2. Выбор способов сварки

Выбор того или иного способа сварки производиться с учетом ряда факторов, главными из которых являются:

- свариваемость металла;

- толщина металла;

- положение шва.

Свойства свариваемого материала в ряде случаев имеют определенное значение в выборе способа сварки и, иногда, существенно ограничивают число возможных способов.

Основная проблема свариваемости титановых сплавов – получение сварных соединений с хорошей пластичностью, зависящей от качества защиты и чувствительности металла к термическому циклу сварки. Заметное насыщение металла шва кислородом, азотом и водородом в процессе сварки резко снижает пластичность и длительную прочность сварных конструкций. Поэтому зона сварки должна быть тщательно защищена от воздействия с воздухом.

При сварке титана плавлением требуются концентрированные источники теплоты. Однако в связи с более низким, чем у стали, коэффициентом теплопроводности (в 4 раза), более высоким электрический сопротивлением (в 5 раз) и меньшей теплоемкостью для сварки плавлением титана тратится меньше энергии.

Основной критерий выбора способа сварки, исходя из оптимальных механических свойств, - оптимальный интервал скоростей охлаждения, в котором степень снижения уровня пластических свойств ОШЗ оказывается наименьшей. Поэтому сварку - и псевдо- сплавов целесообразно проводить при минимальных погонных энергиях [4, cтр.129].

Для сплава ОТ4 применяют следующие способы сварки [4, стр.132-144]:

-дуговая сварка плавящимся электродом в защитных газах;

-дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах;

- сварка под флюсом;

- электрошлаковая сварка;

- электронно – лучевая сварка;

- плазменная сварка.

В нашем случае:

- геометрия сварного соединения – кольцевая;

- тип соединения – стыковое;

- толщина металла – 120мм

Технически невозможные способы сварки:

1) Дуговая сварка , так как можно соединятьзаготовки толщиной 2…60 мм [4, стр.132-141].

Проанализируем технически возможные способы сварки, которые позволяют выполнить стыковое соединение с толщиной 120 мм и с кольцевой геометрией.

Электрошлаковая сварка

Преимущества:

-возможность сварки за один проход металла;

-высокие пластические свойства металла околошовной зоны;

-для сварки можно использовать один или несколько проволочных электродов другового увеличенового сечения;

-низкий расход электроэнергии;

-отсутсвуют угловые деформации;

-обеспечивает равномерный провар кромок свариваемых деталей.

Недостатки:

- получение крупнозернистой макро- и микроструктуры;

- повышенная зона термического влияния, вызванная медленным нагревом и охлаждением металла;

- сварное соединение часто требует дополнительной термооброботки;

- невозможность применения для металла толщиной менее 15мм.

Автоматическая сварка под флюсом

Преимущества:

-сниженны затраты на подготовку сварщикров;

-скорость охлаждения металла низкая;

-не нужно защиты от световых излучения(дуга полностью горит под флюсом);

-нет брызг металла;

-повышенная производительность.

Недостатки:

- трудно осущесвтлять сварку в некоторых пространственных положениях;

- хранение, подготовка, производства флюса требует определенных

затрат.

Электронно-лучевая сварка

Преимущества:

-наилучшие условия защиты металла от газов;

-высокая концентрация тепловой энергии;

- малое количество вводимой теплоты;

- отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами.

Недостатки:

-возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине;

- для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделий требуется длительное время.

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах

Преимущества:

-равнопрочность сварного соединения с основным металлом;

-высокие пластические свойства металла околошовной зоны;

-при сварке вольфрамовым электродом высокая стабильность дугового разряда и, соответственно, формирования сварного шва;

-возможность визуального контроля формирования шва;

-для ручной дуговой сварки требуются небольшие затраты на оборудование и сварочные материалы.

Недостатки:

- использование дорогих сварочных материалов (вольфрамовый электрод, защитный газ);

- низкие КПД и производительность по сравнению с другими технологиями сварки;

- качество соединений во многом зависит от квалификации сварщика;

- вредные условия процесса сварки.

Так как производство единичное, отдаем предпочтение автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой и ручной дуговой сварки. Использование электронно – лучевой сварки привела бы к большим убыткам. Установка вакуумной камеры непростая задача и требует больших затрат. Поэтому применение этого способа сварки экономически невыгодно.

Проанализировав всевозможные способы сварки для заданного изделия, сделан вывод, что оставшиеся 3 способа сварки подходят по всем критериям:

• Автоматическая сварка под флюсом.

• Электрошлаковая сварка.

• Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах с присадкой.