способностью растворяться в магнии. При кристаллизации растворимость резко сокращается. Однако критическая концентрация водорода в атмосфере защитного газа, способная вызвать пористость при сварке магниевых сплавов, велика и для реальных условий практически маловероятна [4]. Это объясняется большой растворимостью водорода в металле. Основной причиной появления пор при сварке магниевых сплавов является выделение водорода, образующегося при разложении остатков влаги, содержащейся в частицах окисной пленки. При этом водород выделяется в молекулярной форме, минуя стадию растворения. Для борьбы с пористостью в щвах рекомендуются меры, направленные на сокращение концентрации окисных частиц, замешиваемых в ванну, а также применение рациональной обработки поверхности присадочного металла и кромок свариваемых деталей.

При кристаллизации магниевые сплавы склонны к образованию крупнокристаллической структуры. Многие легирующие элементы при высоких скоростях охлаждения способны образовы-

22. Склонность Магниевых сплавов к образованию трещин при аргонодуговой сварке с присадкой

вать с магнием неравновесные эвтектики. Эти факторы способствуют возникновению кристаллизационных трещин. На склонность к образованию трещин влияет интервал кристаллизации сплава, температурный интервал хрупкости (ТИХ), а также пластичность металла шва в ТИХ. Повышение сопротивляемости сплавов образованию кристаллизационных трещин достигается введением в их состав модификаторов и применением при сварке присадочного металла, имеющего химический состав с меньшей склонностью к образованию трещин. Одной из характерных особенностей большинства магниевых сплавов являются также склонность их к росту зерна при нагреве. При сварке сплавов, упрочняемых термической обработкой, наряду с ростом зерна в околошовных зонах возможны распад твердого раствора и оплавление границ зерен. Эти процессы приводят к разупрочнению металла околошовной зоны, а иногда к возникновению трещин.

Магний обладает высоким коэффициентом линейного расширения (а = = 29-10 1/Х). В связи с этим сварка сплавов на его основе осло/княется большой склонностью свариваемых конструкций к короблению, а иногда к образованию трещин. Склонность к образованию трещин при сварке различных магниевых сплавов приведена в табл. 22. Для предупрен<дения трещин и уменьшения коробления рекомендуется сварка с подогревом конструкций или последующая термическая обработка их для снятия напряжений.

Технология сварки

Подготовка деталей под сварку. Подготовка деталей заключается в удалении поверхностных загрязнений, окисных и защитных пленок, а также профилировании свариваемых кромок. Поверхностные загрязнения удаляют с помощью растворителей или специальных составов, а окисные и защитные пленки - механическим или химическим способами. Применяют следующую технологию подготовки поверхности деталей из магниевых сплавов: 1) обезжиривание в ванне: 20-30 г/л ЫазР04- 12Н.0, 30-50 г/л NaCO; 20-50 г/л NaOH; 3-5 г/л жидкого стекла; 2) промывка в проточной горячей воде при 50-60 С в течение 0,5-1 мин; 3) удаление защитного покрытия в щелочной ваипе: 200-300 г/л NaOH при 70 -80 С в течение 10-15 мин; 4) промывка в проточной горячей воде при 50-60° С в течение 0,1 - 1 мин; 5) промывка в холодной воде; 6) химические травления в ванне: 150-200 г/л СгОз; 25-35 г/л NaOy, 2-3 г/л CaF. время травления 2 мин при 20° С; 7) промывка в холодной проточной воде; 8) сушка сжатым воздухом при 60-90° С.

Поверхность присадочного металла обрабатывается по приведенной технологии или с применением для травления раствора 180 г/л СгОд при 9Э°С; время травления 5 мин. Перед сваркой кромки деталей рекомендуется зачищать шабером.

Перед точечной и шовной сваркой поверхности деталей после механической обработки дополнительно зачищают вращающимися металлическими щетками. Срок хранения деталей до сварки 24 ч. При этом электрическое сопротивление свариваемых поверхностей деталей не должно превышать 120 мкОм.

Типы соединений и технология сварки. В конструкциях из магниевых сплавов применяют все основные типы сварных соединений, принятые при сварке алюминиевых сплавов. Исключение составляют соединения с отбортовкой кромок. В связи с недостаточной пластичностью магниевых сплавов отбортовка кромок даже для металла малой толщины не применяется. Встык без разделки кромок рекомендуется сваривать соединения за один проход при односторонней сварке на подкладках, имеющих специальные профилированные канавки, аналогичные применяемым при сварке алюминиевых сплавов. Двусторонняя сварка стыковых соединений без разделки кромок не рекомендуется из-за опасности появления в швах большого количества окисных включений. При сварке соединений из металла толщиной более 6-10 мм применяется V-образная или чашеобразная разделка кромок и для металла толщиной более 20 мм при наличии двустороннего подхода - Х-образная разделка кромок. В последнем случае перед выполнением шва с обратной стороны необходима предварительная разделка корневой части первого шва.

Для контактной точечной и шовной сварки магниевых сплавов характерны нахлесточные соединения, размеры которых определяются ГОСТ 15878-70. Низкая температура воспламенения магния исключает применение стыковой сварки оплавлением.

Сварку магниевых сплавов можно выполнять лишь при условии надежной , защиты сварочной ванны и близлежащих участков основного металла к окружающей атмосфере. Для конструкций из магниевых сплавов применяют дуговую сварку в среде защитного газа - аргона чистотой 99,9. В промышленности широко используют дуговую сварку в среде защитного газа неплавящимся вольфрамовым электродом, а также трехфазной дугой. Ручной и автоматической сваркой вольфрамовым электродом встык без разделки кромок за один проход могут быть сварены детали толщиной до 6 мм. С увеличением толщины необходимо производить разделку и заполнять место разделки в несколько проходов. Диаметры присадочной и сварочной проволоки для сварки деталей из магниевых сплавов разных толщин приведены в табл. 23.

23. Диаметры присадочной и сварочной проволоки для разных толщин магниевых сплавов

Для металла толщиной более 5 мм может быть использована автоматическая сварка плавящимся электродом со струйным переносом электродного металла. Для более тонкого металла применяют сварку короткой дугой с периодическими кратковременными замыканиями дугового промежутка. В обоих случаях процесс

сварки ведется на постоянном токе обратной полярности. Сварка плавящимся электродом особенно эффективна для соединения металла большой толщины. В этом случае увеличивается производительность процесса и благодаря лучшему перемешиванию ванны уменьшается вероятность появления в металле швов окисных включений. При сварке встык без разделки за один проход плавящимся электродом могут быть сварены листы толщиной 5-10 мм. Для толстолистовых соединений (8-10 мм и более) целесообразно использовать трехфазную сварку. Конструкции из магниевых сплавов сваривают с использованием сварочного оборудования, применяемого при сварке алюминиевых сплавов. Ориентировочные режимы [3] ручной и автоматическо!! сварки деталей из магниевых сплавов приведены в табл. 24-26.

24. Ориентировочные режимы py4tioft аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом деталей из магниевых сплавов (ток переменный)

Дефекты отливок (поверхностные), образованные при механической обработке (поверхпостпые раковины, трещины и др.), заваривают в среде инертных защитных газов. Устранение дефектов подваркой достигается при разделке отливки до полного удаления дефектного металла. Подготовленные к подварке отливки нагревают до 250-300° С; тонкостенные и напряженные отливки нагревают до 340-350° С. После подварки осуществляют повторную термическую обработку. При подварке употребляют присадку состава, одинакового с составЬм основного металла.

Контактную точечную и шовную сварку используют для соединения деталей из магниевых сплавов толщиной до 8 - 10 мм. Как и при сварке алюминиевых сплавов, в этом случае требуются токи повышенной плотности. Однако вследствие относительно малого сопротивления пластической деформации сплавов магния при 350-400° С длительность импульса и сварочное усилие значительно меньше (например, t 0,06 S). При сварке детален больших толщин (св. 2 мм) рекомендуется использовать ковочное усилие. Для точечной сварки магниевых сплавов применяют машины постоянного тока, а так;кс низкочастотные и конденсаторные. Рыхлое строение поверхностных н-лст.юк, содсрлсащих большое количество влаги, вызывает интенсивное взанг.юдснствие г.;сталлов в контакте элсктрод--деталь. Рабочая поверхность электродов быстро покрывается продуктами взаимодействия, что вызывает монотонный рост высоты ядра до полного проплавления деталей, сопровождающегося образованксм выплесков и трещин. Поэтому зачистку рабочей поверхности электродов и роликов производят при сварке магниевых сплавов после 10-20 точек или после первого оборота ролика.

25 ориентировочные режимы аптоматичесной сваркп вольфрамовым э.тсктроДом деталей из магниевых сплавов (в числителе - данные для сплава МЛ 1, в знаменателе-для сплава МЛ8) иа переменном токе

86. Ориентировочные режимы аргонодугоРой сварки плавящимся электродом деталей ис магниевых сплавов

Свойства сварных соединений

Деформирусып!е магниевые сплавы чувствительны к перегреву. Прочность сварного сос1ННсння по длине шва может изменяться в широких пределах в зависимости от скорости сварки. Прочность снижается в местах повторного нагрева (подварки), переплавленных прихваточных швов и высоких проплавлений. Проч-

кость соединении различных магниевых сплавов составляет 75-100% прочности основного металла. Механические свойства сварных соединений [2] приведены в табл. 27 и 28.

Механические свойства соединений, выполненных контактной точечной сваркой, приведены в табл, 29.

27, Механические свойства стыковых соединений деформируемых магниевых сплавов при 20° С (ручная сварка, присадочный металл основного состава)

28. Прочность сварных соединений из сплава МА2-1, полученных при автоматической аргонодуговой сварке вольфрамовым и плавящимся электродами

29, Прочность при статических нагрузках соединений из сплава МА2-1[1]

Предел прочности образцов, сваренных непрерывным швом при роликовой сварке, составляет около 60% предела прочности основного материала. Однако в реальных конструкциях прочность сварных швов значительно выше [9].

Список литературы

1. Зайчик Л. В., Орлов Б. Д., Чулошников П. Л. Контактная электросварка легких сплавов. М., Машгиз, 1963. 215 с.

2. Макаров В. И., Скачков Ю. Н. Сварка магниевых сплавов. М., Машиностроение , 1972. 120 с.

3. Никифоров Г. Д. Металлургия сварки плавлением алюминиевых сплавов. М., Машиностроение , 1972. 259 с.

4. Никифоров Г. Д., Антонов е. Г. Основные источники водорода, растворяющегося в сварочной ванне при аргонодуговой сварке магниевых сплавов. - Сварочное производство , 1969, № 3, с. 1

5. Патон Б. е., Потапьевский А. Г., Подола А. в. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом с программным регулированием. - Автоматическая сварка , 1967, № 1, с.

6. Портной К. И., Лебедев А. А. Магниевые сплавы. М., Металлургиздат, 1952. 250 с.

7. Промышленные деформируемые, спеченные н литейные алюминиевые сплавы. Псд ред. Ф. И. Касова, И. Н. Фрндляндсра. М.. Металлургия*. 1972. 552 с.

8. Справочник по сварке. Под ред. Е. В. Соколова. Т. 2. М., Маитиз, 1961. 664 с.

9. Технология и обор\довачие контактной сварки. М., Машиностроение , 1975. 634 с. Авт.; Б. Д. Орлов и др.