Сварка магния

Сварка магния затрудняется из-за низкой теплопроводности, близости температур плавления и воспламенения, высокого коэффициента линейного расширения и большого химического сродства магния к кислороду. Поверхность магния и его сплавов покрыта тугоплавкой пленкой MgO, температура плавления которой около 2500°С. При сварке магния и его сплавов необходимо удалять в процессе сварки оксидную пленку и тщательно защищать расплавленную ванну от ее взаимодействия с кислородом и азотом воздуха и парами воды.

Основной способ сварки магниевых сплавов - дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов (аргон высшего и первого сортов, гелий повышенной чистоты) на переменном токе.

Образующаяся при сварке тугоплавкая пленка окисла магния MgO (Тпл = 2500 град. С) затрудняет процесс сварки, поэтому свариваемые кромки и околошовная зона перед сваркой должны быть тщательно очищены от окисной пленки и загрязнений механическим (металлическими щетками) или химическим способом (специальными растворами).

Повышенное поглощение активных газов жидким металлом порождает склонность его к образованию пор, что также требует надежной зоны сварки от окружающего воздуха.
Длину дуги поддерживают минимальной, так как в этом случае обеспечивается энергичное разрушение окисной пленки за счет катодного распыления и улучшается защита зоны сварки инертным газом

Присадочный металл в процессе сварки должен быть все время погружен в сварочную ванну

Сварка осуществима для любых видов соединений.

При сборке необходима тщательная подгонка кромок.

Металл толщиной до 3 мм сваривают без скоса кромок, при толщине листов 3-6 мм необходима V-образная разделка и при толщине более 6 мм - Х-образная с притуплением 1,5-2 мм.

Для предупреждения попадания в металл окисной пленки с обратной стороны кромок сварку следует вести с полным проплавлением кромок

При толщине более – 5 мм необходим предварительный подогрев (300град.)

Магний в чистом виде из-за малой коррозионной стойкости и прочности для изготовления конструкций непригоден. В технике для этой цели используют сплавы магния, так как легирование его некоторыми элементами заметно повышает его механические свойства без увеличения веса.

Основные легирующие элементы: марганец, алюминий, цинк и добавки - цирконий, церий. Предел прочности сплавов марок MAI, MA8, легированных в основном марганцем (1,3 -f- 2,5%), достигает 21-23 кгс/мм2 при относительном удлинении 10% и условном пределе текучести 9-11 кгс/мм2. Предел прочности сплавов марок МА2, МА21, МЗ, М5, более сложнолегированных (до 7-9% А1, до 1,5% Zn, до 0,8% Мп), достигает 26-30 кгс/мм2, предел текучести 14-15 кгс/мм2, относительное удлинение 5-8%. Прокат из сплавов этого типа используют в отожженном состоянии.

Сплавы магния МЛ4, МЛ5 и др. (буква Л указывает на то, что сплавы литейные) используют для получения отливок. Сваркой устраняют дефекты литья. Эти сплавы имеют повышенную склонность к образованию в швах горячих трещин, пор и усадочных рыхлостей. Сплавы на основе магния активно окисляются на воздухе. Пленка собственных окислов магния на поверхности металла рыхлая и непрочная. Поэтому поверхность магниевых сплавов искусственно защищают пленкой из солей хромовой кислоты. По ука-занной причине перед сваркой с кромок и прилегающей поверхности основного металла (на ширину до 30 мм) травлением или механическим путем тщательно удаляют защитную пленку, окислы и другие загрязнения. После сварки на поверхность сварного соединения вновь наносят защитную пленку.

Сплавы магния находят применение в авиастроении, ракетостроении, судостроении, для изготовления различных емкостей под керосин, минеральные масла, для изготовления различных кассет и т. п.

Особенности магния

1. Образующаяся при сварке тугоплавкая пленка окисла магния MgO (Тпл = 2500 град. С) затрудняет процесс сварки. Для ее разрушения необходимо применять флюс либо использовать эффект катодного распыления при сварке вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов (ток переменный).

2. Склонность к появлению кристаллизационных трещин связана с возможностью образования легкоплавких эвтектик: MgCu (Тпл = 485 град. С); MgAl (Тпл = 436 град. С); MgNi (Тпл = 508Q град. С). Поэтому начало и конец сварных швов необходимо располагать на выводных планках. Последовательность сварки: после сварки длинных швов и швов с большим сечением следует сваривать более короткие швы и швы с меньшим сечением.

3. Склонность сплавов, особенно содержащих марганец, к росту зерна металла в зоне термического влияния не допускает значительный перегрев металла (например, при скоплении в одном месте сварных швов, при многослойной сварке без перерыва для охлаждения металла и т. п.).

4. Повышенное поглощение активных газов жидким металлом порождает склонность его к образованию пор, что также требует надежной зоны сварки от окружающего воздуха.

5. Высокий коэффициент линейного расширения магниевых сплавов приводит к значительному короблению сварных конструкций.

Основной способ сварки магниевых сплавов - дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов. Такие способы сварки, как газовая, угольным и металлическим электродом с покрытием, при которых обязательно применение фторидно-хлоридных флюсов различных составов (например, флюс состава 34% KF и 66% LiCl или состава 40% LiCl, 20% CaF2 и 40% NaCl), в настоящее время в промышленности применяют редко. Остатки флюсов и шлаков на поверхности швов вызывают коррозию магниевых сплавов, поэтому по окончании сварки их остатки необходимо смывать горячей водой.

Сварку в среде инертных газов (аргон высшего и первого сортов, гелий повышенной чистоты) вольфрамовым лантанированным или иттрированным электродом выполняют на переменном токе. Присадочная проволока по составу близка к основному металлу либо имеет примеси (например, церий), обеспечивающие более пластичный металл шва.

Сварка осуществима для любых видов соединений. При сборке необходима тщательная подгонка кромок. Металл толщиной до 3 мм сваривают без скоса кромок, при толщине листов 3-6 мм необходима V-образная разделка и при толщине более 6 мм - Х-образная с притуплением 1,5-2 мм.

Для предупреждения попадания в металл окисной пленки с обратной стороны кромок сварку следует вести с полным проплавлением кромок, на подкладках из металлов с малой теплопроводностью (обычно из высоколегированной стали). Они также служат и для защиты обратной стороны шва. С этой точки зрения нахлесточные, угловые и тавровые соединения менее технологичны.

Для ручной сварки металла толщиной до 3 мм применяют вольфрамовый электрод диаметром 2-3 мм, ток Iсв = (30 - 40)/dw при расходе аргона 7-9 л/мин. Автоматическая сварка возможна для металла толщиной от 1 мм и выше вольфрамовым электродом Диаметром 2-6 мм на сварочном токе Iсв = (40 - 75)/dw при рас-ходе аргона 6-10 л/мин. Диаметр присадочного прутка 1,5- 3 мм. Для уменьшения перегрева следует вести сварку на повышенной скорости.

Длину дуги поддерживают минимальной (1,0-1,5 мм), так как в этом случае обеспечивается энергичное разрушение окисной пленки за счет катодного распыления и улучшается защита зоны сварки инертным газом. Основной и присадочный металлы перед сваркой должны быть тщательно очищены от окисной пленки и загрязнений механическим или химическим способом. При аргонодуговой сварке прочность сварного соединения по сравнению с прочностью основного металла достигает 85-90%, при дуговой сварке угольным и металлическим электродом 70-80% и при газовой только 60-75%.