СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ (Третьяков А. Ф.)

39.1. Классификация пористых материалов

Пористые материалы (ПМ) на металлической основе применяются в каче­стве фильтроэлемеитов, смесителей, газовых линз, глушителей шума и др ПМ классифицируются по назначению, химическому составу и типу струк­турообразующих элементов и способу получения Для изготовления свар­ных конструкций, обладающих заданными гидравлическими, структурными и механическими свойствами, наиболее широкое применение иашли пористые порошковые (ППМ) и сетчатые материалы (ПСМ) на основе коррозионно - стойких сталей

39.2. Пористые порошковые материалы

Технологические процессы получения ППМ предполагают, как правило, холодное прессование или прокатку порошка с последующим высокотемпера­турным спеканием в контролируемой газовой среде [1]

Свойства ППМ определяются химическим составом и размерами по­рошка, режимами спекания и величиной образующейся пористости Про­мышленностью выпускаются проницаемые материалы на основе порошка Х18Н15 двух типов - ПНС и ФНС [1, 2], основные характеристики которых приведены в табл 39 1

ТАБЛИЦА 39 I

СОРТАМЕНТ И СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ЛЕНТ И ЛИСТОВ ИЗ ПОРОШКА КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ СТАЛИ Х18Н15 [1, 2]*

Марка

материала

Толщина,

мм

Пористость

Номиналь­ная тонкость фильтрова­ния, мкм

Коэффи­циент проницае­мости Кп 10'2, м2

Временное

сопротив­

ление

разрыву,

МПа

ФНС-2,3

0,1—0,15

0,25—0,45

2,0—3,0

ФНС-5

0,14—0,20

0,32—0,37

5,0

0,1—0,18

50—100

ФНС-10

0,18—0,25

0,25—0,45

10—14

ПНС-5

0,5—3,0

0,3—0,45

4,0—6,0

ПНС-6

0,5—3,0

0,3—0,45

6,0—8,0

ПН С-8

0,5—5,0

0,3—0,45

8,0—10,8

0,4—0,55

25—35

ПНС-10

0,5—5,0

0,3—0,45

10,0—15,0

* Относительное удлинение при растяжении не превышает 0,015

39.2.1. Проблемы свариваемости ППМ

Для изготовления сварных конструкций из ППМ используют шовную контактную сварку, электронно-лучевую, лазерную, аргоно-дуговую и диффузионную. Эффективное использование шовной контактной сварки высокопористых ППМ из коррози­онностойких сталей Х18Н15 и Х18Н9 снижается из-за высокой склонности этих материалов к образованию в шве сквозных по­перечных трещин [3,4]. Причинами трещин являются низкая прочность и малая деформационная способность высокопори­стых сталей из нержавеющих порошков, высокий коэффициент термического расширения и наличие на поверхности частиц стойких и прочных оксидов с большим содержанием хрома.

С увеличением пористости и размера частиц порошка меха­нические свойства ППМ понижаются, а диапазоны режимов сварки, характеризующиеся трещинообразованием, расширя­ются. Уровень свойств, обеспечивающих стойкость нахлесточных соединений против трещинообразования, может быть гарантиро­ван при создании в шве непрерывной литой структуры. В кон­струкциях, допускающих использование шовно-точечных соеди­нений, повышение технологической прочности целесообразно осуществлять снижением остаточных напряжений путем обес­печения расстояния между точками равным 5—6 мм [4].

При сварке плавлением ППМ, вследствие наличия в них за­крытых пор, основным дефектом являются сквозные свищи в шве, образующиеся в результате выброса металла в процессе расплавления кромок.

39.2.2. Способы, сварки и пайки ППМ

Шовная контактная сварка. Нахлесточные соединения листо­вых пористых элементов осуществляют шовной контактной сваркой на стандартном оборудовании. Режимы сварки приве­дены в табл. 39.2. Для получения стыковых соединений разрабо­тан метод контактной шовной сварки с раздавливанием кромок, при котором наблюдается значительная деформация частиц [3]. Она вызывает более интенсивное, чем у нахлесточных соедине­ний, разрушение оксидных пленок на поверхности частиц поро­шка и способствует расширению области режимов без образова­ния трещин. Увеличение дисперсности порошка и пористости ос­новного материала облегчает формирование соединения при сварке с раздавливанием кромок. В то же время качество сое­динений исследуемых материалов в первую очередь зависит от величины сварочной нахлестки, которая при толщине h„> і мм не должна превышать 1,5 h„, а с уменьшением толщины может быть увеличена до (2 — 3) h„. Режимы сварки приведены

в табл. 39.3.

