СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ СО СТАЛЬЮ

Стабильность процесса сварки меди и ее сплавов со сталью обеспечивается всеми существующими способами сварки плавлением — ручной электродуговой сваркой плавящимся и неплавящимся электродом, автоматической и полуавтоматической сваркой под слоем флюса, сваркой в среде защитных газов, газовой сваркой и пайкой и др.

Ручная электродуговая сварка меди и сплава МНЖ5-1 со сталями должна производиться с применением короткой дуги без колебаний или с минимальными колебаниями.

Скорость сварки должна быть максимальной для данного режима сварки. В месте обрыва дуги перед возобновлением сварки металл следует очистить стальной щеткой до метал­лического блеска. Сборка деталей под сварку (прихватка) осуществляется теми же сварочными материалами и на тех же режимах, что и сварка. При подготовке под сварку соединяемых деталей их следует тщательно очистить меха­ническим путем до металлического блеска и обезжирить. Также обязательно обезжиривается и присадочная прово­лока, особенно при сварке в среде защитных газов. /

Ручная электродуговая сварка меди со сталью осущест­вляется электродами «Комсомолец» по ТУ 7404—77—56. Этот способ сварки применяется для выполнения как стыко­вых, так и угловых швов в нижнем и наклонном (до 40—45°) положениях при толщине свариваемых деталей 2 мм и вы­ше. В зависимости от толщины свариваемых деталей и кон­фигурации изделия сварка производится с предварительным подогревом или без него. Некоторые режимы сварки при­ведены в табл. 3.

Для сварки сплава МНЖ5-1 с малоуглеродистыми и низколегированными сталями марок СтЗ, Ст4, 09Г2 и др. применяются электроды марки МНЖ5-1 с покрытием «ЗТ».

Сила тока при сварке берется примерно такая же, как и для сварки стальных изделий той же толщины. Однако, так как теплопроводность меди в несколько раз больше теплопроводности стали, электрод при сварке несколько смещается в сторону меди.

При толщине свариваемых деталей от 3 мм и выше может применяться автоматическая сварка под слоем флюса (мар­ки ОСЦ-45) стыковых и угловых швов. Для сварки меди со сталью применяется медная электродная проволока мар­ки Ml или проволока из бронзы марки Бр. КМцЗ-1, для сварки сплава МНЖ5-1 со сталью—проволока марки МНЖ5-1. Для соединения меди со сталью при толщине деталей от 1 мм и выше успешно применяется и аргоно­дуговая сварка неплавящимся электродом, В качестве

рисадочного материала берется бронза марки Бр. КМцЗ; электрод вольфрамовый, ток постоянный, полярность пря­мая. Режимы сварки приведены в табл. 3.

Химический анализ металла шва при дуговой сварке меди марки Ml со сталью Ст4 электродами «Комсомолец» дал следующие результаты: 55,4% Си; 0,08% С; 1,16% Si; 0,035% Р, остальное—железо.

При сварке сплава МНЖ5-1 со сталью марки Ст4 элек­тродами МНЖ5-1 с порытием «ЗТ» химический состав

Сталь

Рис. 13. Типовые сварные соединения тонколистовой ме­ди со сталью.

металла шва следующий: 65,6% Си; 1,72% Ni; 1,08% Si; 0,037% Р, остальное—железо.

Механические свойства сварного соединения проверя­лись при испытании на растяжение и загиб. При сварке меди МЗС со сталью марки Ст4 и испытании на разрыв

14,8 —27,4 1П_7

Ю

21,8 I 114

(в числителе здесь и дальше указаны минимальные и макси­мальные значения, а в знаменателе — средние).

Эскизы сварных стыковых соединений медь — сталь при­ведены для примера на рис. 13.

/Наибольшее распространение получил способ соедине­ния медных сплавов (Бр. Х08 и др.) с нержавеющей аусте - нитной сталью Х18Н10Т через промежуточную вставку из аустенитоферритной стали 1Х21Н5Т (ЭИ811), которая за счет большого количества a-фазы (до 60—70%) обладает весьма высокой стойкостью против образования трещин при

сварке с медью.) В работе Дениса Е. А. и др. [1 ] сообщается о возможности пол учения качественных сварных соединений нержавеющих аустенитоферритных сталей с медью, причем показано, что при наличии в стали более 30% a-фазы диф­фузионное проникновение меди в сталь прекращается. _

" Проведенные исследования по сварке медных сплавов, со сталью 1Х21Н5Т [31] показали, что при достаточно

стали 1Х21Н5Т от температуры:

& эскиз сварного соединения; б — зависимость предела прочности

— - - W - ш - я

и ударной вязкости от температуры*

точном ведении дуги по меди (со смещением на 0,75—1,5 толщины) можно получить сварное соединение удовлетвори­тельного качества.

