Сварка никеля и его сплавов. Сварка аргоном никеля
Технология сварки никеля и его сплавов
Рекомендуем приобрести:
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе! Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе! Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!
Физико-химические свойства никеля
Никель-химический элемент VIII группы. Периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 28 и атомной массой 58,71. Никель образует две аллотропные модификации: α-Ni кристаллизуется в гексагональной решетке плотной упаковки и устойчив ниже 250 °С, β-Ni кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке.
Основные свойства иикеля приведены ниже :
Характерной особенностью никеля является сохранение пластических свойств при высоких и низких температурах (табл. 28. 1).
Никель обладает высокой коррозионной стойкостью при обычной температуре и при нагревании При обычной температуре воздух и вода ие действуют иа металлический никель. При нагревании Ni взаимодействует с O2, S, Se, Sb, Р, С, Si и В.
Никель в твердом и расплавленном состоянии поглощает водород больше, чем медь.
Технический никель выпускают нескольких марок (ГОСТ 849—70), содержание чистого никеля составляет от 99,99 % (по массе) (марка Н0) до 97,6 % (по мacce) (марка Н4).
Основные марки, структура и механические свойства
Никелевые сплавы, содержащие 55 % и более Ni, являются важнейшими конструкционными материалами благодаря их высокой коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности, достаточной пластичности. Наиболее распространены сплавы Ni с Сu, Cr, Mo, Al, Fe, Ti, Be. Никелевые сплавы условно можно разделить на четыре группы: конструкционные, термоэлектродные, жаростойкие и сплавы с особыми свойствами. К первой группе относятся сплавы на медноникелевой основе (монель, мельхиор, нейзильбер и др.). Их химический состав определяется ГОСТ 492—73. Конструкционные сплавы отличаются повышенными механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Один из наиболее распространенных сплавов этой группы сплав монель НМЖМц-28-2,5-1,5 имеет структуру типа твердого раствора. Предел прочности этого сплава выше 440 МПа, относительное удлинение больше 25%, он хорошо обрабатывается в холодном и горячем состоянии, удовлетворительно сваривается.
Ко второй группе относятся сплавы типа хромель, алюмель, копель, манганин, константан. Эти сплавы отличаются большой электродвижущей силой и высоким удельным сопротивлением при малом температурном коэффициенте электросопротивления. Применяются они для изготовления прецизионных приборов, термопар и компенсационных проводов.
К третьей группе относятся нихромы, отличающиеся высокой жаропрочностью и жаростойкостью и применяющиеся главным образом для изготовления электронагревательных приборов, потенциометрических обмоток, малогабаритных сопротивлений. Химический состав сплавов этой группы определяется ГОСТ 5632—72, ГОСТ 12766—67. Основными компонентами этой группы никелевых сплавов являются хром и железо.
К четвертой группе можно отнести сплавы, обладающие высокой проницаемостью в магнитных полях, например пермаллой, сплавы с особыми упругими свойствами (инвар) и другие (ГОСТ 10160—75). Пермаллой применяют для изготовления сердечников трансформаторов, деталей реле, магнитопроводов и других устройств.
Сплавы с особыми упругими свойствами (инвар 36Н, ковар 29НК) (ГОСТ 10994—76) имеют заданную величину коэффициента теплового расширения и применяются для изготовления деталей, практически не изменяющих свои линейные размеры в интервале температур —60÷ +100°C, или, наоборот, для создания термобиметаллов, состоящих из нескольких слоев металла или сплава с различными коэффициентами теплового расширения. Слои термобиметалла прочно соединяются между собой по всей поверхности сопротивления сваркой При изготовлении термобиметаллических элементов к материалу предъявляются повышенные требования по свариваемости.
Свариваемость никеля и его сплавов
Сопротивляемость кристаллизационным трещинам
Сварка Ni и его сплавов затруднена вследствие высокой чувствительности к примесям. Наиболее отрицательное влияние на качество сварных швов оказывают С и S. Содержание С ограничивают до 0,15% (по массе), а в некоторых сплавах — до 0,05 % (по массе).
Сера обладает большим химическим сродством к никелю. Особенно это заметно при температурах выше 400 °С, когда в течение короткого времени образуется сульфид никеля, дающий легкоплавкую эвтектику с никелем с температурой плавления 645 °С, которая располагается по границам зерен металла и может привести к появлению кристаллизационных трещин. Сульфид никеля может образоваться, если с никелем соприкасаются материалы, которые содержат даже небольшие количества серы, например горючие материалы, масла, краски и т. д. Количество серы в сплавах ограничивают 0,005%—0,03% (по массе). Введение в сплав небольшого количества лития [0,004—0,006 % (по массе)] резко уменьшает влияние серы.
Фосфор образует эвтектику Ni3Р—Ni с температурой плавления 880 °С и также может привести к появлению кристаллизационных трещин, его содержание ограничивают 0,005 % (по массе). Свинец и висмут снижают технологические свойства никелевых сплавов, их содержание ограничивают 0,002— 0,005 % (по массе).
Склонность к порообразованию
Никель и его сплавы проявляют большую склонность к образованию пор вследствие хорошей растворимости в расплавленном металле азота, водорода, кислорода и резкого снижения растворимости при затвердевании металла. Легирование шва Ti, Сr и V уменьшает пористость, а легирование Мn, С, Si, Fe увеличивает. При аргонодуговой сварке вероятность образования пор уменьшается с повышением качества защиты зоны сварки.
