- Что еще следует знать о пайке нержавеющей стали
- Дефекты хромового покрытия и причины их возникновения
- Как выполнить пайку в домашних условиях
- Как сварить хромированные трубы
- Материалы изготовления
- Назначение
- Плюсы и минусы
- Правила использования
- Разновидности сварных швов и соединений труб
- Сварка хрома, молибдена, вольфрама | инструмент, проверенный временем
- Сварка хромированных и никелированных сталей
Что еще следует знать о пайке нержавеющей стали
В тех случаях, когда к паяным соединениям изделий из нержавейки предъявляются особые требования, могут использоваться специальные марки припоев, к числу которых относятся материалы, изготовленные на основе никеля и фосфора, а также никеля, хрома и марганца.
Припои второй группы используют, в частности, в тех случаях, когда пайка выполняется в среде защитного газа, состоящего из смеси аргона с трехфтористым бором. При выполнении пайки по такой технологии в качестве припоя может использоваться и чистая медь, которая хорошо смачивает металл и формирует надежное соединение.
При использовании медного припоя место пайки будет отличатся от нержавейки характерным желтым цветом
Припои, изготовленные на основе никеля, позволяют получать соединения, отличающиеся высокой прочностью. Между тем есть у таких материалов и недостатки, к которым следует отнести невысокую пластичность. Именно поэтому такой присадочный материал не используют для соединения элементов конструкций из нержавейки, которые будут подвергаться ударным и вибрационным нагрузкам в процессе своей эксплуатации.
Таким образом, пайка изделий из нержавейки (габаритных труб, эксплуатируемых под давлением, посуды, предметов мебели или интерьера) имеет свои нюансы, которые обязательно следует учитывать при выборе как режимов пайки, так и расходных материалов. Существует множество справочников, руководствуясь которыми, можно оптимально подобрать все необходимые материалы и получить качественное, надежное и красивое паяное соединение.
Источник
Дефекты хромового покрытия и причины их возникновения
Выполняя хромирование своими руками, многие домашние мастера сталкиваются с наиболее типичными дефектами нанесенного покрытия, которые могут возникать по различным причинам.
1. На покрытии есть блеск, но он неравномерный.
- Сила тока, подаваемого на изделие и анод, слишком велика.
- Температура электролитического раствора не доведена до требуемого значения.
2. Блеск на нанесенном покрытии вообще отсутствует.
- В электролитическом растворе слишком много или не хватает хромового ангидрида.
- Превышен номинал рабочего тока.
- Количество серной кислоты в растворе недостаточное.
3. На хромированной поверхности выступили коричневые пятна.
- В электролитическом растворе превышено количество хромового ангидрида.
- В растворе для хромирования не хватает серной кислоты.
4. На нанесенном покрытии заметны мелкие раковины.
- Обработанная поверхность была недостаточно качественно подготовлена.
- При обработке в растворе с поверхности не удаляется водород. Чтобы решить такую проблему, следует изменить схему размещения изделия в растворе и метод его последующей просушки.
5. Хромовое покрытие характеризуется неравномерностью.
- Сила рабочего тока превышена.
6. Нанесенное покрытие получилось слишком мягким.
- Сила рабочего тока занижена.
- Температура электролитического раствора выше требуемого значения.
7. Нанесенное покрытие отслаивается.
- Напряжение, подаваемое на анод и катод, нестабильно.
- Поверхность обрабатываемого изделия была недостаточно хорошо обезжирена.
- Температура электролита в процессе обработки снизилась.
Таким образом, чтобы наносить слой хрома на изделия своими руками, недостаточно просто собрать свой гальванический аппарат и изучить теоретическую базу, важно также учесть множество нюансов, напрямую влияющих на качество готового покрытия. Поэтому важно знать не только о том, как выполнять хромирование, но и о том, как сделать так, чтобы формируемое хромовое покрытие отличалось гарантированным качеством.
Как выполнить пайку в домашних условиях
С такими задачами, как соединение деталей из нержавейки при помощи пайки и пайка нержавейки с медью, нередко сталкиваются и в домашних условиях. Изделия, изготовленные из нержавеющей стали, активно используются в быту уже на протяжении многих лет, поэтому, когда они по каким-либо причинам приходят в негодность, у любого домашнего мастера возникает естественное желание отремонтировать их самостоятельно.
