СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

СЕРЕБРО И ЕГО СПЛАВЫ

(Фролов В. В., Ермолаева В. И.)

30.1. Физико-химические свойства серебра

Серебро — химический элемент I В группы Периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 47 н атомной массой 107,88. Се­ребро кристаллизуется в кубической гранецентрнрованной решетке, поли­морфных превращений не испытывает. Серебро обладает наибольшими среди металлов электрической проводимостью, теплопроводностью и отра­жательной способностью.

Основные физико-химические и механические свойства серебра приве­дены ниже:

TOC o "1-5" h z Плотность, кг/м3 ................................................................................ 1049

Температурный коэффициент линейного расширения,

■10е, град"1............................................................................. 19

Коэффициент теплопроводности, Вт• см-1 • град-1 .... 4,18

Удельная теплоемкость, кДж/кг-град..................................... 0,235

Удельное электрическое сопротивление, мкОм-см... 1,59

Температура плавления, °С.............................................................. 960,5

Предел прочности прн растяжении, МПа........................................... 180

Предел текучести, МПа....................................................................... 30

Относительное удлинение, % 50

Серебро не растворяется в соляной н серной разбавленной кислотах, хорошо растворяется в азотной кислоте, смеси азотной и соляной кислот, в горячей концентрированной серной кислоте, со щелочами не взаимодей­ствует, оксиды серебра малоустойчивы. Потемнение серебра связано с об­разованием на его поверхности во влажном воздухе, содержащем сернистые соединения, пленки сульфида Ag2S. Поэтому использовать серебро н его сплавы в среде, содержащей сероводород, влажный сернистый газ, а также в контакте с резиной и эбонитом нельзя. Серебро используется в приборо­строении в основном для изготовления контактов, в химической промышлен­ности для изготовления сварных конструкций, работающих в особо агрес­сивных условиях, в криогенной технике, в ювелирной промышленности.

Различные примеси даже в небольших количествах значительно пони­жают проводимость серебра. Серебро подвержено эрознн н имеет низкие параметры дуги по сравнению с другими металлами, хорошо поддается всем видам пластической обработки, сваривается и паяется.

Серебро выпускается двух марок: Ср999,9 и Ср999 (ГОСТ 6836—80), содержание серебра в которых составляет 99,99 % и 99,9 % соответственно. Основные примеси: Pb, Fe, Sb, Bi.

30.2. Основные марки, структура и механические свойства

Серебро образует непрерывный ряд твердых растворов с золотом и палла­дием, сплавы которых имеют широкое применение

В системе серебро — золото прн средних концентрациях компонентов удельное сопротивление, теплопроводность, пластичность максимальны, ме­ханическая прочность низкая, хорознонная стойкость большая. Золотосе­ребряные сплавы упрочняют медью, они имеют маркировку ЗлСрМ990-5, ЗлСрМ980-15 и т. д. (ГОСТ 6835—80), где первая цифра указывает содер­жание золота, вторая — серебра. В сплаве ЗлСрМ990-5 золота содержится 99,0%, серебра 0,5%, остальное—медь. Сплавы этой системы содержат Ag от 0,5 до 33 % (по массе).

Сплавы системы Ag — Pd выпускают двух марок: СрПд20 н СрПд40 с содержанием серебра 80 и 60 % соответственно Они обладают свой­ствами, аналогичными свойствам золотосеребряных сплавов.

Ag — Pd — Си сплав СрПдМ30-20 (ГОСТ 6836—80) содержит 50% Ag, 20 % Си, 30 % Pd.

Сплавы Ag—Pt образуют диаграмму состояния перитектнческого типа с ограниченной растворимостью компонентов. Сплавы с содержанием Pt 10—45 % (по массе) могут подвергаться старению. Термической обработкой этих сплавов можно достигнуть высокой твердости и прочности: до 3600 МПа после закалки при 1000 °С и старении при 550 “С.

