МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

СВАРКА НА ПРЯМОЙ ПОЛЯРНОСТИ

Микроплазменную сварку на прямой полярности в непрерыв­ном и импульсном режимах горения дуги широко используют при изготовлении изделий из углеродистых и легированных ста­лей, различных цветных металлов (медь, никель, титан), а так­же из благородных металлов и сплавов. Для отраслей новой техники промышленность освоила выпуск полуфабрикатов ма­лых толщин (листов, полос, фольги, лент, труб и других сорто­вых профилей) из новых конструкционных материалов — цир­кония, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама, рения и др. Во многих случаях для получения неразъемных соединений этих металлов в однородном и разнородном сочетани­ях требуется применение микроплазменной сварки. Специфич­ность физико-химических свойств металлов перечисленных групп обусловливает различные приемы их сварки. Поэтому рассмот­рим отдельно технологические особенности микроплазменной сварки на прямой полярности для углеродистых и легирован­ных сталей, меди, никеля, тугоплавких и благородных металлов.

Сварка углеродистых и легированных сталей. Особенности микроплазменной сварки углеродистых и легированных сталей различных классов и марок во многом одинаковы. Однако при разработке технологии микроплазменной сварки конкретных из­делий следует учитывать свойства стали данной марки. Так, например, низкоуглеродистые спокойные и полуспокойлые стали успешно сваривают микроплазменным способом в широком диапазоне параметров режимов и составов аргоно-водородных смесей. В то же время кипящие стали при микроплазменной сварке зачастую склонны к пористости, вызванной взаимодей­ствием углерода с закисью железа во время кристаллизации шва. Развитию пористости в данном случае в значительной сте­пени способствует большое содержание водорода в защитной аргоно-водородной смеси. Для предупреждения образования пор при микроплазменной сварке кипящих сталей содержание водо­рода в защитном газе не должно превышать 3%. Следует отме­тить, что очень часто поры в швах тонколистовой жести и фоль­ги из низкоуглеродистой стали образуются вследствие наличия чрезмерного количества неметаллических (шлаковых) включе­ний в основном металле и слоя окалины на ее поверхности.

При микроплазменной сварке среднеуглеродистых, высоко­углеродистых и легированных сталей возникают дополнитель­ные затруднения, связанные с повышенной чувствительностью околошовной зоны к разупрочнению под воздействием терми­ческого цикла сварки и склонностью металла к образованию холодных я горячих трещин в швах и околошовной зоне. Кроме того, к сварным соединениям легированных сталей зачастую предъявляют особые требования в отношении обеспечения необ­ходимой коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропроч­ности.

Из трех групп высоколегированной стали (коррозионностой - кие, жаростойкие и жаропрочные) при микроплазменной сварке чаще всего используют нержавеющие стали аустенитного клас­са. Последние обладают высокой стойкостью против электро­химической коррозии (атмосферной, морской, почвенной, ще* лочной, кислотной и солевой), имеют хорошие механические свойства и удовлетворительную свариваемость. Ускоренное охлаждение металла шва и околошовной зоны при микроплаз­менной сварке способствует улучшению коррозионной стойкости сварных соединений и повышает их пластичность.

Вследствие низкой теплопроводности и большого коэффи­циента линейного расширения нержавеющие стали более склонны к деформациям сварных конструкций, чем углероди­стые стали. Для борьбы с короблением конструкций микроплаз­менную сварку нержавеющих сталей необходимо выполнять в жесткой оснастке. Следует избегать концентрации швов на небольших участках, а сборку свариваемых элементов необ­ходимо производить с минимальными зазорами и превышения­ми кромок.

Несмотря на высокую концентрацию энергии в микроплаз­менной дуге, при неправильно выбранных режимах сварки в зоне
термического влияния и в металле швов сталей с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов могут произой­ти структурные изменения, приводящие к ухудшению эксплуа­тационной надежности сварных соединений и конструкции в целом. Выбранные режимы сварки должны обеспечивать такие условия нагрева и охлаждения металла, при которых ширина зоны термического влияния будет минимальной. В этом отно­шении число повторных нагревов металла необходимо ограни­чивать.

Качество сварных соединений нержавеющих сталей визу­ально можно оценивать по внешнему виду швов. Темная поверх­ность последних свидетельствует о перегреве металла и неудов­летворительной газовой защите. При нормальных режимах и правильной технике сварки швы имеют светлую мелкочешуй­чатую поверхность и выпуклую форму с плавными переходами к основному металлу.

