Соединения из этих тугоплавких металлов, вы­полненные сваркой плавлением, при нормальной темпе­ратуре малопластичны и имеют по сравнению с основ­ным металлом пониженную прочность. Например, вре­менное сопротивление соединения из тонколистового тех­нически чистого хрома (Ь = 1-Е2 мм) не превышает 300 МПа (основного металла 400 МПа) при относитель­ном удлинении не более 7%. Поэтому технически чистые металлы VIA подгруппы не применяют для изготовле­ния конструкций методом сварки плавлением, так как при практически достижимом даже наиболее низком уровне примесей-газов в шве невозможно обеспечить достаточную пластичность сварных соединений с харак­терным для них крупнокристаллическим строением и устранить склонность к образованию холодных трещин. Свариваемые сплавы обычно легируют элементами, уменьшающими вредное влияние примесей на сварные швы (например, раскислителями — титаном, цирконием и др.) и улучшающими их структуру (например, рени­ем).

Для сварных конструкций - наиболее приемлемы спла­вы, полученные вакуумно-дуговой и электронно-лучевой плавкой. Сплавы, изготовленные методом порошковой металлургии, практически непригодны для этой цели, так как сварные швы на таких сплавах весьма склонны к образованию трещин и пор. Исключение представляют сплавы па основе вольфрама. Порошковые сплавы тако­го типа обеспечивают получение швов более стойких про­тив возникновения трещин, чем плавленые. Для устра­нения склонности сварных соединений из вольфрама и его сплавов к образованию холодных трещин рекоменду­

ется применять предварительный подогрев свариваемых деталей до 700—1000 К.

Современная металлургия располагает многими сред­ствами, чтобы получать тугоплавкие металлы и сплавы на их основе с достаточно низким содержанием приме­сей-газов. Например, молибденовые сплавы ТСМ-3, ЦМ6, ЦАНО и др. содержат кислород—наиболее охруп - чивающую пржмесь — в количествах 0,003 % по мае. По уровню содержания примесей внедрения данные сплавы должны быть отнесены к группе удовлетворительно сва­ривающихся. Однако сварные соединения из таких спла­вов могут отличаться крайней неоднородностью механи­ческих свойств и проявлять большую склонность к хруп­кому разрушению.

Многочисленные исследования, выполненные в по­следние годы, показали, что свойства сварных соедине­ний и особенно низкотемпературная пластичность (т. е. показатель их склонности к переходу из пластичного в хрупкое состояние) в значительной степени определяют­ся свойствами основного металла. Для обеспечения до­статочно высокой пластичности сварного соединения, особенно при низких температурах, необходимо, чтобы основной металл имел однородную исходную структуру и достаточно высокую стойжость против перехода в хруп­кое состояние. Это может быть достигнуто выбором наи­более благоприятных условий предварительной горячей обработки свариваемого металла (например, режима прокатки для листовых сплавов), а также термообработ­ки его перед сваркой (например, для молибденовых сплавов при температуре 1400—1800 К в зависимости от их состава). Для обеспечения наилучшего комплекса свойств сварных соединений из листовых сплавов на основе металлов VIA подгруппы следует выбирать на­правление сварки по отношению к направлению прокат - рения склонности сварных соединений из вольфрама и ки. Для молибденовых сплавов, например, рекоменду­ется принимать угол между направлением сварки и на­правлением прокатки, равным 90°.

В связй с повышенной чувствительностью сплавов на основе металлов VI А подгруппы к примесям особо вы­сокие требования предъявляются к подготовительным операциям перед сваркой. Большое внимание следует уделять подготовке поверхности торцов свариваемых кромок. Прежде всего необходимо учитывать следующие специфические особенности сплавов хрома, молибдена и вольфрама: образование поверхностных трещин при механической обработке сплавов хрома, склонность к •расслоению деформированных сплавов молибдена и край­не высокую твердость вольфрамовых сплавов. Наилуч­шие результаты обеспечивает подготовка кромок абра­зивными камнями и электроэрозионной (электроискро­вой) обработкой. Последний способ наиболее часто применяют для производства заготовок сложной формы из сплавов вольфрама. Необходимое условие получения качественных сварных соединений — точность сборки стыка. Так, при сварке труб из молибденовых сплавов рекомендуется допускать смещения кромок не более ±50 мкм. Для тонколистовых деталей допускается от­клонение по толщине кромок не более ±75 мкм. Сборка деталей под сварку производится в особо точных при­способлениях. Оснастка должна обеспечивать плотный прижим свариваемых кромок как к подкладке, так и друг к другу. Для уменьшения сварочных деформаций необходим достаточный теплоотвод.

Непосредственно перед сваркой поверхности свари­ваемых кромок следует очистить от загрязнений. Основ­ной метод очистки поверхности изделий из молибдено­вых и вольфрамовых сплавов — химическое травление. Рекомендуются травители следующих составов (об. %):

для молибденовых сплавов: H2SO4—95; HNO3— 4,5; HF — 0,5; на 0,001 м3 раствора добавляют 0,02 кг Сг203; травление при 333 К, 30 с; после травления кромки де­талей промывают в воде и просушивают; непосредствен­но перед сваркой кромки обезжиривают и обезвожива­ют этиловым спиртом или ацетоном; для вольфрамовых сплавов (об. %): HF — 90; HNO3—10, после травления рекомендуется дегазация кромок в вакуумной печи (ва­куум 0,001 Па) при температуре 1370 К.