Сплавы Ag — Си образуют диаграмму состояния эвтектического типа с областями ограниченной растворимости. Старение может значительно по­высить механические свойства сплавов,. Медь увеличивает твердость и по­нижает эрозию серебра особенно в области эвтектических сплавов, но ухуд­шает коррозионные свойства

30.3. Свариваемость серебра и его сплавов

Сварка серебра и его сплавов затруднена из-за большой тепло­проводности, что требует применения концентрированных ис­точников тепла, применения предварительного подогрева до 500—600 °С. Высокий коэффициент теплового расширения мо­жет приводить к появлению значительных напряжений и дефор­мации изделий. Жидкое серебро хорошо растворяет кислород, при кристаллизации металла возможно образование эвтектики Ag20—Ag с температурой плавления 507 °С, выделение кото­рой охрупчивает металл, а также возможно образование пор. При плавлении и сварке серебро интенсивно испаряется. Со­держащиеся в сплавах серебра примеси Al, Си, Si, Cd могут окисляться при сварке, что будет приводить к потере пластич­ности сплава. Из-за большой жидкотекучести сварку серебра и его сплавов рекомендуется выполнять в нижнем или слегка наклонном положении.

30.4. Технология сварки серебра и его сплавов

Для сварки серебра и его сплавов применяют газовую сварку, аргонодуговую сварку неплавящимся электродом, используют кузнечную сварку.

При газовой сварке используют метанокислородное и ацети­ленокислородное нормальное пламя, а также присадочную про­волоку, раскисленную алюминием, и флюс, приготовленный на этиловом спирте из равных количеств буры и борной кислоты. Флюс наносят на соединяемые кромки или присадочную про­волоку. Мощность пламени, л/ч: №=(100—150)s, где s — тол­щина свариваемого металла, мм [5]. Применяют «левый» способ сварки, при этом расстояние от ядра пламени до поверхности сварочной ванны должно быть 3—4 мм. Горелку располагают перпендикулярно или слегка наклонно к свариваемой поверх­ности. Нагрев осуществляют с максимально возможной ско­ростью, без перерывов и повторений. Сборку производят, как правило, без прихваток в специальных приспособлениях. Сва­риваемые кромки и присадочная проволока расплавляются од­новременно, причем проволока нагревается до более высокой температуры. Швы весьма склонны к порообразованию.

Механические свойства соединений, выполненных ацетилено­кислородной сваркой: ав 98—127 МПа, угол загиба 30—180°.

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде аргона осуществляется постоянным током прямой полярности. Приса­дочную проволоку выбирают по составу близкой к сваривае­мому металлу. Возможны ручная и автоматическая сварка. Руч­ную сварку осуществляют «углом вперед» без поперечных коле­баний, угол наклона горелки к свариваемой поверхности состав­ляет 60—70°, присадочная проволока подается под углом 90° к вольфрамовому электроду. Сварка стыковых соединений се­ребра выполняется в нижнем или слегка наклонном положении. Качественное формирование шва обеспечивается применением формирующих подкладок [5]. Механические свойства соедине­ний из серебра, выполненных аргонодуговой сваркой вольфра­мовым электродом, выше, чем при газовой сварке. В табл. 30.1 приведены механические свойства соединений, выполненных аргонодуговой сваркой на листовом серебре марки Ср999,9 тол­щиной 2 мм. Исходный металл имел предел прочности ств = 161,9 МПа, относительное удлинение 6 = 28,5 %, угол загиба а =180°.

Наиболее стабильными свойствами, близкими к свойствам исходного металла, обладают сварные соединения, выполнен­ные в камере с контролируемой атмосферой, что связано с на­дежной защитой сварочной ванны.

При сварке биметаллических листов низкоуглеродистая сталь — серебро наблюдается большое количество пор, по­этому в ряде случаев рекомендуется использовать промежу­точный плакирующий слой из никеля, меди или серебра. При

аргонодуговой наплавке серебра на сталь рекомендуется при­менять флюс следующего состава, % (по массе): 30—35 тетра - фторбората калия, 35—40 криолита, 20—22 фтористого натрия, что приводит к улучшению адгезии серебра к стали.