Какие металлы можно сваривать

Сварка разнородных металлов

Получение высококачественной сварной конструкции — это сварка идентичных, или же хотя бы похожих по строению металлов. Однако, существует множество случаев, когда сварные конструкции производятся из металлов различных составов и свойств. Причина для того — износ, высокие температуры или другие условия, где от разных частей сварной конструкции требуются разные свойства.

Это создаёт необходимость производства сварных конструкций из разнородных металлов. Такая необходимость возникает в самых разных сферах производства всё чаще. Данная статья написана, чтобы предоставить информацию по успешному составлению комбинаций между некоторыми из более доступных видов металлов.

В случае качественной сварки металлов разнородных видов прочность полученной конструкции примерно совпадает с показателем прочности одного из двух соединяемых металлов, а именно того, чей показатель более низкий. Таким образом, эта система обладает таким пределом прочности и ковкостью, при которых сварочный шов, соединяющий конструкцию, не сможет разойтись. Соединения могут быть произведены между многими видами металлов с помощью разных способов сварки.
Проблема сварки подобных металлов связана с тем, что для таких процессов вначале нужно изучить фазовую диаграмму интерметаллического соединения. Если между выбранными металлами возможна свариваемость, то это объединение будет успешно произведено. В противном случае этого сделать не удастся.

Соединения между металлами необходимо изучить на предмет подверженности коррозии и деформируемости. Микроструктура такого соединения очень важна. Иногда приходится использовать третий металл, чтобы успешно произвести сварку.
Ещё один фактор, который определяет время службы любого соединения двух металлов – коэффициент теплового расширения. Если коэффициенты двух металлов сильно различаются, то оно может вскоре разрушиться.

Помимо прочего, стоит обратить внимание на различие температур плавления металлов. Она также крайне важна, поскольку из-за этой разницы один из металлов будет расплавлен задолго до другого при едином для обоих элементов температурном воздействии. Когда металлы с разными температурами плавления и коэффициентами теплового расширения нужно объединить, то сварочный процесс с высокой тепловой мощностью поможет произвести соединение быстрее, что, несомненно, является преимуществом.

Расстояние на электрохимической шкале показывает устойчивость металлов к коррозии в интерметаллической зоне. Если они расположены далеко, то коррозия станет серьёзной проблемой.

Использование промежуточного металла

В некоторых случаях, как и упоминалось прежде, можно создать сварочную конструкцию из двух металлов, только использовав нечто в качестве переходного материала. Например, при сварке меди со сталью. Такие элементы невозможно сварить напрямую, но, например, никель можно сварить с каждым из них. Таким образом, с помощью промежуточного металла данное объединение будет произведено.

Ещё объединить разнородные металлы можно использовав композитную вставку между ними. Эта вставка состоит из другого промежуточного объединения между разнородными металлами, совершенного с помощью сварочного процесса, который не требует нагревания.

Процессы сварки для композитных вставок

Далее следует краткое описание сварочных процессов, которые могут использоваться для создания композитных вставок:

• Cварка взрывом
• Холодная сварка
• Ультразвуковая сварка
• Сварка трением
• Сварка сопротивлением высокочастотным током
• Диффузионная сварка
• Перкуссионная сварка
• Лазерная сварка
• Дуговая сварка

Сваривание алюминия с различными металлами

Металлы обладают широким диапазоном температур плавления. У алюминия она составляет примерно 650 градусов Цельсия, у железа — примерно 1538 градусов. Поэтому при плавке алюминий расплавится задолго до стали.
Фазовая диаграмма сварки алюминия с железом показывает, что сплавы железа с алюминием с долей железа более чем 12 % почти не имеют ковкости. Также, у алюминия и железа большая разница между коэффициентом теплового расширения, теплопроводимостью и теплоёмкостью. Это может стать причиной термических напряжений.
Самый действенный способ – использовать алюминиево-стальные (биметаллические) переходные вставки для сваривания сплавов алюминия со сталью при помощи электродуговой сварки.

