Технологические особенности получения сварных соединений из основных конструкционных материалов

Низкоуглеродистые (менее 0,3 % С) и некоторые низколегированные стали обладают хорошей свариваемостью и соединяются большинством видов сварки без особых трудностей.

Углеродистые и легированные стали с содержанием углерода 0,3 % и более (cталь 45, 30ХГСА, 40ХНМА и др.), как правило, претерпевают закалку в (зоне термического влияния) ЗТВ. Поэтому для сварных соединений этих сталей характерна склонность к образованию в этой зоне холодных трещин, которые появляются при насыщении металла водородом.

Для обеспечения хорошей свариваемости этих сталей при дуговой сварке рекомендуют предварительный, сопутствующий и последующий прогрев заготовок до температур 100−300 °С, а также прокалку флюсов, электродов и осушение защитных газов. Контактную сварку этих сталей выполняют на режимах, обеспечивающих подогрев заготовок и замедленное охлаждение после сварки.

Сварка высоколегированных коррозионно-стойких сталей на режимах, обусловливающих продолжительное пребывание металла в области температур от 500 до 800°С, может привести к потере коррозионной стойкости металлов шва и ЗТВ. При дуговой сварке для предупреждения межкристаллитной коррозии соединений рекомендуется технологический процесс с использованием минимально необходимой тепловой энергии, затрачиваемой на образование единицы длины шва и с применением теплоотводящих подкладок, уменьшающих время пребывания металла при высоких температурах.

Сварка меди и ее сплавов. На свариваемость меди большое влияние оказывают содержащиеся в ней вредные примеси, к которым относятся кислород, водород, фосфор. Кислород, находящийся в меди в виде оксида, является одной из причин образования горячих трещин в сварных швах.

В расплавленной меди водород имеет высокую растворимость, которая резко снижается при кристаллизации. Водород, оставшийся в твердом металле, вступает в реакцию с оксидом меди, в результате чего выделяются водяные пары. Последние скапливаются под высоким давлением в микропустотах, что приводит к так называемой водородной хрупкости.

Поскольку медь обладает высокой теплопроводностью, дуговую сварку выполняют с высокой погонной энергией и с предварительным подогревом.

Для предотвращения образования трещин сварку осуществляют в атмосфере аргона, гелия, азота и их смесей либо под флюсом на основе буры. Медные заготовки толщиной более 50 мм соединяют электрошлаковой сваркой.

Основной трудностью при сварке латуней является испарение цинка. В результате снижаются прочность и коррозионная стойкость швов. При дуговой сварке в защитных газах преимущественно применяют неплавящийся (вольфрамовый) электрод. Для сварки заготовок из бронзы применяют ту же технологию, что и при сварке меди.

Латуни и бронзы имеют более высокое удельное электросопротивление, чем медь, поэтому они достаточно хорошо свариваются контактной сваркой. Медные заготовки контактной сваркой не соединяются.

Сварка алюминия и его сплавов. Трудности сварки заготовок из этих металлов обусловлены образованием на поверхности кромок прочной и тугоплавкой пленки оксида алюминия, а также склонностью к образованию газовой пористости и горячих трещин.

Термически упрочняемые сплавы системы Al−Cu−Mg (дуралюмины) обладают плохой свариваемостью. При нагреве свыше 500°С в этих сплавах оплавляются границы зерен с образованием эвтектических включений, в результате чего происходит охрупчивание сварного соединения в ЗТВ и снижение прочности по сравнению с основным материалом.

При изготовлении конструкций из алюминия и его сплавов наиболее широко применяют дуговую сварку в атмосфере инертных газов. Заготовки из этих металлов также соединяют электрошлаковой и контактной сваркой.

Чистый алюминий обладает хорошей свариваемостью в условиях холодной сварки.

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

Титан и его сплавы соединяют дуговой сваркой в атмосфере аргона высшего сорта. Для сварки заготовок из этих сплавов также применяют плазменную и электронно-лучевую сварки.