При микроплазменной сварке углеродистых и легированных сталей с использованием присадочного материала склонность металла швов к образованию горячих трещин можно снизить путем подбора соответствующих составов легированной свароч­ной проволоки. Присадочную проволоку, служащую в ряде случаев для дополнительного материала при образовании шва, выбирают в зависимости от типа свариваемого металла (ГОСТ 2246—70). Согласно стандарту, стальную сварочную проволоку изготовляют из низкоуглеродистой (6 марок), легированной (30 марок) и высоколегированной (41 марка) сталей. По от­раслевым техническим условиям выпускают также специаль­ные сварочные проволоки.

Для свариваемых материалов любых марок величину сва­рочного тока выбирают пропорционально толщине металла. На рис. 111, а представлены зависимости тока от скорости сварки

Рис. 111.

Влияние толщины металла на величину сварочного тока (а) н скорость сварки (б).

при различной толщине металла [68]. Для каждой толщиъы металла существует оптимальная скорость сварки (рис, 111,6). При превышении скорости сварки увеличивается вероятность образования подрезов. С другой стороны, при малых скоростях сварки увеличивается ширина швов и величина зоны термиче­ского влияния. В связи с этим в околошовной зоне может про­исходить заметный рост размеров зерен, приводящий к сни­жению механических свойств соединений. Если сварку низ­коуглеродистых сталей выполняют на оптимальных режимах, получают сварные соединения, равнопрочные основному ме­таллу.

Методически более сложно выбирать режимы импульсной микроплазменной сварки. В данном случае следует иметь ь ви­ду большее количество параметров режимов, чем при сварке стационарной дугой. В качестве примера приведем методику выбора режимов микроплазменной сварки нержавеющей стали. Опыты проводили [69] с использованием горелки ОБ-1160А на образцах 100 X 40 мм из стали 1Х18Н9Т толщиной 0,1; 0,3: 0,5 и 0,8 мм. Для того чтобы исключить влияние качества сборки соединений на результаты опытов, использовали не сты­ки, а цельные образцы, которые полностью проплавляли при перемещении их относительно горелки. Образцы устанавлива­ли в зажимном приспособлении со стальными прижимами на медной сплошной подкладке или с канавкой 3,5 X 2 мм для защиты обратной стороны шва аргоном. Расстояние между прижимами составляло 10 мм.

Электрическая схема специальной установки, аналогичная схеме аппарата А-1255-И, обеспечивала работу в непрерывном и импульсном режимах сварки с плавным регулированием дли­тельности импульса (10—170 мс) и паузы (10—270 мс). Опыты проводили при жесткости режима G=0,25-^“2 и скорости свар­ки 1>св=5-4'40 м/ч. В качестве плазмообразующего газа использовали аргон, в качестве защитного — смесь 94% Аг и 6% Н2.

Образцы данной толщины сваривали в импульсном режиме при заданных скорости, жесткости и определенной длительно­сти импульса (частоте). Амплитуду тока /макс подбирали из условия обеспечения полного проплавления при минимальной ширине шва. При изменениях длительности импульса ти и пау­зы тп оказалось, что необходимая для данной толщины 6 об­разца амплитуда тока /м;Жс практически не зависит в данных условиях от абсолютного значения ти и тп и обусловливается только жесткостью G. После определения /макс выбирали ча­стоту следования импульсов (т. е. длительность импульса при заданной жесткости) так, чтобы перекрытие точек р=50%. Производили также сварку в непрерывном режиме {G — 0),

Опыты показали, что при выбранных описанным способом параметрах импульсного режима ширина шва во всех случаях была практически одинакова для одной и той же толщи - ны металла и составляла 1,8—2; 1,6—1,7; 1,4—1,5 и 1,1— 1,2 мм соответственно для образцов толщиной 0,8; 0,5; 0,3 и 0,1 мм.

На рис. 112 приведены результаты выбора режимов сварки — зависимости /мако и *си от vCB при различных жесткостях режима и условиях сборки в зажимном приспособлении. Как видно, экспериментальные значения /Макс удовлетворительно уклады­ваются на прямую. Вычисленное по этим экспериментальным

прямым значение производной ^где /ср — ppg) в пределах ошибки эксперимента постоянно для различных значений исв и G и

^/д=о

равно значению - г-— в непрерывном режиме для данной тол-

СВ

dl _

щины. Так, из рис. 112,6 находим —^ = 0,53; 0,52; 0,53; 0,51;

СВ

0,52; 0,53; 0,52 А-ч/м соответственно для G —0; 0,25; 0,5; 0,75;

I; 1,7; 2,0.

Экспериментальные значения для различных толщин и

СВ

условий опыта приведены на рис. 113. Следует отметить, что

Рис. 112.

Зависимость амплитуды тока и длительности импульса от скорости сварки (Ь = 0,3 мм,

1д = 1,5 мм):

VutMC

0 5 Ю/5 20 25 30 Vj. m/ч

а — сварка на подкладке о формирующей канавкой; 6 — сварка без канаьки.

