Соединения иизкоуглеродистых сталей по прочности и пластичности близки к исходному металлу. Пластичность соединений из средне-и высокоуглеродистых сталей повышают подо­гревом и регулируемым охлаждением или последующей термообра­боткой. При программном снижении напряжения или импульсном оп­лавлении возможно снижение пластичности при низких температурах.

Чрезмерный перегрев углеродистых сталей и быстрое охлаждение приводят к образованию крупноигольчатой фер­ритной (видманштетовой) структуры и рыхлостей в околостыковой зо­не. Крупноигольчатая структура устраняется нормализацией. С уве­личением содержания углерода снижается 7’пл и расширяется интер­вал твердожидкого состояния, что может служить причиной околосты­ковой пористости и ликвидации элементов. При этом прочность (рис.

58, а) и твердость (рис. 58, б) исходного металла и соединений растут, а их пластичность б и ударная вязкость аи снижаются. В околосты - ковой зоне твердость выше, а в стыке ниже. Твердость в стыке повы­шают увеличением Рос. Подогрев и замедленное охлаждение в тече­ние 15—30 с до ACl позволяют резко снизить твердость металла око - лостыковой зоны.

В высокоуглеродистых сталях после охлаждения стык имеет структуру мартенсита с остаточным аустенитом. Твердость соединений снижают замедленным охлаждением, отпуском после ох­лаждения деталей или изотермическим отпуском сразу после сварки с пластической деформацией стыка растяжением или сжатием. Нагрев

под термообработку в сварочной машине целесообразно осуществлять при охлаждении стыка не ниже 500—600° С. При термообработке учи­тывают особенности фазовых превращений, связанные с нагревом. Скорости нагрева достигают 300° С/с. При таких скоростях отмечается резкое смещение критической точки Лс„ и небольшое смещение точки. Ас,, (рис. 58, б). Режим термообработки выбирается по металлу око - лостыковой зоны, где наиболее высокая твердость.

При сварке оплавлением область оптимальных режимов сужается с уменьшением содержания углерода, поэтому трудно сваривается чис­тое железо. С увеличением содержания углерода допустимые скорос­ти оплавления и осадки снижаются, поэтому чугун относится к легко свариваемым оплавлением материалам.

При сварке чугуна конечная п0ПЛ и voc могут быть вдвое меньшими, чем у стали. Это обусловлено более толстым слоем, распла­ва и более протяженной зоной двухфазного состояния. Большое газо­выделение снижает опасность окисления. Оплавленные поверхности чугуна более ровные не зависимо от его состава и оопл. Поэтому Допл также меньше, чем у стали. С увеличением содержания С и Si глу­бина кратеров несколько возрастает. Свободный цементит в стыке не обнаруживается при Д00, большей слоя расплава, однако при чрез­мерной Дос возможны трещины. Ферритный чугун с шаровидным гра­фитом хорошо деформируется в нагретом состоянии, вследствие чего диапазон оптимальных Дос шире. Непрерывное оплавление чугуна без программирования II20 приводит к его отбелу.

Чугун можно соединять оплавлением с предварительным преры­вистым до 700—800° С подогревом или программным снижением на­пряжения, а также импульсным оплавлением.

Хромистые стали свариваются труднее углеродистых при Допл, увеличенном в 1,5—2,5 раза, и конечных уопл = 7—10 мм/с.

Низкоуглеродистые стали с 15—25% Сг после нагрева выше 1000® С становятся хрупкими.

Полосы из стали ОХ13 свариваются как на мягких, так и на жест­ких режимах вполне удовлетворительно. После сварки достаточен к кратковременный (15 с) электронагрев соединения при 650—680° С. Полосы с высоким содержанием углерода также свариваются удовлет­ворительно, однако после сварки необходим длительный (10—20 мин) отпуск. Ферритные стали Х17Т и Х25Т требуют жестких режимов и больших обжатий. Ударная вязкость их соединений после электрона­грева не превышает 2 кгм/см2. Снижение пластичности обусловлено ростом зерен и труднообратимыми изменениями на их границах. Хро­мистые стали сваривают при Д00 = (2 4- 1,7)6, (6 = 4 - f - 6 мм) и v00 = = 80—120 мм/с.