РЕЖИМЫ ШОВНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ НАХЛЕСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ [3]

Марка

материала

Толщина, мм

Пористость

Ширина контактной поверхно­сти роли­ков, мм

Усилие сварки, кН

Ток сварки, кА

Время, с

Скорость сварки, м/мин

верхний

нижний

нмпульс

пауза

Х18Н15

0,6

0,3—0,35

3

9

0,9—1,0

3,5—4,0

3

5

0,7—0,8

Х18Н15

1,6

0,3—0,35

3

9

1,4—1,6

7,0—7,5

3

5

0,7—0,8

Х18Н9

0,75

0,3—0,35

3

9

1,3—1,4

4,0—4,5

2

6

0,7—0,8

ТАБЛИЦА 39.3

РЕЖИМЫ ШОВНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ С РАЗДАВЛИВАНИЕМ КРОМОК [3]

Марка

я

2

J3

онтактной ти роли-

X

X

X

X

о,

СО

X

X

X

Время,

с

сваркн,

нахлесг-

материала

СО*

5

“ё

со

<J

а.

JS

СО

X

a

н

<J

X

2 я S

* й s

х о.

D. <и »

и

X

ч

со

о

л

>,

СО

о ж

О. X

X

э*

S

S

2

о

ь

о

с

Ши

пов

ков

>>

о

н

S

X

СО

с

и я

и

CQ

X

X

Х18Н15

0,6

0,3—0,35

9

1,6

-1,7

2,0

—2,5

2

4

0

1

о

00

0,6-

-0,9

Х18Н9

0,75

0,3—0,35

9

1,9

-2,0

3,5

—4,0

2

4

0

1

о

00

0,7-

-1,1

ТАБЛИЦА 39.4 РЕЖИМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ ПОРИСТОЙ СТАЛИ I4X17H2

Толщина, мм

Пористость

Ток сварки, А

Напряжение, В

Скорость сварки, м/мин

5

5

0,30

0,46

70—80

80—100

8—9

10

0,3—0,37

0,3

Диффузионная сварка. Для торцевого соединения отдель­ных пористых цилиндров в длинномерный фильтрующий эле­мент используют ДС в вакууме. Такие фильтроэлементы не имеют заметного шва, уменьшающего площадь фильтрации.

Сварка плавлением. Аргонодуговую сварку ППМ с пористо­стью 0,4—0,6 необходимо осуществлять с присадочной проволо­кой Св-06Х19Н9Т. Режимы аргонодуговой сварки приведены в табл. 39.4.

Лазерная сварка и ЭЛС пористых элементов, осуществляе­мая с использованием стандартного оборудования, позволяют получать соединения равнопрочные основному пористому мате­риалу с минимальной шириной шва.

39.3. Пористые сетчатые материалы

ПСМ производят на основе трикотажных (вязаных) и тканых сеток [І]. Для изготовления сварных конструкций применяют листовые ПСМ из стали 12Х18Н10Т, получаемые сваркой про­каткой брикета фильтровых сеток и сеток с квадратными ячей­ками [5]. Свойства ПСМ на основе тканых сеток из стали 12Х18Н10Т приведены в табл. 39.5.

39.3.1. Проблемы свариваемости ПСМ

Отличием ПСМ от ППМ является их значительная анизотро­пия свойств, поэтому помимо пористости и свойств структуро­образующих элементов (проволок) существенное влияние на условия формирования сварных соединений оказывает соотно­шение коэффициентов эффективной теплопроводности по тол­щине (Лл) и в направлении перпендикулярном движению источ­ника (hw). С уменьшением пористости и увеличением соотно­шения Xh/kw качество сварных соединений возрастает.

При сварке плавлением высокопористых ПСМ (П>0,3),для которых характерна низкая теплопроводность по толщине, в за­висимости от величины Хго возможно образование прожогов и подрезов в зоне сплавления. Относительная прочность свар­ных соединений, полученных сваркой плавлением, уменьша­ется с увеличением пористости основного металла. Повышение качества соединений может быть достигнуто предварительным холодным обжатием кромок либо электрогальваническим нане­сением покрытия в результате уменьшения их пористости и уве­личения теплопроводности по толщине.

39.3.2. Способы сварки ПСМ

Аргонодуговая сварка. Автоматическая сварка стыковых соеди­нений со скоростью более 30 м/ч требует осуществления про­цесса на больших токах, что для заготовок с П>0,3 приводит к образованию подрезов в зоне сплавления, а при усв<Ю м/ч возрастает ширина шва. Скорость сварки следует устанавливать в интервале от 10 до 30 м/ч, причем с увеличением пористости основного материала значение vCB следует уменьшать. Сварку заготовок с П>0,15 целесообразно выполнять с присадочной проволокой аналогичного химического состава [6]. Режимы ручной и автоматической аргонодуговой сварки приведены в табл. 39.6, 39.7.