1мВ*С^

dl

в опытах величина производной Для образцов Б = 0,1 мм

С 0

зависела от качества сборки под сварку и колебалась в преде­лах 0,05—0,1 А-ч/м при сварке с поддувом обратной стороны шва и в пределах 0,1—0,2 А-ч/м при сварке на подкладке.

На рис. 112 приведены также экспериментальные данные ти

df

для различных жесткостей режима. Поскольку знапеьиь

СВ

и ширины шва в опытах оказались постоянными и определен­ными для каждой толщины образцов, это дало возможность, пользуясь данными рис. 113 и приведенными значениями шири­ны шва, а талже задаваясь величинами р, G и уСв, предвари­тельно вычислить параметры импульсного режима / макс» ти, ти:

/макс = Рсв (1 + С) + ^о; (IV.32)

СВ

т“ = f(l + G) ' (IV.33)

(IV-34)

*-!(IV'35) Тп = Сти, (IV.36)

где /о — значение /макс при &с8 = 0, определяется экстраполяцией прямых /Мако = / (Рсв) для данной толщины и условий сборки (см. рис. 112); р — перекрытие сварных точек; d — ширина шва; / — частота импульсов тока.

При выбранных наперед режимах получают доброкачествен­ные швы с заданным перекрытием точек, шириной шва, близкой к расчетной, и полным проплавлением. Результаты эксперимен­тов могут быть использованы для выбора режимов импульсной сварки различных соединений с введением поправки на сборку соединяемых деталей. Описанную методику обработки опытных

Рис. 113.

Зависимость —1р от толщины

dvc*

металла:

1 — сварка на подкладке без формирующей канавки; 2 — *го же с канавкой и подачей аргона о обратной стороны*

данных можно применить также при выборе режимов сварки и других металлов малой толщины.

Сварка меди и ее сплавов. ДлЛ тонколистовых сварных кон­струкций медь применяют как в чистом виде (техническая медь), так и в виде сплавов (бронзы и латуни). Отличитель­ным свойством меди, обусловливающим особенности микро - ил азменной сварки, является ее высокая теплопроводность, вследствие которой большая часть тепла идет на нагрев основ­ного металла, а не на расплавление кромок. Характерно, что для расплавления одинакового объема металла без расхода экерхии на теплоотвод для меди требуется тепла почти в 2 раза меньше, чем для стали. Тем ье менее из-за значительных по­терь энергии на теплопроводность микроплазменную сварку меди выполняют на значительно больших токах, чем сварку стали соответствующей толщины. Высокая теплопроводность меди затрудняет микроплазменную сварку иахлесточных соеди­нений, так как в этом случае сложно равномерно распределить тепло дуги в обе свариваемые кромки. Высокий коэффициент линейного расширения меди и малая ее жесткость приводят к значительным деформациям тонколистовых конструкций. Де­формации практически устраняются, если заранее принять соответствующие технологические приемы (жесткая ос­настка, минимальные зазоры при сборке, оптимальные режимы сварки).

С металлургической точки зрения для микроплазменной сварки меди характерна повышенная склонность к образованию пор и трещин. Принято считать, что оба дефекта при сварке меди связаны с ее взаимодействием с водородом и кислородом [1]. Содержание водорода в защитном газе (аргоне) при мик­роплазменной сварке меди обычно ограничивают до 3%. При­садочный и основной металл перед сваркой тщательно очищаю г от поверхностных загрязнений. В случае необходимости прину­дительного формирования обратной стороны швов при сварке меди используют технологические подкладки из нержавеющей стали или из медных пластин, охлаждаемых водой.

При сварке латуней основные затруднения связаны с выго­ранием цинка. Температура плавления латуней находится в пределах 800—950° С. Цинк плавится при 419° С и кипит при 906° С. В связи с этим в процессе сварки довольно большая часть цинка испаряется в виде паров металла и в воздухе окисляется, образуя ядовитые окислы ZnO. Часть цинка окисля* ется в сварочной ванне с образованием окиси ZnO и выделяет­ся вдоль шва в виде белого налета. Помимо ухудшения сани­тарно-гигиенических условий труда испарение цинка приводит к образованию пор в швах и ухудшению механических свойств сварных соединений. С целью уменьшения испарения цинка при

микроплазменной сварке латуней предпочтительнее использо­вать импульсные режимы горения дуги, обеспечивающие мень­шую длительность нахождения металла ванны в жидком со­стоянии.