Еще один способ — покрыть железо металлом, совместимым с алюминием. Успех в этом случае зависит от того, чем покрывается железо, а также толщины слоя и прочности соединения железа и этого металла. Покрыв цинком железо, можно сварить его с алюминием при помощи дуговой сварки. Для сварки алюминия с нержавеющей сталью можно использовать переходные вставки. Также можно использовать вышеупомянутый метод покрытия.
Сваривание алюминия с медью может быть осуществлено с помощью переходной вставки.

Сваривание меди с различными металлами

Медь и её сплавы можно сварить со сплавами железа и с нержавеющей сталью. Для более тонких частей сварочной конструкции можно использовать аргонодуговую сварку с содержащим сплав меди присадочным прутком. Импульсный режим позволяет сделать получение качественного сплава более простой задачей. Дуга должна быть направлена на медную часть конструкции. Для более широких частей конструкции стоит сперва покрыть сталь вышеупомянутым присадочным материалом. Медь следует предварительно нагреть.
Ещё один метод – наплавить медь никельсодержащим электродом. Рекомендуется сделать два слоя. В этом случае её вначале нужно разогреть примерно до 540 градусов Цельсия.
Медь также можно сварить с нержавейкой, а латунь – со сплавами железа.

Сваривание никелевых сплавов с железом.

Никелевые сплавы, такие как монель и инконель могут быть сварены с низколегированной сталью с помощью любого из процессов дуговой сварки с использованием материалов-наполнителей. Таким же образом их можно сварить с нержавейкой, если использовать подходящий электрод.

В случае, если вам понадобится любое сварочное оборудование, материалы, а также квалифицированная консультация — специалисты компании Земля Сварщиков помогут найти ответ и/или наиболее эффектиное решение поставленной задачи.

Практически каждому человеку приходится сталкиваться с использованием сварки. Сварочный аппарат является необходимой вещью для решения бытовых проблем. Правильно варить не получается с первого раза – это факт. Поэтому для того, чтобы можно было сваривать металл у себя дома, нужно знать основные принципы работы с электросваркой и знать, что ею можно сваривать.

Для сваривания в быту можно использовать любой сварочный аппарат с максимальным сварочным током 160 Ампер. Принцип работы электросварки заключается в том, что при его работе возбуждается электрическая дуга между поверхностью свариваемого металла и электродом.

Правильно сваривать электро сваркой у Вас получится только в том случае, если Вы будете соблюдать простейшие правила зажигания сварочной дуги. К свариваемой детали крепится один из проводов, который идет от трансформатора и называется «массой». Другой провод со вставленным электродом в электродный держатель подносится к месту сваривания и с помощью прикосновения возбуждается электрическая дуга.

Для того чтобы правильно производить сваривание электрической сваркой, нужно обеспечить стабильное горение сварочной дуги. Этого можно достичь правильно подобрав оптимальное расстояние между сварочным электродом и свариваемой деталью. Обычно сварочная дуга прекрасно горит на расстоянии 2 – 6 миллиметров. Под влиянием температуры металл сварочного электрода расплавляется и заполняет углубление, которое образовалось в результате воздействия дуги на металл. Передвигая электрод вдоль шва, сварщик заполняет это место раскаленным металлом. Важной составляющей сваривания является выбор присадочного электрода.

При сварке электросваркой нужно ориентироваться на вид и состав свариваемого металла. Для электрической сварки применяются стальные, медные, чугунные, медные и латунные электроды. Для сваривания углеродистых, конструкционных и малоуглеродистых сталей применяются электроды марок : 342, 360, 385, 332, 338, 385, 370 и другие.

В маркировке таких электродов используется индекс, который обозначает вязкость сварочного шва, а цифры, стоящие после него – твердость металла. Основным требованием при подборе сварочных электродов для сварки электрическим сварочным аппаратом является соответствие толщине металла.

Правильно производить сваривание электросваркой поможет поддержание электрода в правильном положении. Угол электрода по отношению к сварочному шву должен составлять приблизительно 75 градусов в направлении электрической дуги. При возникновении дуги нужно использовать метод чирканья и метод подъема. В первом случае нужно кончиком электрода сделать движение похожее по манере зажигания спички, а в случае поджога ведется по шву.

