Сварка никеля (стр. 4 из 5)

Титан. Его вводят в присадочный сварочный материал для того, чтобы получить швы без пор (раскисление). Для сплавов, содержащих хром, это часто не требуется, поскольку хром сам может связывать газы. В отношении дисперсионного отверждения титан влияет подобно алюминию. При определённых критических концентрациях при сварке возникает, однако, опасность появления трещин. Допустимое содержания алюминия и титана при WIG – сварке выше, чем при дуговой сварке. По этой причине следует предпочитать названный первым способ для сварки дисперсионно-твердеющих сплавов. Склонность к появлению трещин возникает главным образом в наплавленном металле, а не в зоне термического влияния.

Бор. Обычное его содержание 0,03 – 0,10%. Путём добавки бора улучшают механические свойства сплавов при высоких температурах. Однако самое небольшое содержание бора (г 0,003%) при сварке приводит к высокой склонности образования горячих трещин; по-видимому, на границах зёрен, подобно сере, фосфору и цирконию, бор образует легкоплавкую эвтектику с никелем.

Не преднамеренно вводимые легирующие элементы.

Сера. Она является самым вредным элементом в никелевых сплавах. Растворимость серы в твёрдом никеле < 0,005%. Количество серы, превышающее это значение, выделяется в виде сульфида никеля вдоль границ зёрен. Эгектика Ni - Ni

S плавится при температуре 637°C, являющейся чрезвычайно низкой. Никель поглощает серу в критической области температур от 300 до 900°С из твёрдых, жидких, газообразных или парообразных веществ, например из масла, жира, горячих газов, а также из пламени при газовой сварке. Поэтому необходима очистка поверхностей металла перед сваркой.

Вспомогательные мероприятия: добавление марганца, магния, ниобия, титана и алюминия. При неочищенных листах влияние этих элементов, однако, недостаточно для того, чтобы помешать горячему растрескиванию. Вследствие низкой температуры плавление эвтектики сера также очень опасна как в зоне термического влияния, так и в наплавленном металле.

Свинец. Он влияет в таких же концентрациях, как и сера. И, однако, его редко рассматривают как примесь. Свинец не растворим в Ni, поскольку является жидким до температуры плавления. Он образует плёнку по границам зёрен, что приводит к горячему растрескиванию.

Фосфор. Он влияет также, как сера и свинец. Соответствующая эвтектическая реакция протекает при 870°С. Уже всего сотые доли процента фосфора приводят к горячему растрескиванию в наплавленном металле, но не в зоне термического влияния.

Элементарные газы. Кислород, азот и водород создают проблему только в отношении парообразования. Образование трещин, наоборот, едва связано с имеющимися растворёнными газами. Содержание титана и алюминия в сварочном присадочном материале достаточно высокое, чтобы исключить влияние газов на образование пор.

Состояние после термообработки.

Сплавы сваривают главным образом в не полностью отожженном состоянии. После интенсивной холодной деформации металла в областях в областях выполнения сварки перед сваркой следует ещё раз провести отжиг изделия. Дисперсионно-твердеющие сплавы также следует сваривать только после неполного отжига, так как в противном случае вследствие малой пластичности сплавов следует учитывать появление трещин от внутренних напряжений. Необходимо также принимать во внимание некоторый спад прочности.

Очистка.

Перед сваркой необходимо обезжирить поверхность с обеих сторон листа минимум на 25 мм по обе стороны от сварного шва и прошлифовать.

Газовая сварка.

Применима для всех никелевых сплавов, кроме сплавов типа Ni – Cr – Fe (нимоник 80, 80А и 90); однако этот способ применяют ещё пока редко.

Газы. Ацетилен, находящийся в баллонах, является наиболее предпочтительным горючим газом (более лёгкое регулирование пламени и лучшая очистка). Вносимый вместе с газом ацетон может быть причиной образования трещин. Применяют восстановительное пламя (лёгкий избыток ацетилена).

Горелка. Сопло такое же, как для стали, однако для сварки чистого никеля выбирают сопло на один размер больше.

Флюс. Для никеля и сплавов Ni – Mo флюс не требуется. Для обычных никелевых сплавов следует применять флюсы, не содержащие бора (в противном случае в наплавленном металле появляются горячие трещины). Сразу же после сварки остатки флюса удаляют стальными щётками или обработкой раствором азотной кислоты (50 частей HNO

на 50 частей воды).