При сварке алюминиевых бронз в металле швов часто обра­зуются окисные включения А1203. Чтобы избежать их образо­вания, производят тщательную очистку свариваемых кромок непосредственно перед сваркой, а процесс сварки выполняют переменным током или разнополярными импульсами. Анало­гичные особенности технологии сварки характерны и для бе^ил - лиевых бронз. Кроме того, здесь следует иметь б виду, что при сварке бериллиевых бронз требуется усиленная вентиляция рабочего места сварщика.

Рекомендации по выбору присадочной проьолоки для меди и ее сплавов приведены ниже, а ориентировочные режимы микроплазменной сварки -— в табл. 18.

Марка меди и ее сплавов Марка проволоки

Ml, М2 Ml, М2, МЗС

М3 Ml, Бр. КМцЗ-1

Бр. КМцЗ-1 Бр-СФ4-0,25, Бр. КМцЗ-1

Бр. АжЮ-3-1,5, БрМАц-10-2 Бр. АМц 9-2 ЛС 62 ЛС62-0.5, ЛС80-3

Обращает па себя внимание, что более низкая теплопровод­ность латуней и бронз по сравнению с теплопроводностью меди позволяет выполнять их сварку на меньших токах и при более высоких скоростях.

Сварка никеля и его сплавов. Причинами постоянно расту­щего применения никеля являются его высокая коррозионная стойкость в различных средах и хорошая пластичность. Послед­нее свойство позволяет изготовлять из никеля тончайшие полу­фабрикаты. В технике никель используют преимущественно для переработки на листы малых толщин, фольгу, ленты, поло­сы и трубки.

Таблица 18

Марка меди и ее сплавов

Соедип е - ние

Толщина

металла,

мм

Свароч­ный ток, А

Напряже­ние на цуге* В

Скорость

сварки,

м/ч

Расхол газа, л/мин

плаэмо-

сбразую-

щего

защит­

ного

Медь

Торцовое

0,075

10

26—28

10

0,2

3

Стыковое

0,3

30

28—30

14

0,3

5

ЛС59-1

0,3

25

28—*30

16

0,3

5

Бр. АМц9-2

0,3

25

28—30

16

0,3

5

Помимо технического никеля для тонкостенных сьарных кон­струкций довольно широко используют также сплавы никеля различных систем легирования»

Микроплазменную сварку никеля и его сплавов выполняют на прямой полярности сгационарной или импульсной дугой. Плазмообразующим газом служит аргон, защитным — аргоно­водородные смеси (обычно 4—5% Н2). Ориентировочные режи­мы сварки приведены в табл. 19. При сварке стыковых швов требуется особо плотное поджагие медной технологической подкладки или защита обратной стороны шва аргоном.

Распространенными дефектами швов при микроплазменной сварке никеля являются поры и горячие трещины. Причина образования пор в данном случае заключается б попадании в сварочную ванну азота [1]. Характерно, что использование аргоно-водородных смесей при микроплазменной сварке никеля способствует удалению азота и снижению пористости швов.

Большое влияние на свойства сварных соединений никеля толщиной менее 0,5 мм оказывает сера, обладающая по отно­шению к нему повышенной химической активностью. Никель интенсивно взаимодействует с серой при температуре свыше 400° С. В присутствии серы в течение короткого времени в этих условиях образуется сульфид никеля (NiS), который с никелем при 645° С дает легкоплавкую эвтектику (Ni — NiS). Эвтектика располагается по границам зерен металла, снижая его пла­стичность ш-

Даже небольшое количество серы на поверхности материа­ла, с которыми соприкасается никель, приводит к образованию сульфидов никеля. Как известно, в промышленной атмосфере всегда содержится определенное количество серы. При длитель­ном хранении никеля в условиях такой атмосферы на его по­верхности образуется слой, содержащий серу. Этот слой сни­мают органическими растворителями, а непосредственно перед сваркой удаляют механическим путем. В противном случае в швах могут образоваться горячие трещины.

Таблица 19

Скоровть

сварки,

м/ч

Расход газа, л/мин

Соедине­

ние

Гвлщина

металла,

мм

Ток сварки, А

Напряже* ние. В

плазмообрн-

аующего

защитного

У гловое

0,15

6

18

8

0,2

4,0

Торцовое

0,30

18

24

И

0,25

5,0

Стыковое

0,35

30

22

28

0,25

5,0

Ториовое

0,50

30

28

13

0,3

6*0

Использование микроплазменной сварки для изготовления тонкостенных изделий из никеля и сплавов на его основе весьма эффективно. Микроплазменную сварку успешно применяют в производстве корпусов приборов, фильтрующих элементов, аккумуляторов и других изделий.