Второй метод заключается в постукивании и подъеме сварочного электрода при возникновении сварочной дуги. Электрической сваркой можно производить сваривание всех металлов, для которых существуют соответствующие сварочные электроды. Исключением являются очень тонкие металлы, например фольга.

Свариваемость металлов – это способность металлов разных видов или их сплавов образовывать соединения, соответствующие техническо-эксплуатационным требованиям при установленной технологии сварки.

Возможность сваривать разносоставные стали и другие металлы между собой позволяет объединять лучшие качества различных материалов. Такой подход значительно повышает функциональность изделий, но требует особых условий, в которых возможна сварка разнородных металлов и сплавов.

Соответствующие технологии разработаны, чтобы решать проблемы, связанные с различными свойствами соединяемых металлов (температура плавления, теплоотдача, глубина проплавления, образование оксидной пленки).

  • Варианты свариваемых пар разнородных металлов
  • Сварка разнородных металлов и сплавов, используемые присадочные материалы

Варианты свариваемых пар разнородных металлов

Группы сплавов, наиболее часто применяемые при разнородном сваривании

  • Сплавы на основе железа (Fe), которые, в свою очередь, подразделяются на подгруппы:
  • Углеродистые стали
  • Низкоуглеродистые легированные стали
  • Инструментальные пружинные стали
  • Нержавеющие стали
  • Чугуны
  • Никельные сплавы (Ni)
  • Чистый никель
  • Монель
  • Никонель
  • Нимоник
  • Хастелой
  • Медные сплавы (Cu)
  • Чистая медь
  • Латуни
  • Оловянные бронзы
  • Алюминиевые бронзы
  • Кремниевые бронзы
  • Никельно-медные
  • Алюминиевые сплавы (Al)
  • Магниевые сплавы (Mg)
  • Титановые сплавы (Ti)
  • Кобальтовые сплавы (Co)

Наиболее распространенные пары соединяемых материалов, которые встречаются в промышленности

  • Сплавы на основе Fe + Al, алюминиевые сплавы
  • Сплавы на основе Fe + Cu, медные сплавы
  • Сплавы на основе Fe + Ti
  • Сплавы на основе Fe + Mb
  • Сплавы на основе Fe + Nb
  • Cu + Al
  • Ti + Al
  • Ti + тантал
  • Ti + Cu
  • Mb + Cu

Для большинства представленных вариантов сварки разнородных металлов и сплавов характерны большие отличия в температуре плавки, физико-тепловых свойствах, показателях расширения материалов.

Сварка разнородных металлов и сплавов, используемые присадочные материалы

Множество факторов определяют качественное состояние сварного шва, когда необходимо соединить материалы с отличающимися характеристиками. Образования оксидной пленки, разная температура плавки, взаимодействие при нагревании с газом и другие трудности, которые возникают при сваривании. Особенно капризный в отношении посторонних примесей алюминий и походные от него сплавы.

Сваривание алюминия и его сплавов со сталями

Процесс сваривания затрудняется активным возникновением оксидной пленки, которая мгновенно покрывает поверхность этого металла.

Разделка сварочных фасок производится под углом 70˚. Шов с таким углом обладает наибольшей надежностью. Перед свариванием кромки тщательно зачищают при помощи пескоструя или другим механическим путем для покрытия активирующим слоем. Самым распространенным и экономичным покрытием является оцинкование.

  • При гальваническом оцинковании оптимальная толщина слоя 30-40 мкм
  • При термическом оцинковании – 60-90 мкм

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом

Присадочный материал – алюминиевый пруток АД1 с включениями кремния.

Технология процесса сваривания

Зажигание дуги производится с присадочного прутка для начала образования валика, благодаря стекающему алюминию. Необходимо свариваемые заготовки расположить в пространстве так, чтобы алюминий при расплавлении натекал на черный металл. При необходимости сварочные валики накладываются в несколько слоев. Главное не допустить перегрев стальной детали, что приведет к выгоранию активирующего слоя раньше времени. Сваривание производится по очередности с обеих сторон.

