Зварювання кольорових металів і сплавів. Інструменти та прилади електрозварника. Основні види травматизму при зварюванні. Безпека прац

    Зварювання  ведуть у нижнім положенні на постійному струмі зворотної полярності. При  зварюванні аркушів товщиною більш 6 мм потрібен попередній підігрів основного  металу до 300 — 400 °С.

    Газове  зварювання мідних аркушів товщиною до 10 мм виконується полум'ям потужністю 150 дм3 ацетилену/год на 1 мм товщини металу. Аркуші

    більшої товщини зварюють полум'ям з розрахунку 200 дм3/год на 1 мм товщини металу. Зварювання краще робити одночасно двома пальниками з двох сторін відбудовним полум'ям, для того щоб не допускати утворення в зварювальній ванні оксидів міді. Зварювання міді на вуглевоживаючим полум'ям не допускаються, тому що при цьому утворяться пори і тріщини у шві внаслідок утворення З2 і Н2О по реакціях: З + Сn2О-+З2 + 2Сn; Н2 + Сn2ОН2О + 2Сn.

    Шов заповнюється за один шар. Багатошарове газове зварювання викликає перегрів металу і тріщини у швах. Щоб  уникнути перегріву міді, зварювання варто вести з високими швидкостями  нагрівання й охолодження зварених з'єднань.

    Метал товщиною до 2 мм зварюють встик без присадочного матеріалу, при товщині 3 мм і більш застосовують скіс крайок з кутом оброблення 90° і притупленням 1,5 - 2 мм. Толсті мідні аркуші зварюють встик з обробленням крайок у вертикальному положенні одночасно з двох сторін двома пальниками. Присадочний дротом служить чиста мідь або мідь зі змістом розкислювачів: фосфору — до 0,2 % і кремнію — до 0,15 - 0,30%. Дріт підбирають діаметрами від 1,5 до 8 мм у залежності від товщини аркушів, що зварюються; дріт діаметром 8 мм уживається для аркушів товщиною 15 мм і більш.

    Газове  зварювання міді виконується з флюсами, що складаються в основному з  бури.

    Висока  якість звареного з'єднання одержують, застосовуючи газофлюсового зварювання, при якій порошкоподібний флюс засмоктується ацетиленом і подається безпосередньо в полум'я пальника від спеціальної установки КГФ-2-66.

    Застосуванню  проковування металу шва (краще околошовного металу) ще більш поліпшує механічні властивості зварених з'єднань.

 

2. Зварювання латуні

    Зварювання  латуні. Латунь являє собою сплав  міді з цинком; температура плавлення  латуні 800-1000 С.

    При дуговому зварюванні з латуні інтенсивно випаровується цинк; розплавлений метал  поглинає водень, що не устигає виділитися при затвердінні рідкого металу в зварювальній ванні, у результаті чого у шві утворяться газові пори. Водень попадає в зварювальну  ванну з покриття, флюсу або  повітря.

    Зварювання  латуней покритими електродами  знаходить обмежене застосування, в  основному для виправлення шлюбу  лиття. Це порозумівається сильним  випаром цинку в порівнянні насамперед з газовим зварюванням або  дуговий під флюсом, або дуговий  у захисному газі.

    Для дугового зварювання латуні застосовують електроди з покриттям виду ЗТ. Склад електрода наступний: стрижень із кремніємарганцевої бронзи Бр КМц 3-1, що містить 3% кремнію і 1% марганцю; покриття з 17,5% марганцевої руди, 13% плавикового шпату, 16% сріблистого графіту, 32% ферросилиция 75 %-ного, 2,5 % алюмінію в порошку. Зварювання ведеться постійним струмом при зворотній полярності короткою дугою з метою зниження вигоряння цинку. Від витікання металу зі зварювальної ванни стик захищають прожареною азбестовою підкладкою зі зворотної сторони стику. При товщині аркушів до 4 мм оброблення крайок така ж, як і для сталі. Після зварювання шов проковують, а потім випалюють при 600-650 °С для вирівнювання хімічного складу і додання металові дрібнозернистої структури.

    Зварювання  латуні можна виконувати вугільним  електродом на постійному струмі прямої полярності з застосуванням флюсу.

    Дугове  зварювання латуней порошковим дротом і в газі; в останні роки стали  застосовувати плазменно-дугове зварювання латуней, міді й ін.