Физико-химические особенности
При сварке Ni и его сплавов, особенно с Сu, основной металл не претерпевает структурных превращений, не закаливается, поэтому нет необходимости применять предварительный подогрев или последующую термообработку.
Некоторые сплавы Ni, особенно с Сr и Мо, проявляют склонность к межкристаллитной коррозии, для предотвращения которой сварное соединение подвергают отжигу. Сваривать такие сплавы газовой сваркой нежелательно, так как длительное воздействие высокой температуры может привести к понижению коррозионной стойкости.
При сварке никеля и его сплавов для улучшения свариваемости приходится вводить в зону сварки легирующие компоненты, поэтому химический состав сварного шва отличается от основного металла.
В зависимости от способа сварки никеля могут быть применены различные методы легирования металла шва. Наиболее надежным методом легирования является применение электродной проволоки определенного состава в сочетании с пассивным нелегирующим электродным покрытием, с флюсом или использование сварки в инертных газах.
Технология сварки и свойства соединений
Подготовка под сварку
При сварке Ni и его сплавов необходима тщательная зачистка кромок и прилегающих к ним участков на ширине 20—25 мм механическим путем, так как на них образуется налет, содержащий серу, с последующим обезжириванием в ацетоне, уайт-спирите или бензине. Химическое травление, как правило, не применяется, однако при наличии пленки окислов на поверхности металла рекомендуется обработка в растворе следующего состава: 1 л Н2O, 1,5 л h3SO4, 2,25 л HNO3, 30 г NaCl в течение 5—10 с с последующей промывкой в воде, нейтрализацией в 1 %-ном водном растворе аммиака и сушкой.
Металл в сварочной ванне при сварке никеля и его сплавов более вязок, чем при сварке сталей, и поэтому проплавляется на меньшую глубину, что требует значительной разделки кромок и увеличения их притупления. При сварке кислотостойкой аппаратуры следует избегать стыковых соединений с отбортовкой кромок, так как образующиеся в этом случае «карманы» могут вызвать появление щелевой коррозии при эксплуатации.
Газовая сварка
Газовую сварку преимущественно применяют при малой толщине (до 3—4 мм) Ni или его сплавов. В основном используется ацетилено-кислородное пламя нормальное или слегка восстановительное, β = 0,97÷1,0, так как избыток ацетилена может вызвать пористость металла шва. Электродную проволоку используют марок Н-1, НП-1, НП-2, а также применяют комплексно-легированные проволоки, содержащие Ti, Al, Mn, Si, марок НМцАТ3-1,5-0,6 и НМцТК1-1,5-2-0,15 (ТУ48-21-284—73).
В качестве присадочного материала используют проволоку из сплава НМц2,5, нихрома Х20Н80.
При газовой сварке Ni используют многокомпонентные флюсы: керамические типа ЖН-1 и плавленые фторидные и высокоосновные марок АН-Ф5, АН-Ф7, АН8, АН-29, 49-ОФ-6.
Для сварки никеля и его сплавов применяют «левый» и «правый» способы. При «левом» способе сварочная ванна более интенсивно взаимодействует с кислородом окружающей атмосферы, его следует применять для сварки тонких листов (1— 2 мм). При «правом» способе охлаждение сварочной ванны происходит медленнее, при этом уменьшается окисление расплавленного металла и пористость.
Сварку Ni следует выполнять без задержек и возврата на сваренный участок во избежание перегрева околошовной зоны, сопровождающегося образованием трещин. Следует также избегать многослойной газовой сварки. Металл толщиной 1 — 2 мм сваривают в один проход без скоса кромок. Для стыковых швов металла больших толщин делается V-образная разделка.
Сварные соединения из никеля, выполненные газовой сваркой, имеют σв = 274÷314 МПа, α = 90÷120°. Нормализация соединений при температуре 825—900 °С повышает их пластичность и вязкость.
Сварка нихрома затруднена образованием на поверхности ванны тугоплавкой пленки оксида хрома, которую удаляют механическим путем. Сварка нихрома выполняется с максимальной скоростью и без перерывов за один проход, так как повторное расплавление металла может привести к образованию трещин. Применяется пламя с небольшим избытком ацетилена при мощности 50—70 л/ч на 1 мм толщины. В качестве присадочного прутка используется проволока, близкая по составу к основному металлу, с пониженным содержанием С и содержанием Сг по верхнему пределу. Применяется флюс состава, % (по массе): 40 буры, 50 борной кислоты, 10 хлористого натрия или фтористого калия. После отжига предел прочности сварных соединений из нихрома составляет 343—441 МПа.