Никелевые стали свариваются легче хромистых. Никель снижает критическую скорость охлаждения и усиливает закаливае­мость. Никель, мало окисляясь и имея умеренную электропроводность, может свариваться как оплавлением, так и сопротивлением. Рост зе­рен при нагреве требует ограничения пребывания при высоких темпе­ратурах и большой пластической деформации. В никелевых сплавах трудности связаны с наличием хрома и алюминия, дающих тугоплав­кие окисные пленки. Полезен предварительный подогрев, большие ко­нечные уопл и о0„. Давление осадки вследствие высокой жаропрочнос­ти и больших voc достигают 40—50 кгс/мм2. Подогрев снижает требуе­мые давления. Стали с 3,5% Ni закаливаются на воздухе, а при 8% становятся мартенситными. При сварке никелевых сталей уменьша­ют начальные скорости оплавления, увеличивают давление, длитель­ность осадки под током. После сварки обычно требуется высокий от­пуск. Медленное охлаждение может сопровождаться отпускной хруп­костью. Никелевые стали целесообразно сваривать после нормализа­ции, приводящей к измельчению зерна и растворению карбидов.

Кремниевые стали, содержащие до 2% Si, свариваются удовлетворительно. При более высоком содержании кремния они сва­риваются хуже из-за образования крупных зерен и окисления.

Марганцовистые стали, содержащие до 2,5% Мп, сва­риваются, Как углеродистые. Интенсивная закалка соединений (при 2,5% Мп твердость стыка 225 HV) устраняется последующей термо­обработкой. Сложнолегированные стали свариваются G большими

^ОПЛ* ^ОС ^ ^ОПЛ"

Медленный прогрев хромоникелевой стали из-за ее низкой тепло­проводности компенсируется повышенным тепловыделением в дета­лях. Высокая прочность и быстрое образование прочных окисных пленок при нагреве требуют больших скоростей оплавления с перегре­вом расплава и ускоренной осадки с повышенными давлениями.

В стыках некоторых хромоникелевых сталей при осадке наблюдается скопление труднорастворимых карбидов (напри­мер, карбида титана), снижающих ударную вязкость. В сталях с нио­бием и бором возможно резкое снижение пластичности околостыковой зоны. Термообработка с нагревом в губках машины до 1050—1150° С и выдержкой 3 мин восстанавливает пластичность таких соединений.

Аустенитная сталь 0Х18Н12 и стали, содержащие до 5—6% фер­рита, а также стали Х18Н10Т, Х17Н15МЗ, Х23Н18 и Х17Н13М2Т свариваются вполне удовлетворительно, причем первая обладает очень хорошей свариваемостью. В структуре околостыковой зоны стали Х23Н18 заметны рекристаллизованные зерна, а в соединениях стали Х17Н13М2Т однородная мелкозернистая структура. Также хорошо сваривается, несмотря на наличие кремния, аустенитная сталь Х25Н20С2. Труднее свариваются стали с содержанием феррита более 5—6%. Так, сталь 1Х21Н5Т, содержащая до 50% феррита, сварива­ется в узком диапазоне режимов и требует после сварки для повыше­ния углов загиба нагрева до 500 С в течение 10—15 с.

Качество соединений (угол загиба а, ан) в большей мере зависит от Аопл, Аос и toc т (рис. 59, а—е), а также от других параметров (табл. 5).

Алюминий и его сплавы обычно сваривают со среза­нием грата ножами (рис. 60, а) или с принудительным формированием (рис. 60, б, в), что обеспечивает благоприятную структуру соединении при повышенном давлении с устранением расслоя и рыхлости, наблю­даемых при обычных схемах осадки. В состоянии отжига большинство алюминиевых сплавов свариваются хорошо. Начальные значения твердости определяются исходным состоянием сплава, а ширина зон — величиной теплового режима сварки.

