16.11.2021

                                            группа: 412

 Предмет: Техника и технология ручной дуговой сварки (наплавка, резка) покрытыми электродами.

Тема урока: Трудности при сварке  цветных металлов и сплавов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

К цветным относят большинство конструкционных металлов за исключением железа и его сплавов с углеро­дом (сталь, чугун). Цветные металлы и их сплавы при на­греве вступают во взаимодействие с окружающим возду­хом гораздо сильнее, чем черные.

Результат этого взаимо­действия — ухудшаются физико-механические свойства сварных соединений, что накладывает отпечаток на тех­нологию сварочных работ. Как правило, большинство цветных металлов образуют систему оксидов, тугоплав­кость которых значительно больше, чем самого металла.

Это приводит к появлению окисных включений в масси­ве шва, что отражается на его качестве. Большинство цветных металлов обладает значительно большей тепло­проводностью, чем сталь, что способствует быстрому ох­лаждению сварочной ванны.

Это обстоятельство накла­дывает отпечаток на подбор источников сварочной дуги, режимов сварки, а в ряде случае требует предварительно­го и сопутствующего подогрева. Количество цветных ме­таллов, используемых для технологических целей, очень велико. Поэтому остановимся только на некоторых из них, наиболее часто применяемых в конструкционных целях.

Медь является одним из первых металлов, который человек начал использовать для своих нужд. Этот металл обладает теплопроводностью, в шесть раз превышающую теплопроводность железа. Чистая медь обладает низкой прочностью, но достаточно высокой пластичностью.

По­этому даже в холодном состоянии чистая медь легко под­вергается деформациям, что накладывает ограничения на ее использование в конструкционных целях.

Сплавы меди (бронза, латунь) резко меняют ее физико-механические свойства, что значительно расширяет возможности их использования в-технологических целях.

Алюминий — один из самых распространенных в земной коре металлов. Это химически активный металл, легко вступающий в реакцию с атмосферными газами.

Однако оксидная пленка, быстро появляющаяся на поверхности алюминия, имеет защитные свойства и предохраняет ме­талл от дальнейшего атмосферного воздействия. Агрессив­ные среды (кислота, щелочь и т. д.) активно воздейству­ют на алюминий, разрушая его структуру.

Для нужд че­ловека алюминий используется повсеместно, поэтому технология сварочных работ в конструкциях этого метал­ла имеет очень важное значение.

Особенно это значение возросло с увеличением количества различных профилей из сплавов алюминия, позволяющих быстро и эффектив­но возводить достаточно прочные и долговечные ограж­дающие конструкции (оконные и дверные конструкции, различные типы раздвижных перегородок, зимние сады и т. д.).

Титан — металл с высокой прочностью и относитель­но небольшой (в два раза ниже, чем у железа) плотнос­тью.

Его прекрасные физико-механические свойства и высокая коррозионная стойкость позволяют применять титан во многих областях машиностроения, пищевой промышленности и т. д.

Температура плавления титана достаточно высока, поэтому для сварочных работ требу­ются значительные энергетические затраты. В расплавлен­ном состоянии титан становится химически активным, поэтому его сварка требует соблюдения специальных тех­нологических процессов.

Никель — жаропрочный металл с высокой коррозион­ной стойкостью и большим электрическим сопротивле­нием. Высокая химическая стойкость никеля позволяет его применение для конструкционных целей в агрессив­ных средах. Так, никель достаточно устойчив к воздей­ствию щелочных растворов, а также многих солей кислот. Никель часто используют в сплавах железа, меди, цинка, кобальта и других металлов.

Цинк отличается относительной мягкостью и высокой антикоррозийной стойкостью. В сухой среде практически не окисляется. При повышенной влажности на поверхно­сти цинка образуется пленка, защищающая металл от дальнейшего вредного воздействия.

Медь сваривается плохо ввиду её высокой теплопроводности, жидкотекучести и повышенной склонности к образованию трещин при сварке. Теплопроводность меди в 6 раз больше теплопроводности малоуглеродистой стали, поэтому сварка меди должна производиться с увеличенной погонной тепловой энергией, а в большинстве случаев — с предварительным и сопутствующем подогревом.

Повышенная жидкотекучесть меди затрудняет её сварку в вертикальном, горизонтальном и особенно в потолочном положениях.

Медь и её сплавы сваривают всеми существующими способами сварки плавлением. Однако, наибольшее распространение получили следующие виды: дуговая сварка угольным электродом, плавящимся электродом, под флюсом, в защитных газах и газовая сварка.

Дуговая сварка меди производится при повышенной силе сварочного тока, что обуславливается высокой теплопроводностью меди. Наиболее распространена газовая сварка меди ацетилено-кислородным восстановительным пламенем повышенной мощности.

В качестве присадочного материала используют медные прутки с небольшими добавками олова, цинка, серебра и фосфора, как раскислителей. Сварку ведут с флюсами в состав которых входит бура Na2B4O7, борная кислота NaBО3 и борный ангидрит B2O3.

После сварки рекомендуется быстрое охлаждение деталей в воде и проковка швов в холодном состоянии (для устранения хрупкости). Медные листы толщиной более 6 мм следует сваривать с предварительным подогревом до 150-2500С.

Латуни являются сплавами меди с цинком (до38%). Основной трудностью при сварке латуни является испарение цинка. В результате шов теряет свои свойства и возможно возникновение пор . Дуговая сварка латуни находит ограниченное применение.

В основном применяют сварку угольными электродами на постоянном токе при прямой полярности с применением флюсов (типа БЛ-3). Газовая сварка латуней обеспечивает лучшее качество сварных соединений.