Ручная дуговая сварка
Для ручной дуговой сварки Ni и его сплавов применяют электроды с качественными покрытиями. Наиболее качественные швы обеспечивают электроды с покрытием «Прогресс-50», которые применяют для сварки никеля марок Н-1, НП-1, НП-2. Электроды с покрытием ЭНХД-10 предназначаются для сварки никелевокремнистых сплавов, с покрытием ЭНХМ-100 — для нихрома и никелевомолибденовых сплавов. Для сварки сплавов типа ХН80ТБЮ, ХН80ТБЮА, ХН70ВМТЮ и ХН75МВТЮ используют электроды с покрытием типа ИМЕТ и ВИ-2-6. Процесс ведут на постоянном токе обратной полярности, при этом значение тока назначают пониженным по сравнению с токами, применяемыми при сварке стали. Скорость сварки также понижена на 15%. Рекомендуется вести сварку в нижнем положении короткой дугой для уменьшения угара стабилизирующих и раскисляющих элементов, содержащихся в электродной проволоке. При сварке производят продольные небольшие колебания конца электрода, что способствует газоудалению и получению более плотных швов, чем при поперечных колебаниях. Электрод держат примерно перпендикулярно плоскости шва с наклоном не более 15° в сторону свариваемых кромок.
При сварке Ni и его сплавов толщиной более 15 мм используется многопроходная сварка с предварительным подогревом кромок до 200—250 °С, при этом требуется тщательная зачистка поверхности промежуточных слоев.
Механические свойства сварных швов на некоторых никелевых сплавах, выполненных ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, приведены в табл. 28.2.
Сварка под флюсом и электрошлаковая сварка
Сварку под флюсом и электрошлаковую сварку Ni и его сплавов выполняют на постоянном токе обратной полярности. Для сварки используют низкокремнистые основные или бескислородные фторидные флюсы типа АНФ-5, АНФ-22, АНФ-23 и др. Электродную проволоку выбирают по составу близкой к основному металлу. Диаметр проволоки практически не зависит от толщины металла и выбирается в зависимости от подготовки кромок в пределах от 3 до 5 мм.
При сварке металла малых толщин (5—6 мм) используется проволока диаметром 3 мм, сварка стыковых соединений выполняется без скоса кромок и без зазора; при больших толщинах производится V- или Х-образная разделка кромок. При сварке с полным проплавлением кромок используют медные или флюсовые подкладки.
Сварные соединения Ni и его сплавы, выполненные сваркой под флюсом, имеют достаточно стабильные и высокие механические свойства: σв = 516÷780 МПа, KCU = 912÷2380 кДж/м2, δ = 6÷36 %.
Аргоно-дуговая сварка
Сборку деталей рекомендуется выполнять в зажимных приспособлениях без прихваток. Сборку с прихватками следует производить в тех случаях, когда невозможно предупредить нежелательные деформации при сварке в приспособлении. Размеры прихваток, расстояние между ними и способ выполнения устанавливают при отработке технологического процесса. В местах пересечений сварных швов ставить прихватки не допускается. Прихватки рекомендуется выполнять без присадочной проволоки. Присадочный металл следует применять в случае, если без присадки в прихватках образуются трещины. При выполнении прихваток и последующей сварке особое внимание следует обращать на заделку кратеров для предупреждения образований усадочной пористости и трещин. Кратеры швов должны быть тщательно заплавлены или выведены на удаляемый припуск детали или выходную планку. Не допускается выведение кратера на основной металл. Возбуждение дуги также рекомендуется выполнять на входной пластине, на стыке деталей, в разделке или на ранее наплавленном металле, но не на основном металле. Для возбуждения дуги следует использовать осциллятор. Заканчивая процесс сварки, следует уменьшать сварочный ток для предотвращения образования трещин в кратере. Сварку следует выполнять с минимальным количеством перерывов.
Одним из способов предупреждения горячих трещин при сварке может стать обеспечение преимущественной доли присадочного металла в шве (до 70—85 %). Для этого предусматривается зазор в корне разделки кромок или расширение разделки в корневой части (OСT 92-1186—80).
При сварке никелевых сплавов применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием марганца и молибдена с целью обеспечения высокой стойкости металла шва против образования горячих трещин. Составы присадочных материалов приведены в табл. 28.3.
При сварке никелевых сплавов с нержавеющей сталью 12Х18Н10Т в ряде случаев целесообразно смещать вольфрамовый или плавящийся электрод от стыка свариваемых кромок в сторону стали на величину, указанную в табл. 28.4, для симметричного формирования шва относительно стыка изделий.
Для повышения стойкости сварных соединений жаропрочных дисперсионно-твердеющих: никелевых сплавов против растрескивания при нагревах необходимо заготовки деталей, подлежащих сварке, подвергать стабилизирующей термической обработке. Режимы стабилизации устанавливают в каждом конкретном случае при отработке технологии.
Сварные соединения, не подвергаемые упрочнению после сварки, а также соединения монтажные и другие, не допускающие термической обработки по своей конструкции, следует преимущественно выполнять с присадкой Св-06Х15Н60М15 по ГОСТ 2246—70.
С учетом склонности никелевых сплавов к образованию горячих трещин при сварке следует применять стыковые соединения или угловые и тавровые с полным проваром, как не имеющие концентратора напряжений в сравнении с другими типами соединений.
Для повышения стойкости против горячих трещин предусматривают гарантированный зазор между свариваемыми кромками стыковых соединений для обеспечения свободной усадки металла. Величину зазора выбирают при отработке технологии.
Для получения сварных швов с гарантированным проваром и с целью уменьшения пористости в сварных соединениях никелевых сплавов применяют способ аргонодуговой сварки с использованием активирующих флюсов (АФ). Способ обеспечивает получение более широкого проплава и более узкой лицевой стороны шва по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой. В табл. 28.5 приведен химический состав флюса, рекомендуемый при сварке никелевых сплавов.
