Режимы стыковой сварки различных металлов

На режимы стыковой сварки существенно влияют теплофизические, механические и металлургические свойства металлов и оксидные пленки. Так, при сварке металлов с низким значением  и соответственно с высокими значениями  и  увеличивают плотность тока . Аналогично влияет повышение температуры нагрева деталей и скорость оплавления. При увеличении  металла и плотности оксидных пленок повышают . Увеличение температурного интервала кристаллизации сплава, температурного интервала хрупкости и коэффициента линейного расширения  способствует расслоению волокон, образованию горячих трещин и усадочных рыхлот. Для предупреждения этих дефектов ограничивают протяженность зоны пластической деформации (например, за счет увеличения градиента температур нагрева деталей).

Режим сварки зависит также от технологической свариваемости металлов. По результатам комплексного анализа свойств и свариваемости металлов и обработки большого количества экспериментальных данных ниже для некоторых наиболее широко используемых свариваемых сплавов (преимущественно для средних компактных сечений) даны рекомендации по выбору исходных значений параметров сварки оплавлением и сопротивлением.

Низкоуглеродистые стали отличаются отсутствием элементов, образующих тугоплавкие оксиды, малочувствительны к термомеханическому циклу сварки, имеют некоторые средние значения , ,  и .

Для них характерны следующие параметры режима сварки оплавлением:  А/мм²;  мм/с, конечная скорость оплавления перед осадкой  мм/с;  мм/с;  МПа. Удельная мощность при сварке непрерывным оплавлением составляет 0,2…0,3 кВ×А/мм², а при сварке с подогревом 0,1…0,2 кВ×А/мм².

Режим сварки сопротивлением может быть мягким:  А/мм²;  с;  МПа; . Иногда применяют более жесткие режимы:  с;  А/мм².

Среднеуглеродистые и низколегированные стали отличаются от низкоуглеродистых сталей повышенным содержанием углерода (который тормозит окислительные процессы), наличием легирующих элементов, склонностью к закалке и несколько увеличенным значением . Эти стали обычно сваривают оплавлением. Для предупреждения окисления легирующих элементов несколько увеличивают  (до 5…6 мм/с) и  (до 75…100 МПа). Пластичность соединения повышают подогревом деталей и замедленным охлаждением или быстрым охлаждением и последующим отпуском.

Высокоуглеродистые стали отличаются повышенным содержанием . углерода, большим интервалом кристаллизации, склонностью к закалке и образованию рыхлот. Эти стали обычно также сваривают оплавлением. В связи с этим применяют умеренные значения   мм/с и  мм/с. Уменьшают глубину прогрева деталей (для предупреждения образования расслоений и рыхлот) и повышают  до 100…120 МПа. Пластичность соединений увеличивают замедленным охлаждением, отпуском после охлаждения или изотермическим отпуском сразу после сварки.

Высоколегированные перлитные стали отличаются высоким значением , наличием активных легирующих элементов, склонностью к закалке. Эти стали обычно сваривают оплавлением. Режим сварки:  МПа;  мм/с;  мм/с. После сварки проводят местную или общую термообработку.

Аустенитные стали отличаются образованием тугоплавких оксидов хрома и высоким значением . Стали сваривают оплавлением. Режим сварки: интенсивное оплавление  мм/с; скорость осадки  мм/с;  МПа;  А/мм².

Жаропрочные стали и сплавы отличаются наличием элементов, образующих тугоплавкие оксиды, и повышенной жаропрочностью. Сварку выполняют при интенсивном оплавлении  мм/с и высокой скорости осадки  мм/с. Давление осадки  МПа. Плотность тока  А/мм². Для снижения  иногда применяют предварительный подогрев деталей.

Титановые сплавы отличаются активным взаимодействием с атмосферными газами, сопровождаемым образованием хрупких структур, резко снижающих пластичность соединений. При стыковой сварке интенсивным непрерывным оплавлением без специальной защиты зоны сварки применяют следующий режим:  мм/с;  мм/с;  МПа;  А/мм². При этом удельная мощность составляет около 0,1 кВ×А/мм². Некоторое уменьшение  объясняется локализацией деформации на участке деталей, нагретых свыше 1200…1300° С.

После сварки многие титановые сплавы подвергают термообработке. При сварке в аргоне формирование качественного соединения существенно облегчается.

Алюминиевые сплавы отличаются образованием тугоплавких оксидов алюминия, высокими значениями  и  малым , часто имеют широкий интервал кристаллизации.

При сварке оплавлением применяют большие  (до 20 мм/с) и  (более 150 мм/с). Это вызывает необходимость увеличения  (150…300 МПа),  и плотности тока перед осадкой (до 25…45 А/мм²). Для устранения расслоения волокон и образования рыхлот (часто наблюдается при свободной деформации при осадке) применяют формирующие устройства для принудительного деформирования. Принудительное деформирование требует повышения рос иногда до 500 МПа и выше.

Медь и ее сплавы отличаются наибольшим значением  и . В связи с этим при сварке оплавлением меди применяют высокие скорости оплавления ( мм/с;  мм/с). Скорость осадки около 200 мм/с; давление осадки 400…950 МПа. Удельная мощность при этом достигает 2,5 кВ×А/мм².

При сварке латуни из-за опасности выгорания цинка применяют повышенную скорость оплавления ( мм/с) и осадки (до 200…250 мм/с). Давление осадки обычно достигает 250 МПа. Пластичность сварного соединения повышают последующей термообработкой.

При сварке меди и ее сплавов применяют относительно большую установочную длину деталей, а также формирующие устройства, локализующие деформацию при осадке.

Тугоплавкие металлы — молибден, цирконий, ниобий и тантал — сваривают в защитных камерах с нейтральным газом. Имеются данные, что молибден можно сваривать и без специальной защиты с резким увеличением конечной скорости оплавления до 15…20 мм/с и скорости осадки более 100 мм/с.