Для уменьшения испарения цинка сварку ведут окислительным пламенем, с применением газового флюса, который подаётся в пламя горелки и содержит пары боросодержащих жидкостей, или с порошковым флюсом: 94-96% буры, 4-6% магния металлического.

Образующийся на поверхности сварочной ванны борный ангидрит связывает окислы цинка и образует сплошной слой шлака. Шлак препятствует выходу паров цинка из сварочной ванны. Латунь также успешно сваривается с помощью контактной сварки.

Большинство бронз является литейным материалом и сварка их применяется только с целью заварки дефектов или ремонта. Существует несколько десятков марок бронз. По свариваемости они отличаются друг от друга, поэтому и технология их сварки разнообразна.

Сварку бронзы можно выполнять угольными электродами с присадочным материалом, покрытыми электродами и вольфрамовым электродом в защитных газах, газовой сваркой. Газовая сварка бронз ведётся восстановительным пламенем, т.к. при окислительном пламени происходит выгорание легирующих элементов.

При сварке пользуются теми же флюсами, что и при сварке меди и латуни.

Сварка алюминия и его сплавов.

Основные трудности, возникающие при сварке алюминиевых сплавов заключаются в следующем:

— поверхность этих сплавов на воздухе очень быстро покрывается тугоплавкой окисью алюминия Al2O3, Т пл= 20500С (Тпл Al= 6580С);

— все сплавы алюминия не изменяют своего цвета при нагревании, из-за чего трудно заметить начало их оплавления;

— сплавы обладают высокой теплопроводностью, из-за чего толстостенные изделия бывает трудно прогреть;

— изделия из этих сплавов сильно коробит при нагревании.

Детали из алюминия и его сплавов можно соединять как сваркой плавлением, так и сваркой давлением. Но наиболее широкое распространение получили следующие виды: дуговая сварка плавящимся и неплавящимся электродом в защитном газе, автоматическая сварка по слою дозированного флюса, стыковая и точечная контактная сварка.

Кроме того возможно применение газовой сварки строго нормальным пламенем. При сварке применяют присадочную проволоку того же состава, что и свариваемый материал. Ручную сварку алюминия выполняют с подогревом листов от 100 до 4000С, чем толще деталь, тем выше температура. Наибольшее применение нашла сварка алюминия в защитных газах.

Особенности сварки цветных металлов – в различных отраслях промышленности

Сварочные работы являются необходимым этапом производства не только в строительстве и металлургии, но и во многих других отраслях промышленности.

При этом в электронике, электротехнике, приборостроении, точном машиностроении, а также аэрокосмических и военных областях довольно часто посредством сваривания приходится соединять элементы из цветных металлов.

В этом случае процесс отличается некоторыми особенностями сварки цветных металлов, речь о которых пойдёт далее.

Медь и латунь – особенности сварки

Медь и её сплавы широко распространены в электротехнике, так как медь обладает высокой электропроводностью.

Для сварочных работ с этими материалами обычно используются медные шарики, диаметр которых не превышает 0,5 мм.

Обязательным элементом сварочного процесса является наличие защитной среды (азота), которая препятствует контакту разогретой меди с содержащимися в воздухе кислородом, водородом, серой, фосфором и галогенами.

Особенности сварки цветного метала латунь, немного отличается от медной сварки. Латунь — это сплав меди с цинком. Последний выгорает и испаряется в процессе сварки, из-за чего в сварных швах могут образовываться микротрещины.

Испарения цинка ядовиты, поэтому все работы необходимо проводить исключительно в респираторе. Перед началом работ с использованием латунной проволоки свариваемые поверхности предварительно обезжириваются, а сам процесс проводится под флюсами, температура плавления которых должна быть ниже, чем у меди.

Для укрепления полученного таким образом шва необходима проковка, осуществляющаяся при температуре 650 С.

Особенности сварки алюминиевых сплавов

В процессе сваривания компонентов из алюминия и его сплавов применяется алюминиевая сварочная проволока. Для получения особо прочных швов используется легированная проволока, позволяющая дополнительно не утяжелять готовые изделия.

Сложности при сварке алюминиевых заготовок обуславливается наличием на обрабатываемых поверхностях тугоплавкой оксидной плёнки, препятствующей сплавлению основного материала с присадочным.

Помимо этого, при нагревании оксидных плёнок некоторые входящие в их состав вещества могут испаряться, что в свою очередь может повлечь образование пустот в сварных швах.

Для минимизации толщины оксидных плёнок на поверхностях сварные швов, во время сварки рекомендуется повышать температуру и проводить ее в среде защитных газов с применением специализированных флюсов.

Сварка титана и её особенности

Из-за высокой химической активности титан и его сплавы варят неплавящимся электродом в защитной среде инертных газов аргона или его смеси с гелием. При этом защиту рекомендуется снимать не ранее, чем материалы остынут ниже 400 С.

Сварка производится вольфрамовыми электродами, причём металл толщиной от 0,5 до 1,5 мм сваривается встык без зазора и без присадок, а если его толщина превышает 1,5 мм, то в качестве присадки используется титановая проволока, подаваемая по мере плавления.

Качество шва оценивается по цвету — он должен быть серебристым и однотонным. Наличие наплывов после сварки не допускается. Для улучшения качества сварных швов применяются флюсы-пасты на основе фтористого кальция с различными добавками, а при толщине свариваемых деталей менее 2 мм рекомендуется работать в режиме импульсного тока.

Последнее позволяет снизить температуру обрабатываемых поверхностей, что положительно сказывается на пористости швов, приводя к снижению значений этого параметра.

Изучить:  1. Общие сведения о цветных металлах и их сплавов.

                  2. Особенности сварки цветных металлов и сплавов.

                  3. Особенности сварки меди .

                  4. Особенности сварки титана.