Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности сварки тантала и молибдена; описываем обстоятельно

Особенности сварки тантала и молибдена — описываем обстоятельно

Сварка молибдена является сложным процессом из-за его неустойчивости к образованию кристаллизационных сечений на поверхности свариваемых деталей в процессе силового воздействия. Однако сам молибден – это тугоплавкий металл, который обладает высокой прочностью и упругостью. Как происходит сваривание этого материала?

Сварка молибденом

Лучшие результаты при сварке достигаются при режиме р = 9,8 МПа, Т = 1973 K, t = 5 мин. При использовании этих параметров, изменений структуры материалов в зоне стыков не наблюдается. Улучшить свариваемость, можно используя металлические прокладки с мелкозернистой структурой.

Молибден сваривается методом контактной и дуговой сварки с использованием защитной атмосферы гелия, аргона. С задействованием твёрдого и мягкого припоя на основе серебра и меди. Рекристаллизация напрямую зависит от чистоты и степени деформации. При пересечении определённого порога поверхность становится хрупкой. По сравнению с другими металлами температурный коэффициент линейного расширения невелик α = 5,6. Из-за этого показателя сварку осуществляют в вакууме или аргоновой среде. А перед процедурой поверхность очищают от оксидной плёнки с помощью расплава.

Для сварки пригодно большинство припоев, которые используют при пайке вольфрама. Золото и никель помогут получить надёжное соединение и крепкий шов. Но такой припой не получил широкого распространения из-за дефицитных материалов.

Выбор параметров режима

Сварку осуществляют постоянным током обратной полярности. Режимы выбирают исходя из толщины металла с учетом склонности сплава к росту зерна и термическому циклу. Для уменьшения роста зерна рекомендуются режимы с малой погонной энергией и повышенными скоростями.

Учитывая высокое электрическое сопротивление титана, сварку ведут с малыми вылетами электрода. При сварке на низких токовых режимах возможен непровар корня шва. Во избежание этого корень выполняют ручной аргонодуговой сваркой W-электродом, а остальную разделку — сваркой плавящимся электродом.

МеталлРекомендуемая проволока
Титан и его сплавы с пределом прочности не менее 90 кгс/мм2ВТ1
То же более 90 кгс/мм2ВТ2, ВТ15
Высокопрочные сплавы типа ВТ14, ВТ22 и др.СПТ-2

Основное пространственное положение — нижнее.

При сварке с глубоким проплавлением на повышенных токовых режимах рекомендуется газовая смесь гелия и apгона (80%+20%). Для повышения прочности, пластичности и стойкости против образования трещин сварные соединения термически упрочняемых сплавов подвергают последующей термической обработке, режим которой зависит от состава сплава.

Зачем в стали нужен молибден

Наиболее значимой конструкционной характеристикой тугоплавких металлов является жаропрочность. Как легирующий компонент металл применяется при выплавке особо прочных сталей с высокой степенью вязкости, что очень важно при сварке. Хромомолибденовые стали изготавливают с применением легирующей добавки в виде молибденового порошка, спрессованного в штабики.

Высоколегированная хромомолибденовая сталь сварке лучше всего поддаётся при использовании защитных сред из летучих газов. Заготовки свариваются молибденовыми или вольфрамовыми электродами с применением сварочной проволоки, обработанной хромом, ванадием или никелем. Два основных режима сварки:

  • Толщина шва до 3,5 мм — 3 мм вольфрамовым электродом. Ток — постоянный, прямой полярности.
  • Толщина шва свыше 3 мм — 1-1,2 мм плавящимся электродом. Ток — постоянный, обратной полярности.

Применяется также метод сваривания сложных швов внахлёст. Полученные швы называются пробочными. Для контроля качества сварных швов применяются ультразвуковой метод неразрушающего контроля. Для корректировки физико-химических параметров процесса сварки применяется также разрушающий контроль — механические и металлографические исследования.

Читать еще:  Как варить нержавейку аргоном: технология сварки

Сварка молибдена

Атомные решетки молибдена напоминают объемные кубы, которые не меняются до достижения температуры плавления. Устойчивы против воздействия кислот, щелочей, металлических расплавов. Сплавы молибдена могут состоять из:

  • Циркония.
  • Ниобия.
  • Титана.

При использовании в промышленных целях могут возникать некоторые препятствия:

  • Пластичности можно достигнуть только после деформации.
  • Сварочные швы нарушают кристаллические решетки металла, что делает его хрупким.

