Цветные металлы и сплавы

Размещено на http://allbest.ru/

Алюминий -- очень легкий металл, светло-серого, почти белого цвета. Он почти в три раза легче стали. Его удельный вес 2,7 г/см3. Алюминий имеет высокую теплопроводность и электропроводность и хорошо сопротивляется окислению благодаря тонкой, но прочной пленке окислов, защищающей его поверхность. Температура плавления алюминия 658° С. Несмотря на низкую температуру плавления, алюминий требует для расплавления большого количества тепла благодаря своей высокой удельной теплоемкости. Механические свойства чистого алюминия невысоки.

Сплавы алюминия с медью (дюралюминий), с магнием (электрон), с кремнием (силумин) и другие обладают прочностью, близкой к прочности малоуглеродистой стали.

В чистом виде алюминий применяется в электротехнике и химическом машиностроении. Алюминиевые сплавы широко применяются в промышленности в качестве литейного материала, а также в виде листового и сортового металла. Алюминий и его сплавы хорошо свариваются.Из большого количества алюминиевых сплавов в сварных конструкциях чаще всего применяют алюминиево-марганцевый сплав АМц (содержащий до 1,6% марганца), дюралюминий (марки Д1, Д6 , Д16) и др.

Все алюминиевые сплавы могут быть разделены на литейные, из которых изготовляются литые детали, и деформируемые, которые используются для изготовления полуфабрикатов прокаткой, прессованием, ковкой, штамповкой (полосы, листы, трубы и другие профили).

Литейные сплавы обозначаются АЛ1-АЛ13 (ГОСТ 2685-44) и отличаются низкими механическими свойствами (предел прочности от 12 до 28 кг/мм2, относительное удлинение от 0,5 до 9%).

Деформируемые алюминиевые сплавы (ГОСТ 4784-49) делятся на две группы: неупрочняющиеся термической обработкой (сплавы марки АМц, АМг) и упрочняющиеся (Д6, Д16, В95).

Упрочняющиеся сплавы (Д6, Д16) после термической обработки имеют предел прочности 42--46 кг/мм2 и относительное удлинение 15--17%. Такие сплавы обозначаются Д6Т, Д16Т.

При сварке указанных упрочняющихся сплавов значительный нагрев металла в зоне, расположенной рядом со швом, приводит к понижению механических свойств (предел прочности понижается до 21--22 кг/мм2).

Свинец отличается большим удельным весом (11,3 г/см3), малой теплопроводностью (9% от теплопроводности меди), низкой температурой плавления (325° С), малой прочностью на разрыв (1,35 кг/мм2) и значительным относительным удлинением -- 50%.

При нагревании свинец легко окисляется, покрываясь пленкой окиси с температурой плавления 850° С.

Пары и пыль свинца очень ядовиты.

Свинец и его сплавы свариваются удовлетворительно.

Олово -- мягкий и вязкий металл серебристо-белого цвета; температура плавления 232° С. Для него характерна хорошая стойкость против окисления на воздухе и слабая окисляемость в воде. Применяется для лужения посуды, изготовления припоев и различных медных сплавов.

Цинк -- металл синевато-белого цвета. Температура плавления 419° С, температура кипения 906° С. Цинк легко окисляется, пары его весьма вредны для здоровья.

Магний и его сплавы. Чистый магний в машиностроении не применяется. Широко применяются сплавы магния с алюминием, марганцем, цинком. Магниевые сплавы относятся к легчайшим металлам. Их удельный вес равен 1,75--1,85 г/см3. Температура плавления 648--650° С. Магниевые сплавы удовлетворительно свариваются газовой сваркой. Они могут быть как литейные (марки МЛ1---МЛ6, ГОСТ 2855-45), так и деформируемые (марки МА1---МА5).

Сормайт. Твердые сплавы. Твердые сплавы широко применяются в промышленности для наплавки быстроизнашивающихся поверхностей, для наплавки и напайки режущих инструментов.

Основой всех твердых сплавов являются тугоплавкие карбиды металлов, которые представляют собой химические соединения металла с углеродом.

