Свариваемость бериллия и его сплавов.

При сварке бериллия методами плавления возникает ряд трудностей, которые ограничивают области их применения. В связи с хрупкостью бериллия и его высокой химической активностью по отношению к примесям-газам швы весьма склонны к образованию пор, холодных и горячих трещин. Дополнительные затруднения создает большая склонность Ве к росту зерен при нагреве.

Кроме этого, необходимо учитывать, что наиболее высокими свойствами обладает горячепрессованный Ве в деформированном состоянии, а после сварки такого металла в литой зоне свойства основного металла недопустимы низки, особенно по пластичности. В связи с этим методы сварки плавлением Ве преимущественно используют для ненагруженных конструкций, например для герметизации.

Технология сварки.

Дуговую сварку бериллия осуществляют в камерах с контролируемой атмосферой газов: аргона повышенной чистоты или смеси 50% Аr и 50% Не. Перед заполнением газами необходимо создавать разряжение в камере. Наилучшие результаты достигаются на соединениях по отбортовке кромок с проплавлением на 1…1,5мм.

Наименьший размер зерна, а, следовательно, и наилучшие свойства получают при электронно-лучевой сварке в вакууме на режимах, обеспечивающих минимальную погонную энергию. Однако и этот метод не дает возможности получать равнопрочные с основным металлом сварные соединения, а тем более близкие с ними по пластичности.

 

Тяжелые цветные металлы и сплавы

Медь и ее сплавы

Взаимодействие с кислородом.

Медь очень чувствительна к кислороду. В условиях сварки она может окисляться за счет газовой атмосферы или за счет обменных реакций с компонентами флюсов и электродных покрытий.

Взаимодействие с серой.

Сера хорошо растворима в жидкой меди (Сu) и практически не растворима в твердой. Содержание S в Сu регламентируется ГОСТ 859-78 и ее присутствие в ограниченном количестве до 0,1% (по массе) существенно не отражается на процессе сварки.

Взаимодействие с водородом.

Водород влияет на качество сварных соединений из Сu и ее сплавов, вызывая пористость в металле шва и образование трещин.

Сварка чистой Сu существенно отличается от сварки сталей в силу особенностей теплофизических свойств этих металлов. Большие тепло- и температуропроводности Сu создают высокие градиенты температуры и скорости охлаждения, а также определяют малое время существования сварочной ванны, что требует применения повышенной погонной энергии или предварительного подогрева, а это является нежелательным осложнением технологии сварки. Значительный коэффициент линейного расширения и его зависимость от температуры вызывают необходимость сварки при жестком закреплении кромок или по прихваткам. При большой толщине металла следует регулировать величину зазора при сварке.

Особенностью сварки Сu и ее сплавов является склонность швов к образованию горячих трещин. Кислород, сурьма, висмут, сера и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики, которые скапливаются по границам кристаллитов. Это требует ограничения содержания примесей в меди.

Медь и ее сплавы проявляют повышенную склонность к образованию пор в металле шва и околошовной зоне. Причиной образования пор является водород, водяные пары или образующийся углекислый газ при взаимодействии окиси углерода с закисью меди.

Технология сварки.

При единичном производстве и ремонтных работах рекомендуется использовать газовую сварку, в процессе которой осуществляется подогрев и начальная термическая обработка изделия. Невысокие температурные градиенты уменьшают воздействие сварочного термического цикла на металл в зоне сварки (шов, зона термического влияния). Возможно раскисление и легирование металла через присадочную проволоку. Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов.

Ручная сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности. Медь толщиной до 4мм сваривают без разделки кромок, до 10мм - с односторонней разделкой при угле скоса кромок до 60…70° и притуплении 1,5…3мм. При большей толщине рекомендуется Х-образная разделка. Для сварки латуней, бронз и медноникелевых сплавов применяются электроды марок ММЗ-2, Бр1/ЛИВТ, ЦБ-1, МН-4 и др.

Никель и его сплавы

Никелевые сплавы, содержащие 55% и более Ni, являются важнейшими конструкционными материалами благодаря их высокой коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности, достаточной пластичности. Наиболее распространены сплавы Ni с Сu, Сr, Мо, Аl, Fe, Тi, Ве. Никелевые сплавы условно можно разделить на четыре группы: конструкционные, термоэлектродные, жаростойкие и сплавы с особыми свойствами. К первой группе относятся сплавы на медноникелевой основе (монель, мельхиор, нейзильбер и др.). Кон­струкционные сплавы отличаются повышенными механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью.

Ко второй группе относятся сплавы типа хромель, алюмель, копель, манганин, константан. Эти сплавы отличаются большой электродвижущей силой и высоким удельным сопротивлением при малом температурном коэффициенте электросопротивления. Применяются они для изготовления прецизионных приборов, термопар и компенсационных проводов.

К третьей группе относятся нихромы, отличающиеся высокой жаропрочностью и жаростойкостью и применяющиеся главным образом для изготов­ления электронагревательных приборов.

К четвертой группе можно отнести сплавы, обладающие высокой проницаемостью в магнитных полях, например пермаллой, сплавы с особыми упругими свойствами (инвар) и другие. Пермаллой применяют для изготовления сердечников трансформаторов, деталей реле, магнитопроводов и других устройств.