Особливості та режими зварювання різних металів

За ГОСТ 7871--63 передбачено 12 марок дроту діаметром від 1 до 12 мм для зварювання алюмінію і його сплавів. Застосовують дріт із чистого алюмінію марок АО і Al хімічного складу за ГОСТ 3549--55, із алюмінію марок АД, АД1 і алюмінієвих сплавів марок АМц, АМг, АМгбп, АК, АМгЗ. АМг5В, АМгб, Д20 хімічного складу за ГОСТ 4584--49. Дріт для зварювання поставляється в бухтах, в нагартованому стані, чистий, гладенький, без грубих слідів протягання, тріщин, розшарувань, плен і вм'ятин. На поверхні дроту не допускаються білі темні плями з шорсткою поверхнею, які є ознакою корозії. Допускаються білі і темні плями без шорстокостей, а також кольори мінливості, які є наслідком відпалювання дроту.

Для зварювання алюмінію можна застосовувати дріт тієї самої марки, що і зварюваний метал. При зварюванні термічно оброблюваних алюмінієвих сплавів і сплаву АМц кращі результати дає застосування дроту АК, що містить 5% кремнію, який підвищує рідкотекучість металу шва і дає меншу усадку. Для сплавів АМг не рекомендується застосовувати дріт АК, оскільки він знижує пластичність шва; краще користуватися дротом АМг з трохи більшим вмістом магнію, ніж в основному металі. Для зварювання литих алюмінієвих сплавів використовують дріт АК, АМц або дріт із чистого алюмінію.

Алюміній і його сплави зварюють лівим зварюванням лише відновлювальним полум'ям або з невеликим надлишком ацетилену. Кут нахилу мундштука до поверхні металу-- не більше 45°. Для закріплення кромок роблять попередню прихватку. Допускається легке проковування шва в холодному стані. Литий алюміній зварюють ділянками по 50--60 мм з попереднім підігріванням до 200--250° С. Після зварювання для одержання і збереження дрібнозернистої структури литво піддають відпалюванню при 300-- 350° С з наступним повільним охолодженням.

7. Зварювання інших металів

Зварювання магнієвих сплавів. При газовому зварюванні магнієвих сплавів можна одержати наплавлений метал з границею міцності 60--80% від такої для основного металу. Магнієві сплави задовільно зварюються газовим полум'ям, але потребують застосування флюсів для видалення тугоплавкої плівки окису магнію, яка утворюється в процесі зварювання.

При нагріванні до 600° С і вище магнієві сплави схильні до зростання зерен і підвищення крихкості. Для зменшення несприятливого впливу нагріву магнієві сплави легують титаном (0,2--0,4%) або селеном (0,5%).

Техніка зварювання, підготовки кромок і типи з'єднань при зварюванні магнієвих сплавів ті самі, що й при зварюванні алюмінієвих сплавів. Кромку скошують під кутом 40--45° при товщині металу більшій 3 мм і стикують без зазора; кромки повинні мати притуплення не менше 0,5 мм. Перед зварюванням кромки очищають від захисної плівки окису, що була на листах. Режими зварювання такі:

Полум'я повинно мати незначний надлишок ацетилену і спрямовуватися на шов під невеликим кутом. Застосовують ліве зварювання за один прохід без поперечних коливань мундштука. Кінець прутка не слід занурювати у ванну, бо це призводить до забруднення її окислами.

Флюс наносять на пруток і на кромки металу по обидва боки шва. Залишки флюсу старанно видаляють після зварювання промиванням гарячою водою і протиранням щітками. Проковування після зварювання підвищує пластичність наплавленого металу. Зварний шов піддають оксидуванню розчином хромпіку.

Великі деталі і литво із магнієвих сплавів зварюють з попереднім нагріванням до 300--350°С. Для усунення залишкових напруг деталі після зварювання відпалюють при температурі від 190 до 315°С залежно від марки сплаву.

Зварювання нікелю. При зварюванні нікелю виникають такі труднощі:

поглинання газів рідким металом і різкий спад розчинності при переході металу в твердий стан, що призводить до пористості шва. Тому краще застосовувати праве зварювання, яке дає уповільнене охолодження металу шва, що зменшує пористість;

утворення тугоплавкого окису нікелю, що має температуру плавлення 1650--1660° С. Видалення окислів здійснюється за допомогою флюсів: плавленої бури; суміші із 25% бури і 75% борної кислоти; насиченого розчину борної кислоти в спирті; суміші із 50% борної кислоти, 30% бури, 10% кухонної солі і 10% вуглекислого барію. Застосовують і більш складні флюси, що містять, крім бури і борної кислоти, хлористі сполуки магнію, марганцю і літію, а також хлористий кобальт, ферованадій і титановий концентрат.

Газовим зварюванням нікель зварюється задовільно. Листи завтовшки до 1,5 мм зварюють без присадного металу, з відбортовуванням кромок на висоту (1,4-1,5), де 5 -- товщина металу, мм. Листи завтовшки до 4 мм зварюють у стик без скосу кромок. Для більших товщин роблять однобічний скіс під кутом 35--45°. Зварювання внапусток не застосовують у зв'язку з значними деформаціями при нагріванні листів. Листи перед зварюванням скріплюють прихватками через кожні 100--200 мм. Зварювання провадять окремими ділянками зворотноступінчастим способом.