Освойте технику пайки на простых соединениях, а затем пробуйте работать с более ответственными деталями
Перед тем как приступать к пайке нержавейки, очень желательно не только изучить теоретический материал по данному вопросу, но и более подробно познакомиться с правилами его выполнения при помощи обучающих видео.
Чтобы паять изделия из нержавейки, вам потребуются следующие инструменты и расходные материалы:
- паяльник, работающий от электричества, мощность которого составляет не менее 100 Вт;
- специальная паяльная кислота, которая будет использована в качестве флюса;
- напильник или наждачная бумага;
- припой, специально предназначенный для соединения стальных деталей, основу которого составляют олово и свинец;
- трос, изготовленный из стали;
- металлическая трубка.
Материалы и инструменты для пайки
Подбирая паяльник для работы с нержавейкой, следует остановить свой выбор именно на инструменте с мощностью 100 Вт. Использование более мощного устройства для выполнения таких работ просто нецелесообразно.
Сам процесс пайки деталей из нержавейки выполняется по следующему алгоритму.
- В первую очередь необходимо тщательно зачистить место будущего соединения, для чего используется наждачная бумага или напильник.
- После подготовки поверхностей соединяемых деталей на них необходимо нанести флюс, в качестве которого, как уже говорилось выше, используется паяльная кислота. Основная задача флюса состоит в том, чтобы обеспечить качественное лужение соединяемых деталей.
- После того как поверхности соединяемых деталей обработаны флюсом, необходимо выполнить их лужение, которое заключается в нанесении на них тонкого слоя припоя, состоящего из олова и свинца. Если выполнить лужение с первого раза не удалось, то необходимо повторить такую процедуру, предварительно разогрев соединяемые детали.
- Даже после нагрева изделий и их повторной обработки флюсом лужение может не увенчаться успехом – припой будет просто скатываться с поверхности деталей, а не ложиться на них тонкой пленкой. В таком случае необходимо воспользоваться кисточкой с металлическими жилами, которую несложно изготовить из трубки и стального троса. Перед использованием такой щетки на поверхность деталей также необходимо нанести флюс (паяльную кислоту) и только затем, нагревая место будущего соединения паяльником, зачищать его при помощи металлической кисточки. Такая несложная методика позволяет эффективно очистить поверхность нержавейки от окисной пленки, которая, как правило, и является основным препятствием для осуществления качественного лужения.
- После того как на соединяемые изделия удалось нанести тонкий слой олова, можно начинать их паять. Выполняется такая процедура при помощи паяльника и припоя, которым заполняют стык между деталями.
Как сварить хромированные трубы
Нередко в производстве возникает необходимость изготовить хромированную аппаратуру, аппаратуру для нефтепроизводства и некоторые другие изделия, для чего необходима хромированная сталь. Если брать в сравнении с другими легированными сталями, то этот вид является более доступным по ценовой категории, не поддается ржавению и является стойким в кислотам.
К какому виду отнести сталь, в зависимости от процентного содержания?
Существует два вида стали, которые разнятся между собой в зависимости от того, какой процент хрома будет содержаться в нем. Среднелегированные – это те, в которых содержится-4-14% хрома, а высоколегированные — те, которые более 14%.
Высоколегированные хромистые стали же содержат в себе 0,35% углерода и имеют более широкие характеристики: они используются для очень прочных изделий, а также защищают их от кислот и коррозии.
Как повысить прочность хромированных сталей?
Иногда, в определенных ситуациях возникает необходимость повысить прочность изделий, изготовленных из хрома. Например, если эти изделия изготавливаются для газовых установок, которые в последствии могут поддаваться газовой коррозии. Для того, чтобы защитить изделие в таких условиях, в состав сплава, как правило, добавляют 2% кремния или же 0,6% алюминия.
Кроме того, можно повысить и жаропрочность изделия, если добавить в его состав 0,6% молибдена. Обратите внимание и на тот факт, что для того, чтобы свариваемость изделия была более простой, чтобы улучшить ее, в состав сплава можно добавить титан. В таком случае у вас не возникнет проблем со сваркой хромистой стали. Важно помнить!
Когда сталь будет нагреваться до определенной температуры – 400-900 градусов, она, естественно вызовет определенную реакцию, которая в последствии лишит изделие возможности бороться с коррозией. Если в стали будут содержаться карбиды хрома, то коррозия будет появляться в последствии не только не поверхности изделия, но и внутри него.
