 |
Сварка магниевых сплавов
|
|
|
|
Магний обладает еще большим сродством к кислороду, чем титан; поэтому его свариваемость хуже свариваемости титана.
Магний, соединяясь с кислородом, образует тугоплавкую и тяжелую окись магния. Температуры плавления магния и окиси магния соответственно равны 651 и 2150°С, удельные плотности - соответственно 1, 74 и 3, 2 г/см3, т. е. почти в 1, 5 раза меньше плотности алюминия и в 4, 5 раза меньше плотности железа, поэтому удельные показатели механических характеристик многих сплавов на основе магния превосходят аналогичные показатели свойств других материалов. Плотность магниевых сплавов - около1, 8 г/см3. Временное сопротивление сплавов при растяжении составляет от 21 до34 кгс/см2.
Магний и его сплавы являются наиболее легкими конструкционными материалами. Наиболее распространенными легирующими элементами в магниевых сплавах являются алюминий и цинк.
Отличительной чертой магния и его сплавов является повышенная чувствительность к коррозии во многих средах. Это объясняется тем, что оксидная пленка на поверхности металла рыхлая и не обладает высокими защитными свойствами, например оксидная пленка на алюминии.
Магний – один из наиболее активных по отношению к кислороду металлов. В результате его окисления образуется оксид MgO, покрывающий поверхность металла пленкой. Температура плавления оксида магния 2800 º С, плотность 3, 65 г/см3. В связи с высокой температурой плавления оксидная пленка на магниевых сплавах, также как и при сварке алюминия, затрудняет образование общей сварочной ванны и должна быть разрушена или удалена в процессе сварки. Оксидная пленка на магниевых сплавах отличается рыхлостью и способна удерживать большое количество влаги.
|
|
|
Водород обладает способностью растворяться в магнии в гораздо больших количествах, чем в алюминии. При температуре плавления металла в нем растворяется до 50 см3/100 г металла и резко снижается при кристаллизации. В связи с понижением растворимости водорода в жидком металле при охлаждении имеется возможность выделения его в виде пузырьков и образования газовых пор. Мерами снижения пористости при сварке магниевых сплавов является уменьшение поверхности основного и присадочного металлов, участвующих в образовании швов, и применение тщательной обработки поверхности проволоки и свариваемых кромок перед сваркой. При кристаллизации магния в металле шва образуется крупнокристаллическая структура. Появление эвтектики по границе зерен в виде сплошных прослоек приводит к образованию горячих трещин. Повышение сопротивляемости сплавов к образованию горячих трещин достигается введением в их состав модификаторов.
При сварке магниевых сплавов, упрочняемых термообработкой наряду с укрупнением зерна в зоне термического влияния, возможен распад твердого раствора и оплавление границ зерен. Это приводит к разупрочнению металла околошовной зоны (до 0, 7–0, 9 прочности основного металла) и иногда к образованию трещин. В связи с высоким коэффициентом теплового расширения магниевых сплавов в сварных соединениях возникают остаточные напряжения при сварке, вызывающие коробление конструкций. Деформации могут способствовать возникновению трещин. Для предупреждения трещин и уменьшения деформаций, особенно для толстых деталей, в некоторых случаях рекомендуется сварка с подогревом, а иногда и последующая термообработка для снятия напряжений.
Магниевые сплавы свариваются вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.
Газовая сварка, дуговая сварка покрытыми электродами и угольным электродом применяются редко. Аргонодуговую сварку рекомендуется применять для всех магниевых сплавов. Газовую сварку можно применять только для сплавов марок МА1, МА2, МА8, МЛ2, МЛ5 и МЛ7 и лишь с применением флюса из фтористых солей.
|
|
|
Наилучшим флюсом считают флюс ВФ-156 (33, 3% фтористого бария, 24, 8% фтористого магния, 19, 5% фтористого лития, 14, 8% фтористого кальция, 4, 8% натриевого криолита, 2, 8% окиси магния).
Из всех способов сварки основное значение в настоящее время имеют способыдуговой сварки магниевых сплавов в среде аргона вольфрамовым и плавящимся электродами. При сварке этими способами исключается опасность коррозии, вызванной остатками флюсов. Основное и наиболее желательное соединение стыковое. Сварка их производится на подкладках с достаточно глубокими канавками, обеспечивающими удаление оксидных включений в проплав. В связи с недостаточной пластичностью магниевых сплавов отбортовка кромок даже для металла малых толщин практически не применяется. Встык без скоса кромок рекомендуется сваривать соединения только за один проход при односторонней сварке на прокладках. Двусторонняя сварка стыковых соединений без разделки кромок не рекомендуется из-за опасности появления в швах большого количества оксидных включений.
При сварке соединений из металла толщиной более 6–10 мм применяют разделку с односторонним скосом кромок и для металла толщиной более 20 мм при наличии двустороннего подхода – разделку с двусторонним скосом кромок. В последнем случае перед выполнением шва с обратной стороны необходима предварительная разделка корня первого шва.
Непосредственно перед сваркой поверхность кромок свариваемых деталей подвергают специальной обработке для удаления оксидной или защитной пленок и имеющихся загрязнений. Для этой цели поверхность зачищают шабером или стальными щетками или обрабатывают в химических ваннах специального состава.
Для сварки конструкций из магниевых сплавов применяют: ручную и автоматическую аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом и автоматическую сварку вольфрамовыми электродами трехфазной дугой в среде аргона первого состава. Сверку выполняют на стальных подкладках с канавками для формирования проплава. С целью разрушения оксидной пленки используют переменный ток.
|
|
|
Ручной и автоматической сваркой вольфрамовым электродом встык без разделки кромок за один проход могут быть сварены листы толщиной 2–6 мм. Для металла толщиной более 5 мм может быть использована дуговая сварка плавящимся электродом со струйным пере носом электронного металла. Процесс ведется на постоянном токе обратной полярности. Сварка плавящимся электродом особенно эффективна для соединения металла большой толщины. При сварке встык без скоса кромок за один проход плавящимся электродом могут быть сварены листы толщиной 5–10 мм.
Контрольные вопросы:
1. Какое напряжение холостого хода допустимо для сварочных источников питания дуги?
2. В чем заключаются особенности сварки технического титана и его сплавов? Их поведение при сварке.
3. В чем заключаются основные трудности сварки плавлением титана и его сплавов?
4. Почему плохо свариваются магний и его сплавы?
5. Почему не применяют дуговую сварку покрытыми электродами для титановых сплавов?
|
|
|
