Документ Microsoft Word. Газовая сварка цветных металлов и сплавов Содержание страницы
 Скачать 0.61 Mb.
|
|
Свойства магниевых сплавов, определяющие их свариваемость. На свариваемость магниевых сплавов влияют следующие особенности их физико-химических свойств: температура плавления магния немного ниже, чем алюминия, однако его теплопроводность значительно уступает теплопроводности алюминия, поэтому для сварки деталей сравнительно большой толщины требуется меньшее количество теплоты; магний имеет высокое химическое сродство к кислороду, поэтому возможно возгорание металла при сварке; сплавы характеризуются высоким коэффициентом линейного расширения, вследствие чего при сварке возникают значительные остаточные напряжения и деформации; сплавы обладают склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии, что приводит к образованию пористости; большинство магниевых сплавов имеет широкий температурный интервал кристаллизации при наличии легкоплавких эвтектик в их структуре, что может привести к образованию кристаллизационных трещин при сварке; сплавы обладают низкой коррозионной стойкостью, что необходимо учитывать при выборе составов сварочных флюсов и обработке швов после сварки для их защиты от воздействия внешней среды. Литейный сплав МЛ1, относящийся к системе магний— кремний, отличается низкими прочностью и коррозионной стойкостью, поэтому в сварных конструкциях его применяют редко. Вследствие узкого температурного интервала кристаллизации этот сплав обладает хорошей свариваемостью. Сплавы системы магний — марганец (литейный МЛ2, деформируемый МА1) характеризуются хорошей свариваемостью. Кристаллизационные трещины в них при газовой сварке не образуются. Однако механические свойства сварных соединений из этих сплавов невысокие вследствие образования крупнозернистой структуры в околошовной зоне. Прочность и пластичность металла шва у сплава МА1 значительно меньше, чем у деформированного основного металла. К системе магний— алюминий— цинк относится большинство деформируемых (МА2, МА2-1, МА3, МА5) и литейных (МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6) магниевых сплавов. Сплавы, содержащие более 1 % цинка, отличаются широким температурным интервалом кристаллизации и плохой свариваемостью. Сплавы указанной системы, содержащие более 5 % алюминия (МА3, МЛ4, МЛ5), склонны к коррозии под напряжением. В сплавах МА2 и МА2-1, содержащих менее 5 % алюминия, этой склонности не наблюдается. Сплавы системы магний — марганец — церий (например, деформируемый сплав МА8), отличаются высокими механическими свойствами и мелкозернистой структурой, однако склонны к образованию кристаллизационных трещин, которые при газовой сварке можно устранить применением присадочного материала с повышенным содержанием алюминия. Сплавы системы магний — алюминий — цирконий (литейный МЛ12 и деформируемый ВМ65-1) отличаются плохой свариваемостью, поэтому в сварных конструкциях их не применяют. Технология сварки магниевых сплавов. Наибольшее распространение в качестве горючего газа для сварки магниевых сплавов получил ацетилен. Однако при сварке деталей малой толщины применяют пропан-бутановую смесь, водород, а также его смеси с ацетиленом и метаном, природный газ и другие газы-заменители. В качестве присадочного материала используют прессованную проволоку или прутки из сплава того же химического состава, что и состав основного металла. При сварке деформируемых сплавов допускается применение присадочного материала в виде полос, нарезанных из листового материала той же марки, а при сварке литейных сплавов и заварке дефектов литья — в виде прутков диаметром 5 … 10 мм. При сварке деформируемого сплава МА1 допускается применение присадочного материала марок МА1 и МА8, при сварке сплава МА8 — марок МА8 и МА2-1, а при сварке сплава МА2 — присадочного материала той же марки. Присадочный материал перед сваркой необходимо предварительно обезжирить и подвергнуть травлению в 20%-ном растворе азотной кислоты. Практикуется зачистка присадочного материала металлической щеткой непосредственно перед сваркой. Применение для зачистки шлифовальных кругов и шкурок не допускается. Для газовой сварки магниевых сплавов можно использовать флюсы на основе хлоридов и фторидов. Хлоридные флюсы технологичны, однако их применение связано с опасностью коррозии сварных соединений под действием остатков флюса. Эти флюсы используют при сварке малоответственных соединений, а также соединений, подвергаемых после сварки специальной обработке для повышения