Чем больше в хромистой стали будет содержаться углерода, тем сильнее она будет поддаваться появлению карбидов. Такая проблема и является основной при желании сварить хромистые стали. Более того, не забывайте и о том, что хромистые стали имеют яркое отличие от других, они самостоятельно закаливаются на воздухе при охлаждении, при этом шов делается более хрупким и твердым. Закалка обязательно вызовет напряжение внутри, которые в последствии приведут к тому, что появятся трещины внутри металла.
Учитывайте все детали для того, чтобы сварка хрома была наиболее простой и доступной для ваших изделий!
Применяют покрытия двух типов. Для декоративных и антикоррозионных целей часто используют трехслойное электролитическое покрытие (медь—никель—хром). В зависимости от назначения оно имеет толщину до 40 мкм. Металл покрытия имеет повышенное электрическое сопротивление и большую температуру плавления относительно стали.
Режим сварки применяют тот же, что и для непокрытых сталей аналогичных толщин. В литом ядре образуется сложный сплав, поэтому характер разрушения меняется на менее вязкий. Декоративную отделку можно лучше сохранить с одной стороны изделия, применив электрод с развитой поверхностью. Рекомендуется применение электродов с лучшей, проводимостью.
За последнее время получает распространение тонколистовая низкоуглеродистая сталь марки 08кп, покрытая тонким слоем (40—50 мкм) хрома в вакууме методом его распыления. Такое покрытие имеет только антикоррозионное назначение. Проведенные исследования по сварке этого нового материала показали его хорошую свариваемость.
Защитное покрытие этого типа повышает контактное сопротивление за счет большего электрического сопротивления материала покрытия и его повышенной твердости. Хромовое покрытие между свариваемыми листами равномерно растворяется в металле литого ядра, легируя его хромом (до 5%), а также частично выжимается в зазор, образуя литой слой хрома вдоль шва.
При сварке стали этого типа рекомендуется увеличивать время сварки на 25% и усилие сжатия на 20% по сравнению с режимами сварки стали той же толщины, но без покрытия. Силу тока выбирают как для особо жестких режимов сварки непокрытых сталей.
При одинаковых размерах ядра разрушающее усилие на срез и на отрыв сварной точки для стали с хромовым покрытием этого типа выше, чем для стали без покрытия. Коррозионная стойкость поверхности сварного шва и основного металла с хромовым покрытием практически одинакова я зависит от качества покрытия.
Под сваркой хрома часто понимают соединение изделий с хромовым покрытием, либо изготовленных из хромированной стали. Эти два понятия несколько отличаются, потому и технология работы будет разной.
Материалы изготовления
Мебельные тонкостенные холоднокатные трубы изготавливаются из стали марок 08, 1сп/пс , 2сп/пс, 08Ю. В производстве изделий из нержавеющей стали применяют материал марок AISI 304, 08Х12Н10, 12Х18Н10Т. Модели из нержавеющей стали отличаются большим сроком службы, но стоят дороже.
Элементы, полученные холоднокатным способом, имеют высокое качество. Без дополнительных обработок изделия можно окрашивать порошками, цинковать, подергать гальванической обработке. Наиболее популярные хромированные изделия отличаются максимальной стойкостью к коррозии.
Хромирование выполняется одним из трех способов:
- диффузный предполагает насыщение поверхности элемента хромом. Процесс осуществляется на специальных установках в промышленном производстве;
- химический происходит путем восстановления хромированного слоя из соляного раствора;
- электролитический происходит при погружении элементов в электролитическую ванну. Подходит для хромирования даже в домашних условиях.
Электролитический способ позволяет производить поверхности с разной текстурой. Молочный хром получают при температурном режиме 60-80˚С, он легко гнется без деформации покрытия. Хромирование с блеском получают при температурном режиме 45-60˚С. Внешний вид изделий максимально привлекательный, износостойкость покрытия хорошая.
Современные трубы из полипропилена или поливинилхлорида не уступают металлическим по функциональности. Изделия легко монтируются и демонтируются. Мебель из полипропиленовых труб имеет продолжительный срок службы, не боится повышенной влажности. Пользоваться такими предметами обстановки можно даже на открытом воздухе.
