Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)

В ИЭС им. Е.О. Патона в 1950–1980 гг. были заложены научные основы разработки флюсов для сварки и плавки титана и титановых сплавов. Разработана технология автоматической сварки титана плавящимся электродом с применением бескислородных флюсов. Разработаны способ аргонодуговой сварки вольфрамовым эле...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2017
Hauptverfasser:	Ахонин, С.В., Белоус, В.Ю.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2017
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148010
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор) / С.В. Ахонин, В.Ю. Белоус // Автоматическая сварка. — 2017. — № 2 (761). — С. 8-14. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-148010
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1480102019-02-17T01:25:34Z Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор) Ахонин, С.В. Белоус, В.Ю. Научно-технический раздел В ИЭС им. Е.О. Патона в 1950–1980 гг. были заложены научные основы разработки флюсов для сварки и плавки титана и титановых сплавов. Разработана технология автоматической сварки титана плавящимся электродом с применением бескислородных флюсов. Разработаны способ аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом по слою флюса (TIG-F) и вольфрамовым электродом с применением присадочной титановой порошковой проволоки (TIG-FW). Эти способы расширяют технологические возможности дуговой сварки вольфрамовым электродом, обеспечивают высокое качество сварных соединений титана и гарантируют отсутствие пор в сварных швах. В ІЕЗ ім. Є. О. Патона в 1950–1980 рр. були закладені наукові основи розробки флюсів для зварювання і плавки титану і титанових сплавів. Розроблено технологію автоматичного зварювання титану плавким електродом із застосуванням безкисневих флюсів. Розроблено спосіб аргонодугового зварювання вольфрамовим електродом по шару флюсу (TIG-F) і вольфрамовим електродом із застосуванням присадного титанового порошкового дроту (TIG-FW). Ці способи розширюють технологічні можливості дугового зварювання вольфрамовим електродом, забезпечують високу якість зварних з’єднань титану і гарантують відсутність пір в зварних швах. In 1950–1980 PWI laid the scientific foundations of development of fluxes for welding and melting titanium and its alloys. Technology of automatic consumable electrode welding of titanium with application of oxygen-free fluxes was developed. Processes of tungsten electrode argon-arc welding over a layer of flux (TIG-F) and tungsten electrode welding with application of titanium flux-cored wire (TIG-FW) were developed. These methods expand the technological capabilities of tungsten electrode arc welding, provide high quality of titanium welded joints and guarantee absence of pores in welds. 2017 Article Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор) / С.В. Ахонин, В.Ю. Белоус // Автоматическая сварка. — 2017. — № 2 (761). — С. 8-14. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.02.02 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148010 621.791.753.5.048 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Ахонин, С.В. Белоус, В.Ю. Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор) Автоматическая сварка
description	В ИЭС им. Е.О. Патона в 1950–1980 гг. были заложены научные основы разработки флюсов для сварки и плавки титана и титановых сплавов. Разработана технология автоматической сварки титана плавящимся электродом с применением бескислородных флюсов. Разработаны способ аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом по слою флюса (TIG-F) и вольфрамовым электродом с применением присадочной титановой порошковой проволоки (TIG-FW). Эти способы расширяют технологические возможности дуговой сварки вольфрамовым электродом, обеспечивают высокое качество сварных соединений титана и гарантируют отсутствие пор в сварных швах.
format	Article
author	Ахонин, С.В. Белоус, В.Ю.
author_facet	Ахонин, С.В. Белоус, В.Ю.
author_sort	Ахонин, С.В.
