№120 Основные условия сваривания разнородных металлов

Основные условия сваривания разнородных металлов.

Прочность сварных соединений зависит от многих факторов, включая прочность металла в зонах сплавления или соединения. Поэтому при разработке технологии сварки добиваются получения определенной прочности металла в зонах сплавления или соединения.

Для однородных металлов основными условиями сваривания являются соприкосновение свариваемых поверхностей с использованием энергии активации. При сварке разнородных металлов кроме указанных условий нужно выполнить еще условие сходимости металлов, например по атомному размеру, температуре плавления и другим свойствам.

Выполнение последнего условия особенно важно при сварке плавлением, так как сваркой давлением можно соединять большее число пар разнородных металлов, чем сваркой плавлением. Это объясняется тем, что при сварке давлением общая атомная решетка у соединяемых частей образуется не только методом «замещения», присущим сварке плавлением, но также действует преимущественно и метод «внедрения».

В зонах сплавления и соединения при сварке двух чистых металлов, которые могут смешиваться в жидком состоянии (например, железо с медью, железо с никелем), образуются твердые растворы; могут образоваться и химические соединения при сварке, например, железа с алюминием, никеля с алюминием и др. Более пластичными материалами являются твердые сплавы, чем химические соединения, вызывающие хрупкость в межатомных зонах. При соединении сваркой несмешивающихся металлов (например, железа со свинцом, меди со свинцом и др.) зоны сплавления или соединения отсутствуют, т. е. атомного сцепления между ними не будет, произойдет «слипание» соединяемых металлов.

Сварка разнородных металлов.

Получение высококачественной сварной конструкции - это сварка идентичных, или же хотя бы похожих по строению металлов. Однако, существует множество случаев, когда сварные конструкции производятся из металлов различных составов и свойств. Причины для этого - износ, высокие температуры или другие условия, где от разных частей сварной конструкции требуются разные свойства. Это создаёт необходимость производства сварных конструкций из разнородных металлов.

Разнородными металлами называют металлы и сплавы, которые отличаются по химическому составу и структурою. Их разделяют на две группы: разнородные металлы с разной основой и разнородные металлы с одной основой. Соединение разнородных металлов определяется физико-химическими свойствами соединяемых металлов и технологии сварки. Самыми характерными свойствами, которые определяют свариваемость разнородных металлов, есть предел взаимной растворимости, разница температуры плавления, соотношение коэффициентов теплового расширения, взаимодействие с газами и шлаком.

В случае качественной сварки металлов разнородных видов прочность полученной конструкции примерно совпадает с показателем прочности одного из двух соединяемых металлов, а именно того, чей показатель более низкий. Таким образом, эта система обладает таким пределом прочности и ковкостью, при которых сварочный шов, соединяющий конструкцию, не сможет разойтись. Соединения могут быть произведены между многими видами металлов с помощью разных способов сварки.

Процесс образования соединений разделяют на три стадии:

• сближение поверхностей на расстояние, которое обеспечивает образование физического контакта;

• образованию прочных химических связей между атомами соединяемых металлов;

• развитие диффузионных процессов в зоне сварного шва.

Условием образования неограниченной взаимной растворимости металлов не превышение разницы их атомных диаметров более чем на 15%. В большинстве случаев взаимодействие между различными элементами характеризуется низкой взаимной растворимостью и образованием сложных интерметаллических соединений. Дополнительной трудностью сварки разнородных металлов является их высокая химическая активность в нагретом и расплавленном состоянии с кислородом, азотом, водородом, углеродом, которые образуют химические соединения, которые снижают механические свойства сварных соединений.

Соединения между металлами необходимо изучить на предмет подверженности коррозии и деформируемости. Иногда приходится использовать третий металл, чтобы успешно произвести сварку.

Ещё одним фактором, который определяет время службы любого соединения двух металлов, является коэффициент теплового расширения. Если коэффициенты двух металлов сильно различаются, то оно может вскоре разрушиться.

Различие температур плавления металлов приведет к тому, что один из металлов будет расплавлен задолго до другого при едином для обоих элементов температурном воздействии. Когда металлы с разными температурами плавления и коэффициентами теплового расширения нужно объединить, то сварочный процесс с высокой тепловой мощностью поможет произвести соединение быстрее, что, несомненно, является преимуществом.

Расстояние на электрохимической шкале показывает устойчивость металлов к коррозии в интерметаллической зоне. Если они расположены далеко, то коррозия станет серьёзной проблемой.