Изделия из поливинилхлорида чаще используются для обустройства канализационных систем, чем в производстве мебели. Они имеют низкую стоимость, но не выдерживают перегрева. В отличие от ПВХ, конструкции из пп труб можно нагревать до 60 градусов, а армированные даже выше.
Полипропиленовые
Стальные
Хромированная
Назначение
Хромированные трубы являются одним из видов мебельной фурнитуры, которая чаще всего применяется в производстве кухонных гарнитуров, изделий для торговых залов, выставочных моделей. Комплектующие предлагаются элементами длиной 0,6-3 м, их диаметр может быть 10, 16, 25, 32 либо 50 мм.
Конструктивные элементы могут использоваться в производстве опорных ножек столов и витрин, систем хранения. Из труб монтируются вешалки для шкафов или отдельно стоящие напольные модели.
Изделия классифицируются по нескольким признакам:
- по форме сечения выделяют: квадратные, круглые, овальные, многоугольные;
- по типу стенок изделия разделяют на тонкостенные и толстостенные;
- фактура поверхности может быть матовая, с блеском, тонированная;
- по форме изделия выделяют: линейные, изогнутые под углом 135° либо 90°, изделия S образной формы.
Квадратная
Круглая
Овальная
В зависимости от предполагаемого использования, выбирают конкретный вид материала:
- для производства мебели подходит штанга хромированная сечением 25 мм круглая либо овальная;
- в выставочных и торговых системах применяют трубы для мебели jоkеr сечением 25 мм;
- для кухонных гарнитуров подходят рейлинги с сечением 26 мм;
- опоры монтируются из барных труб с сечением 50 мм.
Специальные профильные трубы с сечением квадратной либо прямоугольной формы могут применяться как конструкционные элементы, в качестве металлического бруса. Наиболее часто применяются профили с параметрами 50х50, 40х80, 40х100 мм, применять такие трубы удобно на плоских поверхностях.
Важным при проектировке мебели из труб является правильный расчет нагрузки, особенно в местах стыковки элементов. Обязательно выполняют чертеж. Для каркасов стоит выбирать изделия с диаметром не менее 50 мм, они отличаются максимальной прочностью, выдерживают вес до 60 кг.
Плюсы и минусы
Конструктивные элементы используются при изготовлении различных предметов мебели. В производстве могут применяться пластиковые или металлические трубы. Основными достоинствами материалов являются:
- необычный внешний вид, такие предметы мебели гармонично вписываются в интерьер техно, минимализм, хай-тек. Примеры можно увидеть на фото;
- широкий выбор мебели, которую можно изготовить из этого материала: полки, стулья, столики, стеллажные системы. При применении элементов водопроводных систем больших диаметров и высокой прочности получится изготовить более габаритную мебель, например, каркас кровати;
- материалы имеют доступную стоимость, изделия получаются недорогими;
- трубы обладают высокой прочностью при небольшом весе. При использовании их в качестве соединительных элементов возможно получить индивидуальный стиль готовых изделий;
- изделия из поливинилхлорида безопасны для здоровья, могут использоваться для детской мебели, заграждений. Невысокие детские стульчики собираются из фрагментов труб по принципу конструктора;
- преимуществом изделий из труб является возможность эксплуатации готового изделия без надежной фиксации. Это позволяет легко транспортировать или перемещать мебель в разобранном виде;
- устойчивость к негативным условиям эксплуатации: перепадам уровня влажности, температуры;
- эстетичный внешний вид материалов и изделий из них;
- при необходимости получить цвет готового изделия, гармонирующий с остальным интерьером, трубы окрашивают нужным оттенком;
- мебельная труба имеет долгий срок службы;
- возможность монтажа разными соединительными гильзами, манжетами клинового и винтового типа. В отдельных случаях применяется сварка.
Из толстостенных труб получают надежные и прочные предметы обстановки, тогда как тонкостенные изделия с небольшим весом позволяют реализовать многие авторские задумки.
К основным недостаткам можно отнести:
- небольшой ассортимент предметов обстановки, которые можно изготовить из этих материалов;
- даже с учетом высокой прочности хромированного покрытия работа с трубами требует неспешности и аккуратности. При необходимости согнуть элемент его предварительно разогревают не на открытом огне.