Твердые сплавы можно разделить на следующие группы:

1) литые твердые сплавы,

2) порошкообразные твердые сплавы и

3) металлокерамические сверхтвердые сплавы.

Наибольшее распространение получили следующие твердые сплавы: сормайт, сталинит, вокар и победит.

Сормайт представляет собой литой сплав: изготовляется в виде прутков диаметром 3--8 мм и длиной до 450 мм. Применяется для наплавки быстроизнашивающихся частей деталей машин и инструментов. Наплавка производится ацетилено-кислородным пламенем или электрической дугой по способу Славянова. Выпускается двух сортов: сормайт № 1 и сормайт № 2.

Сормайт № 1 имеет следующий химический состав: никеля 3-- 5%, хрома 25--31%, марганца 1,5%, углерода 2,5--3,3%, кремния 2,8--4,2%, остальное -- железо. Твердость HRC 48--52. Сормайт № 1 не требует термообработки после наплавки и может обрабатываться только шлифовкой карборундовыми камнями.

Сормайт № 2 содержит никеля 1,3--2,1%, хрома 13--17,5%, марганца 1%, углерода 1,5--2%, кремния 1,5--2,2%, остальное -- железо. Сплав сормайт № 2 после наплавки требует отжига, а затем закалки и отпуска. После отжига наплавленный сормайт № 2 может обрабатываться режущим инструментом.

Сормайт № 2 отличается от сормайта № 1 более высокой прочностью, вязкостью и способностью подвергаться термической обработке. Торцы прутков из сормайта № 1 окрашиваются зеленой, а сормайта № 2 -- красной краской. Если окраски нет, то марка сормайта определяется пробой на изгиб: сормайт № 1 ломается, а сормайт № 2 дает прогиб.

Ввиду различия свойств сормайт № 1 и сормайт № 2 применяют для наплавки деталей, работающих в различных условиях. Сормайт № 1 более твердый и не изменяет своих свойств с изменением температуры, поэтому он применяется для наплавки деталей несложной конфигурации, работающих при высокой температуре (до 1000° С) и не испытывающих в процессе работы ударных нагрузок.

Сормайт № 2 после отжига легко обрабатывается режущим инструментом, что позволяет применять его для наплавки деталей сложной конфигурации, требующих последующей механической обработки. Сормайт № 2 благодаря хорошей вязкости применяется для деталей, испытывающих ударные нагрузки. Этими сплавами можно наплавлять как стальные, так и чугунные детали.

Сталинит -- порошкообразный сплав, представляющий собой черно-серую зернообразную массу с размером зерен 1--2 мм. Химический состав: углерода 8--10-%, хрома 16--20%, марганца 13-- 17%, кремния не более 3%, остальное -- железо. Твердость наплавленного слоя HRC 75--78. Температура плавления сталинита 1300-- 1350° С. Сталинит и другие порошкообразные твердые сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей, не требующих последующей чистовой обработки, например для наплавки щек камнедробилок, деталей землечерпалок и т. п.

Вокар также представляет собой порошкообразный твердый сплав с размером зерен 1--3 мм. Химический состав: вольфрама 85--87%, углерода 9--10%, кремния не более 3%, железа не более 2%. Твердость HRC 80--84. Температура плавления 2700°С. Вокар является дорогостоящим сплавом. Применяется при наплавке в виде прутков ТЗ, представляющих собой трубки из малоуглеродистой стали размером 6X0,5 мм, заполненные порошкообразным сплавом. Наряду с высоколегированными сплавами можно с успехом применять в качестве твердых наплавок белый чугун марки КУ (ГОСТ 4834-49) и низколегированный белый чугун с 2% хрома марки ХЧ (разработан ВНИИавтогеном).

Износ ненаплавленных образцов превосходит износ образцов, наплавленных прутками из белого чугуна, в 3 раза, а наплавленных прутками из чугуна марки ХЧ -- в 11 раз.

Победит -- металлокерамический твердый сплав. Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав.

Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется.

Присадочная проволока и стержни

При сварке применяются присадочные металлы, которые подводят к месту соединения свариваемых изделий и расплавляют одновременно с основным металлом.

Присадочный металл служит для заполнения разделки шва, пополнения потерь металла на угар и разбрызгивание, для образования усиления шва. Присадочные металлы применяются в виде проволоки и стержней.

Основные требования, предъявляемые к присадочным проволокам и стержням, следующие:

1) проволока и стержни должны иметь диаметр, соответствующий толщине свариваемого металла;

2) поверхность проволоки и стержней должна быть ровной и чистой, без окалины, ржавчины, грязи, масла, краски и прочих загрязнений;

3) при расплавлении проволока и стержни должны плавиться равномерно, спокойно, без сильного разбрызгивания, образуя при застывании плотный однородный наплавленный металл без включений, пор и других дефектов;

4) металл, наплавленный проволокой или стержнями, должен хорошо обрабатываться;

5) проволока и стержни должны иметь определенный химический состав, близкий по составу к свариваемому металлу;

6) температура плавления проволоки должна быть равна температуре плавления свариваемого металла или несколько ниже ее.

Перечисленным требованиям отвечают выпускаемые нашей промышленностью стандартная присадочная проволока и стержни.

Чугунные стержни для сварки чугуна должны удовлетворять требованиям ГОСТ 2671-44. Они выпускаются двух марок --марки А и марки Б.

Флюсы. При нагревании в процессе сварки все металлы и их сплавы, соединяясь с кислородом окружающего воздуха или сварочного пламени, образуют окислы. Окислы металлов имеют обычно температуру плавления выше, чем сам металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и тем самым затрудняют сплавление их при сварке.

Для того чтобы удалить образовавшиеся при сварке окислы и защитить расплавленный металл от окисления, применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами.

Флюсы при сварке насыпаются или намазываются на кромки деталей, подготовленных под сварку, а также могут вводиться в шов вместе с присадочной проволокой.

В последнее время В НИИ автогеном разработаны флюсы, которые подаются в парообразном состоянии непосредственно в пламя сварочной горелки.

Флюс связывает окислы металла, образуя с ними легкоплавкие химические соединения -- шлаки, всплывающие на поверхность ванны и защищающие поверхность шва от дальнейшего окисления, либо расплавленный флюс просто растворяет в себе окислы (физическое растворение).

К флюсу предъявляют следующие требования: флюс должен хорошо удалять образовавшиеся при сварке окислы; плавиться раньше, чем свариваемый металл; хорошо растекаться по шву, чтобы прикрыть собой сварочную ванну; не должен оказывать вредного действия на металл шва; должен хорошо отделяться от шва после сварки; составляющие флюса должны быть простыми и недефицитными.

Флюсы применяются при газовой сварке меди, алюминия и их сплавов, чугуна, некоторых специальных сталей, например нержавеющих, а также при пайке. электропроводность алюминий свинец сплав присадочный

При изготовлении флюсов используются следующие вещества: бура, борная кислота, окислы или соли натрия, калия, бария, фтора, лития и др. Состав флюсов выбирают в зависимости от состава и свойств свариваемого металла. Борная кислота и ее соединения являются наиболее распространенными флюсами при сварке и пайке меди и ее сплавов. При газовой сварке чугуна в качестве флюсов берут чаще всего окислы или соли натрия -- едкий натрий, углекислый натрий и др.

При сварке и пайке алюминия и его сплавов подбирают флюсы, состоящие из смеси солей натрия, калия, фтора, криолита. Эти флюсы действуют как растворители окислов свариваемого металла.

Ниже при рассмотрении технологии сварки соответствующих металлов приводится рецептура флюсов.

При кислородной резке нержавеющих сталей, чугуна и цветных металлов применяется флюс, основой которого является железный порошок.

Такой флюс вводится в струю режущего кислорода.

Основное назначение флюса -- способствовать удалению тугоплавких окислов из места разреза металла.

Размещено на Allbest.ru