коррозионной стойкости (например, выдерживание сваренных деталей в течение 5 мин в подогретом до температуры 70 … 80 °С водном растворе, содержащем 2 % бихромата калия, 3 % азотной кислоты и 0,1 % хлорида аммония, с последующей их промывкой и сушкой). Фторидные флюсы не вызывают коррозии, однако менее технологичны. Их плотность больше плотности расплавленного металла сварочной ванны, поэтому частицы флюса могут оставаться в металле шва. Наибольшее распространение имеют флюсы, состав которых приведен в табл. 15. Компоненты, входящие в состав флюса, должны быть химически чистыми. Флюсы допускается приготовлять методами расплавления и механического перемешивания. Лучшие результаты получают при применении флюса, полученного расплавлением. Готовый флюс хранят в стеклянной таре с герметически притертой пробкой. Перед нанесением на присадку флюс разводят в керамической посуде или в посуде из коррозионно-стойкой стали дистиллированной водой до сметанообразного состояния (из расчета примерно 60 г флюса на 100 г воды). Разведенный флюс можно хранить не более 9 ч. Добавлять новую порцию флюса в уже разведенный и использованный более 6 ч назад не разрешается. Подготовка к сварке. При газовой сварке магниевых сплавов применяют стыковые соединения. Детали из листового материала толщиной до 1,2 мм сваривают с отбортовкой кромок при радиусе изгиба до 2 мм. Отбортованные кромки должны прилегать друг к другу по всей длине соединения. Детали толщиной до 3 мм сваривают встык без скоса кромок при зазоре между ними до 2 мм. При толщине детали, превышающей 3 мм, выполняют скос кромок с углом раскрытия, равным 60 … 70°. В зависимости от толщины детали зазор изменяется от 1,5 до 6 мм, а величина притупления — от 1,5 до 2,5 мм. Поверхность деталей должна быть тщательно очищена от масел, грязи, краски и оксидов обезжириванием в специальных растворителях с последующим травлением в щелочах, а также механическим способом. При травлении удаляется оксидный (анодированный) слой, вызывающий пористость в металле шва.
Детали и присадочный материал обезжиривают путем обтирания ветошью или концами, пропитанными бензином, ацетоном или специальной смывкой. После обезжиривания травят в растворе, нагретом до температуры 70 … 100 °С и содержащем гидроксид натрия (300 … 600 г/л), нитрит натрия (150 … 200 г/л) и нитрат натрия (40 … 70 г/л). Время травления составляет 5 … 60 с в зависимости от габаритных размеров деталей. Затем детали промывают последовательно в горячей (при температуре 30 … 50 °С) и холодной проточной воде. После этого травят в растворе хромового ангидрида (150 … 250 г/л) в течение 15 мин при комнатной температуре, промывают в горячей и холодной проточной воде и сушат в сушильном шкафу при температуре 50 … 60 °С. Слой оксида и другие загрязнения удаляют с обеих сторон детали механическим способом, шарошками, напильниками и металлическими щетками на ширине 20 … 30 мм. При этом не следует наносить глубокие царапины на зачищаемых поверхностях. Шлифовальные инструменты для зачистки деталей применять не допускается. После зачистки с поверхности деталей удаляют стружки и опилки. Свариваемые кромки деталей после сборки должны быть хорошо подогнаны друг к другу. Смещение или перекос кромок не должен превышать 10 % толщины свариваемой детали. При сварке деталей разной толщины допускается смещение или перекос, не превышающий 10 % толщины более тонкой детали. Обычно сваривают детали с соотношением толщин от 1 : 1 до 1 : 1,5. Прихватку деталей выполняют газовой сваркой тем же присадочным материалом и при том же режиме, что и при последующей сварке. Размеры прихваток и расстояние между ними приведены в табл. 16. Литые детали из магниевых сплавов сваривают в основном при устранении брака литья. Отливки перед заваркой необходимо очистить от грязи и остатков формовочной смеси, а в месте заварки — от литейной корки и оксидной пленки на расстоянии 20 … 30 мм от края разделки. Детали, поступающие на заварку из механических цехов, очищают от грязи и краски металлическими щетками, а затем обезжиривают. Разделку под сварку выполняют шарошками, сверлами или другими режущими инструментами, чтобы место подварки имело плавные очертания и переходы от боковой поверхности к основанию. Радиус перехода должен быть не менее 10 мм, а угол между боковой поверхностью и основанием разделки — 35 … 50°. При наличии сквозных дефектов, например трещин или спаев, оставляют притупление, равное 1,5 … 2,0 мм. Трещины разделывают с одной или с двух сторон под углом не менее 30°.
