Сварка плавлением Наиболее распространенным методом

Сварка плавлением
Наиболее распространенным методом сварки является сварка плавлением. Ранее уже
отмечалась исключительная химическая активность титана. В процессе сварки плавлением, повидимому, больше, чем в каком-либо другом случае, необходимо соблюдение особых мер
предосторожности для предотвращения загрязнение титана из атмосферы.
Для защиты металла при сварке применяются инертные газы. Такой процесс называют дуговой
сваркой в атмосфере инертного газа (аргона, гелия или смеси этих газов).
Известны три основных способа защиты при сварке в атмосфере инертного газа. В случае
экспериментальной сварки, сварки небольших образцов или деталей сложной формы
применяется сварка в камере. Свариваемые детали и оборудование расположены внутри
герметизованной наполненной инертным газом камеры. Сварка опытных образцов обычно
производится не только для определения наличия кислорода и азота в камере, но и для
поглощения газов и очистки атмосферы камеры. В конструкции камеры предусматриваются
различные отверстия, обеспечивающие доступ к детали. Легкое вращение всей камеры облегчает
проведение сварки внутри, сверху или снизу детали. Однако в камере можно сваривать только
небольшие детали. Кроме того, много времени затрачивается на очистку камеры от атмосферных
газов.
В наиболее распространенных конструкциях сварочной горелки через последнюю подается
инертный газ. Тогда вокруг электрода и свариваемого металла образуется атмосфера защитного
газа, перемещающаяся вместе с горелкой. При подобном перемещении обнажаются
затвердевающие, но еще горячие участки сварки, что создает возможность поглощения металлом
загрязняющих примесей.
Кроме того, частично примеси поглощаются и с нижней стороны свариваемых деталей . Для
устранения этого с противоположной стороны шва также применяется защита газом или плотно
прилегающая к шву медная подкладка, а к горелке прикрепляется передвижной щиток. Этим
дополнительно защищаются расплавленный металл, сварной шов и нижняя сторона шва, пока
металл не остынет до температуры ниже 540° С. Особенно эффективен гелий, так как он легче
воздуха или аргона и покрывает нижнюю сторону сварного шва. Ввиду большой активности титана
при повышенных температурах инертный газ должен быть высокой чистоты, в противном случае
он может оказаться источим загрязнения. Он не должен содержать влагу (допустимая влажность
менее 5 %), а общее содержание кислорода и азота должно быть значительно менее 1 % .
Турбулентное движение инертного газа может оказать большое влияние на эффективность его
защиты.
Следует также учитывать электрические свойства газов. Применение гелия вызывает более
глубокое проплавление и лучшее «смачивание», а аргон дает более спокойную дугу. Наилучшие
результаты при сварке плит дала смесь гелия (70 %) с аргоном (30%) . При сварке листового
титана лучше пользоваться чистым аргоном, так как в этом случае желательно меньшее
проплавление. Двумя основными способами дуговой сварки титана являются сварка с помощью
нерасходуемого электрода (вольфрам) и сварка расходуемым электродом (титановая проволока).
В первом случае присадочный материал подается через дугу, возникающую между вольфрамовым
электродом и основным металлом. При втором способе дуга возникает между основным металлом
и электродом из титана, который, плавясь, является присадочным материалом.
Оба способа применимы как при ручной сварке, так и при автоматической дуговой сварке. При
сварке вольфрамовым электродом применяется постоянный ток прямой полярности (электрод
отрицательный). При сварке расходуемым электродом применяется постоянный ток обратной
полярности (электрод положительный).
Удовлетворительные результаты были получены при сварке плит толщиной от 12,7 до 25,4 мм
соединением встык с двусторонним скосом обеих кромок (угол 45—60°) с разделкой от 0 до 4,5 мм
Скорость перемещения горелки должна быть 250—500 мм/мин при расходе газа у дуги от 1,35 до
1,89 м3/час и от 0,81 до 1,35 м3/час на передвижном щитке и на подкладке. При присадочном
прутке диаметром 1,6 мм применяется напряжение 30 в при токе 300 а.
Подбор присадочного материала при дуговой сварке следует производить с такой же
тщательностью, как и выбор основного материала. Содержание углерода, кислорода, азота и
водорода в присадочном материале не должно превышать пределов, указанных выше для
основного материала. Так как химический состав сварного шва определяется составом основного
материала и присадки, то при гварке плиты, содержание примесей в которой превышает
допустимые пределы, должен применяться присадочный материал более высокой чистоты.
При сварке нелегированного титана сварочным прутком из сплава сварные швы получаются очень
прочные и пластичные. Подобным же образом сварка плит из титановых сплавов присадочным
материалом из нелегированного титана дает низколегированный двухфазный шов
удовлетворительной пластичности .
При сварке титановых сплавов присадочным материалом из нелегированного титана околошовная
зона обнаруживает хрупкость. Эта зона является участком основного металла, на котором
отрицательно сказывается действие сварочного тепла. Иногда нагревом сварного соединения до
температур (а+в) -области с последующим медленным охлаждением пластичность шва удается
повысить .
Следовательно, сварка титана плавлением вследствие его высокой химической активности в
отличие от сварки других металлов требует тщательного контроля состава окружающей
атмосферы. Трудности, возникающие при соединении титана с другими металлами путем сварки,
все еще не преодолены. Более перспективными в этом отношении являются иные методы
соединения.
Казавшиеся ранее неразрешимыми проблемы сварки титана решены с такой быстротой, что в
последующем сварка титана и его сплавов станет обычной промышленной технологией.