Сварка тугоплавких металлов

Электронным лучом свариваются тугоплавкие металлы толщиной от нескольких десятых миллиметра до 10 мм и более. Сварку следует выполнять на режимах с минимальной погонной энергией, что обеспечивает мелкозернистую структуру металла шва и минимальные размеры зоны термического влияния. Приспособления для сварки не должны препятствовать усадке сварного соединения при кристаллизации и охлаждении металла.

Перед сваркой изделия необходимо его тщательно зачищать вблизи шва и околошовной зоны и подвергать травлению для удаления окисных пленок. Расслоения на свариваемых кромках следует удалять шлифованием. Перед сваркой целесообразно очищать поверхность зоны шва, нагревая ее расфокусированным электронным лучом.

При электроннолучевой сварке тантала и ниобия удается получать сварные соединения, которые при температурах выше 1100° С практически равнопрочны основному металлу. Ниобий и тантал обладают неограниченной взаимной растворимостью и поэтому хорошо свариваются между собой.

Удовлетворительно свариваются технический ванадий, сплавы ванадия с вольфрамом (до 12% W).

При сварке изделий из молибдена и вольфрама возникают определенные трудности ввиду низкой пластичности сварных швов при нормальной температуре, склонности их к образованию трещин и хрупкому межкристаллитному разрушению.

Сварка разнородных металлов. Электроннолучевую сварку эффективно используют для соединения изделий из разнородных металлов. Параметры электронного луча в процессе сварки необходимо строго контролировать, а распределение мощности между свариваемыми кромками регулировать с помощью отклоняющей системы.

Благодаря возможности сварки-пайки без оплавления более тугоплавкого металла сводится к минимуму образование интерметаллических соединений. Толщина интерметаллической прослойки по плоскости спая при этом не превышает нескольких десятков микрометров, и поэтому интерметаллические прослойки не оказывают существенного влияния на прочность и пластичность сварного соединения.

В начале процесса сварки большая мощность электронного луча затрачивается на предварительный высокотемпературный нагрев более тугоплавкого металла, а затем электронный луч переводится преимущественно на оплавляемый металл.

Типичными примерами соединений разнородных металлов являются соединения меди с ниобием или молибденом, вольфрама с ниобием, меди с нержавеющей сталью. При невозможности непосредственного соединения разнородных металлов применяют специальные многослойные вставки, изготовляемые, например, на станах вакуумной прокатки. Ввиду малого коэффициента формы шва при электроннолучевой сварке удается до минимума снизить ширину вставки. Для соединения титановых сплавов с нержавеющей сталью используют многослойные, вставки с крайними компонентами из титана и стали и промежуточными слоями из ванадия и меди.

Сварка сталей. Применение электроннолучевой сварки для соединения трудносвариваемых высоколегированных сталей и сплавов аустенитного класса позволяет повысить стойкость швов против образования горячих трещин. Сварку необходимо выполнять со средней или небольшой скоростью и максимально достижимой удельной мощностью в пятне нагрева. При хорошо сваривающихся сталях электроннолучевую сварку применяют для осуществления соединений в труднодоступных местах (например, на дне глубокой и узкой разделки кромок) или в случае, когда допускается только присущее электроннолучевой сварке глубокое и узкое проплавление с минимальными размерами зоны термического влияния и минимальными деформациями.

Возможно соединение высокопрочных сталей в термоупроч-ненном состоянии без последующей термообработки. Для этого следует обеспечить минимальное тепловложение в шов, достаточное лишь для получения полного проплавления, а также максимальную скорость сварки (табл 3-3).