При изготовлении предметов интерьера для бань и саун из водопроводных труб стоит отдавать предпочтение изделиям из полипропилена. Поливинилхлорид имеет невысокую стойкость к воздействию высоких температур.
Правила использования
При работе с тонкостенными хромированными элементами требуются следующие инструменты:
- паяльная лампа;
- ножовка по металлу;
- тиски;
- дрель.
Предварительный нагрев хромированных элементов выполняют паяльной лампой. Повышение температуры выполняют постепенно. Большие трубы разрезают на отрезки заданной величины ножовкой с мелкими зубцами. Использовать болгарку для нарезки трубного элемента не рекомендуется, поверхность металла нагреется и немного деформируется. Сгладить заусенцы возможно мелкозернистой наждачной бумагой.
Тиски оборачивают мягким текстилем либо войлоком. Ими изделию придают необходимую форму. Скрепляют конструкцию дрелью, сверление выполняют на невысоких оборотах. Для хромированных труб выбирают фурнитуру с аналогичным покрытием.
Создание предметов интерьера из пластиковых элементов выполняется быстрее и проще, чем из металлических. Начинают процесс с составления эскиза и схемы монтажа. Далее подготавливают необходимые элементы заданных параметров при помощи труборезов либо специальных ножниц. Фиксация и сборка осуществляется при помощи фитингов, специального паяльника и клеевого состава.
Для конструкций, которые не рассчитаны на большие нагрузки, выбирают недорогой материал из поливинилхлорида. Пропиленовые трубы позволят изготовить изделие высокой прочности. Также возможно сочетать материалы, тогда каркас выполняется из полипропилена, а отрезками ПВХ отделывают участки с невысокой нагрузкой.
Сборку такой мебели начинают с самых простых моделей: стульчиков, столиков, подставок, полок. Как только основные навыки будут усвоены, можно создавать сложные конструкции. Предметы обстановки из мебельных труб придают особый колорит интерьеру. Они отличаются прочностью, небольшим весом и невысокой стоимостью.
Источник
Разновидности сварных швов и соединений труб
Способов, как варить трубы электросваркой, может быть несколько:
- размещая детали встык – в данном случае отрезки трубы находятся точно напротив друг друга;
- соединение в тавр – эта технология сварки труб подразумевает, что два куска трубы размещены перпендикулярно, в форме буквы «Т»;
- скрепление внахлест – в таком варианте один из кусков трубы развальцовывается, чтобы его можно было надеть на другой;
- угловое соединение – то есть, две детали размещены под углом 45° или 90°.
При выполнении сварки труб электросваркой могут выполняться такие швы:
- горизонтальные – в таком случае свариваемые трубы расположены вертикально;
- вертикальные – это швы на вертикальном участке трубы;
- потолочные – в данном случае электрод помещают в нижней части детали, над головой работника;
- нижние – соответственно, швы, для выполнения которых нужно наклоняться вниз.
Обращаем ваше внимание, что при работе со стальными трубами соединение должно быть встык, с обязательным провариванием места стыковки по толщине стенки изделия. Оптимальным в данном случае будет использование нижнего поворотного шва.
Есть еще несколько рекомендаций, как сваривать трубы электросваркой:
- При проведении сварочных работ следует держать электрод под углом в 45° или чуть меньше, тогда расплавленный металл будет попадать внутрь свариваемой трубы в гораздо меньшем количестве.
- Если вы выполняете соединение в тавр или встык, то вам понадобятся 2-3 мм электроды. При этом сила тока, оптимальная для надежной герметизации системы, составляет в пределах 80-110 ампер.
- Для надежного проваривания соединения внахлест сила тока должна быть увеличена до 120 ампер, а электроды можно использовать аналогичные.
- Оптимальная высота сварного шва должна составлять 3 мм над поверхностью трубы. Только после ее достижения можно считать работу завершенной.
Отдельно стоит остановиться на профилированных изделиях. Сваривание таких труб надо проводить точечно. Это значит, что сначала прихватывают две точки с противоположных сторон профиля, потом переходят на две другие точки, и так до тех пор, пока вся труба не прогреется. После этого приступают к выполнению сплошного сварного шва по периметру трубы.