ТАБЛИЦА 39 5

СВОЙСТВА ПСМ НА ОСНОВЕ ТКАНЫХ ФИЛЬТРОВЫХ СЕТОК ИЗ СТАЛИ 12Х18Н10Т, ИЗГОТОВЛЕННЫХ СВАРКОЙ ПРОКАТКОЙ В ВАКУУМЕ [1 ]

Номиналь­

Коэффициент

Временное

Относитель­

Пористость

ная тонкость

проницае­

сопротивле-

ное удлине­

ММ

фильтрова­ния, мкм

мости Яп-Ю, а, м3

иие ^аз^ыву,

ние при разрыве

Фильтровые. Номер С685

1,1

0,36

10

1,35

200

1,0

0,29

10

0,25

210

0,84

0,11

5

0,03

310

То же, номер С450

1,7

0,32

4.1'

205

1,43

0,21

0,6

230

1,31

0,13

0,14

300

То же, номер С120

0,33

60

55,4

200

0,15

0,18

25

4,1

250

0,07

0,11

15

0,32

310

0,04

То же, номер П80

0,16

0,13

0,04

0,15

0,08

0,04

1,9

1,6

1,4

3,7

3,0

0,20

0,17

0,18

0,14

0,17

0,18

0,08

0,07

0,49

80

120

0,38

69

170

Плетеные

с квадратными ячейками,

номер 004

0,40

20

37

200

0,23

29

0,2

250

0,17

10

310

То же, номер 0071

0,38

0,43

40

33

190

0,3

0,36

35

12

210

0,3

0,25

30

3,4

250

0,18

0,16

0,09

Электронно-лучевая сварка. ЭЛС заготовок из ПСМ может осуществляться на стандартном оборудовании. Увеличение ка­чества сварных соединений с П>0,25 достигается в результате расфокусирования луча и уменьшения скорости сварки. Ши­рина получаемых швов иа образцах толщиной 2,8—3,8 мм со­ставляет 2,5—3 мм [7]. Исследование влияния термического цикла сварки на изменение гидравлических и структурных ха­рактеристик показало, что снижение проницаемости сварных соединений пропорционально площади шва, а увеличения раз­мера пор в зоне сплавления ие происходит.

Диффузионная сварка. ДС пористых элементов осуществля­ется на тех же режимах, что и компактных материалов анало­гичного химического состава. Величина давления при сварке выбирается из условия обеспечения требуемого обжатия загото­вок в местах их соединения.

РЕЖИМЫ РУЧНОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ПСМ — 12Х18Н10Т [6]»

РЕЖИМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ПСМ - 12Х18Н10Т [б]*

9 S

10 в

Я СО

а к - в - о л о.

«в-

S

*

а

юдачи

Расход аргона, л/мин

Толщина, мм

Пористость

Диаметр прш ной проволок:

Диаметр вол

МОВОГО ЗЛЄК1

мм

Ток сварки, ,

Скорость свг м/ч

Скорость г проволоки, м,

для защиты дуги

для защиты

обратной

стороны

Примечание

і

0,10

Без при­садки

2

60—80

20—25

6—8

2—3

Сварка с одной

ЛТАЛАПО

2

0,10

То же

2

100—120

20—25

__

6—8

2—3

LIUpUHbl

То же

3

0,50

3

2

80—90

17—20

8—10

12—14

3—4

»

3

0,38

3

2

90—100

20—25

6—8

10—12

2—3

»

3

0,28

2

2

110—130

18—20

6—8

10—12

2—3

»

3

0,20

2

2

130—150

18—20

3—4

8—10

2—3

»

3

0,10

Без при­садки

3

120—140

20—25

6—8

2—3

»

3

0,05

То же

3

160—190

18—20

6—8

2—3

»

5

0,15

»

3

160—180

18—20

8—10

2—3

Сварка

5

0,05

»

3

180—200

18—20

8—10

2—3

с двух сторон

* Напряжение дуги 10—12 В.

Толщина, мм

Пористость

Диаметр присадоч­ной проволоки, мм

Ток сварки, А

Расход аргона, л/мнн

Примечание

для защиты дуги

для защиты обратной стороны шва

2

0,10

Без присадки

70—90

3—4

2—3

Сварка с одной сто-

3

0,30

2

50—60

6—8

2—3

То же

3

0,40

2

40—50

6—8

2—3

»

5

0,30

2

50—60

6—8

2—3

Сварка с двух сто­

рон

5

0,15

Без присадки

70—90

6—8

2—3

То же

ТАБЛИЦА 39.7

* Диаметр вольфрамового алектрода 2 мм, напряжение дуги 10 — 12 В.

[1]evTi = --^- + 0,094. (3.4)

[2] Могут быть использованы также для лазерной, газоплазменной и дру­гих видов наплавок.

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ (Чернышова Т. А.)

38.1. Классификация Композиционные материалы — это материалы, армированные наполнителями, определенным образом расположенными в матрице Наполнителями чаще всего являются вещества с высокой энергией межатомных связей, высо­копрочные и высокомодульиые, однако в сочетании …

ПЛАСТМАССЫ (Зайцев К. И.)

37.1. Состав и свойства 37.1.1. Получение пластмасс Пластмассы — это материалы, полученные на основе синтетических нли ес­тественных полимеров (смол). Синтезируются полимеры путем полимериза­ции или поликондеисацни мономеров в присутствии катализаторов при …

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.