title	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)
title_short	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)
title_full	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)
title_fullStr	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)
title_full_unstemmed	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)
title_sort	аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (обзор)
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148010
citation_txt	Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор) / С.В. Ахонин, В.Ю. Белоус // Автоматическая сварка. — 2017. — № 2 (761). — С. 8-14. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT ahoninsv argonodugovaâsvarkatitanaiegosplavovsprimeneniemflûsovobzor AT belousvû argonodugovaâsvarkatitanaiegosplavovsprimeneniemflûsovobzor
first_indexed	2025-07-11T03:47:37Z
last_indexed	2025-07-11T03:47:37Z
_version_	1837320800077611008
fulltext	С Р 8 С С Р У К 21.791.75 .5.048 А ОНО У ОВА СВА КА ТИТАНА И Е О СПЛАВОВ С П ИМЕНЕНИЕМ ЛЮСОВ (ОБЗО ) С. В. АХОНИН, В. Ю. БЕЛОУС ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 0 80, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. - . . В ИЭС им. Е.О. Патона в 1950–1980 гг. были заложены научные основы разработки флюсов для сварки и плавки титана и титановых сплавов. азработана технология автоматической сварки титана плавящимся электродом с применением бескислородных флюсов. азработаны способ аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом по слою флюса ( - ) и вольфрамовым электродом с применением присадочной титановой порошковой проволоки ( - ). Эти способы расширяют технологические возможности дуговой сварки вольфрамовым электродом, обеспечивают высокое качество сварных соединений титана и гарантируют отсутствие пор в сварных швах. Библиогр. 17, табл. 4, рис. 9. К л ч е в е с л о в а авто атическа ду ова сва ка а оноду ова сва ка титанов е с лав лав щийс лек- т од не лав щийс лект од бескисло одн е л с о о кова оволока Сложность технологических процессов сварки ти- тана обусловлена, в первую очередь, его высокой химической активностью. При сварке титан активно поглощает газы из окружающей среды, что приводит к существенному снижению пластических характе- ристик шва. Кроме того, в металле шва возможно образование пор, что резко снижает усталостные ха- рактеристики сварных соединений. Одним из основоположников проводимых в ИЭС им. Е. О. Патона работ по решению проблем сварки титана, а также химически активных, туго- плавких и цветных металлов, является профессор С. М. уревич. Многолетняя работа руководимого им научно-исследовательского коллектива позво- лила решить для нашей страны задачу получения качественных сварных швов титана и титановых сплавов. Благодаря детальным исследованиям, проведенным под руководством проф. С. М. у- ревича, были заложены научные основы для раз- работки бескислородных флюсов и разработаны флюсы для сварки титана. В результате в насто- ящее время для создания сварных соединений из титана стало возможным применение практиче- ски всех известных методов сварки плавлением, таких как плавящимся электродом под флюсом, вольфрамовым электродом, электрошлаковая, электронно-лучевая, а также сварка в твердом состоянии. Автоматическая сварка титана плавящим- ся электродом с применением бескислород- ных флюсов. Сварка плавящимся электродом под флюсом, занимающая по объемам и масшта- бам промышленного применения одно из ведущих мест в современной индустрии, имеет ряд суще- ственных особенностей по сравнению с другими способами. Прежде всего это наличие оболочки расплавленного флюса, покрывающего зону свар- ки и защищающего ее от вредного влияния газов атмосферы. При этом происходит взаимодействие металла и флюса — шлака и протекают металлур- гические реакции, которые могут привести к обо- гащению шва примесями. Как известно, флюсы, применяющиеся для сварки сталей, обладают по отношению к желе- зу различными окислительными свойствами. Ис- следования, проведенные в 1950-х годах в нашей стране и за рубежом показали, что при сварке ти- тана даже под низкокремнистыми, условно