Первоначально материал относили к категории несвариваемых. Но высокие показатели плавления (до 2000 градусов), когда железо с никелем уже становятся жидкими, заставили искать способы решения проблемы.

В чистом виде молибден — металл с серебристым оттенком, он отлично поддается ковке при значительных температурных показателях, не подвергается влияниям воздушных масс, коррозии и полиморфным метаморфозам. В стали его количество не превышает 0,18%. Этот компонент добавляют специально, повышая ударные и температурные показатели, что затрудняет при этом сам процесс сварки и приводит к образованию трещин в переходных зонах. Он может сильно выгореть и окислиться. Применяется специальная сварочная проволока, дополнительно обработанная никелем, ванадием или хромом, что дает возможность получить прочные швы.

Проведение работ

Для улучшения свариваемости используют прокладки из металла, имеющие мелкозернистую структуру. Молибден сваривается способом контактной и дуговой сварки, используется гелиевая либо аргоновая защита, задействуется твердый и мягкий припой с серебром и медью. Деформация влияет на степень рекристаллизации. Когда определенный порог пересекается, поверхность становится хрупкой.

Варка должна проводится под вакуумом или в аргоновой среде. Перед началом работы поверхность должна быть очищена от оксидной пленки посредством расплава.

Для сварки подойдут практически все припои, используемые при работе с вольфрамом. Но с золотом и никелем получаются самые надежные соединения и прочные швы. Однако, такой тип припоя используют нечасто из-за дефицитности материалов.

Покрытие молибдена под пайку.

Молибден является тяжелым металлом, с температурой плавления 2010ºC. Молибден обладает достаточно хорошими физико-механическими свойствами: высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью. Электропроводность молибдена выше, чем у железа, но ниже, чем у меди. В совершенно чистом состоянии молибден пластичен, ковок, тягуч, довольно легко подвергается штамповке и прокатке.

По некоторым свойствам молибден превосходит многие металлы и сплавы. Для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Он устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.

Эти уникальные свойства позволяют использовать молибден и его сплавы в деталях, длительно работающих в вакууме до 1800ºС (в соплах ракет и в электровакуумных приборах) в качестве конструкционного материала, в энергетических ядерных реакторах, а также для изготовления оборудования, работающего в агрессивных средах. Из молибдена изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах.

В связи с этим встает вопрос электрохимической обработки молибдена, в частности, путем покрытия молибдена металлами для улучшения паяемости, для предотвращения вторичной эмиссии при высоких температурах.

При пайке молибдена применяют различные припои, например, для получения надежных паяных соединений используют системы золото-никель, но в массовом производстве золотые припои применяют редко. Чтобы спаять молибден с медью используют припой ПСр72 или чистое серебро.

Читать еще:  Характеристики и классификация разных видов сварочных швов и стежек

Для улучшения растекаемости серебряных припоев применяют покрытия молибдена никелем и медью. Толщина никелевого слоя не должна быть больше 3 мкм, медного – 3 – 4 мкм; при большей толщине возможно отслаивание покрытия.

Покрытие молибдена никелем.

Подготовка поверхности деталей перед покрытием молибдена и его сплавов зависит от металла, который наносят на деталь (никель, медь, золото) и от способа нанесения покрытия (гальванический или химический).

Но в любом случае после химического обезжиривания проводят предварительный отжиг в водороде при температуре 950 – 1000ºC в течение 30 минут.

Процесс химического никелирования деталей из молибдена требует стандартной подготовки поверхности: обезжиривание, травление, декапирование и активация.

Обезжиривание молибдена проводят при катодной обработке в 15%-ном растворе NaOH при 15 – 25ºC, Дк = 20 – 30 А/дм 2 .

Окислы с поверхности удаляются травлением в щелочном растворе железосинеродистого калия состава, г/л:

Температура 55 – 60ºC, время 3 – 5 мин.

При травлении молибдена и медно-молибденовых сплавов типа МД-15, МД-40 в растворе железосинеродистого калия на поверхности сплава появляется атомарный слой меди, который позволяет без активации в растворе хим. палладия проводить осаждение путем восстановления никеля из раствора химического никелирования.

Операцию декапирования проводят в растворе состава, г/л:

При температуре 18 – 22ºC.

Активацию достаточно провести в концентрированном растворе соляной кислоты при температуре 70 – 80ºC.

Осаждение химического никеля происходит из раствора состава, г/л:

Никель сернокислый 25

Аммоний хлористый 35

Натрий лимоннокислый 50

Натрия гипофосфит 30

Аммиак водный, 25% до рН = 8 – 9

Температура 80 – 90ºC

Скорость осаждения 10 – 15 мкм/час.

