ТЕОРИЯ сварочных процессов

Металлургические особенности вакуумной защиты сварочной ванны

Применение в авиакосмической и ракетной технике новых конструкционных материалов на основе титана, молибдена, вана­дия и других химически активных и тугоплавких металлов потре­бовало разработки принципиально новых методов сварки и более эффективных способов защиты зоны сварки.

Значительные трудности дуговой сварки указанных металлов обусловлены тем, что наличие в шлаковой и газовой фазах кисло­рода, азота, водорода и их соединений вызывает охрупчивание, появление пор и резкое ухудшение физико-механических свойств сварных швов.

Получение высококачественных сварных соединений из хими­чески активных металлов оказалось возможным только после раз­работки оборудования и технологического процесса сварки элек­тронным лучом в вакуумной камере. При давлении р< 1,3 • 10 1 Па в сварочной камере уже обеспечивается содержание кислорода и азота значительно ниже концентрации этих вредных примесей в аргоне высшего сорта, используемого для защиты сварочной ван­ны при атмосферном давлении.

Металлургические особенности образования шва при элек­тронно-лучевой сварке во многом обусловлены чрезвычайно вы­сокой плотностью энергии, выделяемой в пятне нагрева (примерно

5* 10 Вт/см ), и физическими условиями плавления металла в ва­кууме. Это обеспечивает следующие преимущества:

1) благодаря весьма высокой интенсивности и сосредоточенно­сти такого источника нагрева, как электронный луч, достигается исключительно узкое и глубокое проплавление металла в вакууме с весьма незначительной по протяженности околошовной зоной, что обеспечивает сокращение объема высокотемпературного на­грева металла и растворенных в нем газов;

2) кратковременность пребывания сварочной ванны в расплав­ленном состоянии, ее малый объем и незначительные размеры зо­ны сплавления способствуют также уменьшению отрицательного влияния диффузионных процессов, вызывающих пористость ме­талла шва;

3) положительное влияние вакуума на качество сварных со­единений выражается в том, что значительно ускоряются и облег­чаются процессы диссоциации оксидов газов не только в поверх­ностных, но и во внутренних слоях металла. Удаление кислорода и азота из сварочной ванны при электронно-лучевой сварке проис­ходит тем полнее, чем больше упругость диссоциации оксидов и нитридов. Так, при сварке меди, кобальта, никеля обеспечивается

практически полная диссоциация оксидов этих металлов в камере

_2

с разрежением р < 6,5-10 Па. Также интенсивно диссоциируют нитриды алюминия, ниобия, хрома, магния, молибдена;

4) высокая степень разрежения, которая может быть достигну­та в сварочной камере при сварке электронным лучом, способст­вует разрушению поверхностных загрязнений и оксидных пленок, которые, как правило, препятствуют получению качественного сварного соединения при дуговых способах сварки.