назы- ваемыми основными, флюсами, характеризующи- мися наименьшей окислительной способностью, происходит интенсивное насыщение металла шва кислородом, вследствие чего соединение получа- ется хрупким 1 . В результате в начальный период промышлен- ного применения титана как конструкционного материала некоторые зарубежные исследователи даже отрицали принципиальную возможность ис- пользования для титана сварки под флюсом, по- скольку в то время металлургам не удалось подо- брать мате риал, который не реагировал бы с ним и не загрязнял его кислородом 2 . Теоретические исследования, подтвержденные опытными работами в ИЭС им. Е. О. Патона под руководством профессора С. М. уревича, позво- лили опровергнуть это ошибочное мнение. Была доказана возможность сварки титана под специ- альными тугоплавкими флюсами, разработаны принципы построения и созданы новые системы галоидных бескислородных флюсов . Анализ металлургических и технологических особенностей сварки титана позволил установить особые требования, которым должны соответство- вать созданные системы флюсов. лавное из них, это полное отсутствие оксидов. Было установле- но, что наличие во флюсе даже таких стойких ок- С. В. Ахонин, В. Ю. Белоус, 2017 С Р 9 С С Р сидов, как 12 , О2, О2 не исключает окисле- ния металла шва (рис. 1). Только полное удаление из флюса оксидов обеспечивает в наплавленном металле содержание кислорода менее 0,1 . Исследования, проведенные под руководством проф. С. М. уревича, по казали, что бескисло- родные флюсы для сварки титана и его сплавов, отвечающие указанным требованиям, можно со- здать, применяя в каче стве компонентов фториды и хлориды щелочных и щелочноземельных ме- таллов 4 . К числу важнейших металлургических особенностей сварки титана под флюсом необхо- димо в первую очередь отнести взаимодействие металла сварочной ванны с флюсом. Термодина- мические расчеты, а также результаты некоторых прямых исследований показали, что возможны реакции двух типов реакция титана с компонен- тами флюса и реакция оксидов титана с флюсом. Термодинамические расчеты, исследования шла- ковой корки и наплавленного металла позволили сформулировать требования к флюсам для сварки титановых сплавов – для наиболее полного взаимодействия флюса с титаном и его оксидами в составе флюса жела- тельно иметь максимальное количество фторидов и минимальное хлоридов – в качестве компонентов флюса больше все- го подходят фториды, характеризующиеся наи- большей способностью реагировать с оксидами титана. Лучшие результаты были получены при ис- пользовании в качестве основы флюса Са 2. Важ- ное свойство этого тугоплавкого фторида — его способность интенсивно взаимодействовать с во- дяным паром с образованием фтористого водоро- да, присутствие которого в зоне дуги установлено экспериментально. Термодинамические расче- ты показывают возможность протекания реакции между Са 2 и водяным паром при температурах выше 2000 С. Возможность удаления абсорби- рованной влаги из зоны сварки и благодаря этому защита металла шва от насыщения водородом и кислородом является важной особенностью свар- ки титана под флюсом на основе Са 2, что являет- ся одной из причин полного отсутствия пористо- сти в швах, выполненных плавящимся электродом под фторидными флюсами. Выбор оптимальных составов флюсов на осно- ве Са 2 является сложной задачей в связи с тем, что с более легкоплавкими хлоридами образуют- ся многочисленные эвтектики, а области концентраций расплавов, характеризу- ющихся достаточно высокой темпера- турой плавления, весьма ограничены. На основе исследований, проведенных в ИЭС им. Е. О. Патона, разработан ряд бескислородных галогенидных флюсов се- рии АНТ, таких как АНТ-1, АНТ- , АНТ-7, пред- назначенных для сварки плавящимся электродом титана и его сплавов , 5 . Созданные флюсы в процессе сварки надежно изолируют ванну рас- плавленного металла и остывающие участки шва и ЗТВ от вредного контакта с газами воздуха, о чем свидетельствуют результаты анализа содер- жания газов в металле шва технического титана (табл. 1). Чтобы содержание примесей в металле шва было на уровне их концентрации