Сварка разнородных цветных металлов и сплавов

Сварка алюминия и его сплавов с медью.

Кроме значительного раз­личия физико-химических свойств алюминия и меди сварка этих метал­лов затруднена образованием хрупкой интерметал-лической фазы.

Обычно сварку выполняют вольфрамовым электродом в аргоне и по слою флюса. Для улучшения процесса сварки на медь после ее очистки не­обходимо наносить слой покрытия, который активирует поверхность более тугоплавкого металла, улучшает смачиваемость поверхности меди алюми­нием. Наилучшим является цинковое покрытие толщиной 50... 60 мкм, на­носимое гальваническим методом. Технология сварки алюминия с медью такая же, как и алюминия со сталью, т.е. дугу смещают на более тепло­про-водный металл, в данном случае на медь, на 0,5... 0,6 толщины сва­риваемого металла

Прочность соединения равна прочности технического алюминия (80... 100 МПа), удельное электросопротивление шва несколько выше (0,037 Ом • м), чем у алюминия (0,0313 Ом • м). Сварные соединения не меняют свою прочность при длительном нагреве до температуры 150 °С. При более высо-ком нагреве прочность соединения падает в связи с рез­ким увеличением слоя хрупких интерметаллидов.

На границе соединения со стороны меди образуется прослойка ин­тер-металлидов (СиА1₂) толщиной 3... 10 мкм, со стороны алюминия по­лоска твердого раствора меди в алюминии такого же размера. Микро­твердость прослойки интерметаллидов, примыкающих к меди, достигает 4500... 5500 HV. Наличие этой зоны обусловливает относительно низ­кую прочность сое-динения. Если толщина интерметалл ид ной прослойки меньше 1 мкм, она не влияет на прочность соединения.

Прочность соединения, так же как и в сталеалюминиевых соедине­ниях, повышается при легировании металла шва кремнием (4... 5 %) и цинком (6... 8 %), так как эти элементы подавляют рост интерметаллидной прослойки.

Для обеспечения стабильной прочности сварных соединений по сва­риваемой кромке меди необходим скос под углом 45.... 60° (рис. 13.12, а). При сварке меди М1 с алюминием марки А5 по слою стандартного флюса, применяемого для сварки алюминия (АН-А1) при толщине металла до 20 мм, используют проволоку марки АД1 диаметром 2,5 мм. При сварке электрод необходимо смещать от скоса на 5... 7 мм в сторону меди. При сварке по слою флюса прочность сварного соединения равна 70... 80 МПа, электро-проводность сохраняется на уровне электропроводности алюминия.

Рис. 13.12. Сварка алюминия с медью и титаном:

а - прочность соединения алюминия с медью в зависимости

от разделки медной кромки: У - V-образная; 2 - К-образная;

б — подготовка кромок титана для сварки его с алюминиевым сплавом

Сварка стали с титаном

Одной из основных задач при сварке ти­тана со сталями является выбор таких сварочных материалов, методов и режимов сварки, при которых предо-твращалось бы или резко подавля­лось образование хрупких интерметалли-ческих фаз FeTi и Fe₂Ti.

Непосредственная сварка титана со сталью не дает положительных ре-зультатов. Практическое применение находит сварка в аргоне вольф­рамовым электродом и сварка через промежуточные вставки. Хорошие результаты по-лучены при использовании комбинированной вставки, со­стоящей из техни-ческого тантала (σ_в = 700 МПа) и термообрабатываемой бронзы БрБ2 (см. табл. 13.1).

Бронза сваривается с углеродистой или аустенитной сталью аргоно­дуговой сваркой неплавящимся электродом, а тантал с титаном - в каме­рах с контролируемой атмосферой. Предел прочности соединения по бронзе 490 МПа, при закалке бронзы 605 МПа (закалка до сварки).

Комбинированные вставки из бронзы БрБ2 и ниобия используют для аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом в камере с контролируе­мой атмосферой титана ОТ4-1 толщиной 0,8 и 2 мм. Прочность соединения при толщине 0,8 мм σ_в = 530... 660 МПа, угол изгиба 72... 180° при тол­щине 2 мм σ_в = 400... 450 МПа, угол изгиба 41... 61 °.