Режим скорости сварки алюминия должен повышаться к концу процесса. Такой метод вырабатывается сварщиком для сохранения активирующего покрытия.

Сваривание меди и ее сплавов со сталями

В этом типе соединений примечательно влияние количества углерода на качество сварного шва. Чем его меньше, тем прочней и качественней выходит взаимопроникновение в области смешивания. Благотворно на свариваемость влияют марганец (Mg) и кремний (Si).

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом, ручная дуговая – плавящимся электродом, плазменное наплавление с использованием в качестве присадки токоподводящей проволоки.

Материалы для присадки – при сваривании чистой меди и бронзы БрАМц, БрКМц; для латуни Л90, 09Г2; при флюсовой сварке проволока марки М и БрКМц; для сваривания в атмосфере защитных газов МНЖ, БрКМц, БрАМц.

Флюсы — АН-26; ОСЦ-45

Технология сварочного процесса – быстрое динамическое расширение меди вследствие нагрева образовывает множество мелких микротрещин в стали в области (и около) сплавления. Для получения швов с оптимальными свойствами рекомендуется присадочный материал с вместительностью железа не более 10%.

При сварке нужно следить, чтобы было минимальное проплавление стали. При сваривании дуга должна быть смещена в сторону цветной заготовки.

Сваривание титана со сталью

Образование ломких интерметаллических областей не позволяет добиться качественных сварочных швов при прямом сваривании. Для получения качественных соединений применяются промежуточные вставки.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом

Технология сварочного процесса – наилучшие прочностно-пластичные показатели соединений дало применение БрБ2 (промежуточных вставок) из обработанной температурой бронзы и технического тантала. Для достижения особого качества швов сварка производится в специальных боксах с контролируемым микроклиматом.

Сваривание меди с алюминием

Образование ломких областей и другие различающиеся свойства этих цветных металлов значительно затрудняют процесс сваривания.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом по флюсу

Технология сварочного процесса – после очищения медь проходит оцинковку для формирования активирующего слоя не более 60 мкм. В целом процесс схож со свариванием алюминия и стали, при котором смещение сварочной дуги происходит в сторону металла с большей температурой плавления. Для повышения свойств шва применяется 5 % легирование кремнием.

Сваривание алюминия с титаном

В этом случае появляются затруднения с возникновением интерметаллической зоны, приводящей к хрупкости стыка.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом

Материал для присадки – алюминиевая проволока AB00

Технология процесса сварки – тщательно зачищенные кромки с разделанными фасками алитируют (аллюминизируют при нагреве 800 – 830˚С). Сваривание производят обычным методом для алюминиевых сплавов, смещая дугу в сторону более тугоплавкого материала.

Сваривание меди и ее сплавов с титаном

Образование хрупких зон предотвращается использованием промежуточных вставок из сплавов титана.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом

Технология процесса сварки – для вставок используются сплавы титана с включением легирующих добавок молибдена или ниобия типа ВТ15. Структуры кристаллических решеток таких вставок схожи с кристаллической структурой меди. Методы сваривания те же самые, что применяются при сварке меди и ее сплавов.

Сваривание ниобия, тантала и молибдена со сплавами цветных металлов и сталями

Поскольку эти элементы используются в качестве вставок для соединения – они имеют высокие показатели свариваемости.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом

Технология процесса сварки – возможность типов сварных соединений этих элементов указана выше на примере вставок для соединения. При соединении тантала и меди в качестве присадки используется БрБ2 (бериллиевая бронза). Для сварки зачастую применяются боксы с регулируемым микроклиматом.

Естественно, что перечислены далеко не все способы. Указаны наиболее широко используемые технологии сварки разнородных материалов. Например, существует высокотехнологическая электронно-лучевая сварка, производящаяся в специальных вакуумных камерах направленным потоком электронов. Но такой способ возможен исключительно в рамках профильных предприятий.

Оцените статью
Добавить комментарий