в ОМ, необ- ходимо применять флюс с содержанием влаги не более 0,05 . ранулометрический состав флюса от 0, до 1,5 мм. Исследования показали, что швы, сваренные под флюсом, не имеют пор, шлаковых включений, трещин и других дефектов. Технологические свойства флюсов серии АНТ, предназначенных для автоматической сварки ти- тана плавящимся электродом (стабильность про- цесса, хорошее формирование шва и др.), во мно- гом зависят от чистоты Са 2. Установлено, что причиной ухудшения свойств флюса является со- держание во флюсе , количество которого не должно превышать 0,5 . С целью обеспечения максимальной чистоты флюсов, в первую очередь по содержанию оксидов, для их изготовления ис- пользуются химически чистые реактивы, не допу- скается применение минералов и технически чи- стых компонентов. Создание сварочных материалов для дуговой сварки под флюсом титана послужило также ос- новой для разработки флюсов и технологии элек- трошлаковой сварки и плавки титана . Технология автоматической сварки титана пла- вящимся электродом под бескислородными флю- ис. 1. Содержание кислорода в наплавленном слое в зави- симости от концентрации некоторых оксидов во флюсе 1 — 2 2 — 2 Т а б л и ц а 1 . Содержание основных примесей в металле швов свар- ных соединений титана ВТ1-00, выполненных под флюсом АНТ-1 Толщина ме- талла , мм Содержание, (ОМ металл шва) 2 2 2 2,0 0,029 0,025 0,085 0,085 0,008 0,007 0,07 0,05 4,5 0,0 7 0,0 0 0,078 0,077 0,004 0,005 0,0 0,04 С Р 1 0 С С Р сами разработана в ИЭС им. Е. О. Патона под руководством проф. С. М. уревича 7 . Этим спо- собом сварки на титане можно выполнять все ос- новные типы швов стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные при толщине соединяемых элемен- тов от до 40 мм. Весьма существенная особенность автоматиче- ской сварки титана под флюсом — необходимость выполнения процесса при минимально допусти- мом расстоянии между поверхностью свариваемо- го металла и нижней точкой мундштука — сухом вылете электродной проволоки. Это обусловле- но тем, что титан имеет очень высокие удельное электросопротивление и увеличение сухого выле- та приводит к чрезмерному разогреву электродной проволоки, насыщению ее вредными газовыми примесями, нарушению стабильности процес- са сварки и, как следствие, к ухудшению меха- нических свойств и качества формирования шва. Сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности. Сварка на прямой полярности и пе- ременном токе резко ухудшает качество форми- рования шва. Применимы сварочные проволоки диаметром 2,5 ,0 4,0 и 5,0 мм. Применение про- волок большего диаметра затруднено вследствие их повышенной жесткости. ля сварки техниче- ского титана ВТ 1-00 и ВТ 1-0 и низколегирован- ных сплавов ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1, ВТ5, ВТ5-1, 4200 используется сварочная проволока марок ВТ1- 00св. ля сварки средне- и высоколегированных сплавов (например, ВТ С, ВТ14, ВТ20 и др.) при- меняют проволоки марок СПТ2, ВТ20св и др. Сварку сплавов типа ПТ- В, ПТ-7М рекомендует- ся выполнять проволокой 2В. Сварку продольных швов на металле неболь шой толщины ( мм), а также многослойные швы на металле средней толщины рекомендуется выполнять на малых токах под флюсом АНТ-1. ля сварки кольцевых швов малой толщины на титане и всех однопроходных швов средней толщины применя- ется флюс АНТ- . люсы АНТ-5 и АНТ-7 пред- назначены для соединения металла больших тол- щин при сварке на токах, превышающих 700 А. Сравнение результатов испытаний металла швов, выполненных автоматической сваркой под флюсом и неплавящимся вольфрамовым электро- дом в камере с атмосферой аргона, показало, что прочностные и пластические характеристики в обоих случаях практически равнозначны. Одна- ко вязкость швов, сваренных под флюсом, хотя и находится на до статочно высоком уровне, уступа- ет соответствующим показателям швов, выпол- ненных вольфрамовым электродом в аргоне. Так, ударная вязкость KCU металла шва сплава ВТ5-1, сваренного автоматической сваркой под флюсом, составляет 48 ж см2, при этом ударная вязкость металла шва сплава ВТ5-1, выполненного сваркой вольфрамовым