Сварка тугоплавких металлов. Условно тугоплавкими назы­вают такие металлы, температура плавления у которых выше, чем у железа (выше 1535° С). К ним относят титан, цирконий* ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам и реннй. Из этих металлов наивысшую температуру плавления и кипе­ния имеют вольфрам и рений. Все тугоплавкие металлы отли­чаются высокой химической активностью к атмосферным газам в расплавленном и в твердом состояниях при повышенных тем­пературах. Продукты их взаимодействия с воздухом (окислы,, нитриды и гидриды) сильно охрупчивают металл. Тугоплавкие металлы весьма склонны также к росту зерна при нагреве, к порообразованию и трещинообразованию. Характерной осо­бенностью микроплазменной сварки тугоплавких металлов яв­ляется необходимость надежной защиты от окружающей атмо­сферы как расплавленного металла сварочной ванны, так и око­лошовной зоны, нагреваемой до высоких температур, при которых металлы взаимодействуют с газами. По этой же при­чине инертные газы недостаточной чистоты предварительна очищают от влаги, пропуская, например, через силикагель. Очи­стку инертных газов от кислорода можно производить продув­кой их через титановую стружку или губку, нагретую до 900— 1000° С. Кроме обеспечения надежной защиты при сварке туго­плавких металлов необходима также тщательная предвари­тельная подготовка поверхности деталей. Удаление поверхност­ных окислов производят механическим или химическим путем;. Тщательной очистке и обезжириванию должны подвергаться также сварочные приспособления и инструменты.

Из перечисленных выше тугоплавких металлов для изготов­ления тонколистовых сварных конструкций в настоящее время

Рис. 114.

Схема механизированной сварки стыковых соединений титана с отбортовкой кромок:

1 — канал для аргона; 2 — свариваемые элементы; 3 — движущийся ползун;

4 — сопло для защитного газа; £ — шов.

чаще всего используют титан. Микроплазменную сварку титана выполняют на прямой полярности. Защитным газом служит гелий. Аргоно водородные смеси в данном случае непригодны. Как было показано в параграфе 3 настоящей главы, из-за низ­кой теплопроводности и малой объемной теплоемкости высоко­температурные области нагрева околошовной зоны при микро* плазменной сварке титана имеют значительно большие размеры, чем у стали, алюминия и меди. При сварке титана следует защи­щать не только сварочную ванну и околошовную зону с темпе* ратурой нагрева свыше 40и° С, но и обратную сторону свар - ноіо соединения. Для защиты обратной стороны соединения инертный газ (аргон) подается в канавку стальной или медной подкладки (рис. 114). При сварке емкостей или трубопроводов их внутреннюю полость целиком заполняют защитным газом. В связи с низкой теплопроводностью титана прижимы в сварочных приспособлениях выполняют в виде сплошных планок, а не клавишей (как. например, при сварке изделий из алюми­ния или меди). Фиксация свариваемых кромок в случае отбор - товки может осуществляться движущимся ползуном.

В обеспечении стабильного формирования швов титана и титановых сплавов важную роль играют форма и размеры соединений. На рис. 115 представлены виды соединений титана с указанием допустимых зазоров и высоты отбортовки кромок [70]. При сварке металла толщиной более 0,3 мм отбортовка не требуется. Для толщин ОД—0,5 мм заборы и смещения кромок не должны превышать 0,2 6. При сварке стыковых соединений титановых сплавов толщиной 0,1—0,3 мм необходимо строго соблюдать все параметры режима и в первую очередь ампли­туду импульса тока, длительность импульса и паузы. Большую роль играет расход плазмообразующего газа. Вследствие недо­статочной концентрации энергии дуги стабильное проплавление и формирование швов в стыковых соединениях титана толщи-

Рис. 115.

Конструктивные элементы стыковых (а, в), тавровых (б) и торцовых (г) соединений титановых сплавов толщиной 0,1—0,5 мм.

ной 0,1 мм при расходе плазмообразующего газа менее 0,1 л/мин не достигается. Если расход плазмообразующего газа повысить до 0,6 л/мин, проявляются режущие свойства дуги. Хорошее формирование швов имеет место при Qat =0,2 л/мин. В работе [70] приведены значения критических токов (выше которых появляется двойная дуга) в зависимости от диаметра канала сопла (рис. 116) и рекомендации по выбору его диа­метра (рис. 117),

Импульсную микроплазменную сварку титановых сплавов производят как импульсами, периодически следующими друг за другом через определенные паузы (табл. 20), так и моду­лированным током (табл. 21). Последний применяют при свар­ке титановых сплавов толщиной не более 0,3 мм. Использова­ние постоянной составляющей сварочного тока улучшает устой­чивость горения дуги и практически не оказывает влияния на условия кристаллизации металла сварочной ванны.

