Глава 8. Сварка разнородных сплавов

1. Особенности сварки

Для большинства разнородных металлов или сплавов, которые приходится сваривать, характерными являются существенные различия в температуре плавления, удельном весе, коэффициентах теплофизиче­ских свойств, особенно линейного расширения. Отличаются также и кристаллографические характеристики - тип решетки и ее параметры (табл. 8.1).

Свойства	М					еталлы
	А1	Ті	Fe	№	Си		Zn	№	Мо	Та
Атомный №	13	22	26	28	29		30	41	42	73
Атомный вес	26,98	47,90	55,85	58,69	63,54		65,38	92,91	95,95	180,88
Плотность, г/см^3	2,7	4,5	7,87	8,9	8,96		7,13	8,6	10,2	16,6
Температура плавления, °С	660	1680	1539	1455	1083		419	2470	2622	2995
Коэффициент линейного рас­ширения	23,5	8,3	11,7-12,3	13,0	16,5		33,0	7,2	5,1	6,6
Твердость НВ	15	140-200	80	60-70	37		30	90-120	190-200	80-120
Предел прочнос­ти, кг/мм^2	8-10	45-56	25-30	45-56	20-24		15	28-30	50-55	35
Предел текучести, кг/мм^2	5	35-50	-	14-40	-		-	15-17	35	-

Таблица 8.1 - Свойства металлов, подлежащих сварке

Однако наибольшие затруднения обусловлены тем, что в боль­шинстве случаев при ограниченной взаимной растворимости для основ­ных комбинаций свариваемых материалов очень трудно избежать обра­зования интерметаллических фаз, обладающих большой твердостью и хрупкостью. Так, в паре Fe-Al образуются соединения FeAlз и Fe2Al5, хрупкие с микротвердостью 800-900 кг/мм .

В связи с отмеченными особенностями и трудностями сварки раз­нородных металлов и их сплавов наиболее успешно удается сваривать отдельные пары металлов способами, при которых обеспечиваются:

минимальное время контактирования соединяемых металлов в жидком состоянии, что уменьшает размеры прослоек хрупких интерме- таллидов, либо вообще предотвращает их возникновение;

1. надежная защита металла при сварке плавлением от действия окружающего воздуха;

2. предотвращение образования хрупких интерметаллидов подбо­ром промежуточных или комбинированных из разных металлов вста­вок, хорошо сваривающихся с каждым элементом свариваемой пары;

3. подавление роста интерметаллических хрупких фаз легирова­нием металла шва некоторыми компонентами.

Процесс образования прочных связей в сварном соединении мож­но разбить на две стадии:

1. подготовительную - сближение соединяемых металлов на рас­стояния, при которых может возникнуть межатомное взаимодействие, что достигается в процессе смачивания твердой поверхности жидкой фазой, за счет совместимой пластической деформации двух твердых веществ или за счет диффузионных процессов;

2. конечную - образование прочного соединения, когда опреде­ляющую роль играют квантовые процессы электронного взаимодейст­вия, приводящие к металлической (чистые металлы) или к ковалентной (металлы, химические соединения, окислы) связи.

Для осуществления быстрого и равномерного контакта сваривае­мого жидкого легкоплавкого металла и нагретого тугоплавкого металла поверхность последнего не должна быть загрязнена или окислена. Пре­дохраняет поверхность от окисления при нагреве, уменьшает энергию активации, улучшает смачиваемость и стабилизирует контакт между жидким легкоплавким металлом и нагретой поверхностью предвари­тельное покрытие поверхности активным слоем.

Для этой цели могут быть применены покрытия:

1. цинковое толщиной 30-35 мм, наносимое гальваническим пу­тем или горячим цинкованием;

2. из чистого алюминия толщиной 0,1-0,2 мм, наносимое алити- рованием;

3. комбинированное медно-цинковое;

4. комбинированное никель-цинковое.

Наиболее универсальным с точки зрения надежной защиты ме­талла от действия окружающего воздуха оказался способ аргонодуговой сварки, но для таких металлов, как титан, ниобий, тантал, молибден наилучшие условия обеспечиваются при сварке в вакууме (электронно­лучевой или диффузионной).