электродом в среде аргона, имеет ударную вязкость KCU 2 ж см2. ля сварки конструкций особо ответственно- го назначения был разработан комбинированный флюсогазовый способ защиты сварочной ванны в процессе автоматической сварки плавящимся электродом 8 . Сущность его заключается в том, что в бункере специальной конструкции при по- даче флюса в зону сварки производится продувка флюса аргоном. В результате вытеснения воздуха, находящегося между гранулами флюса, аргоном полностью исключается попадание азота и кисло- рода в сварочную ванну. Механические свойства металла шва, выполненного плавящимся электро- дом с флюсогазовой защитой, и сваренного воль- фрамовым электродом в камере с инертной атмос- ферой аргона, были одинаковы (табл. 2). асход аргона, необходимого для продувки флюса в бун- кере, составляет 4 л мин. Стыковые соединения толщиной до 10 мм можно успешно сваривать с одной стороны. Сты- ковые соединения толщиной 10 1 мм целесо- образно выполнять двухсторонней сваркой на медной водоохлаждаемой подкладке с защитой инертным газом обратной стороны стыка. ля лучшего проплавления стыка и качества форми- рования шва на свариваемых кромках целесоо- бразно выполнять -образную разделку. При этом наиболее технологичной является разделка кро- мок с углом раскрытия 90 . В этом случае обеспе- чивается высокая стабильность процесса сварки, хорошая отделимость шлаковой корки, а также увеличивается глубина проплавления. На основа- нии экспериментальных данных установлена за- висимость значения сварочного тока от скорости подачи электродной проволоки (рис. 2). Автоматическую сварку под флюсом тита- новых изделий толщиной свыше 1 18 мм вы- полняют в разделку кромок путем наложения нескольких слоев. Перед сваркой каждого после- дующего слоя необходимо тщательно зачищать поверхность предыдущего шва. Сократить коли- чество операций по зачистке швов можно за счет применения сварки двумя дугами, расположен- ными одна за другой и смещенными на некоторое расстояние поперек оси шва. Этот метод позволя- ет получить швы с большим коэффи циентом за- полнения разделки кромок, плавным переходом Т а б л и ц а 2 . Механические свойства сварных соедине- ний (ВТ1-0), выполненных с флюсогазовой защитой и с защитой в камере с контролируемой атмосферой Способ защиты сварочной ванны 0,2, МПа в, МПа , , ан, ж см2 люсогазовая 15 407 28, 1, 8 Инертным газом 10 402 0,2 2,8 81 С Р 1 1 С С Р от ОМ к усилению шва и высокими показателями прочности и пластичности (табл. ). анный ме- тод эффективен также при сварке угловых, тавро- вых и нахлесточных соединений 1 . Аргонодуговая сварка титана вольфра- мовым электродом с применением бескисло- родных флюсов. Как показал опыт применения автоматической сварки титана плавящимся элек- тродом под бескислородными фторидно-хлорид- ными флюсами, выполненные швы отличаются высокой плотностью и поры в них отсутствуют. На это обратили внимание авторы работ 9, 10 , изучавшие методы борьбы с пористостью, возни- кающей при аргонодуговой сварке титана непла- вящимся электродом. Они экспериментально по- казали, что положительное влияние фторидов на плотность швов сохраняется и при сварке в инерт- ной атмосфере. Так, впервые для аргонодуго- вой сварки титана появился радикальный способ предупреждения пористости швов металлурги- ческим путем — сварка с активирующим реаген- том Са 2. В дальнейшем были созданы более эф- фективные и технологичные флюсы для сварки титана и его сплавов вольфрамовым электродом. Кроме того, как оказалось, галогениды щелоч- ных и щелочноземельных металлов при попада- нии в зону дуги контрагируют дугу и изменяют характер проплавления металла и формирования швов. При движении дуги вдоль стыка в момент ее перехода с поверхности металла, не покрытой флюсом, на слой галогенида визуально отмечает- ся сжатие дуги и изменение ее цвета, дуга погру- жается вглубь металла ширина шва уменьшается. В ИЭС им. Е. О. Патона проведены исследо- вания влияния на процесс сварки вольфрамо- вым электродом фторидов щелочных и щелочно- земельных металлов, таких, например, как , Са 2, 2, Ва 2, К , , С , , М 2 и др., исследованы