Выбор с обоснованием сварочных материалов
- Газ:
Ar (аргон) - высшего сорта (99,99% Ar)
Не (гелий) - высокой чистоты.
- Электроды:
Вольфрамовые (лантанированные или итрированные) ЭВЛ, ЭВИ.
- Проволока:
Сварочная проволока по составу схожа с основным металлом и не требует дополнительного легирования вследствие того, что при его сварке не образовываются горячие трещины. (ВТ1 – 00).
Для сварки a и псевдо a сплавов средней прочности используют проволока ВТ2св (2...3% Al).
Для прочных a+b и b сплавов используют проволоки ВТ6св, ВТ20-1св,
СПТ – 2. Это высокопрочные проволоки.
Также используют порошковую присадочную проволоку ППТ - 1, ППТ - 2,...
- Флюс:
Используется безкислородные флюсы. Для сварки плавящимся электродом АНТ – 1, АНТ – 3, АНТ – 7 (хлоридно – фторидные). Тпл – 1400 0С.
Для сварки неплавящимся электродом используют флюсы - пасты:
АНТ - 23А - до 3 мм, АНТ - 17А - от 3 до 6 мм.
Для высоколегированных сплавов используют флюс ФАН - 1.
Особенности технологии и техники сварки
1) Обязательным условием получения качественного соединения является надежная защита, не только расплавленного металла, а и участков нерасплавленного металла нагретых до Т ³ 300 ... 350 0С.
По цветам побежалости можно предварительно выяснить степень соответствия шва заданному качеству:
Серебристый - защита качественная, шов соответственно;
Желтый - плохо, но допустим. Такие швы пригодны к эксплуатации;
Синий - плохо, такие швы уже не допустимы;
Серый, матовый - не допустимый шов, защита очень плохая.
Для надежной защиты используют защитные камеры:
а) камеры - насадки для местной защиты соединения;
б) для общей защиты соединения;
в) камеры, в которых может находиться сварщик.
2) В связи с малой теплороводностью титана, для его сварки нужны концентрированные источники нагревания. Титановые швы по форме отличаются от стальных. Эти швы узкие и имеют большую глубину проплавления.
3) При сваривании плавящимся электродом длина вылета составляет приблизительно 5de.
4) Вследствие высокого коэффициента поверхностного натяжения обеспечивается благоприятное формирование шва в подвещеном состоянии.
5) Разработка кромок титановых деталей практически не отличается от стальных.
6) Рекомендации по режимам сварки:
Сложности при сварке титана создают его склонность к росту зерна при нагревании до температур (особенно в зоне b - фазы). Этому оказывает содействие и низкая теплороводность титана, так как увеличивается время пребывания ванны в жидком состоянии. Для предотвращения этого рекомендуют разные варианты режимов сварки для разных сплавов. Оптимальным критерием, который определяет режим, является оптимальная скорость охлаждения при которой пластичность зоны ЗТВ - максимальная.
Термическая обработка титановых сплавов.
a и псевдо a сплавы термически не упрочняются и потому сварные соединения этих сплавов не подвергают термообработке кроме отпала для снятия остаточных напряжений.
Тн = 500 ... 600 0С
t = 0,5...1 ч.
Охлаждают вместе с печью. Для получения оптимального соотношения прочности и пластичности сварных соединений с a b ( сплавов применяют двухстадийный полный отпал:
Первая стадия:
Тнагр. = 870 ... 920 0С
t - (выдержка) - несколько часов
Вторая стадия:
Тнагр. = 650 0С
t - (выдержка) - приблизительно 2 часа
охлаждение на воздухе.
Наиболее эффективная термообработка для усиления, которая состоит из закалки на воздухе и старение (Тнагр. = 860 ... 920 0С – закалка, старение Т = 450 0С с выдержкой до 25 часов).
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ
Состав структура свойства и применение химически активных и тугоплавких металлов
В связи с развитием новых областей техники расширяется применение химически активных металлов и сплавов на их основе, особенно металлов “большой четверки”: ниобий, тантал, молибден, и вольфрам. Ванадий и хром менее тугоплавкие, но имеют ценный комплекс свойств, благодаря чему они перспективны.
Физические свойства
| Ме | Группа | Плотность г/см3 при 200С | Тпл, 0С | Ткп, 0С | Удельная тепло-емкость Дж/кг.К | Коэффициент теплороводности Вт/г. к | Удельное электрическое сопротивление (при 200С) |
| V | V a | 6,1 | 19,6 | ||||
| Nb | V a | 8,57 | 52,5 | 15,22 | |||
| Ta | V a | 16,65 | 54,5 | 12,4 | |||
| Cr | VI a | 7,19 | 67,1 | 12,8 | |||
| Mo | VI a | 10,22 | 5,2 | ||||
| W | VI a | 19,35 | 5,5 | ||||
| Fe | VIII | 7,87 | 9,7 |
Метали V a подгруппы имеют сравнительно с Fe большую Тпл (И в 2 раза), меньшую теплоемкость и теплороводность и большее электрическое сопротивление, И имеет приблизительно в два раза большую плотность.
