Сварка стали с никелем и алюминием с помощью полуавтоматов Эсаб
Сварка стали с никелем и алюминием с помощью полуавтоматов Эсаб
Для сваривания соединений из различных металлов используются различные сварочные полуавтоматы, ручные инверторы и автоматизированные сварные комплексы – однако их работа имеет определенную специфику. Известно, что сталь и вообще сплавы железа более всего распространены в промышленности и чаще всего подвергаются промышленной сварке. По объективным причинам технологического и эксплуатационного характера часто требуется сваривание стальных изделий с другими металлами. Например, для нужд машиностроения, на предприятиях химического промышленности и нефтеперерабатывающего комплекса требуется сварка никелевых сплавов со стальными изделиями (обычно хромоникелевого или низкоуглеродного состава). Принцип и качество такого неразъемного соединения определяется физическим и кристаллохимическим подобием материала заготовок.
В чистом виде Fe и Ni близки друг к другу по совокупности металлургических свойств. Они хорошо растворяются в бинарном расплаве, не создают интерметаллидных образований, зона их сплавления свободна от диффузионных слоев. Однако не стоит полагать, что стандартное оборудование для сварки Эсаб столь же качественно обработает стык «Fe + Ni», как и обычный узел из стальных деталей. Главной проблемой железоникелевых швов являются трещины кристаллизационной природы и массовая пористость, устраняются эти дефекты различными мерами.
Кристаллизационное растрескивание железоникелевых швов инспирируется наличием в сварочной ванне серы, фосфора и молекулярного кислорода. Атомы S и Р вредоносны сами по себе, активно взаимодействуя с никелем и образуя легкоплавкие соединения. Кислород же становится своеобразным катализатором, усиливая миграцию серы в расплаве. Поэтому технологическими мерами по предотвращению образования кристаллизационных трещин и пор в сварных соединениях Ni и Fe являются:
- Уменьшение концентрации чистого никеля в расплаве до 30 %;
- Использование электродов и присадок без фосфора и серы, с незначительной окислительной способностью;
- Тщательная технологическая подготовка обоих основных материалов и расходных частей – обезжиривание стыка, механическая и химическая очистка кромок и т.д.;
- Легирование расплава непосредственно при сварке. Например, молибден обладает высокой энергией активации и нейтрализует атомарную серу и фосфор. Марганец, алюминий и хром связывают молекулярный кислород и эффективны как раскислители. Однако стоит помнить, что легирование железоникелевых швов такими металлами существенно повышает их удельную стоимость и более актуально для ответственных сварочных работ.
Сварка стали с алюминием
Комбинированные металлические узлы, получаемые сваркой алюминия со сталью, встречаются куда чаще железоникелевых швов. Они актуальны для судостроительных и вагоностроительных предприятий, на химическом производстве и в авиационных цехах. Снижение общего веса конструкции, стойкость композитного изделия к агрессивной среде при сохранении прочностных качеств – очевидные преимущества таких узлов. Однако сваривается Al со сталью значительно хуже, чем никель.
У этих металлов отмечается большое взаимное несоответствие кристаллической структуры, коэффициентов линейного расширения, теплоемкости, точек плавления и сильное отличие атомарного веса. Железо в алюминии практически не растворяется (0.05 % при 650° С), при плавлении Fe и Al отмечается бурный рост интерметаллидных легкоплавких соединений. Захватываемый расплавом кислород образует окисел Al2O3, ухудшающий свариваемость и создающий пустоты в зоне сплавления. Прочность таких швов требует повышенного содержания железа в ЗТВ – однако по мере роста концентрации Fe значительно снижается пластичность кристаллизующегося образования. Современные сварочные полуавтоматы способны решать подобные сложности, но на этом проблематика сварки Al и Fe не исчерпывается.
Зона сплавления становится местом дислокации обширного диффузионного слоя, состоящего из хрупких соединений типа FemAln. Они не только снижают прочностные качества и эксплуатационную долговечность стыков – интерметаллиды приводят к фатальному уменьшению стойкости к коррозии. С учетом области применения сплавов Fe и Al (см. выше) теряется сам смысл подобной сварки. Прочность, пластичность и коррозионная стойкость требуют взаимопротиворечащих технологических ухищрений. Однако это не означает принципиальной невозможности сваривания алюминия со сталью. Просто нужно знать, что самое наилучшее оборудование для сварки Эсаб или EWM обеспечат прочность сварного узла, сопоставимое с прочностными характеристиками алюминия. И для этого потребуются определенные технологические приемы:
- Предварительное напыление на сталь чистого алюминия либо цинка (гальваническим методом, погружением в горячий расплав и т.п.). Приемлемые результаты удается добиться за счет гальванического нанесения покрытий Cu + Zn и Ni + Zn, однако прочность соединений существенно не достигает аналогичных показателей стальных швов;
- Легирование расплава медью, цинком или кремнием – материалами, снижающими толщину интерметаллидных слоев. Установлено, что марганец обладает обратным эффектом – присутствие Mg в композитном расплаве Fe + Al крайне нежелательно ввиду количественного роста интерметаллидов;
- Использование биметаллических вставок по кромкам свариваемых деталей. Однородный биметаллический прокат контактирует с соответствующей кромкой, то есть структурная формула шва выглядит как Fe + FeAl + Al. Прочность и стойкость таких узлов является наилучшей, однако методу свойственны конструктивные и технологические ограничения – не везде возможно как вставить биметаллическую деталь, так и обеспечить ее двойное проплавление на необходимую глубину.
Пока универсального промышленного способа сварки алюминиевых и стальных деталей непосредственно друг с другом не существует – эта задача относится к актуальным проблемам сварочной теории и практики.
Информация предоставлена интернет-гипермаркетом сварочного оборудования Тиберис - tiberis.ru
Все статьи по строительству и ремонту>>>
Бесплатный хостинг, бесплатный домен: сайт-визитка фирмы, Интернет-магазин, сайт-галерея, сайт за 20 рублей. Доступно всем участникам портала. Победа над высокими ценами на создание сайта! Заказать личный сайт на stroy-z.ru теперь стоит 20 рублей.Предлагаем вам уникальную услугу по размещению Вашей информации в сети на Вашем будущем личном сайте. |
На портале stroy-z.ru выложены файлы нормативных документов: СНИПы, ГОСТы, договора и прочие документы. За качество и соответствие действующих нормативных документов редакция ответственности не несет. Также редакция сайта напоминает о том, что все документы, находящиеся на сайте предназначены для бесплатного скачивания и личного использования. Редакция строительного портала не преследует коммерческих интересов в распространении нормативных документов и предоставляет их для аудитории посетителей своего сайта бесплатно. |
По вопросам работы сайта и размещения рекламы обращайтесь по адресу site_admin@garin-studio.ru