Сварка алюминия и его сплавов с медью. Кроме значительного различия физико-химических свойств алюминия и меди, сварка этих металлов затруднена образованием хрупкой интерметал - лидпой фазы.

Обычно сварку выполняют вольфрамовым электродом в аргоне и по слою флюса. Для улучшения процесса сварки на медь после ее очистки необходимо наносить слой покрытия, который акти­вирует поверхность более тугоплавкого металла, улучшает сма­чиваемость поверхности меди алюминием. Наилучшим является цинковое покрытие толщиной 50—60 мкм, наносимое гальвани­ческим методом. Технология сварки алюминия с медью такая же, как и алюминия со сталью, т. е. дугу смещают на более тепло­проводный металл, в данном случае на медь, на 0,5—0,6 толщины свариваемого металла (табл. 115).

Прочность соединения равна прочности технического алюми­ния (8—10 кге/мм2), удельное электросопротивление шва несколько выше (0,037 Ом-мм2/м), чем у алюминия (0,0313 0м-мм2/м). Свар­ные соединения не меняют спою прочность при длительном на­греве до температуры 150° С. При более высоком нагреве проч­ность соединения падает в связи с резким увеличением слоя хрупких иптерметаллидов.

На границе соединения со стороны меди образуется про­слойка иптерметаллидов (СиАЦ) толщиной 3—10 мкм, со сто­роны алюминия полоска твердого раствора меди в алюминии такого же размера. Микротвердость прослойки иптерметаллидов, примыкающих к меди, достигает 450—550 кгс/мм2. Наличие этой зоны обусловливает относительно пизкую прочность соединения. Если толщина интерметаллидной прослойки меньше 1 мкм, она не влияет на прочность соединения.

Прочность соединения, так же как и в сталеалюминпевых соединениях, повышается при легировании металла шва крем­нием (4—5%) и цинком (6—8%), так как эти элементы подавляют рост интерметаллидной прослойки.

Для обеспечения стабильной прочности сварных соединений по свариваемой кромке меди необходим скос под углом 45—60° (рис. 174, а). При сварке меди Ml с аллюминием марки А5 по слою стандартного флюса, применяемого для сварки алюминия (АН-А1) при толщине металла до 20 мм, используют проволоку марки АД1 диаметром 2,5 мм (см. табл. 115). При сварке электрод необ­ходимо смещать от скоса на 5—7 мм в сторону меди. При сварке по слою флюса прочность сварного соединения равна 7—8 кгс/мм2, электропроводность сохраняется на уровне электропроводности алюминия.

Сварка алюминиевого сплава с титаном ОТ4. Обычно приме­няют аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом, перед которой кромки титана очищают от a-слоя и загрязнений и али­тируют в чистом алюминии при температуре алюминия 800— 830е С в течение 1—3 мин. В этом случае период образования

а — прочность соединения алюминия с медью в зависимости от разделки медной кромки: 1 — V-образпая; 2 — К-образная: б — подготовка кромок титана для сварки его с алюминиевым сплавом

соединения между алюминием и титаном меньше, чем период ретардации (см. рис. 168), и хрупкие интерметаллиды по линии соединения нс успевают образоваться.

Кромки предварительно разделывают согласно рис. 174, б. До сварки па алитированные кромки наплавляют слой чистого а тюминия (5—8 мм) с использованием проволоки марки АВОО диаметром 5—8 мм. Соединение сваривают обычным методом, как алюминиевый сплав. Предел прочности сварного соединения сплавов ОТ4 + АМгб зависит от слоя алюминия в составляет 11—27 кгс/мм2, угол изгиба 17—30°.

Сварка титана с медыо и ее сплавами. Сварка затруднена большим различием свойств и образованием хрупких пнтерметал - лидов (см. табл. 114). Наиболее успешна сварка плавлением при использовании промежуточных вставок из специально выплавлен­ных сплавов титана, легированного молибденом, ниобием или титаном, которые понижают температуру превращения а Д |3 и обеспечивают получение однородного титанового сплава со ста­бильной структурой, не очень отличающейся от структуры меди. Можно использовать комбинированные вставки из сплавов Ті + + 30% NL и сплавов БТ15.

Эти сплавы при сварке с медью М3 обеспечивают предел проч­ности соединения 22—22,5 кгс/мм2 и угол пзгпба 140—180°, а при сварке с бронзой 26—28 кгс/мм2 и угол изгиба 100—160°. В прослойке по линии соединения твердость достигает 470— 480 кгс/мм2 при твердости бронзы БрХ 0,8 120 кгс/мм2.

Сварка ниобия, тантала и молибдена со сталью и сплавами цветных металлов. Принципиальная возможность сварки ниобия, тантала и молибдена со сталями и цветными сплавами частично показана выше, так как эти металлы используют в качестве про­межуточных вставок при сварке титана со сталью, алюминием и медью.

Тантал и ниобий по свойствам близки к титану и при сварке с ним образуют твердые растворы без хрупких соединений. Нио­бий также удовлетворительно сваривается с медью и медными сплавами, с которыми образует ограниченные растворы. Тантал с медью растворов и соединений не образует. Обычно применяют бериллиевую бронзу БрБ2. Сварку выполняют вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов, часто в камерах с контролируемой атмосферой и электронным лучом

Сварка биметаллов. В настоящее время известно применение биметаллических заготовок из углеродистой и коррозионно - стойкой стали с алюминиевыми сплавами, из стали и медно-нике­левого сплава МПЖ 5-1, из стали 12Х18Н9Т и титанового сплава ОТ4, ОТ4-1 для сварки разнородных металлов.

В биметаллическом прокате из углеродистой и низколегиро­ванной стали и алюминиевых сплавов АМгЗ и АМгб соотношение толщин в пакете 1 : 1 и 1,5 : 1. Алюминиевый сплав соединяется со сталью при прокате по подслою из чистого алюминия. Предел прочности биметалла на срез 7—9 кгс/мм2 и на отрыв 10—15 кгс/мм2.

На рис. 175 показаны рекомендуемые варианты различных соединений с применением биметалла. Прочность сварного сое­динения в большой степени зависит от прочности сцепления слоев биметалла и, следовательно, от площади биметаллической вставки. Однако неконструктивность узлов соединения и отсутствие средств контроля качества сцепления слоев биметалла часто приводят к тому, что соединения этого типа не обладают вакуумной плот­ностью.

Для предотвращения появления хрупких интерметаллидов внутри биметалла при нагреве в процессе сварки необходимо строго выдержать режим сварки. Для биметалла толщиной 10— 12 мм рекомендуется следующий режим: со стороны алюминие­вого сплава аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом на режиме / — 140+160 A, UB = 14+18 В, vCB = ^ = 6 + 7 м/ч; со стороны стали сварка в С02 на режиме

§ 1= 100-ИЗО A, UD = 18+20 В, vCB = 17 + 20 м/ч.

Наиболее вероятно образование хрупких интерметаллидов в биметалле СтЗсп, 12X18II9T и сплава АМгб при нагреве линии соединения выше температуры 450° С. При нагреве до темпера­туры 550° С и выше биметалл расслаивается. Рекомендуется сварку начинать со стороны алюминия и после охлаждения всего узла — со стороны стали.