Определение механических свойств сварных соединений сочетания медный сплав (Си—Ni—Сг—Ті) — сталь

Х18Н10Т через промежуточную вставку из стали 1Х21Н5Т толщиной 2 мм и шириной 10 мм показало (рис. 14),
что пластичность металла шва и околошовной зоны со сто­роны стали 1Х21Н5Т сохраняется достаточно высокой до температуры —70° С, а прочность — не ниже прочности основного металла медного сплава.

Испытания сварных соединений медный сплав — сталь 1Х21Н5Т — сталь Х18Н10Т проводились на специальных разрывных образцах с резьбовой головкой и ударных об­разцах с острым надрезом (радиус надреза равен 0,2 мм) по центру шва соединения медный сплав —• сталь 1Х21Н5Т и соединения сталь 1Х21Н5Т — сталь Х18Н10Т, а также по околошовной зоне соединения медный сплав — сталь со стороны стали 1Х21Н5Т. Сварка выполнялась аргонодуго­вым способом неплавящимся электродом без присадки на постоянном токе прямой полярности. При сварке медного сплава со сталью дуга направлялась по меди со смещением 1,5—2 мм от стыка.

Таким образом, применение вставок небольшой ширины (до 10 мм) из аустенитоферритной стали 1Х21Н5Т может являться одним из способов соединения меди со сталью Х18Н10Т, работающего при температурах не ниже — 70° С.

При сварке меди с аустенитной сталью, от сварных сое­динений которых требуется удовлетворительная работо­способность при низких температурах, необходимо при­менять другие совместимые с ними материалы. Такими материалами могли бы быть сплавы на никелевой основе, поскольку никель обладает неограниченной растворимостью в меди и имеет высокую пластичность при отрицательных температурах.

Опробование н качестве промежуточных вставок и при­садок при сварке меди со сталью Х18Н10Т сплавов на нике­левой основе, таких как ЭИ435, ЭП202 и др. показало, что в ряде случаев удается Получить удовлетворительные по ка­честву сварные соединения. Причем в отличие от вставки из стали 1Х21Н5Т сварные соединения с высоконикелевой вставкой обладают большей пластичностью при температу­рах до — 196° С, Результаты испытания сварных соедине-
ний медный сплав — сталь X18Н ЮТ через узкую вставку из сплава ЭП202 (ХН67МВТЮР) показаны на рис. 15. Выполнение сварных соединений и изготовление образцов из них ничем практически не отличалось от сварных соеди­нений с проставкой 1Х21Н5Т.

При сварке меди со сталью 18—8 через высоконикеле­вые вставки встречаются некоторые трудности..В швах

1±2 h3

сочетания аустенитная сталь — никелевый сплав, выпол* ненных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом» встречаются поперечные трещины, которые, как правило, располагаются в металле шва со стороны стали.

Следовательно, для получения сварных соединений сталь Х18Н10Т — никелевый сплав, свободных от трещин, не­обходимо применить еще один промежуточный слой, кото­рый был бы совместим с обоими материалами, например,

никелевый сплав Х15Н60М15 (ЭП367).Эта присадка за счет высокого содержания молибдена обеспечивает высокую стой­кость металла шва против образования горячих трещин при сварке. Применение однослойных и двуслойных на­плавок шириной до 2—4 мм присадкой ЭП367 на кром­ку пластин из стали Х18Н10Т толщиной 2 мм позволило создать переходную прослойку, совместимую со сталью Х18Н10Т и никелевым сплавом (хромель Х10Н90), который, в свою очередь, сваривался с медным сплавом.

Дефектов в сварных соединениях этих сочетаний мате­риалов не наблюдалось. Сплав ЭП367 применяется для на­плавлення на кромки стали Х18Н10Т, а также в качестве присадки для непосредственного соединения стали Х18Н10Т со сплавом хромель.

Выполнение сварных соединений с двойными промежу­точными элементами усложняет технологический процесс, но отсутствие трещин в сварном соединении делает его целе­сообразным.

Другим способом соединения меди со сталью 18—8 яв­ляется электроннолучевая сварка, при которой, за счет высокой концентрации энергии, удается получить сварные соединения с очень узким швом. Образование сварочной ванны с малым объемом расплавленного металла позволяет получать удовлетворительные по качеству сварные соеди­нения. Для предотвращения перегрева ванны при электрон­нолучевой сварке меди со сталью типа 18—8 луч должен направляться по стыку соединения, либо со смещением на 0,5 мм в сторону меди.