Сварка хрома, молибдена, вольфрама | инструмент, проверенный временем
Свойства данных металлов рассмотрены в работах [9, 10, 12, 13, 17, 18, 20, 21, 28]. Преимуществами хрома являются высокая окалиностойкость в сочетании с относительно высокой температурой плавления, прочностью и малой плотностью. Однако низкая сопротивляемость тепловым и ударным нагрузкам и исключительно высокая склонность к хладноломкости по сравнению с другими тугоплавкими металлами ограничивают возможность его использования в сварных конструкциях. Молибден и вольфрам являются основой для создания жаропрочных сплавов в связи с их высокими тугоплавкостью, модулем упругости, термостойкостью, тепло — и электропроводностью. Преимуществом молибдена является вдвое меньшая, чем у вольфрама, плотность. Вольфрам обладает высокой тугоплавкостью. Общими недостатками являются низкая окалиностойкость и высокая склонность к хладноломкости.
Для металлов VI группы (Cr, Mo, W) характерна ничтожная растворимость примесей внедрения, обусловленная небольшими размерами атомов и междуузлий, а также их электронным строением, и чрезвычайно высокая чувствительность к наличию примесей. Превышение пределов растворимости приводит к образованию соединений металлов с примесями внедрения (оксидов, нитридов, карбидов и др.), располагающихся преимущественно по границам зерен и охрупчивающих их. Наиболее сильно охрупчивает кислород. Растворенный в твердом металле, кислород резко увеличивает твердость, а хрупкие окислы, имеющие слабую связь с металлом, располагаясь по границам зерен, часто катастрофически снижают прочность и пластичность металлов.
Хладноломкими эти металлы делают примеси. Температура перехода металлов в хрупкое состояние резко повышается с увеличением концентрации примесей внедрения. В зависимости от содержания примесей температура перехода из вязкого состояния в хрупкое колеблется для хрома от —70 до 600° С, для молибдена до 480° С, для вольфрама до 330° С. У металлов VI группы в рекристаллизованном состоянии температура перехода в хрупкое состояние примерно на 300° С выше, чем в деформированном. Причиной этого является неблагоприятное расположение неметаллических включений в рекристаллизованном металле, в котором они находятся в виде сплошной пленки по границам зерен. Температура рекристаллизации равна примерно 0,4 ТП1 К и составляет 950° С для хрома, 1150° С для молибдена, 1250 °С для вольфрама.
В конструкциях эти металлы используются в виде сплавов. Для сохранения пластичности и повышения прочности металлов VI группы осуществляют легирование: а) элементами (в количестве < 1%), имеющими с этими металлами большое сродство и образующими растворы замещения; указанные элементы существенно уменьшают влияние примесей; Zr, Hf, Са, V, La, образуя нитриды, очищают матрицу сплава от этой примеси; Nb, Та, ТІ, Zr хорошо связывают также углерод; Ті, Zr, V, Ge, La очищают от кислорода; б) металлическими элементами совместно с углеродом для гетерофазного упрочнения путем образования мелкодисперсной фазы в матрице сплава. Углерод, наряду с тем, что является раскислителем и модификатором, образует карбиды с этими элементами; в) элементами для образования твердого раствора; легирование допускается: для хрома — никелем, рением; для молибдена — рением, вольфрамом; для вольфрама — рением и молибденом.
S4. Промышленные сплавы на основе молибдена
Примечание. Состояние материала: Р — рєкристаллизованноє; Д — деформированное; О — отожженное. |
Химический состав и свойства серийных сплавов приведены в табл. 33 и 34. Основными легирующими элементами являются элементы IV группы — Ті, Zr, Ш. В небольших количествах вводится углерод (0,04—0,06%) как раскислитель, модификатор и для упрочнения сплава за счет образования второй фазы. Введение бора (0,001—0,003%) способствует увеличению пластичности за счет измельчения зерна и безоксидирующего действия. Введение в металл Fe, Со, N і, Ir (молибденовые сплавы серии ТСМ) повышает пластичность вследствие концентрации этих элементов в пограничных областях и препятствия образованию окислов основного металла на границах в результате уменьшения энергии дефектов упаковки и усиления металлической связи. На металлы VI группы благоприятно влияет рений (при содержании > 20—25%); одновременно он повышает прочность и пластичность и резко уменьшает склонность к хладоломкости в связи с интенсивным развитием двойникования при деформации, очищением границ зерен от примесей, повышением предельной растворимости примесей. Сплавы рения с вольфрамом, молибденом, танталом и ниобием являются наиболее жаропрочными. В промышленном масштабе используются сплавы ВР-27ВП (W — 27% Re), МР-47ВП (Мо — 47% Re). Перспективны сплавы серии МВР27ВП системы Мо — W—Re с содержанием рения ~ 27%. Эти сплавы сочетают высокую жаропрочность, пластичность, свариваемость.