    Газове  зварювання латуней забезпечує кращу  якість зварених з'єднань, чим дугова покритими електродами. Для зменшення  випару цинку зварювання латуні ведуть окисним полум'ям; при цьому на поверхні зварювальної ванни утвориться рідка плівка оксиду цинку, що перешкоджає  його випарові. Надлишковий кисень окисляє частина водню полум'я, тому поглинання рідким металом водню  зменшується.

    Для видалення оксидів міді і цинку  при газовому зварюванні користуються флюсом, складеним на основі бури.

    Для зменшення випару цинку і поглинання зварювальною ванною водню кінець ядра полум'я повинний знаходитися від  металу, що зварюється, на відстані в 2 - 3 рази більшому, ніж при зварюванні стали.

    Для газового зварювання латуней застосовують присадочний дріт марки ЛК62-0,5 (ДСТ 16130-72), що містить 60,5-63,5% міді, 0,3-0,7% кремнію, інше — цинк. Як флюс при зварюванні цієї присадочним дротом застосовують прожарену буру. Без застосування флюсу можна користуватися самофлюсуючийся присадочний дротом марки ЛКБ062-004-05.

    Гарна якість газового зварювання латуней  досягається застосуванням флюсу  БМ-1 (розроблений ВНИИавтогенмаш), що складається з 25% метилового спирту і 75% метилбората або флюсу БМ-2, що складається з одного метилбората. Ці флюси вводяться в зварювальну ванну у виді пар. Ацетилен пропускається через рідкий флюс, що знаходиться в особливій судині (флюсопитателі), насичується парами флюсу і подається в пальник. У полум'ї флюс згоряє по реакції: 2В(СН3О)3 + 9О2 = В2О3 + 6З2 + 9Н2О. Борний ангідрид В2О3 є речовиною, що флюсує. Застосування флюсу БМ-1 підвищує продуктивність зварювання, дає метал шва з високими механічними властивостями і забезпечує майже повну нешкідливість процесу для зварника.

 

3. Зварювання  бронзи

    Зварювання  бронзи. Бронза — це сплави міді з  оловом (3 —14% — оловянисті бронзи), кремнієм (до 1 % — кременисті бронзи), марганцем, фосфором, бериллієм і ін. Звичайно бронзи застосовуються для виготовлення литих деталей.

    Зварені з'єднання марганцевої бронзи (0,2 - 1 % — марганцю) відрізняються високою  пластичністю і міцністю, що трохи  перевищує міцність зварених з'єднань міді.

    Берилієві бронзи, що містять до 0,05% бериллія, утворять зварені з'єднання з задовільною міцністю.

    Зміст більш 0,5% бериллія в мідному сплаві приводить при зварюванні до окислювання бериллія; оксиди, що утворилися, із працею віддаляються зі зварювальної ванни. Тому якість зварених з'єднань з таких бронз невисоке.

    Існує кілька десятків марок бронз. По зварюваності бронзи значно відрізняються друг від друга, тому і технологія зварювання бронз різноманітна.

    Зварювання  бронзи можна виконувати вугільним  електродом із присадочним металом, покритими електродами, що не плавиться (вольфрамовим) електродом в аргоні, плазменою дугою й ін.

    Звичайно  присадочний матеріал підбирають близьким до хімічного складу металу, що зварюється.

    Зварювання  марганцевої бронзи (наприклад, марки  Бр Мц6) виконують електродами марки ДО-100, обов'язково з попереднім підігрівом до 400 — 500 °С. Для зварювання алюмінієвих і алюмінієво-нікелевих бронз (виправлення дефектів лиття) можна застосовувати електроди марки АНМц/ЛКЗ-АБ з попереднім підігрівом до 150-300 °С. Зварювання виконують на постійному струмі при зворотній полярності короткими ділянками.

    Як  правило, бронзи зварюють у нижнім або  похилому (до 15°) положенні.

    Газове  зварювання бронз ведеться відбудовним полум'ям, тому що при окисному полум'ї відбувається вигоряння легуючих елементів (олова, алюмінію, кремнію). Потужність полум'я встановлюють 100-150 дм3 ацетилену/год на 1 мм товщини металу, що зварюється. При зварюванні користуються тими ж флюсами, що і для зварювання міді і латуні.

    Газове  зварювання бронз дає міцність зварених з'єднань, рівну 80—100% міцності металу, що зварюється.