С целью предупреждения образования пор в металле шва наносить АФ рекомендуется непосредственно перед сваркой. Оставшийся на поверхности швов налет шлака АФ не оказывает отрицательного влияния на механические свойства и коррозионную стойкость соединений.
Электронно-лучевая сварка
Электронно-лучевой сваркой можно сваривать практически все марки никелевых сплавов, при этом удается получать соединения больших толщин за один проход и с большой скоростью. Следует применять рекомендации такие же, как при аргонодуговой сварке.
Высокая чистота атмосферы (вакуум) и особенности термического цикла позволяют получать соединения с механическими свойствами на уровне основного металла.
Диффузионная сварка
Этот способ находит все большее применение в различных областях машиностроения, в электронной технике и при получении прецизионных соединений. Условия сварки: наличие вакуума и отсутствие первичной кристаллизации при нагреве до температур ниже температуры плавления соединяемых металлов позволяют получать сварные соединения с высоким уровнем механических и служебных свойств. В некоторых случаях появляется возможность совмещения процесса сварки с последующей термической обработкой.
При сварке никеля, сплавов типа монель, константан, имеющих на поверхности пленку окислов, легко удаляемую при нагреве в вакууме, трудностей в проведении процесса не обнаруживается. Сварку производят при параметрах режима: Т = 900÷1000 °С, Р= 14,7 МПа, t=10 мин, вакуум не менее 0,013 Па. Сварные соединения имеют прочность на разрыв σв = = 539 МПа при относительной деформации ε = 0,72 %.
Жаропрочные сплавы никеля, имеющие в качестве легирующих добавок Mo, W, V, Al, Ti и другие элементы, затрудняющие диффузионные процессы, требуют повышения температуры сварки и увеличения удельного давления. Для сплава ХН75МБТЮ (ЭИ602), например, рекомендуется режим сварки: Т= 1150÷1175 °С, Р= 19,6÷29,4 МПа, t = 6÷10 мин, вакуум не менее 0,013 Па. Механические свойства полученных соединений составляют σв = 747,5 МПа, ε = 45 %. В ряде случаев при сварке жаропрочных никелевых сплавов рекомендуют применять стеарин, нанося его на стыкуемые поверхности, для облегчения восстановления металлов из оксидов.
Для соединения ряда высоколегированных сплавов Ni применяют самофлюсующиеся расплавляемые промежуточные прослойки, содержащие В, Li, К. и другие элементы, способные восстановить и растворить прочные оксиды с образованием легкоплавких эвтектик, испаряющихся в вакууме.
При сварке Ni процесс можно вести в среде водорода с точкой росы ниже —40 °С.
Диффузионной сваркой никель хорошо соединяется с медью. Режим сварки: T = 900 °С, Р= 12,7÷14,7 МПа, t = 20÷30 мин, вакуум не ниже 9,013 Па. Остаточная деформация составляет ε≃1 %.
Контактная сварка
Никель обладает значительно большей электропроводностью, чем сплавы на его основе. В связи с этим точечная сварка сплавов осуществляется при меньшей силе тока, чем технического Ni. Режимы сварки низкоуглеродистого Ni близки к режимам для низколегированных сталей. Сравнительно высокая прочность никеля и его сплавов требует применения более высоких давлений на электроде. Диаметр электродов сферической или конической формы выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла: при толщине 0,5—1,5 мм диаметр электрода составляет 3—6 мм, при толщине 1,5—2,5 мм диаметр электрода 6—8 мм и при толщине 2,5—3,0 мм 8—10 мм.
Никель и его сплавы хорошо свариваются также со сталями и медными сплавами.
Ориентировочные режимы точечной сварки тонколистового никеля и его сплавов приведены в табл. 28.6.
Режимы шовной и стыковой сварки никеля и его сплавов можно ориентировочно принимать по режимам для сварки титана. Сравнительные данные о механических свойствах сварных соединений приведены в табл. 28.7.
www.autowelding.ru
Сварка никеля и его сплавов :: Книги по металлургии
СПОСОБЫ СВАРКИ И ПАЙКИ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ
Для изготовления конструкций из никеля и высоко-никелевых сплавов в настоящее время применяются несколько способов сварки — аргонодуговая, газовая, ручная дуговая, полуавтоматическая, автоматическая и др. Качество и свойства сварных соединений, выполненных разными технологическими способами, естественно, получаются неодинаковыми.
Особенно важным с практической точки зрения является знание технологических особенностей отдельных методов и приемов сварки никеля и его сплавов.
АРГОНОДУГОВАЯ СВАРКА НИКЕЛЯ
Одним из способов сварки никеля, позволяющих получить удовлетворительное качество соединений, является аргонодуговая сварка. При аргонодуговой сварке расплавленный никель в дуге и сварочной ванне надежно предохраняется от окисления защитной струей аргона, в результате чего обеспечивается постоянное и высокое качество сварных соединений. Этот способ хорошо зарекомендовал себя при сварке никеля толщиной до 2 мм [29].
Однако на практике при изготовлении никелевых конструкций и аппаратуры, особенно из листов большой толщины, не всегда удается обеспечить достаточную защиту расплавленного металла от окружающего воздуха. Применение удлиненных наконечников горелок специальной формы, защита аргоном обратной стороны шва и другие мероприятия вызывают дополнительные конструктивные и технологические трудности, а главное не всегда обеспечивают получение положительных результатов.