Металлы VI группы и сплавы на их основе обладают наихудшей свариваемостью (за исключением сплавов с рением) среди других тугоплавких металлов прежде всего в связи с ничтожной растворимостью и наиболее высокой чувствительностью к примесям внедрения.
При сварке этих металлов наблюдаются следующие характерные особенности. Химическая активность металлов этой группы по отношению к примесям внедрения ниже, чем у тугоплавких металлов IV и V групп. Однако при высоких температурах, характерных для сварки плавлением, они активно реагируют с окислителями. Молибден и вольфрам не образуют оксидов, устойчивых при высоких температурах. Лишь оксид хрома Сг2От является пассивирующим при высоких температурах. Заметное окисление хрома начинается с температур выше 780° С. Окисление на воздухе молибдена и вольфрама начинается при температуре около 300° С. При температурах пиже475° Сна молибдене происходит образование плотно прилегающей окисной пленки. Скорость окисления незначительна и определяется скоростями диффузии ионов металла и кислорода через пленку окисла. В интервале температур 475—700° С наряду с образованием окисной пленки происходит испарение оксида молибдена, ускоряющееся с повышением температуры; при высокой температуре окисной пленки на поверхности молибдена не образуется, и наблюдается только испарение окисла. Пары воды вызывают быстрое окисление молибдена при температурах выше 700° С. В азоте хром устойчив до 650° С, молибден до 1500° С, нитриды не устойчивы, вольфрам и рений не реагируют с азотом. Хром, молибден и вольфрам образуют тугоплавкие прочные соединения с углеродом, бором, кремнием.
В отличие от металлов IV и V групп эти металлы не образуют устойчивых гидридов. Водород в этих металлах образует твердые растворы внедрения и обладает большой подвижностью, десорбируясь при охлаждении, поэтому эти металлы не склонны к водородной хрупкости. Несмотря на меньшую, чем у металлов IV и V групп, активность, требуется более тщательная их защита (в связи с повышенной чувствительностью к примесям внедрения) путем сварки в высоком вакууме и инертных газах высокой чистоты. Металлы этой группы чрезвычайно чувствительны к термическому циклу сварки при наличии примесей, содержание которых в исходном материале, как правило, значительно выше предела растворимости. Увеличение зерна, перегрев, рекристаллизация, появление примесных фаз на границах зерен под действием термического цикла приводят к резкому увеличению порога хладноломкости и склонности к горячим трещинам. Температура порога хладноломкости металла шва и рекристаллизованной зоны термического влияния, как правило, выше 20° С. Для рекристаллизованной зоны характерен провал пластичности. Высокая склонность к горячим трещинам связана: а) с наличием примесей внедрения, вызывающих охрупчивание металла и образование легкоплавких эвтектик по границам зерен; б) с высокими напряжениями и темпом деформаций в связи с большим модулем упругости.
Свариваемость и свойства сварных соединений зависят от неоднородности свойств исходного материала в связи с неоднородным распределением (по площади и толщине) примесей внедрения, различными размерами, формой и количеством частиц второй фазы, состоянием твердого раствора. На участках с повышенным
содержанием примесей при сварке происходит преимущественное образование трещин, местное снижение порога хладноломкости и пластичности.
На свойства сварных соединений влияют параметры термического цикла, прежде всего скорость охлаждения, от которой зависит выделение второй фазы (карбидов, нитридов и др.), вид (глобулярный, игольчатый, пластинчатый) и зоны выделений (на границе, в теле зерна). Оптимальные параметры цикла определяются природой сплава, толщиной металла, методом сварки.
Влияние теплофизических характеристик этих металлов при сварке проявляется в следующем. Высокие температура плавления и теплопроводность вызывают необходимость сосредоточенности источников энергии для сварки. Высокий модуль упругости в сочетании со значительной зоной упруго пластических деформаций способствует появлению больших остаточных напряжений, однако малый коэффициент линейного расширения этих металлов уменьшает такое влияние.