двойные и тройные фторидные си- стемы и в результате разработаны флюсы АНТ-17, АНТ-2 и АНТ-25, предназначенные для автома- тической аргонодуговой сварки титана вольфра- мовым электродом. азработан способ аргоноду- говой сварки вольфрамовым электродом по слою флюса ( - ) 1, 11 и с присадочной титановой порошковой проволокой ( - ) 11, 12 . В обо- их случаях защитная роль флюса второстепенна. Его главная функция — повышение технологиче- ских возможностей дуги. лубокое проплавление металла, узкие швы, небольшая протяженность зоны термического влияния, относительно низ- кая погонная энергия и, как следствие, уменьше- ние остаточных сварочных деформаций — вот не- полный перечень преимуществ процесса сварки - (рис. ). обавление флюса в зону горения дуги при ар- гонодуговой сварке приводит к изменению про- странственных характеристик и электрических параметров дуги. В частности, к сжатию стол- ба дуги и увеличению плотности тока на аноде (рис. 4), и, как следствие, позволяет влиять на па- раметры сварных швов и, в первую очередь, на увеличение глубины проплавления 12, 1 . Наблюдаемые физические явления в дуге, за- висящие, в первую очередь, от состава флюса, определяют и технологические преимущества сварки - и - по сравнению со свар- кой методом . При неизменном значении сва- рочного тока и скорости сварки приме- нение флюса значительно увеличивает глубину провара, уменьшает ширину швов, а также снижает погонную энер- гию (рис. 5). Однако при повышении тока свыше 200 А наносимого количе- ис. 2. Зависимость значения сварочного тока от скорости по- дачи электродной проволоки при автоматической сварке под флюсом титана Т а б л и ц а 3 . Механические свойства сварных соединений, выпол- ненных с автоматической двухдуговой сваркой под флюсом АНТ-7* Марка сплава , мм 0,2, МПа в, МПа , , ан, ж см2 ПТ- В 25 7 17 727 77 20,2 19,5 9, ,2 8 2 ОТ4 2 94 1 7 9 7 9 2 ,2 22, 8,1 5, 9 88 *Электродная проволока ВТ1-0. ис. . Схема и фотография дуги баз флюса (а) и с флюсом (б) С Р 1 2 С С Р ства флюса становится уже недостаточно и эф- фективность флюса резко падает. Учитывая такую особенность сварки - , этот способ сварки рекомендуется для выполнения швов на металле толщиной от 0,8 до ,0 мм 14, 15 . люс АНТ- 2 предназначен для сварки листов толщиной 0,8 ,0 мм, флюс АНТ-25 — для сварки листов толщиной мм за один проход без разделки кромок. Малый объем сварочной ванны позво- ляет при менить однопроходную автоматическую сварку по флюсу АНТ-25 для соединения метал- ла толщи ной до мм на вертикальной плоскости. Аргонодуговая сварка титана вольфрамо- вым электродом с применением порошковых проволок. Как уже упоминалось, при повышении тока свыше 200 А предварительно нанесенного на свариваемые кромки количества флюса стано- вится уже недостаточно и эффективность флюса падает. Наибольшее влияние на глубину проплав- ления оказывает количество флюса, вводимого в дугу, т. е. толщина наносимого слоя, так как боль- шей толщине слоя флюса соответствует большая глубина провара. Поэтому для сварки титана тол- щиной более мм разработан принципиально но- вый для титана сварочный материал — присадоч- ная порошковая проволока (рис. ), и технология сварки титана вольфрамовым электродом с при- менением порошковой проволоки - . В сво- ей основе порошковая проволока представляет собой оболочку из титановой фольги, заполнен- ную флюсовым наполнителем 14, 15 . азрабо- тано два типа порошковой проволоки — ППТ-1 и ППТ-2, отличающиеся как по химическому соста- ву наполнителя, так и по конструкции. Проволо- ку марки ППТ-1 используют в тех случаях, когда по условиям эксплуатации не требуется усиление швов. Проволока марки ППТ-2, внутри которой находится титановая проволока сплошного сече- ния, позволяет получать швы с усилением. Применение присадочной порошковой про- волоки позволяет увеличить количество флюса в зоне сварки и благодаря этому метод - (рис. 7) позволяет сваривать сплавы титана тол- щиной ,0 1 ,0 мм за один проход без разделки кромок. Порошковая проволока может успешно ис. 4. адиальное распределение плотности тока в анод- ном пятне при сварке титана с различными