Концы трещин необходимо предварительно засверлить сверлом диаметром 2 … 3 мм. Раковины и шлаковые включения разделывают до полного удаления дефектного металла. Если дефектный участок находится вблизи от кромки отливки, то его разделывают с выходом на кромку. Режимы сварки. Расход газов при сварке магниевых сплавов составляет 75 … 100 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемых деталей. Основные параметры режима газовой сварки магниевых сплавов те же, что и сварки алюминиевых сплавов. Характер пламени горелки — строго нейтральный. Избыток кислорода или ацетилена не допускается. Пламя горелки во время сварки должно быть расположено таким образом, чтобы конец его ядра находился на расстоянии 3 … 5 мм от поверхности расплавленного металла. Сварка ядром пламени не допускается. Конец прутка должен быть погружен в ванну расплавленного металла. Выбор способа газовой сварки зависит от толщины деталей: до 5 мм рекомендуется левый, более 5 мм — правый. Сваривать следует только в нижнем положении. Предельный угол наклона свариваемой детали из деформируемых сплавов к горизонтальной плоскости не должен превышать 45°. При заварке дефектных участков на отливках угол наклона должен быть не более 30°. Выполнение вертикальных и потолочных швов недопустимо. Характер движения горелки и присадочного материала определяется толщиной свариваемых деталей. При толщине до 3 мм стыковые соединения выполняют при поступательном движении горелки и присадочного материала без каких-либо поперечных колебаний. При сварке деталей большей толщины горелке и присадочному материалу сообщают колебательные движения, направленные в противоположные стороны. Для выполнения шва за один проход сварку необходимо вести быстро и непрерывно. При перерывах и при окончании сварки горелку следует отводить медленно, чтобы не допустить резкого охлаждения шва. В то же время следует избегать перегрева околошовной зоны. Детали из деформируемых магниевых сплавов толщиной более 5 мм обычно сваривают с предварительным нагревом до температуры 300 … 350 °С (местным горелками или общим в печи). В горелках для местного подогрева используют ацетилен с кислородом или природный газ с воздухом. Пламя горелок должно быть нейтральным, расстояние от ядра пламени до подогреваемой поверхности — не менее 10 мм. Дефектные места на отливках можно заваривать без предварительного нагрева, а также после местного или общего подогрева. Заварку выполняют при температуре не ниже 10 °С в помещении, в котором не должно быть сквозняков. Без предварительного нагрева заваривают дефектные участки в малонагруженных или тонкостенных зонах отливок, расположенных около края последних. Местный подогрев применяют перед подваркой дефектных участков, расположенных на значительном расстоянии от ребер жесткости и при толщине завариваемой части детали более 6 мм. Область местного подогрева должна охватывать часть поверхности, удаленную на 20 мм от края разделки. Общий подогрев применяют перед подваркой дефектных участков, расположенных вблизи от зон повышенной жесткости и при толщине завариваемой части детали менее 6 мм. Заварка считается законченной после получения шва с выпуклостью (усилением) высотой 3 … 6 мм. Обработка после сварки. Непосредственно после сварки (не более чем через 3 ч после ее окончания) с наружной и внутренней поверхностей сварных швов металлическими щетками и дробеструйной обработкой удаляют остатки флюса и шлака. Промывка деталей после сварки в воде и их травление не допускаются. В тех случаях, когда остатки шлака не опасны для paботы изделия, их можно не удалять. Избыток наплавленного металла удаляют механической или слесарной обработкой. После выполнения всех перечисленных операций детали из магниевых сплавов подвергают очистке, обезжириванию и противокоррозионной обработке, затем — контролю и, если предусмотрено техническими условиями, термической обработке. Отливки после заварки дефектных участков рекомендуется отжигать при температуре 300 … 350 °С в течение 2 … 2,5 ч для снятия остаточных напряжений. Иногда проводят местный отжиг участка заварки пламенем горелки в течение 5 … 10 мин, контролируя температуру нагрева этого участка термокрасками. Прочность сварных соединений, полученных газовой сваркой, сравнительно невелика (60 … 80 % прочности основного металла). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||