Упрочняемые нагартовкой в холодном состоянии и неупрочняемые при термической обработке сплавы типа АД, АМц,

АМг удовлетворительно свариваются в отожженном и нагартованном состоянии. Отожженные сплавы (Діб, В92 и др.), упрочняе­мые термической обработкой после сварки, имеют повышенную проч­ность и твердость. Для восстановления их свойств часто необходим отжиг. Упрочненные сплавы этой группы свариваются с кратковре­менным нагревом и принудительным формированием соединения. Пос­ле сварки обычно применяют общую термическую обработку с закал-

кой и упрочнением. Наиболее трудно свариваются сплавы, упрочнен­ные термической обработкой с последующей нагартовкой.

С уменьшением толщины свариваемых деталей повышается давле­ние осадки и ее скорость. Это обусловлено тем, что при сварке со сре­занием грата величина давления зависит не только от конечного рас­стояния А„ и площади, но и от длины среза. Давление тем выше, чем медленнее разупрочняется околостыковая зона.

При сварке термообработанных деталей большого сечения приме­няют подогрев (при большом + /2 и / = 5—7 А/мм2) в течение 30— 40 с для сплавов АМц и Д16 до температур 200° С и для сплава АМг до 300° С, который не разупрочняет существенно исходный металл. Перед подогревом торцы выравнивают предварительным оплавлением,
а затем сдавливают при давлении 2г—5 кгс/мм2. После подогрева при U2о = I — 3 В оплавление возбуждают при оОШ1 = 0,5—1 мм/с, да­лее при 3—5 мм/с и, наконец, при 10—25 мм/о. Давление осадки близ­ко к 15—25 кгс/мм2. Еще более эффективно импульсное оплавление.

Медь н ее сплавы соединяются хуже алюминия из-за более высокой теплопроводности и температуры плавления. Оплав­ление осуществляется по графику S = k0t3/2 при конечной скорости 20 мм/с и средней — 8 мм/с. Оплавление протекает бурно с дугообра- вованием и сильным звуковым эффектом. Осадка осуществляется со скоростью 200 мм/с при давлении 40—95 кгс/мм2. Удельная мощность ва прутках небольшого сечения достигает 2,5 кВ-А/мм2. Наиболее час­то медь сваривают сопротивлением. В настоящее время широко рас­пространена холодная сварка меди.

Значительно легче сваривается латунь и бронза. Для их сварки требуются большие конечные скорости оплавления и осадки. Прогрев осуществляется при небольшой постоянной скорости (0,7— 1 мм/с), которая постепенно повышается до 2 мм/с, а затем резко возрастает до 15 мм/с. Скорость осадки близка к 300 мм/с, а давление рос лі 25 кгс/мм2. Для снижения твердости применяют термообра­ботку.

Стыковая сварка циркония, тантала, нио­бия из-за высокой температуры плавления и активного взаимодей­ствия с кислородом, азотом и частично водородом сопровождается раст­ворением этих газов в металле и интенсивным горением расплавляе­мых частиц с появлением большого количества окислов в виде хлопьев и дыма. Эти металлы обычно сваривают стыковой сваркой в защитных камерах с нейтральным газом при отсосе образующихся окислов. При кратковременном нагреве ниобий и молибден можно сваривать без за­щиты. Свариваемость редких металлов зависит от способа их полу­чения. Легко свариваются спеченные в вакууме, деформированные, отожженные мелкозернистые металлы.

Титан сваривают в камерах с аргоном по режимам, установлен­ным для стали, но с увеличенным припуском на оплавление. Некото­рые сплавы сваривают на воздухе. Многие сплавы титана после свар­ки подвергают термообработке. Из-за высокого сопротивления при 1200—1300а С деформация распространяется на металл, нагретый до более высокой температуры, что локализует осадку и позволяет сва­ривать сплавы титана при небольших Дос.

Молибден в виде спеченных в вакууме или водороде штаби - ков удовлетворительно сваривается непрерывным оплавлением на воз­духе с большими ускорениями при оплавлении. Хорошие результаты дает также сварка в горящем водороде. Крупные зерна околостыковой зоны, сообщающие хрупкость соединению, должны быть раздробле­ны при осадке, поэтому Аос на 40—70% больше, чем у стали. Скорость осадки должна быть более 50—60 мм/с.