СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ. Общие сведения
По своим физико-химическим свойствам цветные металлы и сплавы резко отличаются от сталей, что необходимо учитывать при выборе вида сварки и технологии. По химической активности, температурам кипения и плавления, теплопроводности, плотности, механическим характеристикам, от которых зависит свариваемость, цветные металлы условно можно разделить на группы: легкие (алюминий, магний, бериллии); активные и тугоплавкие (титан, цирконий, ниобий, молибден, тантал, хром); тяжелые (медь, никель); драгоценные (золото, серебро, платина).
Специфика физико-химических свойств цветных металлов определяет особенности поведения их в условиях разных видов обработки, в первую очередь при сварке.
Одной из характерных особенностей большинства цветных металлов является их высокая химическая активность при взаимодействии с газами воздуха. Это приводит к окислению металлов, насыщению их азотом и водородом. В результате наблюдается резкое ухудшение свойств сварных соединений, появление пор и трещин. Это предопределяет необходимость применять более качественные виды защиты (инертными газами, специальными флюсами и покрытиями) по сравнению со сваркой черных металлов и более качественнуто подготовку под сварку. Второй характерной особенностью цветных металлов является их высокая чувствительность к сварочному нагреву, которая проявляется в образовании крупнокристаллической структуры металла шва, росте зерна в зоне термического влияния, а для термически упрочняемых сплавов — к неблагоприятных структурных изменениях с образованием охруп - чивающих выделений и последующем старении металла, возможно выпадение эвтектических составляющих, вызывающих местные оплавления границ зерен, что приводит к существенному изменению свойств по сравнению с исходным материалом. Поэтому для цветных металлов необходимо более тщательно выбирать условия сварки и соблюдать стабильность рекомендуемых режимов.
Для некоторых цветных металлов и их сплавов характерна высокая склонность к горячим трещинам в связи с большой линейной усадкой кристаллизующегося металла, образованием грубокристаллической структуры и наличием примесей (алюминиевые, магниевые, никелевые сплавы).
При взаимодействии металлов с водородом могут образовываться хрупкие гидриды (титан и его сплавы), выделяющиеся в металле с увеличением объема, что приводит к развитию внутренних напряжений и способствует образованию холодных трещин. Последние могут развиваться даже при вылеживании конструкций после сварки. Одним из характерных дефектов является также пористость, связанная преимущественно с насыщением сварного соединения газами, в первую очередь водородом. Вследствие различной растворимости газов в твердом и жидком состояниях, перемещения их из основного металла в зону сварки, протекания химических реакций с выделением газообразных продуктов создаются благоприятные условия для зарождения и развития пористости. Отмеченные особенности требуют высокой культуры производства при сварке цветных металлов и сплавов.