Похожая литература

217

Сварка цветных металлов — МетКБ

К характерным особенностям сварки цветных металлов относят:

• легкое окисление
• появление тугоплавких окислов, заполняющих сварочный шов при плавлении и повышающих риск возникновения трещин
• потребность в мощном источнике энергии и оперативной работе из-за быстрого остывания материала
• вероятность испарения некоторых составляющих сплава из-за разной температуры плавления
• лучшее взаимодействие с газовой средой по сравнению с черными металлами
• появление оксидной пленки, мешающей сварке
• саму сварку необходимо проводить в зоне с ограниченным объемом кислорода

Невозможно встретить какой-то один цветной металл в чистом виде. Их использование заключается в добавлении в различные сплавы для получения новых характеристик металла. Среди популярных составляющих сплавов применяют никель, медь, алюминий, титан и цинк.

Сварочный процесс для цветных металлов требует тщательной подготовки. Начинают с деталей, которые требуют зачистки, чтобы удалить оксидную пленку. Затем с помощью бензина или растворителя удаляют жиры. Детали следует расположить примерно в 2 мм друг от друга. Рекомендуется проводить эту работу в нижнем положении, так как цветные металлы и их сплавы отличаются повышенной текучестью.

Для защиты сварочной ванны от воздуха сварку осуществляется в среде инертных газов (азот, гелий или аргон). Лучше всего использовать электроды из графита, угля или вольфрама.

Цветные металлы и их сплавы имеют широкое применение в технике для изготовления сварных конструкций и отдельных деталей машин и механизмов. Сваркой исправляют дефекты отливок из цветных металлов и их сплавов, что тоже много значит для производства. Этот вид сварки требует правильного подбора электродов, присадочного металла, флюсов и покрытий, а также режимов сварки и последующей термической, термомеханической или механической обработки. Стоит не забывать и предварительно учитывать высокую теплопроводность большинства цветных металлов, которая может привести к появлению пор.

Сварка цветных металлов осуществляется металлическими электродами с применением флюсов, электродами со специальными покрытиями, также угольными и вольфрамовыми электродами в среде защитных газов. Чаще всего сваривают изделия из меди, латуни и бронзы. Сварку широко применяют также для изделий из алюминия, силумина и дюралюминия. Сварные изделия также изготовляются из алюминиево-марганцовых и алюминиево-магниевых сплавов.

Медь обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и химической стойкостью. Ее используют в изготовлении кристаллизаторов для непрерывных процессов разливки металла, электрошлакового переплава и электроалюминиево-марганцоличного рода электрических устройств, узлов химических аппаратов, доменных фурм и других изделий. При ручных способах медь сваривают угольными или металлическими электродами с применением флюсов и покрытий. Также применяют сварку в среде защитных газов. При сварке меди угольным электродом в качестве присадочного металла следует применять прутки с содержанием до 0,2% фосфора, до 1% серебра, остальное – медь. В качестве флюса берется смесь состава из обезвоженной буры, борной кислоты и поваренной соли в соотношении 70-10-20.

Если в качестве присадки используют проволоку из обычной электролитической меди, необходимо применять флюс из обезвоженной буры, борной кислоты и фосфорнокислого натрия. Присутствие во флюсе фосфорнокислого натрия обеспечивает лучшее удаление кислот из расплавленного металла. При сварке меди для обеспечения хорошего проплавления основного металла и следующего с присадочным применяют предварительный нагрев. Когда сваривают простые узлы небольших размеров, подогрев может быть выполнен непосредственно угольной дугой. Громоздкие изделия следует предварительно подогревать до температуры 500° С в электрических печах с защитной атмосферой. В качестве защитного газа может выступать азот. Необходимость нагрева в защитной атмосфере вызывается тем, что медь интенсивно окисляется при нагреве выше 400° С.

Сварка проводится в нижнем положении со следующей последовательности: после предварительного подогрева поверхности в месте сварки осыпает флюсом на участок, прогревается электрической дугой до оплавления, затем производится подача металла.

В процессе заполнения шва концом присадочного металла в сварочную ванну дополнительно вносится флюс. При этом расплавленный теплом дуги присадочный металл должен хорошо сплавляться с основным металлом. При недостаточной температуре прогрева места сварки присадочный металл начинает свертываться в шарики, что приводит к непроварам. Заполнение шва необходимо производить за один проход, потому что в случае многослойной сварки в наружных слоях шва могут образовываться поры. После сварки наплавленный металл следует проковать и подвергнуть отжигу с нагревом до 500-550 °С и охлаждением в воде. Проковка и отжиг с быстрым охлаждением повышают вязкость наплавленного металла.

При сварке латуни основное затруднение возникает из-за выгорания цинка, который начинает кипеть и интенсивно испаряться при температуре выше 905 °С. Ядовитые пары быстро окисляются на воздухе и выпадают в виде белого налета на окружающие предметы.

Сварка латуни может выполняться всеми способами, применяемыми для сварки меди. Сварку латуни угольным электродом следует производить с применением прессованных или литых прутков из латуни, которые, кроме меди и цинка, содержат кремний. Содержание меди в присадочных прутках должно быть примерно таким же, как и в основном металле, а содержание кремния должно составлять до 3%. При сварке латуни необходимо применять флюсы.

Бронза – сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем и цинком. В зависимости от доли этих добавок бронзы подразделяются на оловянные бронзы (содержат 8-10% олова, 2-4% цинка) и специальные бронзы, к которым относят железомарганцевые, марганцовые, алюминиевые, кремнистые и др. Сварка бронз может осуществляться с помощью как угольных, так и металлических электродов. Бронзовые детали перед сваркой рекомендуется прогревать до 200-550 °С. Для деталей со сложной конфигурацией необходима более высокая температура подогрева.

Сварка бронз производится при исправлении дефектов отливок, ремонте поломанных и изношенных деталей, а также при соединении частей изделий сложной формы. Такие изделия называют сварнолитыми. Сварка бронз производится в нижнем или полувертикальном положении. При сварке стыковых швов и заварке сквозных дефектов необходимо применять подкладки для предупреждения протекания металла. Обычно подкладки производят из стальных листов, асбеста или огнеупорной глины. Их форма обязательно должна соответствовать конфигурации внутренней стороны детали в месте сварки.

Титан не является распространенным металлом. Его используют в таких отраслях промышленности как самолетостроение, атомная энергетика и машиностроение.

Качество титанового сплава можно существенно повысить, если снизить содержание азота, водорода и кислорода будет сведено к минимуму. Сварка аргоном должна производится только при использовании этого газа 1-го или высшего сорта. В работе используется постоянный ток прямой полярности.

Работа с магниевыми сплавами проходит с использованием гелия или аргона при переменном токе обратной полярности. При сварке кромки полностью расплавляют и кладут металлическую прокладку с низким уровнем теплопроводности.

Основная сложность при работе со свинцом заключается в том, что он имеет большую разницу температур между собственным плавлением и плавлением его оксидов. Плавление свинца происходит при температуре примерно 327 градусов, а его оксиды плавятся при температуре примерно 888 градусов. Свинец является жидкотекучим металлом. Защита сварочной ванночки происходит посредством использования флюса (стеарин, которым натирают кромки, либо смесь стеарина с канифолью).

Качество сварного шва определяется прочностью, пластичностью, структурой шва и зоны около шва, количеством исправлений и стойкостью к коррозии.

Различают два метода контроля в зависимости от вида воздействия на материал:

Разрушающие:

• Механические: изгиб, растяжение, сплющивание
• Металлографические
• Коррозийные

Разрушающие методы контроля обычно проводятся на образцах изделия, при этом образец по составу должен быть идентичен основному изделию.

Неразрушающие виды контроля подразделяются на акустические, магнитные, оптические, вихретоковые, радиационные, тепловые, электрические. Данный контроль проводят основных изделиях. Допускается небольшое нарушения целостности и изменения твердости.

Сварка цветных металлов и их сплавов требует большого опыта и профессионализма.

Сварка цветных металлов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для газовой сварки сталей присадочную проволоку выбирают в зависимости от состава сплава свариваемого металла. Для сварки чугуна применяют специальные литые чугунные стержни для наплавки износостойких покрытий — литые стержни из твердых сплавов. Для сварки цветных металлов и некоторых специальных сплавов используют флюсы, которые могут быть в виде порошков н паст для сварки меди и ее сплавов — кислые флюсы (буру, буру с борной кислотой) для сварки алюминиевых сплавов — бескислородные флюсы на основе фтористых, хлористых солей лития, калия, натрия и кальция. Роль флюса состоит в растворении оксидов и образования шлаков, легко всплывающих на поверхность сварочной ванны. Во флюсы можно вводить элементы, раскисляющие и легирующие наплавленный металл.  [c.207]

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Область применения этого вида — сварка цветных металлов (алюминия, магния, меди, титана и их сплавов) и легированных сталей.  [c.86]

Глава 45. СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ  [c.131]

Одной из характерных особенностей большинства цветных металлов является их высокая химическая активность, сродство к газам воздуха и склонность к окислению, что приводит к резкому ухудшению свойств сварных соединений, вызывает поры и трещины. Поэтому при сварке цветных металлов необходима более качественная защита (инертный газ, вакуум, специальные флюсы) по сравнению со сваркой черных металлов и более качественная подготовка под сварку.  [c.132]

Поэтому при сварке цветных металлов необходимо более тщательное соблюдение рекомендуемых режимов сварки.  [c.132]

Одним из характерных дефектов является также пористость, связанная преимущественно с насыщением сварного соединения водородом вследствие различной растворимости газов в твердом и жидком состояниях, перемещения водорода из основного металла в зону сварки, реакций взаимодействия с примесями. Отмеченные обстоятельства требуют очень высокой культуры производства при сварке цветных металлов и их сплавов.  [c.132]

Каковы особенности сварки цветных металлов и и.х сплавов  [c.138]

По своему составу сварочные шлаки можно разделить на алюмосиликатные, которые очень широко применяются при сварке сталей, и бескислородные, или фторидные, имеющие применение при сварке цветных металлов, например титановых сплавов.  [c.350]

Высокая раскислительная способность керамических флюсов позволяет вести сварку по окисленным кромкам (монтажное строительство, судостроение). Керамические флюсы используют и для сварки цветных металлов — меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов и др. Основной недостаток керамических флюсов состоит в том, что они обладают повышенной гигроскопичностью, что требует хранения их в герметичной таре и прокалки перед сваркой.  [c.374]

Выполняются машины для стыковой сварки цветных металлов, рельсов, звеньев стальных цепей и др.  [c.104]

Ручная газовая сварка применяется при сварке трубопроводов с толщиной, стенки менее 6 мм, изделий из тонкого листового металла и для сварки цветных металлов.  [c.161]

При дуговой электросварке угольным электродом дуга горит между угольным или графитовым электродом и свариваемым металлом. При этом методе сварки обычно пользуются постоянным током и прямой полярностью, что обеспечивает большую устойчивость дуги и меньший расход электродов, а также предохраняет металл шва от науглероживания. Сварка угольным электродом имеет ограниченное применение в промышленности и используется главным образом для сварки тонкостенных изделий с бортовыми соединениями, не требующими применения присадочного металла, а также при горячей сварке чугуна и при сварке цветных металлов. Высокая тепловая мощность вольтовой дуги позволяет сваривать металл без скоса кромок. В случае, если форма соединения требует применения присадочного металла, последний укладывается в разделку шва в виде круглых или фасонных прутков (фиг. 55).  [c.311]

К л я ч к и н Я. В., Сварка цветных металлов, Машгиз, 1950.  [c.231]

Сварка цветных металлов и сплавов. Сварка меди и медных сплавов. Дуговая сварка меди производится преимущественно угольным электродом при прямой полярности в нижнем положении шва. Важное значение имеет выбор режима сварки. Вследствие большой теплопроводности меди сварка производится на больших силах тока.  [c.59]

Сварка цветных металлов, стали, негабаритных деталей Сварка коррозионно-стойкой стали Сварка разнородных материалов Сварка разнородных материалов Сварка деталей н их элементов, различных по конфигурации Сварка мелких ответственных деталей с высокой точностью Сварка неответственных деталей с невысокой точностью при повышенных требованиях к прочности сварного соединения  [c.82]

Одновременное удовлетворение всех требований, перечисленных выше, достаточно сложно и не всегда осуществимо. Этим обусловливается, в частности, существование большого числа различных рецептов покрытий, каждое из которых предназначено удовлетворять какому-либо требованию из указанных выше. Методы подбора состава покрытий и технология их изготовления подробно освещены в литературе. Здесь же приводятся рецепты некоторых составов электродных покрытий, преимущественно общего назначения, для сварки сталей различных классов и составов специализированных покрытий и покрытий электродов для сварки цветных металлов.  [c.102]

НАЗНАЧЕНИЕ ПОКРЫТИЙ ЗЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ  [c.105]

В этом случае средняя (рабочая) зона пламени утрачивает восстановительные свойства и становится окислительной. Такое пламя называют окислительным. Ядро окислительного пламени приобретает конусообразную форму и бледную окраску, сокращается его длина, очертания становятся менее резкими. Все пламя становится синевато-фиолетовым, горит с шумом. Длина средней зоны и факела уменьшается. Температура окислительного пламени обычно выше, чем нормального, но избыток кислорода приводит к окислению металла при сварке, шов получается пористым и хрупким. Применять окислительное пламя можно при сварке цветных металлов и их сплавов, имеющих большую теплопроводность, а также при пайке тугоплавкими припоями.  [c.72]

РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ  [c.132]

Склонность к обратному удару газа МАФ незначительная. Его можно перемешать как в пропановых баллонах, так и в автоцистернах. Область применения газа МАФ — сварка стальных листов малой толщины, сварка цветных металлов, контурная резка изделий. По сравнению с ацетиленом газ МАФ оказывает намного меньшее влияние на окружающую среду. Он к тому же вдвое дешевле ацетилена. Германия, Канада, США полностью отказались от использования ацетилена и применяют для сварочных работ газ МАФ.  [c.232]

Применяется при сварке и дуга переменного тока, в том числе при сварке цветных металлов неплавящимся электродом и ручной дуговой сварке.  [c.452]

Электроды для сварки цветных металлов, чугуна и резки  [c.87]

Кислые флюсы применяют главным образом при сварке цветных металлов, в частности сплавов меди и алюминия, а основные, вернее, сочетание основных с кислыми — при сварке чугуна с высоким содержанием кремния, образующего в сварочной ванне помимо оксидов железа кислотный оксид кремния.  [c.285]

СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ  [c.334]

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ  [c.435]

В целом для сварки цветных металлов используют все известные виды сварки плавлением газовую, дуговую, плазменную, электрошлако-вую, электронно-лучевую, лазерную и др. Но при сварке каждого цветного металла и сплава необходимо находить свои оптимальные виды, способы и приемы сварки.  [c.437]

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ  [c.438]

Дуговая сварка угольным электродом недостаточно распространена в промышленности, хотя в ряде случаев она может обеспечить производительность более высокую, чем сварка металлическим электродом. Особенно целесообразно применение угольного электрода при сварке соединений, не требующих присадочного материала, при горячей сварке чугуна, сварке цветных металлов (предел прочности металла швов на деталях из магниевого сплава МА1 до 15 кГ/мм , из алюминия равен пределу прочности основного металла, из дуралюмииа 55—70% предела прочности основного металла), наплавке твердых сплавов, резке. При двусторонней сварке можно без разделки кромок соединять стальные листы толщиной до 18 мм. Благодаря устойчивости дуги этот метод сварки легко поддается механизации и автоматизации.  [c.188]

[c. 200]

По назначению выделяют три группы флюсов для сварки углеродистых и легированных сталей, для сварки высоколегированных сталей, для сварки цветных металлов и сплавов. Внутри этих групп флюсы могут различаться по размеру зерна в зависимости от диаметра электродной проволоки чем больше диаметр проволоки, тем крупнее частицы флюса. По химическому составу различают кислые и основные флюсы в зависимости от соотношения соответствующих окислов в составе. По способу изготовления флюсы разделяют на плавленные и неплавленныс. Неплавленные флюсы изготавливают без плавления компонентов шихты. К ним относят флюсы керамические и изготовленные путем измельчения природных минералов. Керамические флюсы изготавливают из тех же компонентов, что и электродные покрытия, их замешивают на жидком стекле, а затем спекают и дробят. Недостаток таких флюсов — низкая прочность их зерен (много отходов, мелких фракций) и возможная неоднородность состава из-за разделения веществ с разным удельным весом при их перемешивании.  [c.142]

Справочник по сварке цветных металлов (1981) » MIRLIB.RU

Приведены справочные данные о физико-химических свойствах и свариваемости конструкционных цветных металлов и сплавов на их основе. Дана характеристика основных способов сварки цветных металлов, сварочных материалов и оборудования. Описаны технология и техника сварки соединений из металлов и сплавов разного типа, а также методы контроля их качества. Рассмотрены свойства сварных соединений.
Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся созданием сварных конструкций из цветных металлов; может быть полезен студентам вузов.

Содержание

Предисловие
Основные обозначения
Классификация и характеристика конструкционных цветных металлов и сплавов на их основе
Физико-химические свойства. Области применения.
Закономерности взаимодействия с примесями.
Легирование цветных металлов и сплавы на их основе.
Способы сварки и сварочное оборудование
Сварка плавлением.
Сварка давлением с подогревом металла.
Сварка давлением без подогрева металла внешним источником тепла.
Материалы, применяемые при сварке цветных металлов
Сварочные проволоки и прутки.
Покрытые электроды для дуговой сварки.
Флюсы и порошковые проволоки.
Газы.
Неплавящиеся электроды.
Особенности физико-металлургических процессов при сварке цветных металлов плавлением
Тепловые процессы при сварке и закономерности плавления основного и электродного металлов.
Кристаллизация металла шва и строение околошовной зоны.
Металлургические процессы при сварке.
Напряжения и деформации сварных соединений.
Технология сварки легких металлов и сплавов
Алюминий и его сплавы.
Магний и его сплавы.
Бериллий.
Технология сварки тяжелых металлов и сплавов
Медь и ее сплавы.
Никель и его сплавы.
Свинец.
Цинк.
Благородные металлы.
Технология сварки химически активных и тугоплавких металлов и сплавов
Титан и его сплавы.
Цирконий, гафний.
Ванадий, ниобий, тантал.
Молибден, вольфрам, хром.
Дефекты сварных соединений и способы их предупреждения
Характеристика дефектов сварных соединений.
Меры предупреждения пористости.
Трещины в сварных соединениях и способы их предотвращения.
Контроль качества сварных соединений.
Особенности выполнения сварных соединений из цветных металлов
Рациональные сварные соединения.
Рекомендуемое механическое и вспомогательное оборудование и приспособления.
Охрана труда и техника безопасности при сварке цветных металлов.
Приложения
Приложение 1. Термодинамические величины некоторых цветных металлов
Приложение 2. Примерные нормы расхода карбида кальция при газовой сварке (г/1 пог. м шва)
Приложение 3. Примерные нормы расхода вольфрама при аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом (г/100 пог. м шва)
Приложение 4. Перечень основных стандартов, применяемых в производстве сварных изделий из цветных металлов
Приложение 5. Изготовители некоторых видов сварочного оборудования
Приложение 6. Соотношение некоторых единиц физических величин разных систем с единицами Международной системы (СИ)
Список литературы
Предметный указатель

Скачать Гуревич С.М. — Справочник по сварке цветных металлов (1981)

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Сварка цветных металлов в среде защитных газов плавящимся электродом

Сварку меди и ее сплавов можно осуществлять в аргоне, гелии и азоте; в целях повышения производительности и экономии аргона рекомендуется использовать газовую смесь 70…80 % АR + 30…20 % N2, однако лучшее формирование шва достигается при сварке в аргоне и гелии. Присадкой является проволока из бронзы БрКМц3-1.

Перед сваркой требуется подогрев кромок до 200…500 ^oС, остальные параметры режима приведены в табл. 100.

Таблица 100. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки меди в защитных газах

Для механизированной сварки высокопрочной коррозионно-стойкой бронзы марки БрАНМцЖ8,5-4-4-1,5 разработана специальная композитная проволока, обеспечивающая получение сварного шва того же самого состава при сварке металла толщиной до 40 мм на режиме:

d_э = 2,8 мм;

І_св = 350…380 А;

U_д = 24…26 B;

Q_Ar = 16…17 л/мин.

Сварка титана и его сплавов может быть рекомендована при изготовлении изделий толщиной более 3…4 мм. Она выполняется только в среде чистого аргона или гелия, причем формирование шва зависит от рода газа.

В гелии швы имеют более плавный переход от усиления к основному металлу, в то время как в аргоне шов характеризуется более глубоким и узким проваром. Сварку ведут присадочной проволокой марки ВТ1-00 на параметрах режима, приведенных в табл. 101.

Таблица 101. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки в защитных газах стыковых соединений титана без разделки кромок

Примечание. В числителе — при сварке в гелии, в знаменателе — в аргоне.

При сварке в монтажных условиях рекомендуется использовать импульсно-дуговой процесс в гелии на параметрах режима, приведенных в табл. 102.

Таблица 102. Ориентировочные параметры режима механизированной импульсно-дуговой сварки тавровых соединений титановых сплавов электродом диаметром 1,2 мм

Примечание. Ток «дежурной» дуги — 40…45 А; расход гелия 15…18 л/мин.

Сварка производится в палатке для исключения сдувания защитной струи с плавильного пространства. В остальных случаях нужно пользоваться накидными камерами с контролированной атмосферой.

Алюминий и его сплавы толщиной более 4 мм рекомендуется сваривать в среде аргона или в смеси 30 % Аг + 70 % Не, а в качестве присадки использовать проволоки согласно табл. 7. По сравнению со сваркой вольфрамовым электродом сварные швы на 15 % менее прочные за счет большего перегрева электродного металла при переходе через дуговой промежуток, но преимуществом является более надежное перемешивание сварочной ванны и большая производительность, особенно при импульсно-дуговом процессе.

Применение проволок с модификаторами (цирконием, титаном, бором) увеличивает стойкость сварных швов против кристаллизационных трещин.

Параметры режима механизированной сварки алюминия и его сплавов приведены в табл. 103 и 104.

Таблица 103. Ориентировочные параметры режима механизированной аргонодуговой сварки алюминия и его сплавов

Таблица 104.  Ориентировочные параметры режима полуавтоматической импульсно-дуговой сварки алюминия и его сплавов при частоте импульсов 100 Гц

Магниевые сплавы целесообразно сваривать этим способом при изготовлении конструкций с толщиной стенки, начиная с 6 мм, на параметрах режима, обеспечивающих струйный перенос металла (табл. 105).

Таблица 105. Ориентировочные параметры режима механизированной сварки магниевых сплавов в аргоне

Следует иметь в виду, что скорость плавления магниевой проволоки вдвое больше, чем алюминиевой при том же токе. Надежная защита плавильного пространства обеспечивается при расстоянии сопла до поверхности изделия, равном 10…15 мм, и при расстоянии от токоведущего мундштука до среза сопла 5…10 мм. Листы толщиной 6…10 мм сваривают без разделки кромок, 10…20 мм — с V-образной разделкой, с углом 50…60^o и притуплением 2…6 мм, больше 20 мм — с X-образной разделкой с углом 60…80^o и притуплением 2…3 мм. Электрод устанавливают по отношению к изделию под углом 90^o при сварке стыковых соединений без разделки или с незначительной разделкой. При большой глубине разделки сварку ведут вперед с углом 7…15° к вертикали. Импульсно-дуговую сварку рекомендуется производить в смеси 75 % Ar + 25 % He.

Сварка плавящимся электродом КМ позволяет более существенно влиять на состав сварного шва по сравнению со сваркой неплавящимся электродом. Так, детали из КМ Al + 18,4 % карбида кремния собираются встык с зазором, а сварка ведется плавящимся электродом марки АМг3 в аргоне на параметрах режима:

I_св=100…110 А;

U_д = 19…20 В;

v_св= 18…22 м/ч;

Q_Ar = 16…19 л/мин.

Хотя в процессе сварки вследствие действия дуги возможен выброс некоторого количества волокон из ванны, для компенсации потерь армирующий материал подают в хвостовую низкотемпературную часть ванны с помощью инжекции, шнекового механизма и т.п.

Возможно и предварительное нанесение на свариваемые кромки смеси армирующего материала, порошка матрицы и связующего вещества, а также легирующих добавок, которые вызывают или задерживают смачивание волокон. В качестве связующих используют клей, пасты, этиловый спирт.

Для сварки КМ с объемной долей магния 41% и волокон Al2O3 толщиной 12,7 мм на параметрах режима:

I_св = 90…100 А;

U_д = 20…22 В;

Q_Ar= 5 л/мин, —

используют плавящийся электрод, состоящий из магниевой трубки со смесью матричного порошка с волокнами Al2O3.

Просмотров: 141

Как технология ультразвуковой сварки металлов связывает цветные металлы

Написано Джо Стейси
Национальный менеджер по продажам ультразвуковой сварки металлов
Emerson Automation Solutions

В течение почти 30 лет ультразвуковая сварка металлов предлагала производителям уникальное надежное решение для соединения различных мягких проводящих цветных металлов, от меди, алюминия и никеля до лития, латуни, серебра и золота. Этот процесс особенно полезен для соединения разнородных комбинаций материалов в приложениях, которые используют батареи, устройства накопления энергии, жгуты проводов и сборки, электрические выключатели и переключатели, бытовую электронику и сотовые телефоны, а также имплантируемые медицинские устройства.

В отличие от контактной и лазерной сварки, ультразвуковая сварка металлов связывает металлы, не плавя их, поэтому в процессе никогда не образуются интерметаллические соединения или частицы, а также не вызывается коррозия. Этот низкоэнергетический твердотельный процесс связывает металлы в нескольких конфигурациях — включая тонкую фольгу или листы с многожильными проводами и шинами (толщиной до 2 мм), создавая соединения с высокой электропроводностью для максимального электрического КПД.

Преобразование электрической энергии в энергию ультразвуковой сварки

Одним из наиболее важных приложений этой технологии является транспорт, где почти все батареи, используемые в электромобилях, используют ультразвуковую сварку металла для соединения своих мельчайших и самых основных компонентов.К ним относятся тонкие пленки никеля, меди и сплавов, используемые в анодах, и алюминиевая фольга, обычно используемая в катодах, а также выступы анода и катода, которые связывают их химические элементы, генерирующие энергию.

Вариант процесса — ультразвуковая сварка металлов — обеспечивает целостность жгутов проводов и выводов, необходимых для подачи электроэнергии, входных сигналов датчиков или управляющих сигналов во множестве других приложений по всему миру.

Ультразвуковая сварка металла в процессе работы
Как видно на приведенной выше схеме Преобразование электрической энергии в энергию ультразвуковой сварки , источник питания принимает стандартное линейное напряжение (обычно 50 или 60 Гц) и преобразует его в требуемую частоту для сварки металлов (40 кГц для более мелких или более хрупких деталей и 20 кГц для более крупных и толстых деталей).

Электроэнергия передается по ВЧ-кабелю к преобразователю. В преобразователе используется пьезокерамика для преобразования электрической энергии в механические колебания с рабочей частотой источника питания. Эти колебания либо увеличиваются, либо уменьшаются в зависимости от конфигурации усилителя и рупора. Надлежащая степень колебаний, известная как амплитуда, обычно определяется инженером по применению. Точный контроль амплитуды важен для повторяемой сварки металла.

Склеивание осуществляется с помощью высокочастотной вибрации металлов, находящихся под давлением и прикладываемых приводом. Нижняя металлическая часть удерживается неподвижно в инструменте, называемом наковальней, а верхняя часть прижимается к ней, подвергаясь движению колеблющегося рупора или «сонотрода». Сонотрод проходит горизонтально от источника питания сварочного аппарата и является источником ультразвуковой энергии, которая создает связь металла с металлом.

Ультразвуковая сварка металлов металлургическим способом скрепляет многожильные цветные проволоки с помощью вибрационного движения и давления.

Когда начинается процесс сварки, верхняя часть колеблется под действием рупора, создавая силу сдвига, которая «счищает» окисление поверхности и загрязнения и создает гладкий контакт металла с металлом.

По мере продолжения колебаний металлические поверхности нагреваются, пластифицируются и смешиваются на границе раздела — и связываются на молекулярном уровне. В результате получается непрерывный сварной шов с мелкозернистой структурой, подобной структуре холоднодеформированных металлов.

Весь процесс очень быстрый, сварка обычно выполняется за доли секунды.

Несколько методов контроля
Помимо способности связывать цветные металлы без плавления и повреждения, ультразвуковая сварка металлов предлагает несколько методов контроля, которые могут решить несколько производственных задач.

Среди наиболее важных из этих режимов управления:

• Контроль энергии сварного шва, который позволяет выполнять сварку в течение фиксированного периода времени (режим времени), до определенной высоты готового шва (режим высоты) или до фиксированного уровня подводимой энергии (режим энергии). В энергетическом режиме ультразвуковой сварочный аппарат автоматически выполняет компенсацию, изменяя продолжительность сварки, чтобы адаптироваться к обычно возникающим различиям в состоянии поверхности (например, степени окисления и загрязнения) соединяемых металлов.

• Контроль амплитуды сварного шва, который регулирует длину колебаний (амплитуду), передаваемых в зону сварного шва каждого стыка, и использует возможности источника питания сварного шва, преобразователя и узла сонотрода и рупора.

• Контроль прижимной силы сварного шва регулирует давление, прикладываемое к свариваемому соединению.Достижения в области автоматизации контроля прижимной силы работают в обоих направлениях, позволяя прикладывать большее и меньшее давление с исключительной точностью.

Ультразвуковая сварка позволяет соединить 100 или более слоев тонкой медной или алюминиевой фольги, что упрощает сборку мощных многослойных аккумуляторных батарей, используемых в новейших электромобилях.

Одним из примеров является Branson GSX, аппарат для ультразвуковой сварки от Emerson, который включает новую «легкую» электромеханическую систему срабатывания, которая измеряет прижимную силу настолько точно, что может многократно инициировать ультразвуковую сварку с долей прижимной силы, необходимой для старого оборудования.

Еще одна новая технология ультразвуковой сварки, разработанная в прикладной лаборатории Emerson, использует более высокое давление срабатывания на уложенных друг на друга металлических пленках, так что прочный сварной шов может быть создан более «мягко» с использованием меньшей общей амплитуды сварного шва.

Ультразвуковая сварка и сварка металлов: преимущества процесса

• Работает с широким спектром цветных материалов
• Создает прочную металлургическую связь между разнородными металлами
• Не требует плавления — нет никаких изменений в химии или металлургии материалов
• Соединяет высокопроводящие сплавы — реакционная способность материалов не имеет значения
• Не создает интерметаллических соединений, частиц или реакций, вызывающих коррозию
• Склеивает тонкие, хрупкие металлические пленки и структуры
• Предлагает несколько методов контроля, позволяя настраивать процесс, воспроизводить его и SPC
• Обеспечивает низкую — потребляемая энергия (потребление энергии до 30 раз ниже, чем при сварке плавлением или контактной сваркой) и без расходных материалов
• Предлагает самую низкую общую стоимость сварного шва среди всех сварочных технологий

Сварка цветных металлов: общий обзор

Сварка алюминиевых сплавов

Алюминий обладает рядом свойств, которые отличают его сварку. чем сварка сталей. Это:

1. Покрытие поверхности оксидом алюминия.
2. Высокая теплопроводность.
3. Высокий коэффициент теплового расширения.
4. Низкая температура плавления.
5. Отсутствие изменения цвета при приближении температуры к температуре плавления.

Алюминий — активный металл, и он реагирует с кислородом воздуха, чтобы образуют на поверхности тонкую твердую пленку оксида алюминия. Таяние температура оксида алюминия составляет примерно 1926 ^o ° C, что составляет почти три раз выше точки плавления чистого алюминия, 660 ^o C. Кроме того, это пленка оксида алюминия, особенно когда она становится толще, впитывает влагу из воздуха.

Влага является источником водорода, который вызывает пористость алюминия. сварные швы. Водород также может поступать из масла, краски и грязи в зоне сварного шва. Это также происходит из-за оксида и инородных материалов на электроде или присадочная проволока, а также из основного металла. Водород попадет в сварочная ванна и растворяется в расплавленном алюминии. Когда алюминий затвердевает он будет удерживать гораздо меньше водорода, и водород отклоняется во время затвердевание.При высокой скорости охлаждения остается свободный водород. внутри сварного шва и вызовет пористость. Пористость уменьшит сварной шов прочность и пластичность в зависимости от количества.

Перед сваркой необходимо удалить пленку оксида алюминия. Если это не так все удаленные мелкие частицы нерасплавленного оксида будут захвачены сварочной ванны и вызовет снижение пластичности, отсутствие плавления и может вызвать растрескивание сварного шва.

Другие причины, по которым сварка алюминия отличается, связаны с ее высокой теплопроводность и низкая температура плавления. Алюминий проводит нагревают от трех до пяти раз быстрее, чем сталь, в зависимости от специфики сплав. Это означает, что алюминий должен получать больше тепла даже хотя температура плавления алюминия составляет менее половины от сталь.

Из-за высокой теплопроводности предварительный нагрев часто используется для сварка более толстых секций. Если температура слишком высокая или период слишком долго это может отрицательно сказаться на прочности сварного шва в как термообработанные, так и закаленные сплавы.Предварительный нагрев алюминия не должна превышать 204 ^o C, и детали не должны удерживаться при этом температура дольше, чем необходимо. Из-за высокой теплопроводности процедуры должны использовать высокоскоростные сварочные процессы с использованием сильного нагрева. Вход. Как газовая вольфрамовая дуга, так и газовая дуга металла обеспечивают это требование.

Высокая теплопроводность алюминия также может быть полезной, поскольку при нагревании очень быстро отводится от сварного шва, сварной шов затвердевает очень быстро.Это с помощью поверхностного натяжения помогает удерживать металл шва в позиционирует и выполняет сварку во всех положениях газовой вольфрамовой дугой и газом металлическая дуговая сварка практична.

Тепловое расширение алюминия вдвое больше, чем у стали. Кроме того, алюминиевые сварные швы уменьшаются в объеме примерно на 6% при затвердевании от расплавленное состояние. Это изменение размера или попытка изменить размер может вызвать деформацию и растрескивание.

Последняя причина, по которой алюминий отличается от стали, заключается в том, что он не приобретает цвета по мере приближения к температуре плавления.

Сварка сплавов на медной основе

Медь имеет некоторые характеристики алюминия. Внимание должно придать его свойствам, которые делают сварку меди и меди сплавы, отличные от сварки углеродистых сталей.

Медные сплавы обладают свойствами, требующими особого внимания. при сварке. Это:

1. Высокая теплопроводность.
2. Высокий коэффициент теплового расширения.
3. Относительно низкая температура плавления.
4. Горячая короткая, т.е. хрупкая при повышенных температурах.
5. Расплавленный металл очень жидкий.
6. Обладает высокой электропроводностью.
7. Он во многом обязан своей прочности холодной обработке.

Медь имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, примерно на 50% выше, чем у углеродистой стали, но ниже, чем у алюминия. Одна из проблем, связанных с медными сплавами, заключается в том, что некоторые из них, например алюминиевая бронза, имеют коэффициент расширение более чем на 50% больше, чем у меди.Это создает проблемы при обобщении утверждений о различных сплавы на основе меди.

Температура плавления различных медных сплавов варьируется относительно широкий диапазон, но по крайней мере на 538 ^o C ниже, чем у углеродистой стали. Несколько из медные сплавы горячие короткие. Это означает, что они становятся ломкими при высокой температуры. Это связано с тем, что некоторые легирующие элементы образуют оксиды. и другие соединения на границах зерен, которые делают материал хрупким.

Медь не имеет теплового цвета, как сталь, и когда она плавится относительно жидкий. По сути, это результат высокого предварительный нагрев обычно используется для более тяжелых секций. Медь имеет самый высокий электропроводность любого из коммерческих металлов и этого представляет собой определенную проблему в процессах контактной сварки.

Все медные сплавы получают свою прочность в результате холодной обработки. Жара сварки приведет к отжигу меди в зоне термического влияния, прилегающей к сварного шва и снизить прочность, обеспечиваемую холодной обработкой.Это должно быть учитывается при сварке высокопрочных стыков.

Есть еще одна проблема, связанная с медными сплавами, содержащими цинк. Цинк имеет относительно низкую температуру кипения, и при нагревании дуги будет иметь тенденцию испаряться и выходить из сварного шва. По этой причине дуговые процессы не рекомендуются для сплавов, содержащих цинк.

Сварка магния — основных сплавов

Магний может быть отлит, кован, изготовлен и подвергнут механической обработке. Как структурный металл используется в авиастроении. Используется в транспортной промышленности. для частей машин и ручного электроинструмента благодаря своей прочности весовое соотношение.

Магний можно сваривать многими видами дуговой и контактной сварки. процессами, а также процессом газокислородной сварки, и можно паять.Магний обладает свойствами, благодаря которым его можно сваривать. отличается от сварки сталей. Многие из них такие же, как для алюминия. Это:

1. Покрытие поверхности оксидом магния
2. Высокая теплопроводность
3. Относительно высокий коэффициент теплового расширения
4. Относительно низкая температура плавления
5. Отсутствие изменения цвета при приближении температуры к температуре плавления.

Магний обладает высокой теплопроводностью и высоким коэффициентом теплового расширения. Теплопроводность не такая высокая, как алюминия, но коэффициент теплового расширения очень близок тоже самое.Отсутствие изменения цвета не так уж важно при в отношении процессов дуговой сварки.

Сварка никеля — основных сплавов

При сварке никелевые сплавы можно обрабатывать примерно так же. как аустенитные нержавеющие стали, за некоторыми исключениями.Эти исключения:

1. Никелевые сплавы приобретут поверхностное оксидное покрытие, которое плавится. при температуре примерно на 538 ^o C выше точки замерзания основания металл.
2. Никелевые сплавы склонны к хрупкости при сварке. температуры свинцом, серой, фосфором и некоторыми низкими температурами металлы и сплавы.
3. Плавность сварного шва меньше, чем ожидается для других металлов.

Необходимо учитывать каждую из этих мер предосторожности. Поверхность оксид следует полностью удалить с места стыка шлифованием, абразивоструйная обработка, механическая обработка или химические средства. Когда химическая используются протравы, они должны быть полностью удалены путем промывки перед нанесением сварка. Оксид, плавящийся при температурах выше точки плавления основного металла может попасть в сварной шов в виде постороннего материала или примеси, и значительно снизит прочность и пластичность сварного шва.

Проблема охрупчивания при температурах сварки также означает, что сварочная поверхность должна быть абсолютно чистой. Краски, мелки для разметки, смазка, масло, смазочные материалы для механической обработки, смазочно-охлаждающие жидкости могут содержать ингредиенты что вызовет охрупчивание. Их необходимо полностью удалить из область сварного шва, чтобы избежать охрупчивания.

Наконец, что касается минимального проникновения, необходимо увеличить угол раскрытия канавок и обеспечить адекватный корень отверстия при использовании сварных швов с полным проплавлением.Фаска или паз Углы должны быть увеличены примерно до 40% по сравнению с углами, используемыми для углерода.

Для сварки никеля можно использовать практически все сварочные процессы. сплавы. Кроме того, их можно соединять пайкой и пайкой.

Точечная сварка цветных металлов

Эта статья также появляется в

Точечная сварка цветных металлов

2015-07-27 Райан Гем

Coldwater Machine, доступная в ее Центре соединения твердотельных элементов, основана на технологии точечной сварки трением с перемешиванием с повторным заполнением (RFSSW).Система позволяет точечную сварку алюминия (серии 1000-7000), магния, цветных металлов и разнородных листовых материалов, предлагая альтернативу процессам точечного соединения, таким как контактная точечная сварка, лазерная сварка и клепка. Сварочные аппараты для точечной сварки трением SpotMeld можно настроить в соответствии со спецификой применения и установить на любом промышленном роботе. Контроллер робота может по запросу использовать различные рецепты сварки для создания гибкой производственной системы. Основанная на технологии RFSSW, система SpotMeld использует вращательное трение для нагрева материалов вместе с давлением, чтобы сковать детали вместе с использованием износостойких инструментов для соединения двух или более поверхностей.Между инструментом и материалом возникает тепло, создавая мягкую область. Затем прикладывается давление, в результате чего получается соединение в твердом состоянии. Помимо способности соединять разнородные и легкие материалы, преимущества включают высококачественные соединения с небольшой зоной термического влияния, постоянство дублирования сварных швов и более быстрое время сварки, а также экологическую чистоту и безопасность без присадочного материала, брызг и дыма. , радиационные или защитные газы, утверждает компания.

Ультразвуковые сварочные аппараты для металла — Herrmann Ultrasonics

Ультразвуковая сварка в основном подходит для медных и алюминиевых соединений.Процесс требует мало энергии и проходит быстро. Компоненты, соединяемые оборудованием для ультразвуковой сварки металлов, обладают высокой прочностью и отличной электропроводностью, поскольку вибрации разрушают оксидные слои и удаляют загрязнения с металлических поверхностей. Контактные сопротивления, например, возникающие при пайке или обжиме, не возникают. Воспроизводимость технологических процессов важна для точного и эффективного производства с высокой степенью контроля качества. Таким образом, качество соединений, сваренных ультразвуковой сваркой, во многом зависит от разработки технологического процесса для конкретного приложения.В лаборатории Herrmann Ultrasonics мы систематически определяем оптимальные параметры процесса для решения ваших задач ультразвуковой сварки и разрабатываем идеальную сварочную систему для вашей производственной среды.

• Быстрый и эффективный производственный процесс
• Низкое энергопотребление
• Высокий уровень контроля качества
• Оптимизация процесса с использованием широкого диапазона параметров сварки
• Добавки, такие как припой, не требуются
• Сплошные и токопроводящие соединения без контакта сопротивления
• Идеально подходят для анодов и катодов в литий-ионных батареях, многожильных проводов, шин и кабельных жгутов

Семейство ультразвуковых сварочных аппаратов Herrmann

Наша линейка ультразвуковых сварочных аппаратов идеально подходит для сварки компонентов аккумуляторных батарей, кабелей и терминалы в автомобильной, электронной и энергетической отраслях.В Herrmann Ultrasonics мы производим специальные машины, оптимизированные для каждой из этих задач.

HiS VARIO B отлично подходит для ультразвуковой сварки меди или алюминия в составе аккумуляторной батареи. Разработанный для интеграции в автоматизированное оборудование или ручного управления, этот продукт обеспечивает запатентованную, точную и повторяемую юстировку сонотрода и быструю замену инструмента. Доступны интерфейсы EtherCAT, PROFINET IO и EtherNet / IP.

Для ультразвуковой сварки алюминиевого или медного кабеля к клеммам используйте HiS VARIO W.Он также предлагается как ручная рабочая станция или как автоматическая интеграция. Быстрая, воспроизводимая смена инструмента и точное выравнивание сонотрода для получения качественных результатов для различных сборок. Можно сваривать кабели большого сечения до 95 мм2.

Сварку клемм занимается HiS VARIO T. Шины и узлы распределения мощности быстро адаптируются к этой модульной конструкции.

Сердце всех машин Herrmann Ultrasonics — это цифровой ультразвуковой генератор ULTRAMETAL. Предназначенный для прерывистого использования, этот продукт доступен в частотах 20 и 35 кГц с мощностью от 1200 Вт до 6200 Вт.Каждый раз, когда вы пытаетесь найти на продажу аппарат для ультразвуковой сварки металлов, убедитесь, что он использует именно этот генератор.

Черные и цветные металлы и чем они отличаются

Последнее обновление Февраль 2021 г.

Введение

Черные и цветные металлы различаются по наличию и отсутствию железа соответственно. Этот вариант придает этим металлам очень отличительные характеристики и свойства.Таким образом, черные и цветные металлы находят уникальное применение в промышленности.

Как сварщик, вы должны знать, как эти металлы взаимодействуют со сварочным оборудованием и как они используются в реальном мире.

Тем не менее, это руководство существует для того, чтобы дать вам глубокое понимание черных металлов, цветных металлов и их различий. Обладая этими знаниями, вы можете выбрать наиболее подходящую технологию сварки для данного металла.

Давайте нырнем.

Что такое черные металлы

Термин «железо» происходит от латинского слова «Ferrum», что означает железо (Fe).Таким образом, черные металлы — это материалы, содержащие железо в относительно больших количествах. Помимо железа, черные металлы могут содержать и другие легирующие элементы.

Их начали использовать с 1200 г. до н.э., когда производство железа стало более обычным явлением; и, таким образом, открыли железный век.

Железо — самый распространенный металл на Земле по массе. Он содержится в Марсе, почве, камнях и земле. Он также содержится в звездах как побочный продукт распада никеля (Ni).

Присутствие железа (Fe) придает черным металлам уникальные характеристики и свойства, такие как пластичность и высокая прочность на разрыв.Это, в свою очередь, делает их ценными материалами, особенно в строительной отрасли.

, например, является популярным черным металлом и основным продуктом в металлообрабатывающей промышленности. Его свойства делают его идеальным для строительства мостов, зданий и других сооружений.

В основном сварка выполняется с черными металлами, особенно со сталью, которая представляет собой сплав на основе железа.

С этой целью давайте поближе познакомимся с железом.

Физические свойства железа

Доказано, что железо:

• Быть хрупким (в чистом виде a.к.а. нелегированная)
• Будьте магнитными
• Обладают средней теплопроводностью
• Имеют относительно среднюю электропроводность
• Имеют точку плавления 15380 ° C
• Имеют точку кипения 44280 ° C
• Имеют среднюю пластичность
• Плотность 7,87 г / см³.

Интересный факт: требуется до 0,45 Дж тепла энергии, чтобы поднять температуру грамма железа на 10 ° C.

Железо подвержено коррозии при воздействии влажного воздуха / условий.Это состояние объясняется его высоким содержанием углеродного элемента. Таким образом, кованое железо, которое на 99% состоит из чистого железа, устойчиво к коррозии и ржавчине.

Для повышения их устойчивости к ржавчине некоторые черные металлы покрывают другими элементами, чтобы повысить их устойчивость к ржавчине. Например, нержавеющая сталь более устойчива к коррозии благодаря хромированному покрытию.

Химически железо более реактивно, чем серебро, но менее реактивно, чем магний. Например, при добавлении к соляной кислоте образуется раствор хлорида железа и газообразный водород.

Как правило, характеристики и свойства черных металлов могут быть изменены добавлением сплава или обработкой эта. Их свойства особенно меняются в зависимости от содержания в них углерода. Углеродные элементы удерживают молекулы железа в кристаллической структуре, что усложняет задачу. Таким образом, черные металлы более твердые и менее хрупкие.

Вот разные типы железа.

Железо (металл) можно классифицировать как:

• Инструментальная сталь
• Углеродистая сталь
• Чугун

Сплавы на основе железа включают:

• Белый утюг
• Серый чугун
• Чугун
• Легированная сталь
• Легированный чугун
• Углеродистая сталь
• Ковкий чугун
• Чугун закаленный
• Чугун с шаровидным графитом
• Кованое железо

Металлическое железо добывается из железорудных пород и минералов.Эти руды различаются по цвету от желтого до темно-серого, до темно-фиолетового и ржаво-красного.

Чугун добывается из железной руды, сырья, используемого для производства стали.

Как указано выше, металлическое железо получают из железных руд. Эти руды существуют в природе в виде оксидов, наиболее распространенными из которых являются магнетит и гематит.

Для производства железа указанная руда загружается в доменную печь вместе с коксом и известняком. Последний элемент служит флюсом. Здесь это сырье подвергается продувке предварительно нагретым воздухом и быстрому сгоранию, что приводит к химической реакции, иначе называемой науглероживанием и восстановлением железной руды с помощью кокса.

Химическая реакция удаляет кислород из руды с получением чушкового чугуна. Затем чугун плавится с образованием относительно более тяжелой жидкости. Одновременно известняковый флюс и коксовая зола соединяются с примесями, присутствующими в руде, и плавятся в более легкий жидкий шлак. Жидкий шлак плавает на расплавленном передельном чугуне, и два материала выводятся отдельно.

Чугун, полученный этим способом, состоит из 3,5% — 4,5% углеродного элемента, что делает его очень хрупким и неприменимым в большинстве областей.Он используется для производства чугуна, стального и кованого железа, как описано ниже.

Чугун (ковкий, серый и белый)

Чугун — это сплав железа, созданный человеком. В основном это углеродистая сталь, в которую добавлено больше углерода в сочетании с серой, кремнием, фосфором и марганцем. Чугун содержит 1,7% — 4,5% графита или свободного углерода.

Из-за высокого содержания углерода чугун является хрупким (за исключением ковкого чугуна.) Он также имеет относительно более низкую температуру плавления по сравнению со сталью.

Процесс производства чугуна

Чугун можно производить путем плавки передельного чугуна в вагранке вместе с известняком и коксом. Полученный чугун затем можно заливать в песчаные формы или легированную сталь. Чугун бывает серым, белым или ковким.

Серый чугун (наиболее распространенный)

Серый чугун образуется, когда расплавленный металл в сплаве остывает на открытом воздухе.При низкой скорости охлаждения химические соединения железа и углерода распадаются на мелкие чешуйки графита, которые затем рассыпаются по всему металлу чугуна. Хлопья приобретают серый цвет, отсюда и название.

Серый чугун отличается низким коэффициентом трения, что делает его идеальным смазочным материалом. Он также обладает хорошей обрабатываемостью и не пластичен.

Белый чугун

Белый чугун — противоположность серого чугуна.Он образуется, когда расплавленный чугун, залитый в песчаную форму или стальной сплав, остывает быстрее. Таким образом, железо и углерод остаются в химически соединенном состоянии. Количество связанного углерода в белом чугуне находится в диапазоне 2,5-4,5% по весу.

При разрушении металл белый, отсюда и его название.

Белый чугун хрупкий и трудно поддается механической обработке. Также трудно сваривать из-за его плохих пластичных свойств; как таковой, он имеет ограниченное применение. Тем не менее, он используется для деталей низкого качества и отливок.Он также служит сырьем при производстве ковкого чугуна.

Разница между серым и белым чугуном

Помимо разницы во внешнем виде, серый и белый чугун имеют разный состав. Например, серый чугун содержит 1–3% кремния, 2,5–4% графитового углерода, а железо составляет остальную часть. В свою очередь, белый чугун состоит из 0,5–3% кремния, 1,7–4,5% углерода, а также может содержать небольшие следы серы, марганца и фосфора.

Ковкий чугун

Ковкий чугун образуется, когда белый чугун нагревается при 760–927 ° C в течение примерно 150 часов в контейнерах, заполненных гематитовой рудой или железной окалиной. Процесс нагрева (иначе называемый отжигом) заставляет часть объединенного углерода превращаться в свободный или несвязанный углерод. В результате образуется темперированный углерод.

Закаленный углерод представляет собой небольшие округлые частицы углерода, которые придают металлу способность изгибаться перед разрушением.Более того, он лучше выдерживает удары, чем чугун-собрат.

Ковкий чугун отличается высокой пластичностью / текучестью, ударной вязкостью, прочностью и ударопрочностью; в дополнение к хорошей обрабатываемости. Металл имеет более высокую прочность на разрыв, чем серый чугун.

Благодаря своим характеристикам и свойствам ковкий чугун применим в трубопроводной арматуре, гидроцилиндрах, клапанах, трубах, рельсах и автомобилях. Он идеально подходит для замены кованой стали или создания компонентов, используемых вместо деталей, сложные формы которых приводят к проблемам при ковке.

Ковкий чугун можно сваривать и паять. Однако свариваемую деталь необходимо отжечь.

Чугун с шаровидным графитом

Чугун с шаровидным графитом образуется при добавлении магния в расплавленный чугун. Здесь магний преобразует графитовый углерод из чешуек в сфероидальную или узловатую форму. Таким образом, прочность металла на растяжение увеличивается, а его хрупкость уменьшается.

Обратите внимание: отливки из чугуна с шаровидным графитом могут заменить сталь.

Чугун закаленный

Чугун закаленный — это чугун с быстрым охлаждением. Все чугуны охлаждаются на ограниченную глубину 2 мм при заливке расплавленного металла в различные формы. Однако отливку можно намеренно охлаждать, чтобы обеспечить необходимую твердость, чтобы выдержать износ и трение.

Охлажденный чугун широко используется для штамповки штампов, железнодорожных дробильных валков, кулачков колес и серого чугуна.

Использование чугуна

Чугун может сделать:

• Водопроводные трубы
• Корпус трансмиссии
• Отливки печные
• Детали станков и отливки
• Автомобильные детали, такие как корпуса коробок передач, поршни, блоки цилиндров и блоки цилиндров

Для более глубокого погружения в металл Отливка [Прочтите полное руководство]

Свойства чугуна

Имеется в чугуне:

• удельный вес 7.6
• A Число твердости по Бринеллю 300-600 (для легированного чугуна) и 150-200 (для нелегированного чугуна)
• Предел прочности на разрыв 344,750 — 689,500 кПа (для сплавов) и 172,375 — 344,750 кПа (для нелегированных)
• Высокая прочность на сжатие (часто в 4 раза больше прочности на разрыв)
• Хорошая износостойкость
• Высокая жесткость
• Хорошая коррозионная стойкость

Сварочные возможности чугуна

Чугун можно паять / сваривать под бронзу, сваривать газом или дугой, подвергать механической обработке или закалке.Их:

• Низкая стоимость
• Отличная обрабатываемость
• Хорошие литейные свойства
• Высокая прочность на сжатие
• Отличная износостойкость

Ограничения чугуна

Холодный чугун нельзя обрабатывать. Поэтому перед сваркой его необходимо предварительно нагреть. Он также очень хрупкий и имеет низкую прочность на разрыв.

Кованое железо

Кованое железо — это почти чистое железо.Он содержит 99% железа, тогда как шлак, сера, фосфор, марганец, углерод и кремний составляют оставшийся 1%.

Кованое железо производится из чугуна. Во время производства немного шлака смешивают с передельным чугуном, чтобы получить металл, устойчивый к окислению и коррозии.

Как следует из названия, он обладает достаточной текучестью, чтобы допускать холодную и горячую деформацию.

Металл легко подвергать листовой обработке, механической обработке, формованию, а также газовой или дуговой сварке.

Его использование; тем не менее, с конца 19, ^{-го и} -го века его количество снизилось, так как кованое железо заменяется мягкой сталью, которую легче получить.

Как производится кованое железо

Как отмечалось выше, кованое железо производят из чугуна в чугунной печи. Чугун смешивают со шлаком, чтобы получить волокнистую структуру. Таким образом, длинные железные нити сочетаются с длинными нитями шлака. Полученный металл прессуют и раскатывают в заготовки.

При отделении тонкого слоя шлака получается металл с высокой коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению, амортизацией и усталостной прочностью.

Кованое железо содержит до 0,08% углерода. Из-за низкого содержания добавок кованое железо имеет древесный или волокнистый вид.

Свойства кованого железа

Кованое железо имеет следующие свойства:

• Удельный вес 7,7
• Высокая пластичность
• Высокая коррозионная стойкость
• Температура плавления 1510 ° C
• Предел прочности при растяжении 35000 фунтов на кв. Дюйм
• Число твердости по Бринеллю 105
• Его также нельзя подвергать закалке или отпуску, как сталь.

использует

Как упоминалось ранее, использование кованого железа с годами сократилось. Однако некоторые предметы традиционно изготавливались из кованого железа; в их число входят:

• Заборы
• Гвозди
• Мебель
• Гайки и болты
• Проволока колючая
• Сельскохозяйственный инвентарь
• Перила крыльца
• Заклепки
• Муфты железнодорожные
• Поручни
• Водопроводные и паровые трубы
• Украшения
• Завод декоративного железа

Сварка кованого железа

Кованое железо можно плакировать, подвергать механической обработке, легко формовать, а также дуговой или газовой сваркой.Его заготовки можно повторно нагревать для создания любого из предметов, перечисленных в разделе его использования.

Ограничения кованого железа

Кованое железо имеет низкую твердость и усталостную прочность.

Слиток чугун

Слиток чугуна содержит 99,85% железа, что делает его самым коммерчески чистым железом на современном рынке.

Его легко формовать, а его свойства повторяют свойства углеродистой стали. Единственная разница в том, что в железе содержание углерода считается примесью, тогда как в стали соединения углерода являются легирующими элементами.

Слиток чугуна применяется для производства эмалированных и оцинкованных листов.

Сталь черные металлы

Черные металлы (включая чугун, кованое железо и сталь) содержат химические смеси и соединения углерода, железа и других элементов (в небольших количествах). И классификация металла как чугуна или стали зависит исключительно от количества содержащегося в нем углерода.

Например, в чугуне содержание углерода превышает f 1.7% — распределены в виде графита в шаровидной форме или свободного углерода — по всему металлу.

Сталь — самый распространенный металл на планете сварщиков. Он встречается во множестве разновидностей, все с разными механическими и физическими свойствами. К этим разновидностям относятся:

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь производится путем покрытия сплава на основе железа и углерода (1–30%) хромом. Покрытие служит для повышения коррозионной стойкости металла.

Нержавеющая сталь включает:

Аустенитная нержавеющая сталь, устойчивая к коррозии, пластичная, прочная, прочная, с низкой теплопроводностью.

Мартенситная нержавеющая сталь с высоким содержанием углерода и поэтому подвержена растрескиванию.

Ферритная нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома, низким содержанием углерода и менее пластичной.

Стальной сплав

Стальные сплавы существуют во многих разновидностях в зависимости от их составляющих. Легирующие элементы включают никель, молибден, марганец и хром.

Углеродистая сталь

Стальной уголь состоит из железа, углерода и небольших следов других элементов. Они рассчитываются на основе количества углерода в металле. Их классы включают низкоуглеродистые (0,05–3% углерода), среднеуглеродистые (0,30–0,50%) и высокоуглеродистые (0,5–1%) стали.

Черные металлы прочные и надежные, поэтому из них можно производить:

• Мосты
• Мосты
• Железнодорожные пути
• Автомобили
• Инструменты бытовые и торговые
• Небоскребы
• Морские контейнеры
• Промышленные трубопроводы

Цветные металлы — это металлы, не содержащие железа или содержащие железо в небольших количествах.Цветные металлы использовались с 5000 г. до н.э. Затем медь использовалась в производстве ювелирных изделий и гончарных изделий.

Некоторые из наиболее часто используемых цветных металлов включают медь, свинец, цинк, титан, никель и алюминий. Редкие и драгоценные металлы, такие как ртуть, платина, вольфрам, золото и серебро, также являются цветными металлами.

Цветные металлы характеризуются:

• Высокая пластичность
• Высокая проводимость
• Немагнетизм
• Малый вес
• Высокая устойчивость к коррозии
• Без окисления
• Низкая прочность на растяжение и сжатие

Поскольку эти металлы не содержат железа, они относительно более устойчивы к коррозии, чем черные металлы.

Цветные металлы идеальны для различных применений; например, легкий вес делает их лучшим вариантом при строительстве самолетов и других сварочных производствах. Их немагнитная природа делает их пригодными для использования в случаях, когда магнитные свойства нежелательны. Подумайте о приложениях для проводки. Точно так же их пластичность делает их идеальными для использования в деталях различной формы.

Всего цветных металлов:

• Знаки наружные
• Желоба
• Трубы для жидкости
• Кровля
• Электрические компоненты / приложения для электромонтажа

Цветные металлы редки по сравнению с их черными аналогами, что делает их более дорогостоящими.В результате отрасль по переработке металлолома переживает бум, поскольку основные игроки стремятся добывать цветные металлы. Таким образом, медь является третьим по величине переработанным материалом в мире.

Вот пример того, чем черные металлы отличаются от цветных металлов.

Вот некоторые из свойств, которые отличают черные металлы от цветных.

Железо (Fe) обладает естественными магнитными свойствами; как таковые, любые металлы, содержащие металлическое железо или его сплавы, будут обладать магнитными характеристиками.В результате черные металлы являются магнитными, а цветные металлы — немагнитными.

С этой целью вы можете сортировать эти два класса металлов с помощью магнита.

Железо обладает магнитными свойствами благодаря своей полярной молекулярной структуре. Видите ли, электроны в атомном кольце выровнены несимметрично. Таким образом, когда железо находится на близком расстоянии от магнитного поля, его электроны с легкостью притягиваются к одной стороне (атомного кольца).

Цветные металлы — полная противоположность.Таким образом, они притягиваются к магнитному полю только тогда, когда через них проходит электрический ток. Видите ли, электрическое поле поляризует электроны, временно сделает их магнитными.

Другими словами, электроны в атоме имеют южный и северный полюсы — как магнит. Итак, в цветных металлах их электроны выровнены попарно, а их полюса направлены в противоположном направлении. Это выравнивание заставляет «полюса» нейтрализовать магнитные характеристики друг друга. В черных металлах, однако, электроны имеют свои полюса, направленные в одном направлении, что приводит к чистому магнитному эффекту.

Окисление — это химический процесс, при котором атом теряет электроны.

Учитывая его полярность, железо может терять электроны в пользу других полярных элементов, таких как вода. Эта потеря электронов происходит на аноде. Здесь железо вступает в реакцию с другими материалами с образованием различных соединений. Например, когда железо реагирует с водой и кислородом, оно теряет три электрона с образованием гидратированного оксида железа (III), более известного как ржавчина. Ржавчина является слабой и шелушащейся и поэтому не защищает нижележащий черный металл от более агрессивных процессов.

Конечно, есть исключения. Например, нержавеющая сталь устойчива к коррозии благодаря своему хромированному покрытию. Точно так же кованое железо устойчиво к коррозии; благодаря высокой чистоте.

Цветные металлы не содержат железа; таким образом, они не подвергаются окислению. Когда цветные металлы реагируют, например, с водой и кислородом; они образуют оксидные слои, прочно сцепляющиеся с поверхностью металла. Эти оксидные слои действуют как непроницаемые барьеры, защищая металл от коррозии.

Цветные металлы обладают устойчивостью к коррозии, поэтому они идеально подходят для высококоррозионных сред, таких как канализационные трубы.

Для более глубокого изучения металлической ржавчины и способов ее предотвращения с помощью аэрозольной краски для шлангов, [Прочтите наше полное руководство]

Что касается прочности на разрыв, черные металлы имеют характеристики, намного превосходящие характеристики цветных металлов. Сталь, например, считается одним из самых прочных материалов в строительной отрасли для проектирования конструкций.

Существуют высокопрочные цветные металлы, но немногие (если таковые имеются) могут сравниться со сплавами на основе железа. Кроме того, эти высокопрочные металлы дороги из-за их дефицита.

Вот насколько хороши различные металлы с точки зрения прочности на разрыв.

Помимо свойств, черные и цветные металлы различаются по доступности.В то время как черные металлы широко доступны, цветных металлов мало, что делает их более дорогими. Учитывая их доступность, черные металлы более пригодны для вторичной переработки, чем их аналоги. Однако переработка запасных частей для получения цветных металлов переживает бум.

Методы сварки и задачи варьируются от одного металла к другому.

Например, при сварке чугуна сварщики должны быть осторожны с возможностью растрескивания. Сварка литой стали с ее конца относительно проста; однако сталь имеет тенденцию к растяжению при нагревании и может в процессе расколоть или деформировать структуру.

При сварке никеля, магния, меди и их сплавов лучше всего использовать метод дуговой сварки в среде защитного газа. Это особенно важно для магния, поскольку он довольно быстро горит при воздействии кислорода и тепла.

Следовательно, вы должны изучить металл под рукой, узнать его свойства и многое другое — и определить наиболее подходящую технику для этого.

Металлы подразделяются на черные и цветные. Однако разница в этой классификации глубже, чем наличие или отсутствие железа.Эти металлы различаются по прочности на разрыв, окислению и магнетизму. Это, в свою очередь, влияет на их свариваемость и применимость. Эти два класса также различаются по своей доступности, что влияет на их цены.

Сварка: газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW), черных и цветных металлов (ночь)

Сертификат компетентности (CCT) в области сварки: дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW) готовит студентов к сертификационным испытаниям в области аэрокосмической промышленности по процессу дуговой сварки вольфрамовым электродом углеродистой стали и нержавеющей стали (черные металлы) и алюминия (цветных металлов). ).Также доступны сертификаты AAS по сварке, а также сертификаты в следующих областях специализации: Сварка: дуговой сваркой металла / порошковой проволоки (GMAW) / (FCAW), Сварка: дуговой сваркой защищенного металла (SMAW), Сварка: экранированного металла Дуговая сварка (SMAW) труб и сварка: дуговая сварка экранированного металла (SMAW) пластин и труб.

Детали

Академический план

Сварка: газовая вольфрамо-дуговая сварка (GTAW), черных и цветных металлов (ночь) (CER)

Общее необходимое количество часов

Банкноты

Студенты должны получить оценку C или выше для всех курсов, требуемых в рамках программы.

Что вы узнаете

Эта маршрутная карта поможет вам приобрести опыт, необходимый для:

1. Соблюдать отраслевые правила техники безопасности, применимые к сварочной среде.
2. Продемонстрировать умелое использование машин, инструментов и оборудования в сварочной среде.
3. Используя соответствующие процессы и процедуры сварки и резки, подготовьте различные типы сварных соединений в соответствии с отраслевыми стандартами.
4. Используя соответствующие процессы и процедуры сварки и резки, выполните различные типы сварных швов на стандартных типах соединений во всех положениях.
5. Описать стандарты и методы контроля качества, применяемые в сварочном контроле в сварочной промышленности.
6. Расшифровка технических чертежей, общих для сварки.
7. Используйте математические навыки для решения основных сварочных задач.
8. Решайте основные проблемы сварки, используя фундаментальные знания о физических, механических и химических свойствах материалов.
9. Своевременно демонстрировать высокое качество изготовления.
10. Продемонстрировать профессиональные знания и личную ответственность.
11. Эффективно общаться устно, невербально и письменно в различных рабочих условиях.
12. Определите проблемы и возможности трудоустройства в области сварки.
13. Определите возможности для расширения знаний, навыков и умений в области сварки.

Возможности карьерного роста

Успешное завершение этого сертификата может привести к трудоустройству в различных профессиях и отраслях.Ниже приведены примеры родственных занятий с соответствующей годовой средней заработной платой * в Аризоне для этой программы. Требования к образованию различаются для профессий, перечисленных ниже, поэтому вам может потребоваться дополнительное образование или ученые степени, чтобы претендовать на некоторые из этих должностей и получать соответствующую зарплату. Пожалуйста, обратитесь к научному консультанту и / или директору программы для получения дополнительной информации.

Используйте оборудование для ручной сварки, газовой резки, ручной пайки или пайки для сварки или соединения металлических компонентов или для заполнения отверстий, углублений или швов готовых металлических изделий.

Профессии, включенные в эту статистику:

• Сварщики, резаки и слесари-сварщики

Средняя почасовая заработная плата

20,21 долларов США

Годовая средняя заработная плата

42 030 долларов США