Заказать
Промышленный портал
Аренда, конвейер, инвестиции, производство, оборудование, технологии
Главная / Технология металлов / Сварочное производство / Сварка разнородных металлов / Методы сварки

Методы сварки разнородных металлов

Трудностью получения соединения тугоплавких металлов с другими металлами сваркой плавлением являются ограниченность их взаимной растворимости, существенная разница в температуре их плавления и высокая химическая активность тугоплавких металлов с атмосферными газами в нагретом и расплавленном состояниях. Для ряда тугоплавких металлов (ниобий, молибден, тантал, вольфрам) кислород, азот и углерод являются примесью внедрения с низким пределом взаимной растворимости. Образующиеся в металле шва оксиды, карбиды и нитриды в значительной степени повышают температуру перехода сварного соединения к хрупкому разрушению и снижают механические свойства сварных соединений.

Методы сварки разнородных металлов:

  • сварка с расплавлением соединяемых поверхностей,
  • сварка с расплавлением одного из соединяемых металлов,
  • сварка с промежуточной вставкой из третьего металла.

Элементы, образующие при взаимодействии непрерывный ряд твердых растворов (Nb—Mo, Ti—Nb, Nb—V и др.), но имеющие существенное различие в теплофизических свойствах, и элементы с ограниченной взаимной растворимостью (Fe—Си, Fe—V, Ti—V н др.) могут быть сварены между собой с расплавлением соединяемых поверхностей, однако концентрация элементов в расплаве должна быть строго регламентирована.

Заданную концентрацию соединяемых элементов в металле шва можно получить смещением источника теплоты в сторону одного из расплавляемых металлов или другими технологическими приемами. Например, при электронно-лучевой сварке в вакууме молибденового сплава ЦМ-6 с ниобиевым сплавом НВ-4 толщиной 1 мм сварные соединения с удовлетворительными механическими свойствами получают при доле участия в металле шва до 20 % Nb и до 36 % Мо, что достигается смещением электронного луча в процессе сварки в сторону сплава молибдена. При соединении в стык сталей Х15Н5Д2Т и 12Х19Н10Т с ванадием методами аргонодуговой или электронно-лучевой сварки в вакууме источник теплоты смещают в сторону более тугоплавкого металла — ванадия с целью повышения в металле шва содержания ванадия до 40 %. При сварке сплава титана ОТ4 с ванадием или сплавом ниобия ВН-2АЭ источник теплоты смещают в сторону более тугоплавких металлов, чтобы содержание в металле шва ванадия или ниобия составляло не менее 40 %.

Одним из перспективных направлений сварки разнородных металлов может быть сварка в твердожидком состоянии, т. е. с расплавлением одного из соединяемых металлов, имеющего более низкую температуру плавления. Химически прочностные связи в таком соединении образуются в процессе смачивания жидким металлом поверхности твердого металла и последующей диффузии. В процессе взаимодействия жидкого металла с твердым на границе сплавления в металле шва могут возникать интерметаллидные соединения (NbFe2, Nb3Fe2, NbNi3, NbCr2) в виде сплошных прослоек, резко снижающих механические свойства сварных соединений.

Поэтому при выборе технологических процессов сварки разнородных металлов следует исходить из возможностей получения сварных соединений без сплошных интерметаллидных прослоек в металле шва. В конструкциях из разнородных металлов находят применение сварные соединения из ниобиевых сплавов с коррозионно-стойкой сталью типа 18—8 с расплавлением последней. Сварка указанной пары металлов может быть обеспечена различными методами: сваркой электронным сфокусированным лучом в вакууме и сваркой электронным расфокусированным лучом в вакууме. Характерные типы сварных соединений для указанных методов сварки: встык с отбортовкой кромки стали, внахлестку с отбортовкой стали и встык с вставкой из свариваемой стали (рис. 15.1). Толщины свариваемых листов 0,3—6 мм.

Рис. 15.1. Типы соединений при сварке ниобля со сталью: 1 — источник теплоты; 2 - ниобий; 3 — сталь; 4 - шов

Рассмотрим особенности каждого из указанных методов сварки разнородных металлов.

Получение сварных соединений электронным с фокусированным лучом без образования сплошных прослоек интерметаллидных соединений по границе сплавления определяется в основном двумя параметрами: температурой нагрева подложки (нерасплавляемого металла) и продолжительностью контакта жидкого металла с твердым. Допустимая продолжительность контакта соединяемых металлов на границе раздела жидкой и твердой фаз — основная характеристика, позволяющая определить диапазон толщин соединяемых металлов и установить оптимальные параметры термического цикла сварки, исключающие или ограничивающие образование в сварном соединении интермета ллидных прослоек.

При сварке сплава ВН-2АЭ с коррозионно-стойкой сталью 12Х19Н10Т прочность сварных соединений при t = 20 °С определяется прочностью ниобия в рекристалли зова ином состоянии; разрушение происходит по зоне термического влияния тугоплавкого сплава. Однако при отклонении параметров процесса сварки от оптимальных значений в соединениях   на границе   тугоплавкого сплава  в металле шва могут образоваться интерметаллидные прослойки, отличающиеся высокой твердостью (рис. 15.2) и склонностью к растрескиванию. С повышением температуры нагрева соединений более 700 °С наблюдается увеличение толщины прослойки в металле шва и снижение прочности сварного соединения (рис. 15.3). Поэтому сварные соединения указанных разнородных металлов можно применять в условиях высоких температур при кратковременных нагрузках или при длительных нагрузках, когда сварное соединение работает при температурах, не превышающих 600 °С.