Электрическая дуговая сварка.

Этот способ применяют чаще всего. Вид тока: = (+).

Присадочный материал: однороден основному металлу с добавками против образования пор (по DIN 1 736). Покрытие гигроскопическое, поэтому материалы перед сваркой прокаливают.

Последующая обработка. Угол разделки кромок больше, чем для соединений из стали, так как расплавленная ванна является вязкой.

Положение. Сварку выполняют по возможности в горизонтальном положении.

Техника. С небольшими колебаниями электрода, так как в противном случае выгорают раскисляющие добавки. Дуга короткая, электроды перемещают в наклонном положении (лучше всего угол наклона 20 - 30° по отношению к вертикали). Зажигание дуги производят на выводной планке (иначе образуются поры). Сваривают электродами малого диаметра с небольшой силой тока.

WIG – сварка.

Вид тока: = (-); применение переменного тока возможно.

Зажигание дуги – на выводной планке с помощью осциллятора (его воздействие отчасти сохраняется во время сварки).

Скорость сварки – как можно более высокая.

Защитный газ – сушёный неочищенный сварочный аргон, поддув воздуха исключают; расход 1,0 – 2,8 м

/ч.

Толщина стенки – до 6 мм за один проход.

Защита с противоположной стороны – аргон или медная подкладка.

Присадочный материал – по DIN 1 736.

MIG – сварка.

Вид тока: = (+).

Защитный газ – 99,8%-ный сварочный аргон; расход

1,2 м /ч.

Присадочный материал – по DIN 1 736.

Атомно-водородная сварка.

Использование метода возможно, однако его почти не применяют.

Сварка под флюсом.

Галогенный флюс, составленный из солей фтора и хлора щелочноземельных металлов, позволяет легирующим элементам с высокой склонностью к кислороду (Ti, Al) переходить из электродной проволоки и основного материала в сварной шов с высоким процентным соотношением (80 – 90%).

Контактная сварка.

а) точечная сварка.

Сила тока та же, как и при сварке сталей, но требуется более высокое давление на электродах.

Электроды – высокопрочные медные сплавы с плоскими или слегка закруглёнными торцами. “Прилипаемость” электрода при сварке никеля можно предотвратить путём короткого времени сварки на повышенном токе. При случае торцы электродов серебрят. Прилипаемость отсутствует при сварке монеля вследствие его более высокого сопротивления по сравнению с никелем.

Давление. Более высокое давление, чем при сварке сталей, необходимо обеспечивать, прежде всего, при сварке высокожаропрочных сплавов.

б) Шовная сварка.

Роликовая сварка прерывистым швом применима для всех никелевых сплавов, скорость сварки 80 – 130 точек/мин.

Роликовая сварка непрерывным швом.

Сварочное давление следует устанавливать более высоким, чем для стали, за исключением сварки чистого никеля.

в) Сварка оплавлением.

При сварке никелевых сплавов требуется большая энергия, чем для стали (так как их электросопротивление меньше). Для того чтобы избежать перегрева, следует располагать место сварки по возможности ближе к электродным клеммам. Требуется высокое давление осадки; осадку начинают непосредственно перед окончанием протекания тока. При запаздывающей осадке появляются шлаковые и оксидные включения. Если, наоборот, ток протекает дольше, чем в течении двух периодов после начала осадки, то появляются мелкие поры и межкристаллитные включения. При сварке необходимо очень точное регулирование параметров; целесообразен предварительный подогрев.

Термообработка.

Очистка перед термообработкой.

Необходима тщательная очистка поверхностей, чтобы предотвратить поглощение серы из жира, смазки и пр. Очистка состоит из обезжиривания обычными средствами и последующего промывания в 10%-ной серной кислоте, а затем многократного промывания в воде. Механическую очистку проводить путём песко- или дробеструйной обработки или шлифования.

Атмосфера в печи.

Следует обеспечить отсутствие поглощения из атмосферы печи серы. Если изделие из никеля отжигают длительное время при температуре > 900°С, то наступает охрупчивание из-за окисления по границам зёрен. Однако его распространение вдоль границ зёрен в противоположность воздействию серы происходит медленно. Поэтому при небольшой длительности отжига можно не учитывать эти нарушения.