В этом случае все-таки некоторое количество кислорода попадает в зону дуги, образует закись никеля, растворяющуюся в жидком металле. Взаимодействие закиси никеля о находящимся в никеле водородом служит причиной образования в объеме металла шва водяных паров и сильной пористости сварных швов.
Надежным средством предотвращения пористости при аргонодуговой -сварке никеля, как указывается в литературе [30, 31], является добавка к аргону до 20% водорода.
Известно, что никель растворяет большое количество водорода как в жидком, так и в твердом состоянии (см. фиг. 17). При кристаллизации никель может растворить водорода вдвое больше, чем аустенитная сталь, и в три раза больше, чем малоуглеродистая сталь.
Механизм положительного действия водорода в зоне дуги при аргонодуговой сварке никеля сводится к следующему. Кислород воздуха, находящийся в атмосфере дуги, будет в первую очередь окислять водород, поэтому возможность образования закиси никеля в расплавленном металле будет сведена к минимуму. Следовательно, в «момент кристаллизации сварочной ванны водород с закисью никеля не взаимодействует, а значит и причины образования пор устраняются.
Количество водорода в защитном газе должно строго контролироваться, так как при чрезмерной его концентрации (более 20%) поры могут появиться уже вследствие избытка водорода.
Перед аргонодуговой сваркой никеля и его сплавов кромки и прилегающие к ним участки металла на расстоянии 20—30 мм должны быть тщательно зачищены до металлического блеска и обезжирены уйат-спиритом, ацетоном или чистым бензином.
Аргонодуговая сварка может осуществляться неплавящимся вольфрамовым электродом с присадочным прутком или по отбортовке кромок, а также плавящейся никелевой проволокой. С целью повышения качества сварных соединений желательно применять при сварке никелевую проволоку легированную (до 3%) титаном.
Аргонодуговая сварка никеля и его сплавов производится на постоянном токе прямой полярности (минус на электроде). Питание сварочной дуги осуществляется от обычных серийных преобразователей (типа ПС-300) или сварочных выпрямителей. Однако, как показывает практика, лучшие результаты обеспечиваются при применении источников тока с жесткой внешней характеристикой.
Сварка никеля и его сплавов в среде аргона производится при напряжении на дуге 10—15 в. Величину сварочного тока выбирают из расчета 40—50 а на 1 мм толщины свариваемого металла [32].
Чистота аргона, применяемого при сварке, должна быть не ниже 99,8%.
ГАЗОВАЯ СВАРКА НИКЕЛЯ
Газовая сварка никеля и его сплавов дает удовлетворительные результаты. Чаще всего она осуществляется ацетилено-кислородным, реже пропан-бутановым пламенем.
Перед «сваркой кромки изделия должны быть тщательно очищены от пленки окислов и загрязнений до металлического блеска, а затем обезжирены.
При сварке металла толщиной до 0,5 мм производится соединение в замок. Сварку листов толщиной до 1,5 мм осуществляют без присадочного материала с отбортовкой кромок на высоту 1,5—2,5 мм. Листы толщиной до 4 мм свариваются в стык без скоса кромок.
При сварке никеля и его сплавов металл в сварочной ванне менее жидкотекуч, чем сталь, и проплавляется на меньшую глубину. Поэтому требуется более широкая разделка кромок и меньшее их притупление.
Листы перед сваркой скрепляются прихватками, расположенными на 100—200 мм друг от друга. Если кромки не прихватываются перед сваркой, то листы укладываются под углом друг к другу с расхождением кромок 15—20 мм на 1 м длины листа и с начальным зазором 3 мм [34].
Сварка ведется отдельными участками обратноступенчатым способом. Пламя должно быть нормальным, так как избыток кислорода вызывает окисление расплавленного металла, пористость и хрупкость. При сварке допускается применение пламени с небольшим избытком ацетилена. Однако значительный избыток ацетилена может явиться причиной появления пористости и хрупкости металла шва.
Причиной этого явления в данном случае является науглероживание сварочной ванны и насыщение ее водородом, закисью углерода и другими газами.
При сварке никеля мощность пламени соответствует удельному расходу ацетилена 140—200 л/час на 1 мм толщины, а при сварке монеля—100 л/час на 1 мм толщины свариваемого изделия [35].
Проволоку для сварки никеля рекомендуется применять такого же состава, что и основной металл. Хорошие результаты дает проволока, легированная марганцем, магнием, кремнием и титаном. Содержание указанных элементов в проволоке и наплавленном металле не должно быть слишком высоким, например Мn — до 2%,Si— до 0,8,%, Mg— до 0,06 % и Ti- до 0,1 %.
Проволока должна иметь чистую поверхность, без следов смазки, масла и грязи. Диаметр присадочной проволоки выбирают равным половине толщины свариваемого металла.
Сварка никеля и его сплавов может производиться со специальными флюсами или без них. Флюсы применяются главным образом для облегчения растворения окислов, защиты сварочной ванны от действия окружающего воздуха и улучшения жидкотекучести металла. Флюсы обычно приготавливаются в виде пасты и наносятся на присадочный пруток и свариваемый металл. При изготовлении пасты сухая смесь замешивается на воде или спирте.
Составы наиболее распространенных флюсов для сварки никеля приведены в табл. 21.
РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА НИКЕЛЯ
При сварке конструкций сложной конфигурации в труднодоступных местах и при исправлении дефектов ручная электродуговая сварка качественными электродами является очень полезным, а иногда просто незаменимым технологическим процессом.
В настоящее время известно несколько марок качественных электродов с покрытием основного типа для сварки никеля и его сплавов.
markmet.ru
Сварка никеля и его сплавов
Сварка никеля и его сплавов
Высокая стойкость против коррозии, жаропрочность, большое омическое сопротивление и ряд других специфических свойств обусловили применение никеля и его сплавов в ряде отраслей народного хозяйства. Наибольшее распространение для изготовления сварных конструкций получили такие сплавы никеля, как монель-ме-талл, нихром, магнитные сплавы, сплавы типа нимоник.
РУДности, с которыми приходится бороться при сварке никеля и его сплавов, связаны с понижением стойкости металла шва против пор и кристаллизационных трещин.
Поры появляются из-за уменьшения растворимости водорода и кислорода при переходе металла из жидкого в твердое состояние, а трещины — из-за образующегося легкоплавкого соединения никеля с серой.
Ручную дуговую сварку покрытыми электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности. Стержень электрода изготавливается из того же металла, что и свариваемые изделия. При этом рекомендуется применять покрытие марки УОНИ-13/45. Сварка производится короткой дугой с небольшим возвратно-поступательным движением электрода. Короткая дуга предохраняет шов от появления пор. При смене электрода или случайных обрывах дуги ее возбуждают вновь на расстоянии 5—6 мм от кратера, очистив предварительно в этом месте шов от шлака. Каждый последующий слой можно накладывать только после остывания сварного соединения и тщательной очистки предыдущего слоя от шлака и брызг.
Ручная сварка вольфрамовым электродом в аргоне выполняется на постоянном токе прямой полярности. Аргон используется высокой степени чистоты не ниже 99,8%. В качестве защитного газа можно применять ар-гоноводородную смесь (3,2—3,5% водорода), которая способствует предупреждению появления пор в металле шва, так как водород, соединяясь с кислородом, препятствует его прониканию в металл шва. Сварка угольным или графитовым электродом не находит широкого применения. При этом способе сварки используются флюсы на борной основе.
—
По технологии и технике сварки никель и его сплавы близки к стали, и особенно к коррозионностойкой. При выборе метода и разработке технологии сварки наряду с предотвращением образования пор и кристаллизационных трещин особое внимание следует обратить на получение требуемых эксплуатационных свойств сварных соединений. При изготовлении конструкций из никеля и его сплавов наибольшее распространение нашла аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом, которая вытесняет ручную сварку покрытыми электродами, газовую и под флюсом.
Аргонодуговая сварка вольфрамовыми электродами производится на постоянном токе прямой полярности. Одним из средств предотвращения пористости служит добавка к аргону до 20% водорода. При большом содержании поры могут появиться уже от избытка водорода. Сварку рекомендуется выполнять левым способом дугой минимальной длины при наклоне горелки к оси шва под углом 45 — 60° и вылете вольфрамового электрода 12—15 мм. Присадочный металл вводят под углом 20 — 30 ° к оси шва в таком количестве, чтобы шов состоял из 50 % присадочного материала. Это обеспечивает минимальную пористость. Присадочный металл должен быть аналогичен основному металлу. Сварку рекомендуется вести на максимальной скорости с минимальными поперечными колебаниями электрода на медной подкладке или с защитой корня шва аргоном. При многослойной сварке слои накладывают после полного охлаждения металла, зачистки от шлака и обезжиривания предыдущих слоев. Допускается охлаждение водным душем.
Ручная сварка покрытыми электродами применяется в основном для сварки изделий толщиной более 1,5 мм. Сварку ведут короткой дугой по возможности за один проход со скоростью на 15% ниже, чем при сварке стали на постоянном токе обратной полярности электродами чаще всего с основным покрытием. Электродным прутком служит никелевая проволока. В некоторых случаях можно использовать электроды УОНИ-13/45. Однако в этом случае наблюдается повышенная склонность металла к пористости. Сварку выполняют на пониженном токе по сравнению с током для сварки стали. Зазор между свариваемыми кромками 2— 3 мм. Свариваемые детали необходимо закреплять жестко. Наиболее целесообразна сварка в нижнем положении. Протяженные швы лучше сваривать участками, разрывы между которыми заваривают после зачистки шлака. Шов делают с усилением, которое затем снимают шлифованием. После сварки рекомендуется термическая обработка.
Газовая сварка используется для изделий толщиной до 4 мм и небольшого габарита. При толщине до 1,5 мм сварку ведут без присадки с отбортовкой кромок, при толщине 1,5 — 4 мм — без разделки кромок. Свариваемые изделия собирают на прихватках. Сварку можно производить как с присадочным металлом и флюсом, так и без них. Однако лучшие результаты получают в случае применения флюса. Присадочный металл выбирают близким по химическому составу к основному металлу. При сварке используют многокомпонентные флюсы, имеющие более низкую температуру плавления, чем основной металл, и улучшающие жидкотекучесть ванны. Сварочное пламя — нормальное или с небольшим избытком ацетилена. Мощность пламени выбирают из расчета 140 — 200 дм 3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Сварку ведут восстановительной зоной левым способом при расстоянии 3 — 4 мм от конца ядра пламени до поверхности металла.