Рис. 15.2. Микротвердость сварного соединения ВН-2АЭ-12Х19Н10Т: а - шов со сплошной прослойкой химических соединений; п.х.с. - прослойка химических соединений в металле шва; б -  шов без прослойкой химических соединений

Рис. 15.3. Влияние температуры нагрева на толщину интерметаллидной прослойки и прочность сварных соединений (ВН-2АЭ+ 12Х19Н10Т, толщиной 1 мм) при электронно-лучевой сварке (выдержка температуры нагрева образца постоянная в течение 3 ч)

Сварка разнородных металлов с расплавлением одного из них возможна при условии строгого соблюдения параметров режима, определяющих время контакта между жидким и твердым металлами. Нанесение на поверхность твердого металла покрытой, увеличивающих допустимое время контакта между твердым и жидким металлами, позволяет расширить диапазон режимов.
Покрытия, наносимые на поверхность нерасплявлаемого металла, должны состоять из элементов, не образующих химических соединений с элементами свариваемых металлов, и способствовать торможению диффузионных процессов на границе контакта соединяемых металлов или повышать пределы взаимной растворимости элементов, влияющих на образование химических соединений.

Такой метод сварки позволяет расширить номенклатуру соединяемых в разнородном сочетании металлов и расширить допуски на колебания параметров режима сварки.

При сварке сплава ВН-2АЭ с коррозионно-стойкой сталью расплавлением последней с нанесением на поверхность ниобия слоя ванадия толщиной 2—3 мкм возможно расширение допуска отклонения силы тока от заданных значений более чем в 2 раза и  увеличение толщины свариваемых  металлов.

Одним из перспективных методов сварки ниобиевых сплавов с коррозионно-стойкой сталью является электронно-лучевая сварка в вакууме расфокусированным лучом. Применение менее концентрированного источника нагрева позволяет снизить температуру нагрева расплавляемой стали и температуру смачиваемой поверхности тугоплавкого сплава, а также увеличить объем расплавленной стали на единицу длины шва, что понижает концентрацию ниобия в расплавленном металле и снижает вероятность образования сплошных интерметаллидных прослоек по границе сплавления. Для получения сварных соединений без хрупких прослоек температура расплавленной стали должна быть в пределах 1430—1480 °С и удельный объем расплавленной стали, взаимодействующей с ниобием, должен быть не менее 3—4 мм3 на 1 мм2 поверхности ниобия.

Данный способ сварки позволяет снизить жесткость требований по отклонению параметров режима сварки, расширить толщину свариваемых металлов до 6 мм и получить стабильную прочность сварных соединений, равную прочности ниобиевого сплава в рекристаллизованном состоянии.

Металлы, образующие при взаимодействии хрупкие химические соединения и эвтектики, можно сваривать через промежу-точные вставки из третьего металла, хорошо сваривающегося с соединяемой парой металлов. В качестве примера можно указать на применение сварки титана со сталью с применением промежуточной вставки из ванадия. При сварке стали ВНС-2 с ванадием ограничение содержания ванадия в металле шва до 5— 15 % осуществляется смещением источника теплоты (дуги или электронного луча) в сторону стали. При сварке титана с ванадием источник теплоты смещают в сторону ванадия с целью получения в металле шва высокого содержания ванадия (40 %).

 Прочность комбинированного соединения определяется прочностью ванадия (σв ≈ 420 МПа). При соединении титана со сталью применяют также промежуточные вставки из меди со стороны стали и ниобия со стороны титана с последующей сваркой меди с ниобием. В конструкциях из разнородных металлов в сварных соединениях можно применять промежуточные биметаллические вставки из соединяемых металлов. Такие вставки могут быть изготовлены прокаткой или сваркой взрывом. Соединения с биметаллическими вставками применяют при изготовлении трубчатых элементов и емкостей.

Промышленное оборудование

Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит
  • Двустороннее прессование
  • Твердость матриц 52-60 ед. по Бринеллю (для справки - твердость сверла 70 ед.)
  • Система управления на базе контроллеров Сименс или Овен. Высокая надежность
  • Автоотключение при аварии: перегрев, падения уровня масла, нерабочий концевой датчик
  • Система радужного (двухцветного) окрашивания изделий
  • Двухконтурная гидравлика - быстрый холостой ход цилиндров и медленное задавливание
  • Мелочей не бывает: пресса в базе комплектуются продувочными пистолетами «Камоци»
  • Пневматика «Камоци» (Италия)
1 099 000 руб.
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Новинка

Конвейер скребковый трубный (КСТ) - это герметичный трубопровод из стандартной трубы, внутри которой движется цепь с закрепленными на ней скребками.

Скребковый конвейер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными видами транспорта.

В зависимости от требуемой производительности КСТ может быть как круглого, так и прямоугольного сечения.

Под заказ
Новинка
Ленточный конвейер герметичный предназначен для транспортировки сыпучих, пылящих материалов.
Под заказ
Так все больше распространение получают ленточные конвейеры или системы конвейеров на базе пластиковой модульной ленты.
Под заказ

Создание и SEO продвижение промышленных сайтов

Адаптивный дизайн. Интернет магазин с 1С интеграцией.
SEO продвижение. ТОП 10 без ограничения ключевых слов.

Заказать Подробнее
Заказать

Промышленное оборудование

Технология металлов

Товары и услуги

Вся информация, представленная на сайте промпортал.su включая информацию о ценах, наличии товаров и их характеристиках, носит ознакомительный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями ст.437 ГК РФ. Подробности о характеристиках, комплектации оборудования уточняйте у консультантов отдела продаж.