При дуговой сварке молибденовых сплавов в камерах с контролируемой атмосферой предварительно до запол­нения камеры инертным газом создается вакуум 0,01 Па. Допускается следующее содержание примесей в защитт ной сварочной атмосфере (об. %): 02— 0,0001; N2 —

0, 01. Пока еще отсутствуют обоснованные данные о тре­бованиях, предъявляемых к составу защитной атмосфе­ры при сварке сплавов на основе хрома и вольфрама. В качестве ориентировочных можно принимать допуски по содержанию 02 и N2, приведенные для молибденовых

сплавов. Перед заполнением камеры инертным газом не­обходима такая же вакуумная подготовка камеры и трубчатой газоподводящей системы, как для металлов

V А подгруппы.

В сварных конструкциях из тугоплавких металлов

VI А подгруппы, как и из металлов V А подгруппы, наи­более распространенным типом соединения при сварке плавлением является стыковое без разделки кромок. Как правило, сварку соединений из тонколистовых сплавов выполняют без присадки. При дуговой сварке сплавов толщиной более 4 мм в качестве присадочного металла

используют проволоку того химического состава, что и основной металл (табл. 29).

Молибденовые сплавы можно сваривать плавящимся электродом в среде гелия на постоянном токе обратной полярности (табл. 30). Для стабилизации процесса свар­ки на поверхность молибденовой проволоки диаметром 1 мм наносят покрытие — хлористый цезий.

При сварке плавлением тугоплавких металлов и их сплавов, особенно металлов VIА подгруппы, предпочте­ние отдают электронно-лучевой сварке. Это связано не только с тем, что при ЭЛС удается осуществить наибо­лее совершенную защиту зоны сварки.

Преимущества ЭЛС заключаются еще и в том, что при таком способе сварки, по сравнению с дуговой свар­кой неплавящимся электродом, шов и околошовная зона имеют значительно меньшую ширину (табл. 31).

Для электронно-лучевой сварки молибденовых и вольфрамовых сплавов (табл. 32) в камере создается

вакуум 0,005 Па. Исключение представляет хром и сплавы на его основе, для которых такое разрежение недостаточно. Это объясняется тем, что хром в вакууме сильно возгоняется. Этот процесс не наблюдается, если сварку производить при давлении в камере не выше 0,0007—0,001 Па. На рис. 29 показана горловина из мо-

;i либденового сплава 6 = 1,5 мм, 4 нием ЭЛС.

Диффузионную сварку і выполняют в камерах при I вакууме 0,005 Па. Рекомен - дуемые режимы сварки: для молибденовых сплавов: тем - j пература сварки 1970 К, дав - ление 0,8 МПа, время свар­ім ки 5 мин; для вольфрамо - ; вых сплавов: температура

j сварки 2470 К, давление 19,6 МПа, время сварки ;} 15 мин.

В связи с необходимо - ] стью применения для диф - ! фузионной сварки тугоплав - •} ких металлов высоких тем - I иератур, для них эффекта-

І

1

Вен нагрев зоны соединения электронно-лучевым спосо­бом, с помощью специальных кольцевых пушек.

Процесс диффузионного соединения деталей из туго­плавких металлов можно ускорить путем применения промежуточных прослоек (вставок). Прослойки позво­ляют снизить температуру сварки, уменьшить давления, необходимые для сварки, а также сократить время свар­ки. Так, для молибденовых сплавов рекомендуются вставки из титана, никеля или меди; для вольфрамовых сплавов — из ниобия, никеля.

Диффузионным способом тугоплавкие металлы мож­но сваривать не только между собой, но и с другими ме­таллами (молибден со сталью, титаном, никелем и медью; вольфрам с молибденом и медью идр., табл. 33).

Молибден и вольфрам удовлетворительно сварива­ются трением в вакуумных камерах. Для сварки молиб­дена и особенно вольфрама требуются высокие скорости вращения (табл. 23).

Тонколистовой молибден можно соединять точечной сваркой (табл. 34). Данные табл. 24 и 34 показывают, что режимы точечной сварки тугоплавких металлов по сравнению с режимами для титана характеризуются по­вышенными токами и усилиями сжатия электродов. Ме­ханические свойства точечных соединений на молибдене улучшаются при использовании тонких прокладок из никеля, титана или циркония, помещаемых между свари­ваемыми листами. Молибденовые сплавы сваривают то­чечным способом с никелем, танталом, коррозионно - стойкой сталью.

При точечной сварке тугоплавких металлов в зоне контакта медного электрода с поверхностью сваривае­мой детали развиваются температуры, намного превы­шающие температуру плавления материала, из которого изготовлен электрод. Это приводит к оплавлению элек­трода и нарушению процесса сварки. Применяют разные приемы для предотвращения схватывания медного электрода с поверхностью детали: усиленно охлаждают медный электрод; используют составной электрод, нако­нечник изготовляют из вольфрама; применяют прослойки между электродом и свариваемой деталью (например, из молибдена). Для точечной сварки тугоплавких ме­таллов используют стандартные машины, например типа МТП, МТИП и др.