аМг61), алюмінієво-кремнієву (Св-АК5, Св-АК10) і алюминієво-мідну (Св-1201).

Стандарт поширюється на тягнена і пресовану (марка Св-АК10) дріт діаметрами від 0,8 до 12,5 мм. Дріт поставляється в упакуванні, термін збереження не більш 1 року з дня виготовлення.