Технология сварки молибдена и его сплавов

Перед сваркой кромки деталей из молибдена подвергают травлению в растворе фосфорной и азотной кислот (1: 1), разбавленном водой до плотности 1,37—1,38. Молибденовые сплавы, свариваемые плавлением, должны содержать кислорода не более 0,001% по массе.

При сварке плавлением технического молибдена сварные швы имеют крупнокристаллическое строение, что обусловливает их хрупкость. Склонность сварных швов молибдена к хрупкому межкристаллитному разрушению при нормальных температурах может быть существенно уменьшена путем легирования их определенными элементами в количествах, достаточных для создания пересыщенного твердого раствора при высоких температурах и выделения второй мелкодисперсной фазы в процессе кристаллизации сварного шва.

Поэтому для сварных изделий применяют только низколегированные сплавы на основе молибдена с добавками элементов, раскисляющих и модифицирующих металл (углерода, циркония, титана, ванадия, ниобия и др.).

Прочность сварных швов молибдена, как правило, ниже прочности основного металла. Повышение прочности и пластичности металла шва достигается применением легированной присадки, например, из сплава 50% Мо — 50% Re.

Пластичность сварных соединений из известных молибденовых сплавов при нормальной температуре невелика. Так, например, угол изгиба соединения из сплава ВМ1 толщиной 1 мм не превышает 60°. При повышении температуры пластичность соединений возрастает.

Весьма сложной задачей является получение достаточно пластичных соединений при сварке плавлением молибденовых сплавов с критической температурой перехода швов в хрупкое состояние, близкой к такому же показателю для основного металла. Для ее решения идут, с одной стороны, по пути создания удовлетворительно свариваемых сплавов на основе молибдена, обладающих повышенной пластичностью и вязкостью и в минимальной степени загрязненных вредными примесями — газами, и с другой, по пути изыскания оптимальных условий сварки таких сплавов, включающих выбор термических циклов сварки, присадочных материалов и др.

 

СВАРКА ЦИРКОНИЯ

 

Цирконий по свариваемости близок к титану. Поэтому для него применимы та же техника сварки и практически те же режимы, что и для титана. Перед сваркой кромки деталей подвергают травлению в растворе, состоящем из 45% HNO₃, 10% HF и 45% Н₂О.

 

Таблица 2 Размеры структурных участков соединения из молибдена толщиной 3 мм, сваренного разными способами

 

Сварка	Максимальная ширина участка, мм	Общая ширина участков металла, претерпевших структурные изменения
Шов	Околошовная зона
Электродуговая неплавящимся электродом Электроннолучевая	4,2 1,5	2,1 0,8	8,4 3,1

 

Прочность соединений из технического нелегированного циркония близка к таким же свойствам основного металла. Однако пластические свойства швов на цирконии и особенно его сплавах, выполненных автоматической дуговой сваркой в среде инертного газа без присадки, заметно снижаются по сравнению с пластичностью металла.

 

СВАРКА НИОБИЯ

 

Техника сварки металла ниобия предполагает максимальное исключение из его состава вредных соединений, в частности образований газа. Например, сплав ВН-2АЭ получают с помощью электроннолучевого метода. Он состоит из: ниобия — Nb; 3,5-4,7 % — Мо; 0,5-0,9 % — Zr.

Допустимое содержание примеси в сплаве, которая измеряется в % по массе:
0,02О₂, 0,005H₂ и 0,03N₂.

Процедуру травления кромки нужно проводить таким раствором:

HF — 22 %; HNO₃ — 8 %; H₂SO₄— 15 %; Н₂О — 55 %.

 

СВАРКА ВОЛЬФРАМА И ХРОМА

 

При сваривании этого металла в пределах нормальной температуры получают хрупкие швы, в которых могут образовываться трещины. Устранить этот недостаток можно путем подогрева до температуры 500° С и больше основного металла. При этом проводить сваривание нужно без жестких закреплений. Пластика таких швов повышается с помощью термообработки: нагревание до 1800° С, часовой выдержкой и охлаждением в печи. Хромовые швы с нормальной температурой сварки имеют низкую пластичность. Технический хром с толщиной от 1 до 2 мм по прочности достигает отметки в 30 кгс/мм². Это на 10 кгс/мм² меньше прочности основного металла. При этом величина относительного удлинения равна 7 %.

Для сваривания хрома камеру нужно разрядить, то есть давление должно находиться в пределах (6-8)*10^-6 мм рт. ст.. Особенно это касается электроннолучевого метода сварки.