В последние десятилетия активно развиваются новые отрасли техники, что ведет к расширению применения тугоплавких металлов и сплавов на их основании, таких как цирконий, молибден, тантал, ниобий и пр. Их объединяет высокая жаропрочность, стойкость к коррозии, устойчивость в агрессивных средах и другие специальные свойства.
При сварке таких металлов часто могут возникать затруднения, причиной которых становятся высокая температура плавления, взаимодействие с атмосферными газами при повышенной температуре, негативное действие данных газов (преимущественно кислорода), склонность к росту зерен при нагревании.
Сварка молибдена
Атомные решетки молибдена напоминают объемные кубы, которые не меняются до достижения температуры плавления. Устойчивы против воздействия кислот, щелочей, металлических расплавов. Сплавы молибдена могут состоять из:
- Циркония.
- Ниобия.
- Титана.
При использовании в промышленных целях могут возникать некоторые препятствия:
- Пластичности можно достигнуть только после деформации.
- Сварочные швы нарушают кристаллические решетки металла, что делает его хрупким.
Первоначально материал относили к категории несвариваемых. Но высокие показатели плавления (до 2000 градусов), когда железо с никелем уже становятся жидкими, заставили искать способы решения проблемы.
В чистом виде молибден — металл с серебристым оттенком, он отлично поддается ковке при значительных температурных показателях, не подвергается влияниям воздушных масс, коррозии и полиморфным метаморфозам. В стали его количество не превышает 0,18%. Этот компонент добавляют специально, повышая ударные и температурные показатели, что затрудняет при этом сам процесс сварки и приводит к образованию трещин в переходных зонах. Он может сильно выгореть и окислиться. Применяется специальная сварочная проволока, дополнительно обработанная никелем, ванадием или хромом, что дает возможность получить прочные швы.
Проведение работ
Для улучшения свариваемости используют прокладки из металла, имеющие мелкозернистую структуру. Молибден сваривается способом контактной и дуговой сварки, используется гелиевая либо аргоновая защита, задействуется твердый и мягкий припой с серебром и медью. Деформация влияет на степень рекристаллизации. Когда определенный порог пересекается, поверхность становится хрупкой.
Варка должна проводится под вакуумом или в аргоновой среде. Перед началом работы поверхность должна быть очищена от оксидной пленки посредством расплава.
Для сварки подойдут практически все припои, используемые при работе с вольфрамом. Но с золотом и никелем получаются самые надежные соединения и прочные швы. Однако, такой тип припоя используют нечасто из-за дефицитности материалов.
Молибден с медью
Эти материалы нельзя растворить друг в друге. Если сохранить вакуумную плотность, соединение не будет обладать значительной термической стойкостью. Разница температурных расширений приведет в напряжение детали при проведении обработки. Диффузионная зона отсутствует, но процессы релаксации не начнутся.
Когда нужно соединить с помощью сварки молибден и медь, стоит задействовать никелевый слой, что растворяется в обоих металлах. Гальваническим путем наносят слой, толщина которого не должна превысить 14 мкм. Оптимальных показателей достигают, если нанести только один слой. Повторные нанесения не принесут дополнительной эффективности.
Вольфрам с молибденом
После завершения работы образцы в обязательном порядке испытывают на изгибы. Если соединения не получились прочными, то для повышения этого показателя ставится промежуточная танталовая прокладка (фольга из этого материала, имеющая толщину 50 мкм).
При исследовании результатов сварочных работ можно увидеть полоску из фольги и волнистую границу с вольфрамом. Чтобы сварка тантала получилась качественной, поначалу в камере для сварки увеличивается степень разряжения. В рамках испытаний время выдержки было увеличено до часа, но микростуктура в итоге не изменилась. Но если использовалась молибденовая фольга толщиной 50 мкм, непровар полностью устранялся.
Сварочные соединения, основание которых составляет вольфрам, отличаются значительной хрупкостью после вакуумных отжигов, но уже примерно через 60 минут показатели существенно уменьшаются.
Молибден часто используют в промышленных отраслях из-за уникальных технических характеристик, но процесс его сварки немного отличается от сваривания обычных металлов. Специальная проволока помогает существенно упростить работу с этим материалом.