При сварке на оптимальных режимах швы соединений тита* новых сплавов имеют равномерное формирование без прожо­гов, подрезов и других дефектов. Механические свойства свар­ных соединений технического титана и а-сплавов соответствуют основному металлу.

Цирконий, как и титан, при повышенных температурах интенсивно поглощает водород с образованием гидридов, охруп-

Рис. 116.

Зависимость критического тока импульсной микроплазменной дуги от диаметра канала сопла №аг “ ^,2 л/мин, QHe = 6 л/мин, тн ~ 0,16 с,

'Гд = 0,08 с):

/ — область существования двойной дуги; // — область стабильного горения микроплазменной дуги; III —область критических токов.

Рис. 117.

Зависимость диаметра плазмообразуюшегс канала от толщины свариваемого металла.

чивающих сварное соединение. Поэтому при микроплазменной сварке циркония аргоно-водорсдные смеси также не применимы. В качестве защитного газа при сварке циркония следует выби­рать гелий. Техника микроплазменной сварки циркония» вана­дия и ниобия аналогична технике сварки титана. При соблю­дении оптимальных режимов сварные соединения этих метал­лов практически равнопрочны основному металлу. Микроплаз­менную сварку можно применять также для соединения разно­родных пар металлов (цпркония, ванадия и ниобия с титаном, медыо и сталыо).

Технологические особенности микроплазменной сварки тан­тала, вольфрама, молибдена и хрома пока не изучены.

Сварка благородных металлов. В качестве конструкцион­ного материала благородные металлы используют для коррози­онностойких деталей машин и приборов химической и электрон­ной промышленности, в ювелирной и медицинской технике. Это ТИ1ЛИ, чашки, электроды, химическая посуда, облицовка, со­противления, нагреватели, электрические контакты, термопары, серьги, кольца, кулоны и т. д. Технологические особенности микроплазменной сварки изучены для серебра, золота, плати­ны и палладия.

При разработке техники и выборе режимов микроплазмен - ■ной сварки серебра следует учитывать следующие обстоятель­ства:

1. Серебро обладает высокой теплопроводностью, превышаю­щей теплопроводность меди и алюминия. Вследствие этого при микроплазменной сварке изделий из серебра следует применять дугу большей мощности.

2. Коэффициент линейного расширения серебра значительно выше, чем у остальных благородных металлов, меди и алюми­ния. Для предупреждения чрезмерных деформаций сварку се­ребра следует вести в жестких приспособлениях при макси­мальной концентрации энергии дуги.

Таблица 20

Б. мм

/н, А

С/Д. В

Расход газов, л/ыин

плазмообразую­

щего

защитного

0,1

7

20,5

0,15

4

0,15

12

21,0

0,15

4

0,2

14

21,0

0,22

5

0,3

18

21,0

0,28

7

0,5

24

21,5

0,40

8,5

Примечание. Во всех случаях гсВ == 13.5 м/ч, = 0,16 с. = 0,08 с, Qkshsbkh*3 0,3 л/мин.

3. Вследствие высокой растворимости кислорода в жидком серебре и незначительной его растворимости в твердом металле в процессе кристаллизации швов могут образоваться несплош - ности в виде пор и пустот. Растворимость кислорода в серебре при переходе от температуры 973° С до 800° С уменьшается с 20,28 до 0,354 объемов кислорода на единицу объема серебра, т. е. при температуре кристаллизации растворимость кислорода падает более чем в 50 раз. Попадание кислорода в шов повы­шает прочность и твердость металла, резко снижает относи­тельное удлинение и предел выносливости. Поэтому при сварке серебра наличие кислорода в зоне дуги не допускается.

4. Во избежание образования дефектов, вызванных водоро­дом, аргоно-водородные смеси при микроплазменной сварке серебра не применяют. Для получения качественных швов каж­дый баллон аргона, используемого в качестве плазмообразую­щего газа, должен дополнительно контролироваться на содер­жание влаги. В качестве защитного газа при сварке серебра следует применять гелий либо смесь гелия с аргоном (Не>50%).

5. Плазмообразующие и защитные сопла микроплазменных горелок, как и технологические подкладки, нельзя изготовлять из меди, так как с медью, которая в процессе сварки напыляет­ся на поверхность деталей, серебро образует легкоплавкую эвтектику.

6. В связи с жидкотекучестью серебра его сварку целесооб­разно выполнять в нижнем или слегка наклонном положении. Для улучшения формирования обратной стороны стыковых швов на технологических подкладках предусматривают форми­рующие канавки.

Ориентировочные режимы сварки стыковых соединений се­ребра приведены в табл. 22. Прочность соединений серебра, выполненных микроплазменной сваркой, находится на уровне прочности основного металла в отожженном состоянии.