Метали VІ a подгруппы тоже имеют большую сравнительно с железом Тпл (особенно W), меньшую теплоемкость, большую (кроме Cr) теплороводность (приблизительно в два раза), меньшее (кроме Cr) электросопративление (приблизительно в два раза).
Все эти металлы не имеют полиморфных преобразований (W-?), и имеют одну модификацию - ОЦК кристаллическую решетку .
Механические свойства
| Металл | sв, кг/мм2; | d , %. |
| V | 17,6-44,2 | 25-40 |
| Nb | 35,5-49,1 | 30-40 |
| Ta | 19,6-44,2 | 30-50 |
| Cr | 29,4-68,6 | 12-40 |
| Mo | 39,3-68,6 | 15-30 |
| W | 118 – 137,5 | хрупкий (0) |
| Fe |
Технические V, Nb, Ta – имеют удовлетворительную прочность (sв= 20-50 кг/мм2), хорошую пластичность (d = 25-50 %). Технические металлы V a подгруппы удовлетворительно деформируются и свариваются. Из них изготовляют листы, полосы, прутки, проволоку.
Метали VІ a подгруппы более склонны к охрупчиванию. Они плохо обрабатываются и ограниченно свариваются.
Химические свойства
Все эти металлы имеют большое сродство к газам: О2, N2, Н2, особенно при высоких температурах (больше 300 – 400 0С). Они образовывают окислы, химические соединения, растворы укоренения. В результате взаимодействия металлов с газами происходит уменьшение их пластичности (особенно сильно охрупчиваются Mo и W).
Все металлы имеют высокую коррозийную стойкость в ряде агрессивных сред, в частности в морской воде, кислотах, щелочах и в расплавленных металлах (Pb, Na), наиболее стойкий - Та.
Состав
Марки технических металлов:
- технический ванадий Вн М-1, Вн М-2;
- технический ниобий Нб1, Нб2, Нб3, НВЧ, НВЧ-1;
- технический тантал ТВЧ, ТВЧ-1;
- технический молибден МЧВП, ЦМ1;
- технический хром Х0, Х1, Х2, ВХ-1;
- технический вольфрам В-ПМ.
В промышленности используют преимущественно сплавы этих металлов.
Легирование металлов Va подгруппы такими элементами, как: Тi, Zr, Mo, Al, W, C, B и др. позволяет повысить их прочность, жаростойкость и жаропрочность.
Наиболее широко применяют ниобиевые сплавы с легирующими примесями - Mo, W, Zr, V - до 10%.
ВН2, ВН2А, ВНЧ – высокая прочность до Т= 1000 – 1370 0С, удовлетворительно свариваются.
Применяются в химическом машиностроении, в конструкциях атомных реакторов, трубопроводах с жидкими металлами - теплоносителями
(л. э. - Мо, W, V, Zr, Hf) - до 10%.
Тугоплавкие сплавы – наиболее коррозионностойкие и жаропрочные (до Т=1750- 1800 0С), эти сплавы имеют хорошую свариваемость.
Тантал применяется в медицине (стрежни, скобы, ...).
Метали VI a подгруппы легируют такими элементами: Ti, Zr, Hf – в небольших количествах, Re (больше 20-25%), в небольших количествах С (0,04-0,06%), В (0,001 – 0,003%) – повышает пластичность. На металлы VI a подгруппы благоприятно влияет рений при содержании его (>20-25%), он повышает прочность и пластичность и резко уменьшает склонность к хладноломкости.
Сплавы Re с W, Мо - наиболее жаропрочные, и имеют наилучшую свариваемость.
Молибденовые сплавы применяются в качестве жаропрочных конструкционных материалов – для Т<2000 0С (ВМ1, ВМ2, ВМ3, ЦМ5, ЦМ6, ВМ1Д, ТСМ3, ТСМ4).
Вольфрамовые сплавы имеют повышенную жаропрочность, а в некоторых случаях и пластичность и пластичность сравнительно с чистым W – свариваемость ограничена. Сплавы W с Nb (£ 2%Nb), Mo (£ 10-15%) и с Zr, Hf, В – пригодны для работы при Т> 3000 0С. Их используют для изготовления сопл реактивных двигателей, в космической технике, для оборудования, которое работает в жидких металлах, для изготовления деталей электрических печей.