§ 1. СОСТАВ II СВОЙСТВА

В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным разви­тием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др. В сварных конструкциях значительно расширился ассортимент сплавов на основе алюминия, магния, титана.

Области применения отдельных цветных металлов и сплавов на их основе весьма разнообразны.

Медь и ее сплавы широко используют в химическом машино­строении, для изготовления трубопроводов самого различного назначения, емкостей, различных сосудов в криогенной технике и т. п.

Алюминий и его сплавы применяют для изготовления различ­ных емкостей в химической и пищевой промышленности. Сплавы на основе алюминия широко применяют для самолетов, ракет, судов, в строительстве и т. п. в связи с их сравнительно высокой прочностью при малой плотности, высокой коррозионной стой­костью в некоторых агрессивных средах и высокими механи­ческими свойствами при низких температурах.

Сплавы титана получают все более широкое применение в каче­стве конструкционного материала в самолетостроении, для изго­товления ракет, емкостей в химическом машиностроении, судо­строении и в атомной энергетике.

Тантал, ниобий, гафний, цирконий используют в химическом машиностроении и атомной энергетике, молибден — в высоко­температурных камерах горения, в ракетной технике и т. д.

Цветные металлы и сплавы на их основе имеют ряд общих и специфических особенностей, связанных с их свойствами (табл. 97), которые осложняют и затрудняют процесс сварки плав­лением.

даже проваливается под действием собственного веса (алюминий, бронза).

6. Все цветные сплавы при нагреве в значительно больших объемах, чем черные металлы, растворяют газы окружающей атмосферы и химически взаимодействуют со всеми газами, кроме инертных. Особенно активные в этом смысле более тугоплавкие и химически более активные металлы: титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден. Эту группу металлов часто выделяют в группу тугоплавких, химически активных металлов.

В результате взаимодействия металлов с кислородом, азотом, водородом свойства их могут очень резко ухудшаться. Все отме­ченные особенности цветных металлов должны быть учтены при разработке технологии их сварки. Возможности варьирования способов сварки плавлением для цветных металлов различны и за­висят в первую очередь от особенностей физико-химических свойств металла.

Медь, никель, алюминий, магний и сплавы на их основе успешно сваривают дуговой сваркой толстопокрытыми электродами, уголь­ным и металлическим электродом с применением флюса, в среде инертных защитных газов с использованием неплавящегося (воль­фрамового) и плавящегося электрода, а алюминий — еще и элект - рошлаковой сваркой. Для этих металлов выбор способа сварки определяется возможностями завода — наличием соответствую щего оборудования, сварочных материалов, квалифицированных сварщиков и технологов, а также технической и экономической целесообразностью. Наиболее эффективный способ сварки, нахо­дящий самое широкое применение, — аргонодуговая сварка не - плавящимся и плавящимся электродом с использованием стандарт­ного оборудования и приспособлений.

Для группы тугоплавких, химически активных металлов при­годные методы сварки резко ограничены необходимостью очень тщательной защиты зоны сварки от вредного действия окружаю­щего воздуха. В этом случае применяют дуговую сварку в инерт­ных газах с дополнительной защитой зоны сварки с помощью развитой системы насадок, укрепляемых на горелке, и защитой обратной стороны шва, либо используют камеры с контролируе­мой атмосферой. Достаточно эффективна электронно-лучевая сварка в вакууме.

При использовании дополнительных насадок инертный газ должен защищать не только дугу и расплавленный металл, но и твердый нерасплавляющийся основной металл и закристалли­зовавшийся металл шва. Например, титан и циркопий, нагретые до температур выше 400—500° С, способны к поглощению больших объемов активных газов из окружающей среды. Для ниобия и тан­тала опасная зона еще ниже (200—300° С). Защита обратной сто­роны шва может быть осуществлена через неподвижную подкладку, укрепляемую на свариваемом изделии, либо подвижную, переме­щаемую вспомогательным рабочим.