Полум'я не повинно мати надлишка кисню, який спричинює появу пор і крихкість наплавленого металу. Допустимо застосовувати полум'я з невеликим надлишком ацетилену. При зварюванні нікелю потужність полум'я беруть 140--200 дм³/град ацетилену, а при зварюванні монель-металу -- 100 дм³/год на 1 мм товщини металу. Як присадку застосовують стрічку із основного металу або дріт такого самого складу. Діаметр дроту повинен дорівнювати половині товщини зварювального листа. Добрі результати дає нікелевий дріт, що містить до 2% марганцю, і не більше 0,2% кремнію. Границя міцності зварного з'єднання -- 26--28 кГ/мм², кут згину -- до 90°.

Зварювання ніхрому (75--80% нікелю, 15-- 18% хрому і 1,2--1,4% марганцю), що має температуру плавлення 1390° С і малу теплопровідність, утруднюється утворенням тугоплавкої плівки окису хрому, яку видаляють механічним способом. Зварювання треба провадити з максимальною швидкістю і без перерв. Повторне і багатошарове зварювання спричинює тріщини, зростання зерен і міжкристалітну корозію металу шва.

Полум'я повинно мати деякий надлишок ацетилену. Потужність полум'я 50--70 дм³/год ацетилену на 1 мм товщини металу. Застосовують флюс-пасту складу, %: бури 40, борної кислоти 50, хлористого натрію або фтористого калію 10; флюс розбавляють водою. Як присадний пруток застосовують стрічечки із зварюваного металу завширшки 3--4 мм або дріт із ніхрому ЭХН-80. Після відпалювання зварне з'єднання має границю міцності 35-- 45 кГ/мм².

Зварювання свинцю. Свинець плавиться при температурі 327° С, при нагріванні легко окислюється, вкриваючись плівкою окису, що має температуру плавлення 850° С.

Газове зварювання свинцю провадять воднево-кисневим, ацетилено-повітряним, ацетилено-кисневим полум'ям газами-замінниками (пропан-бутаном, природним, міським, парами гасу і ін.). Листи завтовшки до 1,5 мм зварюють у стик з відбортовуванням, без присадного металу. Листи завтовшки до 6 мм зварюють у стик без скосу кромок, при більшій товщині кромки скошують під кутом 30--35°.

При зварюванні свинцю застосовують також з'єднання внапусток. Полум'я не повинно мати надлишку кисню. Потужність полум'я повинна бути 15--20 дм/год ацетилену на 1 мм товщини листа. Зварювання провадять з мінімальним кутом нахилу мундштука до поверхні виробу. Швидкість зварювання повинна бути найбільшою. Для товщини З--4 мм вона має дорівнювати 6,5--8 м/год. Присадним металом є свинцевий дріт, діаметр якого (2--2,5) S, де S -- товщина металу, або стрічка із свинцю. Застосовують спосіб зварювання краплями (ванночками). При цьому способі одночасно нагрівають кромки і дріт до початку плавлення, а потім відводять пальник. Крапля стікає на розплавлений метал кромок, змішуючись з ним і утворюючи метал шва. Кожна наступна крапля повинна наполовину перекривати попередню. При товщині понад 8 мм застостовують багатошарове зварювання. Свинець можна зварювати нижнім, вертикальним і стельовим швами. При зварюванні унапусток верхню кромку трохи відгинають і використовують її як присадний матеріал. Для кращого оплавлення металу при зварюванні свинцю і видалення плівки окису можна застосовувати флюс з рівних частин каніфолі і стеарину. Зварювання свинцю провадиться нормальним коротким, полум'ям. Присадний пруток беруть того самого складу,, що й основний метал.

Зварювання цинку. Цинк випаровується при: 907°С, утворюючи шкідливу пару окису цинку. При зварюванні цинку як флюс застосовують нашатир і хлористий: цинк або хлористий літій, взяті у відношенні 1:1. Флюс наносять на пруток і кромки виробу. Полум'я -- нормальне або з невеликим надлишком ацетилену -- спрямовують при зварюванні більше на пруток, яким також помішують зварювальну ванну. Для поліпшення механічних властивостей метал шва після зварювання проковують при 100-- 150°С. Проковування при температурі нижче 100°С або вище 150°С може спричинити тріщини. Зварювання литих цинкових деталей утруднюється присутністю алюмінію в ливарному сплаві. Оцинковані листи і труби краще зварювати бронзою, оскільки при температурі її плавлення цинкове покриття ще не розплавляється.

Зварювання титану. Зварювання титану потребує попередньої ретельної очистки кромок. Зварювання треба провадити із застосуванням флюсу, що містить до 30--70% KHF₂, 20--30% КС1 і 1--20% ВаС1₂. Потрібна відповідна кваліфікація зварника. Титан добре паяється твердими срібними припоями.

Титан погано піддається газовому зварюванню. Кращі результати одержують при аргоно-дуговому зварюванні титану.