ТЕХНОЛОГІЯ ЗВАРЮВАННЯ РОЗНОРІДНИХ МЕТАЛІВ
Зварювання сталей одного структурного класу. Тут технологію зварювання обирають за властивостями більш легованої сталі (у тому числі температуру підігріву у разі його необхідності). Приклад: при зварюванні сталі 20 зі сталями 15ХМ, 12МХ, 20XMJI, ЗОХМА при ручному зварюванні вибирають електроди типу Е42А-Ф, при зварюванні під флюсом - дріт Св-08А. Після зварювання виробу або не підлягають термообробці (при малому вмісті вуглецю в легованій сталі), або призначається термообробка
Якщо є необхідність зняти залишкову зварювальну напругу після зварювання, то призначають термообробку (стабілізацію при
Зварювання сталей різних структурних класів. Якщо зварюються перлітні сталі з 12% хромистими сталями, то вибираються зварювальні матеріали перлітного класу, бо вони забезпечують максимальну пластичність металу шва; при цьому метал шва повинен легуватися карбідоутворюючими елементами.
Температура підігріву береться за більш легованою (хромистою) сталі (так само, як і режим подальшої термообробки). Якщо хром у сталі знаходиться в межах 17. 28%, то перлітні електроди не застосовуються через надмірне падіння пластичності металу шва; тут більш доцільно використовувати матеріали феритно-аустенітного класу, іноді рекомендуються і електроди аустенітного класу (без подальшої термообробки).
Зварювання перлітних сталей з аустенітними ведеться завжди аустенітними електродами (з урахуванням максимальної частки участі перлітної складової у шві з аустенітною структурою). Для приблизної оцінки структурних складових у металі шва в залежності від його хімічного складу сталі та присадного металу можна користуватися діаграмою Шеффлера. З'єднання з перлітної та аустенітної сталі термічної обробки, як правило,не піддають. Це пов'язано з тим, що режими термообробки різні для перлітних і аустенітних сталей (що добре для однієї, може бути погано для іншої). Крім цього, відмінність у коефіцієнтах лінійного розширення у цих сталей при термообробці може викликати не зняття залишкової зварювальної напруги, а їх несприятливий розподіл, що при зварюванні великих товщин може викликати крихкі руйнування.
Зварювання різнорідних металів між собою. Прийнято вважати, що добре зварюються між собою метали, що мають необмежену взаємну розчинність у твердому та рідкому стані (при цьому відмінність атомних діаметрів елементів цих металів не повинна перевищувати 15%). Таких пар не дуже багато. Прикладами можуть служити Ni-Cu, Ti-Zn, Ti-Nb, Ti-Ta та ін. Інші метали утворюють обмежений ряд твердих розчинів, евтектики та хімічні сполуки, що знижують механічні властивості зварної сполуки, що робить пари таких металів важко або зовсім не зварюваними.
При утворенні хімічних сполук шов характеризується високою твердістю, змінюється густина, коефіцієнт теплового розширення та температура плавлення. На межі розчинності одного металу в іншому, як і на властивості хімічних сполук, впливають легуючі елементи та домішки, що позначається також на зварюваності.
Класичним прикладом пар різнорідних металів, що утворюють хімічні сполуки при обмеженій розчинності, є пари Ti-Fe та Al-Fe. Для таких пар отримання якісного звар- ного з'єднання методами зварювання плавленням є складною проблемою (особливо якщо врахувати характерну для цих металів високу хімічну активність). Для таких металів як ніобій, титан, молібден, тантал, вольфрам взаємодія з киснем, азотом тавуглецем призводить до небезпеки крихтування зварного з'єднання.
Способів з'єднання зварюванням таких пар кілька. Так, для пари Al-Fe застосовують розплавлення легкоплавкого металу (А1) з покриттям, нанесеним на шар більш тугоплавкого металу. Метал покриття повинен або підвищувати межу взаємної розчинності металів, що з'єднуються, або сприяти гальмування дифузійних процесів на межі контакту металів або підвищувати межі взаємної розчинності елементів, що впливають на утворення хімічних сполук. В цьому випадку на поверхню сталі в районі зварювання методом гальванізації наносять шар цинку 5 = 40. 60мкм (якщо сталь хромонікелева, то після нанесення цинку проводиться алітування). Можна також наносити на сталеву деталь шар алюмінію (алітування або ТВЧ). Технологія зварювання вимагає точного підбору параметрів режиму, щоб уникнути проплавлення нанесеного шару.
З'єднання тут проводиться за допомогою біметалевих смуг Al-Fe.
Для з'єднання між собою великих конструкцій з різних металів (наприклад, стінок надбудови з алюмінієвого сплаву зі сталевою палубою корпусу) розроблено біметал сталь-алюміній, який отримує метод прокатки або зварювання вибухом (рис. 8.7).
Мал. 8.7. З'єднання алюмінію зі сталлю через біметалеву вставку
При зварюванні плавленням пар металів з різною температурою плавлення (наприклад, при зварюванні ніобію зі сталлю) іноді застосовують наступний прийом. Дугу (або електронний промінь) зміщують у бік легкоплавкого металу, і зварювання здійснюється практично в твердорідкому стані. Режим і технологію зварювання в цьому випадку підбираються дуже точно - повинна суворо дотримуватися температура нагрівання підкладки (металу нерозплавлюваного) і час контакту рідкого металутвердим (щоб уникнути утворення інтерметалевих сполук).
Якщо ж метали утворюють ряд безперервних твердих розчинів, але мають суттєву відмінність у теплофізичних властивостях (Ti-Nb, Nb-Mo), а елементи металів, що з'єднуються, мають обмежену розчинність, то можливе їх безпосереднє зварювання методом плавлення зі строгою регламентацією концентрації елементів у розплаві (це досягається зміщенням електрода з лінії стику та іншими способами).
Зварювання титану зі сталлю можливе способом плавлення через ванадієву вставку (ванадій утворює тверді розчини з залізом і з титаном) або із застосуванням біметалічних вставок Ti-Fe.