Для технических целей золото применяют обычно в виде сплавов с другими металлами, что повышает прочность и твер-

Т а б ли ц а 21

Ь, мм

/ц. А

/п, А

ик в

0,3

12

5

23

0,1

18

6

22,5

0,5

22

8

22

Примечание. Во всех случаях осв =* 15 м/ч, тн ==* 0,16 с, тп — 0,09 с.

дость золота и позволяет экономить его. Практическое приме­нение в ювелирном и зубопротезном производстве имеют трой­ные сплавы — золото, серебро, медь. Наиболее распространен­ными являются сплавы 375, 583, 750 и 916-й пробы. На 1000 г этих сплавов 375, 583, 750 и 916 г приходится на золото, а остальное — серебро и медь. Сплав золота с платиной исполь­зуют в производстве химически стойкой аппаратуре*; сплав зо­лота, платины и серебра — в электротехнике. В электронной технике из золота, легированного германием, индием, кремни­ем, оловом и селеном, изготовляют контакты ДЛЯ полупроводпіі- ковых диодов и транзисторов.

Длительное время соединение золотых изделий осуществля­ли пайкой. В настоящее время для этих целей разработана и внедрена в производство технология импульсной микроплазмеи- ной сварки [71]. Особенно эффективной данная технология оказалась при изготовлении браслетов и колец из золота пробы 583 (сплав ЗлСр583-80). Плазмообразующим газом служит аргон, защитным — гелий или смесь гелия с аргоном (Не >70%). Сварку выполняют без присадочной проволоки. При сварке колец типа КЗК-491, КЗК-547 и браслетов ЬЧ-0,8 применяют следующий режим: /св=8-г-10А, частота импуль­сов— 50 Гц, расход защитного газа—3,5 л/мин, расход плаз­мообразующего газа — 0,25 л/мин. Для формирования швов используют медные подкладки. По сравнению с пайкой приме­нение микроплазменной сварки при монтировке ювелирных изделий из золота в 2—3 раза повышает производительность труда и улучшает качество сварных соединений.

Разработана технология микроплазменной сварки изделий из платины и ее сплавов. При этом применяют торцоьые и угло­вые соединения. Для сварки используют аппараты А-1255 и МПУ-М. Интересным является тот факт, что в связи с малой химической активностью платиноидов их сварку удается вести и без защитного газа. Во избежание возможного загрязнения свариваемого металла молибденом или медью плазмообразую­щие сопла изготовляют из платинородиевого сплава. Механи­ческие и металлографические испытания сварных соединений, а также исследование их жаропрочности показали преимущества

Таблица 22

Расход газа, л/ьзин

Толщина металл а, мм

t/д. В

гср. м/ч

плазмообра-

зуюїдего

аащіїтного

0,5

35

42

26—28

28—30

8—10 10—12

0,3

0,3

6

6

микроплазменной сварки и возможность ее использования при изготовлении сложных устройств с температурой эксплуатации 1000—1700° С. Микроплазменной сваркой успешно соединяют также сплавы платины с родием, палладием, иридием, рутением и золотом.

При изготовлении элементов из палладиевой фольги возни­кает необходимость получения прочноплотных сварных соеди­нений металлов толщиной от 0,02 до 0,2 мм [72, 73]. Палладие­вые элементы сваривают как в однородном сочетании (палла­дий +палладий), так и в сочетании с другими конструкционны­ми материалами. Разнородные соединения, в частности сочета­ние палладий+нержавеющая сталь Х18Н10Т, применяют в хи­мической промышленности при изготовлении диффузионных камер для очистки водорода, в которых тонкостенные фильтру­ющие элементы из палладиевой фольги толщиной 0,02—0,2 мм должны свариваться между собой и с различной арматурой.

Применение микроплазменной сварки для получения проч - ьоплотных соединений из палладиевой фольги весьма перспек­тивно. Б качестве плазмообразующего газа при сварке палла­дия используют аргон. Защитным газом служат аргоно-водо - родные смеси, гелий и apiOHO-гелиевые смеси с равным содер­жанием газов. Возможность использования аргоно-водородных, смесей при микроплазменной сварке палладия основана на том„ что палладий обладает способностью растворять большое коли­чество водорода при комнатной температуре. В этих условиях один объем палладия способен поглотить 900 объемов водорода. Однако палладий, в отличие от большинства металлов, харак­теризуется тем редким свойством, что с повышением темпера­туры растворимость водорода в нем падает. Следовательно, & момент кристаллизации не наблюдается скачка растворимости, в результате которого в сварных швах обычно возникает газо­вая пористость. Все же значительного поглощения водорода сварочной ванной нельзя допускать с точки зрения сохранения высоких механических свойств соединений. Поэтому содержа­ние водорода в аргоне при микроплазменной сварке палладия следует ограничивать до 4—5%.