Читать далее:Горячая сварка чугунаХолодная сварка чугунаСварка свинцаСварка титана и его сплавовСварка меди и ее сплавовСварка высоколегированных сталей различных группОбщие вопросы ручной дуговой сварки покрытыми и вольфрамовыми электродамиОбщие вопросы сварки высоколегированных сталейCварка среднелегированных сталейCварка низколегированных сталей
stroy-server.ru
Сварка никеля
В энергетике, машиностроении, нефтехимии нужны высококачественные и надежные конструкционные материалы. Сравнительно за небольшой срок в этих отраслях заслужил превосходные отзывы - никель. Без него уже немыслимо изготовление газовых турбин и самолетов. Для создания конструкций из никеля применяют сварку.
Сварка никеля технологически непростой процесс. Узнаем о ней лучше.
Сначала надо сказать, что никель устойчив к высоким температурам и коррозии материал. Он маркируется - Н. Цифра после Н означает содержание никеля в процентах в сплаве. Сварка никеля осложнена низкой стойкостью этого металла к трещинам и порам. Эти дефекты образуются из-за содержания серы в никеле. При сварке сера влияет на шов и его зону. Она делает зону сварки хрупкой и не пластичной. Из-за этого место сварки легируют титаном, молибденом и алюминием. Также режим сварки алюминия делают с малой погонной энергией. Если по технологии сварка в несколько проходов, то каждый слой делают после полного остывания предыдущего. Весь шлак после каждого прохода основательно удаляют. Еще сварка никеля зависит от азота. Азот, который хоть и в малых количествах состоит в атмосферном воздухе, дает предпосылки образованию пор. Устраняют воздух защитой сварочной зоны газами. Ее делают в месте сварки с обеих поверхностей. Если такое условие выполнить нельзя, то используют медную подкладку.
Еще важно тщательно подготавливать для сварочных работ электроды и подкладки. Все никелевые заготовки должны быть чистыми, сухими, гладкими. Для сварки никеля кромки заготовок разделывают под большим углом, чем для стали, по причине его текучести металла.
Чаще востребованная сварка никеля - аргонодуговая. Ее делят на ручную и механизированную сварку.
Аргонодуговая сварка никеля вручную менее производительная, но ее можно делать как на заводе, так и на монтаже. Для нее применяют вольфрамовый пруток. По опыту сварщиков хорошо подходят отечественные прутки марки ВЛ-10 и ЭВТ-15. Выбор присадочной проволоки делают по составу никеля . Аргон должен быть только первого сорта.
Для сварки никеля в аргон добавляют до 20% водорода. Эта смесь газов отлично накрывает зону сварки струей и образует окисление никеля. Водород препятствует образованию пор. Перед сваркой дугу зажигают на специальной угольной пластине.
Механизированную аргонодуговую сварку никеля лучше использовать для многослойной сварки. Отлично она сваривает толстолистовые детали. Эта аргонодуговая сварка никеля выделяется качественным и "красивым" швом.
Технология механизированной сварки никеля такая же, как для ручной сварки.
Ток для двух видов сварки постоянный.
Сварка никеля значительно расширила возможности производства конструкций для ведущих отраслей экономики!
prodazha-svarki.ru
Сварка никеля | Инструмент, проверенный временем
Никель и его сплавы обладают весьма ценными свойствами, они коррозионно-стойкие, жаропрочные и жаростойкие, кроме того, у них высокие механические характеристики. Никель марки Н-1, содержащий 99,93 % Ni, подвергнутый отжигу после прокатки листов, имеет прочность <Ув до 420—530 МПа, 6=35— 45 %. Благодаря своим свойствам никель и его сплавы применяют в химической, нефтехимической промышленности, электронике, энергетике и в других отраслях. Кроме указанных выше свойств он имеет большое электрическое сопротивление, сохраняет высокую прочность и пластические свойства при низких температурах.
При сварке никеля и его сплавов вредное влияние на качество сварного шва оказывает присутствие в металле или в покрытии электродов серы и свинца. Сера активно соединяется с расплавленным никелем, образуя сульфид, который резко снижает пластичность никеля и его работоспособность при высоких температурах. Свинец также влияет на охрупчивание никеля и снижение его пластичности. Не следует допускать присутствия в никеле и его сплавах серы и свинца и требуется особенно тщательно очищать поверхность металла механическим путем и обезжириванием. Никель в расплавленном состоянии растворяет значительное количество газов (кислорода, азота, водорода), которые, выделяясь при кристаллизации, могут стать причиной пористости, поэтому необходима защита расплавляемого при сварке металла. Перед сваркой необходимо прокалить электрод и защищать шов поддувом защитного газа и другими способами.
Для ручной дуговой сварки никеля покрытыми электродами во всех положениях применяют электроды Н-10, Н-37, «Прогресс-50» ИМЕТ-10 и др., имеющие покрытие основного типа. Силу сварочного тока понижают до (20—35) d3 ввиду высокого электрического сопротивления никеля. Электрод держат перпендикулярно сварному соединению с небольшим наклоном до 20° в сторону сварки. Поперечные движения электрода должны быть небольшими. Вертикальные швы при толщине металла до 2,5—3 мм рекомендуется сваривать сверху вниз. Многослойные швы сваривают после охлаждения, тщательной очистки и обезжиривания каждого слоя перед наложением следующего. Шов делают с усилением, которое затем сошли — фовывают. Полезна несильная проковка шва.