фторидами (Iсв = 100 А vсв 10 м ч) ис. 5. Зависимость погонной энергии от толщины металла при сварке без флюса (1) и по флюсу (2) (флюсы АНТ-2 и АНТ-25 ) ис. . Поперечное сечение порошковой проволоки 1 — обо- лочка 2 — флюсовый наполнитель 3 — сердечник ис.7. Схема сварки с порошковой проволокой С Р 1 3 С С Р приме няться для выполнения не только стыковых, но и тавровых соединений. В качестве примера на рис. 8 представлены макрошлифы сварных сое- динений различных типов, выполненных - и - методами. После сварки на поверхности шва остается слой затвердевшего шлака, являющегося допол- нительной защитой остывающего металла. Удале- ние его производится также, как и после сварки по флюсу. Кроме технологических преимуществ применение флюсов и порошковых проволок при аргонодуговой сварке титана существенно влияет на металлургические процессы в сварочной ван- не, в частности, предупреждает образование пор в швах. Известно, что пористость является основ- ным типом металлургических дефектов сварных соединений титановых сплавов, выполненных как дуговой, так и лучевыми методами сварки. Нали- чие пор в швах мало влияет на свойства сварных соединений при статических нагрузках, но суще- ственно снижает их работоспособность в услови- ях динамических нагрузок, резко уменьшая пре- дел усталости. Образующиеся в сварном шве дефекты в виде пор существенно снижают сопротивление усталости сварных соединений. Применение же галогенидных флюсов и порошковых проволок позволяет предот- вратить образование пор в швах (табл. 4). Как видно из приведенных данных, объемная доля пор в металле швов, выполненных на тех- ническом титане различными способами сварки плавлением, существенно отличается по величи- не. Максимальное количество пор имеют швы, выполненные ЭЛС, а минимальную — Э С и с применением флюса, что объясняется ак- тивным металлургическим взаимодействием флю- са с расплавленным металлом сварочной ванны 1 . Исследования показали, что применение флю- сов и порошковых проволок при сварке приводит к связыванию водорода в сварочной ванне фтором в гидридофториды типа x y, остающиеся в ме- талле шва в виде микроскопических шлаковых включений, которые, как показали испытания, не оказывают существенного влияния на механиче- ские свойства сварных соединений (рис. 9), вы- полненные с применением флюсов. Применение сварки по слою флюса позволя- ет существенно поднять технико-экономические показатели сварки 17 . Так, например, при свар- ке титанового листа толщиной 5 мм время сварки, расход сварочной проволоки и аргона снижается более чем на 0 , а потребление электроэнергии — более чем на 50 . При этом себестоимость 1 м шва (с учетом дополнительных затрат на флюс) уменьшается почти в два раза. Выводы 1. В ИЭС им. Е. О. Патона разработана серия бес- кислородных флюсов и технология сварки плавле- нием титана плавящимся электродом с использо- ванием разработанных флюсов для сварки титана и сплавов на его основе. Т а б л и ц а 4 . Объемная доля пор в соединениях титана, выполненных различными способами сварки Способ сварки Металл Объемная доля пор m2 , Аргонодуговая сварка ( ) Основной металл 0 ов, полученный при сквозном проплавлении пластины 0,82 ов, выполненный по слою флюса АНТ-17 0, 5 ов, выполненный по слою флюса АНТ-25 0,4 Электронно-лучевая сварка ( ) Основной металл 0 ов, полученный при сквозном проплавлении пластины 1,40 Стыковой шов 1, 4 Электрошлаковая сварка ( ) Основной металл 0 ов 0,4 ис. 8. Макрошлифы сварных соединений, выполненных по флюсу АНТ-25А (а, б) ППТ-2 (в) ППТ-1 ( ) ис. 9. Механические характеристики сварного соединения нелегированного титана марки 2 (толщина мм) 1 — основной металл 2 — металл шва С Р 1 4 С С Р 2. азработанные флюсы и метод сварки ти- тана вольфрамовым электродом по слою флюса ( - ) расширяют технологические возможно- сти сварки вольфрамовым электродом, обеспечи- вают увеличенную проплавляющую способность дуги, отсутствие пор в сварных швах и высокое качество получаемых соединений. . Применение порошковой проволоки и метод сварки титана вольфрамовым электродом - позволяет проваривать металл толщиной до 1 мм за один проход и гарантирует отсутствие пор в швах и высокое качество получаемых соединений. 1. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов С. М. уревич и др. – К. Наукова думка, 198 . – 240 с. 2. . . - . . – 1958. – .1, 1. – . 1– 4. . уревич С. М. люсы для автоматической сварки тита- новых сплавов Авиационная промышленность. – 19 1. – 5. – С. 55–59. 4. уревич С. М. Вопросы металлургии сварки титана Ти- тан и его сплавы. – 19 0. – Вып. . – С. 127–1 2. 5. уревич С. М. Сварка титана под флюсом Авиационная промышленность. – 1957. – 4. – С. 1 –1 . . уревич С. М., идковский В. П. Технология электро- шлаковой сварки поковок из титановых сплавов Сб Новые сварочные процессы. – М. Машиностроение, 19 0. – С. 187–191. 7. уревич С. М. Технология сварки деталей из титана и его сплавов Передовой научно-технический и произ- водственный опыт сб. тр. – К. Изд-во АН ССС , 1958. – С. 18–25. 8. уревич С. М. Некоторые особенности сварки титана под флюсом. Автоматическая сварка. – 1957. – 5. – С. 8–48. 9. А. с. 18 0 (ССС ). Способ аргоно-дуговой сварки ти- тановых сплавов А. Н. Тимошенко, А. . Пиджарый, А. С. Бессонов опубл. 19 Бюл. . 10. Маслюков О. А. Борьба с пористостью при аргоноду- говой сварке титановых и других металлов и сплавов Тезисы докладов всесоюзного совещания по сварке плавлением металлов малых толщин. – К. Изд-во Коор- динационного совета по сварке ИЭС им. Е. О. Патона, 19 5. – С. 49–5 . 11. . ., . . - - . – 2001. – 9. – . – 9.12. 12. - - . . . . – 2000. – 1. – . 5–11. 1 . . ., . ., . . . , 10–12 1997, . 14. . ., . ., . . . – 2000. – . 2, . – . 57– 1. 15. . ., . ., . . - . – 1998. – . 52- . – . 11–12. 1 . Прилуцкий В. П., Ахонин С. В. Сварка титановых спла- вов вольфрамовым электродом в аргоне с применени- ем флюсов Тр. Междун. конф. «Титан-2007 в СН ». – лта, 15–18 апр. 2007. – С. 441-448. 17. . ., . . . – 2014. – 58. – . 245–251. С. В. Ахон н, В. Ю. Б лоус ЕЗ м. . О. Патона НАН Укра ни. 0 80, м. Ки в-150, вул. Казимира Малевича, 11. - . . А ОНО У ОВЕ ЗВА ЮВАНН ТИТАНУ ТА О О СПЛАВ В З ЗАСТОСУВАНН М ЛЮС В (О Л ) В ЕЗ м. . О. Патона в 1950–1980 рр. були закладен науко- в основи розробки флюс в для зварювання плавки титану титанових сплав в. озроблено технолог ю автоматичного зва- рювання титану плавким електродом з застосуванням безкис- невих флюс в. озроблено спос б аргонодугового зварювання вольфрамовим електродом по шару флюсу ( - ) вольфрамо- вим електродом з застосуванням присадного титанового поро- шкового дроту ( - ). способи розширюють технолог чн можливост дугового зварювання вольфрамовим електродом, забезпечують високу як сть зварних з днань титану гаранту- ють в дсутн сть п р в зварних швах. Б бл огр. 17, табл. 4, рис. 9. Кл чов слова автоматичне дугове зварювання, аргонодугове зварювання, титанов сплави, плавкий електрод, неплавкий електрод, безкиснев флюси, порошковий др т Поступила в редакцию 2 .01.201 ОВ Сборник трудов восьмой еждународной конференции « атематическое моделирование и информацион ные технологии в сварке и родственных процессах». иев еждународная Ассоциация «Сварка», 2016. 130 с. ягкий переплет, 200х290 мм. В сборнике представлены доклады восьмой еждународной конференции « атема тическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных про цессах» (19 23 сентября 2016 г., Одесса, краина), в которых отражены достижения за последние годы в области математического моделирования физических явлений, про тека щих при сварке, наплавке и других родственных процессах. Авторами докладов явля тся известные ученые и специалисты из разных стран. ля научных и инженер но технических работников, занятых в области сварки, резки, наплавки, пайки, нанесе ния защитных покрытий и других родственных процессов. аказы на сборник просьба направлять в редакци журнала «Автоматическая сварка». Сборники предыдущих семи конференций TW P за 2002, 2004, 2006, 200 , 2010, 2012 и 2014 гг. находятся в открытом доступе на сайте здательского ома «Патон» http //patonpublishinghouse.com/rus/proceedings/mmw.

Аргонодуговая сварка титана и его сплавов с применением флюсов (Обзор)

Institution

Ähnliche Einträge