Применение при сварке палладия аргоно-гелисвых смесей предпочтительнее, чем одного гелия, так как в случае использо­вания чистого гелия увеличивается вероятность образования прожогов вследствие более высокой концентрации энергии в дуге. Для палладиевой фольги толщиной 0,03—0,1 мм наиболее технологичны торцовые соединения. Выполнимы также и стыко­вые соединения. Во избежание хрупкости нагартованного основ­ного металла выполняют отжиг фольги в течение 1 ч при тем­пературе 800° С в вакууме 10~4— 10“5 мм рт. ст. Непосредст­венно перед сваркой стыкуемые кромки и элементы оснастки необходимо промыть спиртом и высушить Малейшие загряз­нения, например легкое прикосновение руки к свариваемым 'кромкам, приводят к образованию пор в металле швов. Зазоры между кромками и превышение свариваемых кромок не допус­каются. При сварке торцовых соединений величина выступа кромок над прижимами сборочного приспособления не должна ■превышать 2—3 толщин металла,

Микроплазменную сварку торцовых швов палладиевой фоль­ги толщиной 0,03 мм выполняют при /св=],0 А; усв=15 м/ч. Режимы сварки фольги толщиной 50 мкм в однородном и раз­нородных сочетаниях непрерывной и импульсной дугой приве­дены в табл. 23. При сварке кольцевых швов в ряде случаев требуется дополнительная защита зоны сварки аргоном.

При сварке палладиевой фольги с нержавеющей сталыо применяют такое же оборудование и материалы, как и при сварке элементов из палладия. Соединения фольги с фланцами из нержавеющей стали выполняют при высоте буртика h— — (12—30)6 и ширине а= (1—4)8. Рациональнее выполнять •буртик со скосом, острие которого не должно превышать 0,1— 0,15 мм. При &—0,76-5-1/1 мм угол скоса а выбирают в пре­делах 30—60°. Для облегчения сборки элементов на фольгу можно накладывать дополнительное кольцо из нержавеющей стали толщиной 0,1 мм, которое за і ем сваривают с фланцем и фольгой.

При импульсной микроплазменной сварке разнородного соединения палладий + сталь Х18Н10Т в швах могут образо­ваться закалочные структуры 5—25% Pd + 95—75% Fe с повы­шенной твердостью, а в некоторых случаях и трещины. Для

Таблица 23

Сочетание

металлов

Толщина,

ММ

I А

* СВ'

l/д. В

ХН' С

ТП, с

V СВ'

м/ч

Защитный

газ

Pd + Pd

0,05+0,05

1,6—1,7 2,1—2,3

18—22

23—26

0,02

0*014

22

22

г+4% Н, г+4% н“

Pd +

0,05

5—6

14—16

—,

6—8

А г+50% Не

+ XI8H10T (фланец)

6—7,5

24—26

0,06

0,04

24—26

4г+50% Не

Х18Н10Т +

0,1+0,5

8.5—9,5

14—16

---------------------

—-

в—8

Аг+50% Не

+ Pd + +Х18Н10Т (фланец)

7—8,5

16—20

0,012

0,0!

8—9

А г-4-50 % Не

Ni + Pd + + Х18Н10Т (фланец)

0,05+0,05

8—10

14—16

0,02

0,04

7—8

Лг-{-50% Не

Примечание. Ток дежурной дуги 2,4 А; расход защитного газа 6 л/ыии, ла з мообр аз у ю щег о —0,3 л/мин.

устранения этих дефектов необходимо применять предваритель­ный подогрев изделий до 200—250° С или выполнять сварку ь непрерывном режиме с плавным уменьшением тока.

МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

Маска для сварки как выбрать?

Сварочные работы представляют собой определенную опасность, поскольку в процессе сварки велика вероятность отравления вредными газами. А так же различных повреждений глаз, связанных с инфракрасным, ультрафиолетовым и тепловыми излучениями. Для того, …

Станки Sato Satronik FB 3000 и Hezinger PlasmaCut Modell HPOV1530: бойцы промышленного фронта

Плазменная резка для промышленности сейчас такое же привычное явление, как сотовый телефон в руках обычного человека. В нашем обзоре мы расскажем о двух разных моделях плазменных станков: Sato Satronik FB 3000 и Hezinger PlasmaCut Modell HPOV1530

Преимущества и недостатки инверторной сварки

Современные сварщики уже практически отказались от использования громоздких и неудобных сварочных трансформаторов в пользу более современных и технологичных сварочных инверторов. Давайте попытаемся разораться почему данные аппараты стали так популярны

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.