Качественные сварные соединения получаются при использовании металлов высокой чистоты и однородности по примесям. Необходимо использовать также методы сварки, обеспечивающие образование сварного соединения без насыщения примесями внедрения. Основными из них являются методы сварки плавлением: электронно-лучевая, дуговая в среде инертных газов в камерах с контролируемой атмосферой, сварка полым катодом, лазером. Хорошее качество соединений достигается при диффузионной сварке. Возможно получение соединений вольфрама химическим осаждением по реакции
WFera3 3HarM->WTB 6HF
газ*
однако для соединений характерны высокий порог хладноломкости (510—560° С) и пористость в результате выделения газов по границам во время затвердевания сварочной ванны.
Хорошее качество сварных соединений достигается при применении присадочных материалов с пониженной чувствительностью к примесям внедрения. Например, легирование металла шва при сварке молибденовых сплавов ВМ1, ЦМ2, ЦМ6 рением в пределах 45—50% Re (по массе) является эффективным средством повышения его пластичности. Для легирования используют проволоку МР47-ВП или фольгу из чистого рения. Введение в молибден элементов-модификаторов (углерод ^ 0,06%) и элементов VIII группы (Fe, Со, Ni, Ir) повышает пластичность в литом и рекристаллизованном состоянии в связи с измельчением зерна, снижение предела текучести, уменьшением структурной и химической неоднородности по сечению соединения. В сплавах, содержащих углерод, цирконий и титан повышают пластичность «1%).
Оптимальная техника и технология сварки предусматривают качественную подготовку кромок под сварку, зашиту и регулирование параметров режима сварки, главным образом скорости охлаждения.
Предварительный нагрев способствует переходу металла из хрупкого состояния в пластическое (при температурах подогрева выше порога хладноломкости), но в то же время оказывает неблагоприятное действие в связи с диффузионным перераспределением примесей, выпаданием их соединений по границам, а также образованием вторичных фаз. Поэтому целесообразность предварительного нагрева зависит от чистоты используемого металла и системы его легирования. Рекомендуемые температуры предварительного нагрева для молибдена 200—300° С для вольфрама 300—600° С.
Па повышение пластичности сварных соединений влияет отжиг основного металла перед сваркой для уменьшения содержания примесей внедрения и их неоднородности. Отжиг после сварки используют для снятия остаточных напряжений и улучшения структуры. Температура отжига для молибдена ^1000° С, для вольфрама 1250° С.
Сварка хромированных и никелированных сталей
Применяют покрытия двух типов. Для декоративных и антикоррозионных целей часто используют трехслойное электролитическое покрытие (медь—никель—хром). В зависимости от назначения оно имеет толщину до 40 мкм. Металл покрытия имеет повышенное электрическое сопротивление и большую температуру плавления относительно стали.
Режим сварки применяют тот же, что и для непокрытых сталей аналогичных толщин. В литом ядре образуется сложный сплав, поэтому характер разрушения меняется на менее вязкий. Декоративную отделку можно лучше сохранить с одной стороны изделия, применив электрод с развитой поверхностью. Рекомендуется применение электродов с лучшей, проводимостью.
За последнее время получает распространение тонколистовая низкоуглеродистая сталь марки 08кп, покрытая тонким слоем (40—50 мкм) хрома в вакууме методом его распыления. Такое покрытие имеет только антикоррозионное назначение. Проведенные исследования по сварке этого нового материала показали его хорошую свариваемость.
Защитное покрытие этого типа повышает контактное сопротивление за счет большего электрического сопротивления материала покрытия и его повышенной твердости. Хромовое покрытие между свариваемыми листами равномерно растворяется в металле литого ядра, легируя его хромом (до 5%), а также частично выжимается в зазор, образуя литой слой хрома вдоль шва.
При сварке стали этого типа рекомендуется увеличивать время сварки на 25% и усилие сжатия на 20% по сравнению с режимами сварки стали той же толщины, но без покрытия. Силу тока выбирают как для особо жестких режимов сварки непокрытых сталей.
При одинаковых размерах ядра разрушающее усилие на срез и на отрыв сварной точки для стали с хромовым покрытием этого типа выше, чем для стали без покрытия. Коррозионная стойкость поверхности сварного шва и основного металла с хромовым покрытием практически одинакова я зависит от качества покрытия.
Источник