Ручная аргонодуговая сварка никеля и его сплавов обеспечивает высокое качество сварных соединений. Сварку ведут постоянным током прямой полярности с использованием серийных специализированных установок или источников питания постоянного тока, газовой аппаратуры и горелок для сварки в инертном газе. Используют вольфрамовые электроды диаметром 1,5—& мм марок ЭВЛ или ЭВИ. Ручную сварку предпочтительно применять при небольшой толщине деталей. Без разделки сваривают металл толщиной 2—4 мм, при большей толщине делают разделку. Присадочную проволоку применяют диаметром 1—3 мм. При многопроходной сварке последующие слои шва следует накладывать после полного охлаждения металла, зачистки от шлака и обезжиривания предыдущих слоев. Силу тока подбирают из расчета (40— 45)£?э. Аргон применяют высшего сорта, а со стороны подкладки делают поддув аргоном 1-го сорта (см. рис. 18.2).
hssco.ru
Сварка аргоном - Сварка никеля и его сплавов
В нашей мастерской вы можете заказать полный комплекс услуг сварки аргоном.Огромный опыт в этой сфере, ответственность, компетентность сотрудников и наличие профессионального оборудования позволяют нам гарантировать клиентам максимально высокое качество своей работы. Возможен выезд нашей мобильной бригады.
Цены
| Услуга | Цена |
| Сварка никеля и его сплавов | Звоните +7 (916) 452-92-92 |
Возможен выезд нашей мобильной бригады.
ЗАКАЗАТЬ
Подробнее об услуге
Арновоновая сварка никеля и его сплавов является процессом нелегким. Высокая способность к появлению пор и кристаллизационных трещин может вызывать сложности при работе. В нашей команде трудятся опытные мастера, которые справятся с таким непростым металлом как никель. Мы предлагаем работы по свариванию никеля и никелевых сплавов аргоном по умеренной цене.
Сварка никеля и его сплавов
Особенности работы с никелем и сплавами металла
- Требует тщательного обезжиривания и механической зачистки кромок и околокромочного пространства перед началом работ.
- Качество шва определяется выбором хорошей присадочной проволоки при сварке электродом из неплавящегося вольфрама.
- Для получения соединения качественного необходимо подобрать проволоку, которая содержит раскислители.
- Необходима защита аргоном обратной стороны сварочного шва.
- Сварка осуществляется при малой длине дуги, а также при повышенном токе.
Преимущества сварки никеля и его сплавом аргоном
- Этот метод обеспечивает минимальный доступ воздуха, позволяет нейтрализовать азот.
- Благодаря защите от воздуха и использованию присадочных материалов, качество шва остаётся самым лучшим.
- Высокая чистота работ.
- Позволяет сваривать даже мелкие детали.
- Шов выглядит ровным, однородным и способен выдержать нагрузки.
Цены
| Услуга | Цена |
| Сварка никеля и его сплавов | Звоните |
Другие услуги
Заказать
Вы можете отправить нам заявку при помощи формы обратной связи:
svarka-argonom.ru
Газовая сварка никеля | Сварка и сварщик
Никель является тяжелым цветным металлом (его плотность 8,9 г/см3), обладающим хорошими антикоррозионными свойствами. Он используется в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Технический никель в зависимости от его марки содержит 99,8-97,6% чистого никеля (Ni). Наиболее вредными примесями при сварке никеля являются сера (S) и свинец (Pb).
При газовой сварке никеля возникают трудности, связанные с образованием оксида никеля, который имеет температуру плавления выше, чем сам металл, а также с изменениями растворимости газов при остывании. Газовая сварка никеля применяется для деталей толщиной до 4 мм и небольших габаритов. Детали толщиной до 1,5 мм сваривают без присадки с отбортовкой кромок, толщиной до 4 мм - без разделки кромок. Перед сваркой детали скрепляют прихватками через 100-200 мм. Газовую сварку длинных швов ведут обратно-ступенчатым способом.
Сварочное пламя применяют нормальное или с небольшим избытком ацетилена, ацетилен перед сваркой должен быть осушен. Мощность сварочного пламени выбирают из расчета расхода ацетилена 140-200 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Присадочный металл выбирают близким по химическому составу к основному металлу. Желательно применение никелевой проволоки, легированной кремнием (Si), магнием (Мg) и титаном (Ti). Газовая сварка ведется восстановительной зоной, расстояние от конца ядра пламени до поверхности свариваемого металла 3-4 мм. При газовой сварке никеля рекомендуется применять правый способ сварки, диаметр присадочной проволоки выбирается равным половине толщины свариваемого металла.
Газовую сварку никеля можно вести без применения флюса, однако лучшие результаты достигаются с использованием флюсов. Флюс должен обладать температурой плавления более низкой, чем основной металл и улучшать жидкотекучесть жидкой ванны. При газовой сварке никеля нашли применение многокомпонентные флюсы, составы которых, %, приведены ниже:
| Компоненты | № флюса | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Бура прокаленная | 100 | 25 | 30 |
| Борная кислота | - | 75 | 50 |
| Хлористый натрий | - | - | 10 |
| Фтористый калий | - | - | 10 |
weldering.com