Для увеличения адгезии металла при покрытии молибдена рекомендуется проводить отжиг в водороде при температуре 950 – 1000ºC.

Процесс нанесения гальванического никеля рассматривался ранее (см. «Покрытие вольфрама и молибдена»).

Для осаждения химической меди на деталях из молибдена и его сплавов после операции травления в щелочном растворе железосинеродистого калия требуется проведение сенсибилизации в растворе хлористого олова и активации в хлористом палладии, как при металлизации пластмасс (см.«Металлизация пластмасс. Часть1»).

Состав раствора химического меднения, г/л:

Медь сернокислая 15 – 20

Никель хлористый 4 – 6

Калий-натрий виннокислый 60 – 80

Натр едкий 15 – 20

Натрий углекислый 5 – 7

Формалин (33%) 10 – 20 мл/л

Температура 18 – 25ºC, время 10 – 20 мин.

После покрытия молибдена из раствора предварительного химического меднения проводят толстослойное покрытие глицериновом растворе:

Состав раствора для толстослойного покрытия, г/л:

Медь сернокислая (кристаллогидрат) 100

Натрий углекислый (безводный) 30

Формалин (33%) 25 – 35 мл/л

Температура 18 – 25ºC, время от 20 минут, покачивание.

Методы химической металлизации применяют для покрытия деталей сложной конфигурации. На детали несложной конфигурации наносят гальванические покрытия никель, медь, золото.

Покрытие молибдена гальванической медью (см.«Как выбрать электролит меднения?») можно нанести без дополнительных подслоев из железистосинеродистого электролита меднения.

Состав железистосинеродистого электролита меднения, г/л:

Медь сернокислая (кристаллогидрат) 88

Железистосинеродистый калий 3-х водный 180 – 220

Калий-натрий виннокислый 90 – 110

Калий едкий 8 – 10

Температура 50 – 60ºС

Плотность тока 1,5 – 2 А/дм 2 , соотношение SА : SК = 6:1

Скорость осаждения 1 мкм за 1,5 мин.

Читать еще:  Выбор электрододержателя для ручной дуговой сварки. Держатель своими руками

Возможность нанесения металлических покрытий на молибден и его сплавы расширяет их функциональные свойства и позволяет в полной мере использовать их в качестве конструкционных материалов.

Операции с танталом схожи на сварку молибдена, их объединяет одно свойство — высокая температура плавления. При сварке так же используются вольфрамовые либо угольные стержни диаметром 1,0-1,5 мм.

Сила постоянного тока колеблется от 20 до 40 A, прямой полярности, напряжение разряда — 30 В.

Тантал усиленно поглощает газы при термической обработки, поэтому операцию следует проводить в вакууме или регулируемой защитной аргоновой или гелиевой среде —экранировании.

Защита дуги обеспечивается со всех сторон сварочной зоны, в т. ч. над и под ней. Экранирование создается слабым потоком газа из баллона. Во время термической обработки допускается некоторое изменение цвета тантала до темно-соломенного оттенка.

Для избегания потерь металла, операцию рекомендуется вести в герметизированной камере, предварительно наполненной инертным газом.

Припоями могут служить титан, молибден или ниобий, с которыми металл образует высокопрочные пластичные соединения. Листы тоньше 0,5 мм соединяются контактным способом. Последний можно проводить как на воздухе, так и под водой.

Подготовка к пайке начинается очищением кромок, свариваемой области серной кислотой без доступа кислорода. Стыки деталей рекомендуется покрыть слоем серебра, никеля или платины для улучшения сварочного процесса.

Сварка в регулируемой защитной атмосфере должна обеспечиваться постоянной продувкой газа в изготовленной из полиэтилена и клейкой ленты камере.

Проходящий аргон перемешивает воздух в области сварочной зоны, чем достигается качественное соединение. Газ пропускается до полного охлаждения полученного валика.

Сваривание алюминия с титаном

В этом случае появляются затруднения с возникновением интерметаллической зоны, приводящей к хрупкости стыка.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом

Материал для присадки – алюминиевая проволока AB00

Технология процесса сварки – тщательно зачищенные кромки с разделанными фасками алитируют (аллюминизируют при нагреве 800 – 830˚С). Сваривание производят обычным методом для алюминиевых сплавов, смещая дугу в сторону более тугоплавкого материала.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector