Реферат на тему Особенности варки разнородных материалов

Содержание:

Введение 3
1. Понятие и виды разнородных материалов 4
2. Технология враки разнородных материалов 6
Заключение 14
Список использованной литературы 16

Введение:

Свариваемость металлов – это способность металлов разных видов или их сплавов образовывать соединения, соответствующие техническо-эксплуатационным требованиям при установленной технологии сварки. Возможность сваривать разносоставные стали и другие металлы между собой позволяет объединять лучшие качества различных материалов. Такой подход значительно повышает функциональность изделий, но требует особых условий, в которых возможна сварка разнородных металлов и сплавов.
Для создания комбинированных конструкций из разнородных металлов необходимо соединять друг с другом их отдельные составные части. Если изделие будет работать в неблагоприятной среде и/или при высокой температуре, то соединение просто необходимо выполнять с помощью сварки.
Сварка разнородных металлов часто используется для соединения нержавеющих сталей с другими материалами. Такой подход применяется в случае, если имеется потребность в переходе на другие механические или эксплуатационные свойства. Например, трубопроводы из нержавеющих аустенитных сталей часто используют для транспортировки высоконагретого пара на электростанциях.
Целью данной работы является изучение особенностей варки разнородных материалов. 

Заключение:

Разнородными называют стали, отличающиеся различным строением кристаллической решетки. Сталь обладает тугоплавкостью, теплопроводностью, что напрямую влияет на процесс сварки.
Сварка сталей одного структурного класса выполняется одним способом. При сварке двух металлов с разными показателями содержания легирующих веществ способ сварки и температура выбираются в соответствии с требованиями более высоколегированной стали. Предпочтение всегда будет отдаваться ферритно-аустенитным сварочным материалам, так как они предотвращают возникновение трещин на шве и формируют шов с сеткой более мелкой структуры, то есть более прочный.
При повышении температуры повышается активность перехода углеродистых соединений от низколегированной стали к высоколегированной. Это выявляет проблему неоднородности шва. Справляются с ней путем увеличения времени выдержки при сварке, но этот метод работает только для сварки до 600 градусов Цельсия.
При сварке сталей одного структурного класса в большинстве случаев используют сварочные материалы, близкие по составу к менее легированной стали. В случае выполнения соединений сталей разного структурного класса (например, перлитного с аустенитной) в большинстве случаев используют высоколегированные сварочные материалы, а в некоторых случаях сплавы на никелевой основе, которые позволяют значительно снизить ширину диффузионных прослоек.
Основным затруднением при сварке таких сталей в конструкциях, длительно работающих при высоких температурах, является предупреждение образования в зоне их сплавления структурной неоднородности, которая может настолько сильно изменить свойства свариваемых металлов, что конструкция разрушится преждевременно. Для предупреждения такой неоднородности аустенитный металл, сплавляемый с неаустенитным, должен иметь высокое содержание никеля. Однако никель является дорогим и дефицитным материалом. Кроме того, в сварных швах он способствует образованию горячих трещин. Таким образом в металле шва соединений аустенитных сталей с неаустенитными, работающих при высоких температурах, содержание никеля, с одной стороны, с целью предупреждения структурной неоднородности в зоне сплавления следует увеличить, а с другой, учитывая его негативное влияние на металл шва, – уменьшать. Это означает, что для металла шва таких соединений должно существовать оптимальное содержание никеля. Определяться оно должно в первую очередь факторами, оказывающими решающее влияние на образование структурной неоднородности в зоне сплавления.

Фрагмент текста работы:

1. Понятие и виды разнородных материалов
Одним из центральных решений проблемы экономии высоколегированных материалов является возможность изготовления деталей и механизмов путем комбинирования, то есть сварка разнородных материалов. Это становится возможным благодаря тому, что, как правило, в процессе эксплуатации работает не все изделие, а только отдельные его элементы или части. Большая же часть не подвергается взаимодействию и окружена стандартными условиями. Поэтому она без риска может изготавливаться, к примеру, из средне- и низколегированной стали.
Понятие разнородных сталей довольно однозначно обозначено в специализированной литературе. Таковой считают сталь, которая отличается на атомно-кристаллическом уровне. Она имеет определенную решетку и относится к различным классам по структуре. Это сталь с типовой решеткой, но принадлежащая к отличным группам по виду, степени легирования: высоко- и низколегированные . Высоколегированная сталь состоит из дорогих, зачастую редких элементов. Это вызывает необходимость экономить.
Сварные соединения разнородных сталей, в которых структура сплавляемых металлов не изменяется до границы сплавления, являются вполне технологичными и могут надежно работать во всех тех условиях, для которых они предназначены. Для отличия этих соединений от тех, в которых наблюдается указанное выше изменение структуры, зону сплавления в них следует считать структурно однородной, хотя соединенные металлы обладают разной структурой.
Сварные соединения разнородных сталей при температуре эксплуатации выше 400 — 450 работают в заметно более тяжелых условиях. При этих температурах возможно развитие в зоне сплавления переходных структур-диффузионного характера, приводящее к снижению работоспособности конструкции. При высокой температуре и большом числе циклов ее изменения необходимо учитывать термические напряжения, обусловленные разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых материалов. Поэтому выбор сталей, сварочных материалов, типа конструкции и оценка ее работоспособности при температуре эксплуатации выше 400 — 450 представляет сложную задачу и требует учета ряда факторов, главные из которых приведены в данном параграфе.
Применение сварных соединений разнородных сталей позволяет, прежде всего, резко снизить расход в конструкции высоколегированных сталей.
Сварные соединения из разнородных сталей, существенно отличающихся теплофизическими свойствами, характеризуются тем, что в них невозможно снизить внутренние сварочные напряжения. В таких соединениях вместо сварочных напряжений после термообработки возникают новые «отпускные» напряжения, которые отличаются более неблагоприятным распределением, чем в состоянии после сварки .
Сварные соединения разнородных сталей имеют значительную химическую, структурную и механическую неоднородность. При многослойной сварке разнородных сталей может наблюдаться химическая неоднородность металла шва. 
2. Технология враки разнородных материалов
Сварка однородных металлов, как правило, происходит под взаимодействием взаимной диффузией и растворением материалов. Кроме того, в процессе сварки происходит образование жидких, а также твердых растворов, без каких-либо трудностей или проблем. Но, совершенно, можно сказать, кардинально противоположным образом обстоит дело с разнородными металлами. Все дело в том, что в этом случае, сварщику необходимо столкнуться с металлургической несовместимостью.
Металлургическая несовместимость – это разница, или присутствие принципиальных отличий в характеристиках кристаллических решеток двух, трех и более металлов, которые вступают в процесс сварки. Здесь же, могут быть разными и другие физические показатели материала – это и разная температура плавления, и совершенно разные показатели теплопроводности. Поэтому, прежде чем начать работу по сварке разнородных металлов, нужно более подробно рассмотреть их характеристики, совместимость и прочее, учтя все необходимое в сварочном процессе. Так, практически не получится соединить металлы, которые между собой несовместимы в расплавленном состоянии. Это касается и сварки сплавов. Так, невозможно соединить железо со свинцом или железо с магнием, а также свинец с алюминием и т.д. В расплавленном виде, эти металлы и их пары не смешиваются, поэтому создать слой из этих компонентов невозможно . В ситуации, если даже и обнаружилось, что материалы соединились, при затвердении их можно будет безо всяких усилий, рассоединить и отделить друг от друга.
Количество же разнородных металлов, которые можно соединить, достаточно ограничено. Группы сплавов, наиболее часто применяемые при разнородном сваривании:
1) Сплавы на основе железа (Fe), которые, в свою очередь, подразделяются на подгруппы: углеродистые стали, низкоуглеродистые легированные стали, инструментальные пружинные стали, нержавеющие стали, чугуны.
2) Никельные сплавы (Ni): чистый никель, монель, никонель, нимоник, хастелой.
3) Медные сплавы (Cu): чистая медь, латуни, оловянные бронзы, алюминиевые бронзы, кремниевые бронзы, никельно-медные.
4) Алюминиевые сплавы (Al)
5) Магниевые сплавы (Mg)
6) Титановые сплавы (Ti)
7) Кобальтовые сплавы (Co)
Наиболее распространенные пары соединяемых материалов, которые встречаются в промышленности: Сплавы на основе Fe + Al, алюминиевые сплавы, сплавы на основе Fe + Cu, медные сплавы, сплавы на основе Fe + Ti, сплавы на основе Fe + Mb, сплавы на основе Fe + Nb, Cu + Al, Ti + Al, Ti + тантал, Ti + Cu, Mb + Cu.
Для большинства представленных вариантов сварки разнородных металлов и сплавов характерны большие отличия в температуре плавки, физико-тепловых свойствах, показателях расширения материалов .
Для сварки разнородных сталей применяется защитный газ (аргон или гелий), вольфрамовый стержень, а также присадочная проволока из соответствующего условиям сплава. Мощность сварочного аппарата подбирают под тип более высоколегированной стали. При сварке стали разных структурных классов возникает необходимость использования перлитных электродов, что позволяет добиться более ровного шва без трещин и прослоек. В остальном сварка разнородных сталей схожа со сваркой любых других металлов.