Общие технологические особенности сварки конструкционных материалов

В современном машиностроении, как в единичном, так и в серийном и массовом производстве, сваркой подучают неразъемные соединения деталей, выполненных из различных сплавов. В основном используются черные металлы (сталь, чугун), цветные металлы (алюминий, медь, магний, титан и др.) и сплавы на их основе.

Различие физико-химических свойств металлов и их сплавов предопределяет технологические особенности их сварки.

Сварка сталей

Низкоуглеродистые и большинство низколегированных конструкционных сталей обладают хорошей свариваемостью. Основные трудности при их сварке заключаются в закалке зоны термического влияния и предупреждении образования холодных грешин. Склонность к образованию холодных трещин повышается при насыщении металла шва водородом, который понижает пластичность металла. Источником водорода служит влага, содержащаяся в электродных покрытиях, флюсах и защитных газах.

Для предотвращения появления холодных трещин рекомендуется:

• • при дуговой сварке замедлять охлаждение сварного шва (предварительный и сопутствующий сварке подогрев заготовок осуществлять до температур 100…300°С), не производить сварку в помещениях со сквозняком, прокаливать электроды и флюсы до температур 600… 700 °C;
• • применять для сварки электроды с покрытием основного типа;
• • заменять однослойную сварку многослойной, при этом сварку вести валиками небольшого сечения по неостывшим (с температурой 100…300°С) нижним слоям металла;
• • вести сварку на постоянном токе обратной полярности;
• • непосредственно после сварки производить отпуск изделий до температуры 300 °C и выше;
• • при электрических способах сварки использовать мягкие режимы (длительный нагрев заготовок и быстрое удаление готового изделия из зоны сварки);
• • контактную и стыковую сварку выполнять методом прерывистого оплавления, что обеспечивает подогрев деталей перед сваркой.

Трудности при сварке хромистых и хромоникелевых сталей связаны с гем, что при продолжительном пребывании металла в температурной зоне 500…800°С и в процессе его охлаждения возможно выпадение карбидов хрома на границах зерен, что увеличивает склонность к межкристаллитной коррозии и снижает коррозионную стойкость стали. Кроме того, возможна закалка шва и в зоне термического влияния с образованием холодных трещин.

С целью предупреждения межкристаллитной коррозии необходимо:

• • производить сварку при малой погонной энергии, т. е. применять пониженную силу тока и накладывать валики малого сечения, что обеспечит высокую скорость охлаждения при сварке;
• • применять теплоотводящие медные подкладки или водяное охлаждение;
• • вводить в сталь и наплавленный металл активные карбидообразующие вещества (гитан, ниобий), способные связать углерод в карбиды;
• • после сварки производить отжиг изделий при температуре 900 °C.

Для предотвращения образования горячих трещин рекомендуется сваривать заготовки с подогревом до температур 200… 300 °C, вводить в сварочные материалы легирующие элементы (кремний, алюминий, марганец, молибден), способствующие измельчению кристаллитов и снижению содержания углерода.

Эти виды сталей имеют повышенное электрическое сопротивление и низкую теплопроводность, поэтому хорошо свариваются контактной сваркой.

При сварке хромоникелевых сталей с повышенным содержанием хрома (до 25%) и никеля (до 20%) металл шва склонен к образованию крупнокристаллической первичной структуры и возникновению горячих трещин. Для предотвращения образования горячих трещин необходимо применять специальную аустенитную сварочную проволоку (сталь Св-Х25Н 15Г7ВЗ, -Х25Н15Г7Ф) и электродные покрытия и флюсы основного типа, вести сварку при небольшой силе тока и пониженном напряжении.

Для того чтобы получать широкие и выпуклые, а не вогнутые сварные швы, в отдельных случаях полезно применять подогрев до температур 300…400°С.