 
 

4. Зварювання титану

   Бурхливий розвиток низки галузей промисловості  вимагало застосування нових конструкційних матеріалів, серед яких титан займає перше місце. Рідкісне поєднання  в ньому високих механічних і  спеціальних властивостей зумовили безперервно розширюється застосування його в авіапромисловості, суднобудуванні, хімічному машинобудуванні та інших  важливих галузях виробництва.

   Титан має малу питому вагу, високу температуру  плавлення (1660 град.), Більшу корозійну  стійкість в багатьох агресивних середовищах і високу міцність при  нормальних і високих температурах.

   Завдяки цьому в певних умовах експлуатації титан і його сплави мають незаперечні  переваги перед широко відомими конструкційними  матеріалами, такими, як алюмінієві і  магнієві сплави, кислотостійкі і  теплостійких аустенітні сталі та ін

   Технічний титан містить домішки, з яких найважливішими є азот, кисень, водень, вуглець (табл. 1). Ці домішки підвищують міцність і знижують пластичність і  в'язкість металу, що в зварних  швах викликає утворення холодних тріщин.

   Таблиця 1. Хімічний склад, структура і механічні  властивості деяких титанових сплавів.

   

     Для забезпечення гарної зварюваності в  технічному титані обмежують вміст  цих домішок. Титан має дві  Аллотропических форми: альфа-титан, що має гексагональну решітку і існуючий до 882 ^o C - цьому сприяють легуючі домішки алюмінію, олова, цирконію; бета-титан - високотемпературна модифікація з кубічної об'емноцентрірованной гратами - цьому сприяють легуючі домішки алюмінію, молібдену, ванадію, марганцю, заліза, хрому.

     У залежності від ступеня легування  титану зазначеними елементами сплав  при охолодженні до кімнатної  температури зберігає деякий кількістю  або повністю бета-фазу. Таким чином  по мікроструктурі сплави титану можуть бути поділені на однофазні сплави, що мають при кімнатній температурі  альфа-і бета-фазу, і на двофазні сплави, що мають при кімнатній  температурі фази альфа + бета.

     Практичне застосування знаходять сплави, що мають у своєму складі або тільки альфа-фазу, або двофазні альфа + бета фази.

     Зварювання  титану зв'язана з певними труднощами, головною з яких є велика хімічна  активність титану при високих температурах по відношенню до азоту, кисню і водню.

     Тому  необхідною умовою для отримання  якісного з'єднання при зварюванні є надійний захист від газів повітря  не тільки зварювальної ванни, але і  остигаючих ділянок металу шва і  зони термічного впливу аж до температури 400 ^o C. Необхідно також захищати зворотний бік шва навіть і тому випадку, якщо вона не розплавляється, а тільки нагрівається вище 400 ^o C.

     Певні труднощі виникають у зв'язку з  великою схильністю титану до зростання  зерна при нагріванні до високих  температур, особливо в області бета-фази. Для запобігання цьому зварювання слід робити з можливо мінімальної  погонною енергією.

     Частим  дефектом зварних швів титанових  сполук є холодні тріщини. Холодні  тріщини виникають в тому випадку, якщо шов має знижені пластичні  властивості внаслідок насичення  газами. При цьому холодні тріщини  у швах можуть утворитися з часом.

     Основною  причиною появи холодних тріщин є  велика розчинність водню в титані при високих температурах. При  значному зниженні розчинності з  пониженням температури випадання  водню з твердого розчину при  охолодженні, а також з повністю остиглого металу супроводжується  утворенням гідридів, що призводять до крихкості титану, і виникнення у  шві великих внутрішніх напружень, і, як наслідок - тріщин.

     Для запобігання металу шва від насичення  воднем рекомендується застосовувати  електродну або присадні дріт, попередньо піддану вакуумному отжигу. Вміст водню в такій дроті не перевищує 0,004-0,006%.

     Для з'єднання деталей з титану і  його сплавів застосовуються: ручна  аргоно-дугове зварювання неплавким електродом; автоматична аргоно-дугове зварювання дротом з титану; автоматична дугова зварка під флюсом; електрошлакове зварювання з подачею на поверхню шлакової ванни інертного газу.

    

    Деякі технологічні вказівки зі зварювання титану та його сплавів вольфрамовим електродом в аргоні наведені нижче.