Особенности процесса сварки молибденом

Момент сварки молибденомАтомная решётка молибдена имеет вид объёмного куба и не меняется до достижения температуры плавления. Он устойчив против серной, соляной, фосфорной, плавиковой кислот, расплавов металлов и щелочей. Взаимодействует с кислородом от 673 К, сильно окисляется с 873 К, чистый азот не воздействует до температуры 1273 К. Раствор можно произвести с помощью царской водки или азотной кислотой большой концентрации.

Сплавы молибдена имеют такие добавки:

  • Цирконий.
  • Ниобий.
  • Титан.

При применении в промышленности возникает ряд технических препятствий:

  • Пластичность достигается только при деформации.
  • Шов при сварке нарушает кристаллическую решётку металла, что приводит к хрупкости.

Первоначально молибден относился к несвариваемым металлам. Но высокие показатели плавления (1500-2000 °C), когда железо и никель переходят в жидкое состояние, вынудили на поиск решения проблемы.

В чистом виде молибден - серебристый металл, который хорошо куётся при высоких температурах, не подвержен влиянию воздуха, коррозии и полиморфным метаморфозам.

В сталях количество молибдена достигает 0,15–0,18%. Его специально добавляют для повышения ударных и температурных показателей, но при этом сварка затрудняется, а в переходных зонах образуются трещины. Он сильно выгорает и окисляется. Применяют специальную сварочную проволоку, которая обрабатывается никелем, хромом, ванадием. Это позволяет достичь прочных швов.

Сварка молибденом

Способ сварки молибденомЛучшие результаты при сварке достигаются при режиме р = 9,8 МПа, Т = 1973 K, t = 5 мин. При использовании этих параметров, изменений структуры материалов в зоне стыков не наблюдается. Улучшить свариваемость, можно используя металлические прокладки с мелкозернистой структурой.

Молибден сваривается методом контактной и дуговой сварки с использованием защитной атмосферы гелия, аргона. С задействованием твёрдого и мягкого припоя на основе серебра и меди. Рекристаллизация напрямую зависит от чистоты и степени деформации. При пересечении определённого порога поверхность становится хрупкой. По сравнению с другими металлами температурный коэффициент линейного расширения невелик α = 5,6. Из-за этого показателя сварку осуществляют в вакууме или аргоновой среде. А перед процедурой поверхность очищают от оксидной плёнки с помощью расплава.

Для сварки пригодно большинство припоев, которые используют при пайке вольфрама. Золото и никель помогут получить надёжное соединение и крепкий шов. Но такой припой не получил широкого распространения из-за дефицитных материалов.

Молибден и медь

Молибден и медь не растворяются друг в друге. Распространённые данные по молибденовой диффузионной сварке меди противоречивы. При использовании одинаковых параметров одни соединения обладают прочностью до 157 МПа, а другие хрупкие. Наибольшие показатели деформации меди достигались - р = 14,7 МПа, Т = 1223 K, t = 15–30 мин. При сохранении вакуумной плотности, такое соединение не обладает высокими показателями термической стойкости. Разница температурного расширения между медью и молибденом приводит к напряжению деталей при температурной обработке. Отсутствие диффузионной зоны в соединении не приводит к релаксационным процессам.

При связывании деталей из меди и молибдена с использованием сварки, нужно задействовать слой никеля, который растворим с обоими металлами. Гальваническим путём наносится слой толщиной 7–14 мкм. Лучший показатель при диффузионной сварке достигался с покрытием в один слой. Повторное нанесение или хромирование не увеличивает эффективность. Для достижения максимальной прочности сварки молибдена с медью через слой никеля, нужно использовать такие параметры - р = 14,7–15,7 МПа, Т = 1223–1323 K, t = 10–40 мин. При оптимальном режиме среднее электрическое сопротивление пластин 1,2 - 10 Ом.

Вольфрам и молибден

Процесс сварочных работ молибденомМолибденовая сварка вольфрама осуществляется - р = 19,6–39,2 МПа, Т = 1873–2173 K, t = 15–30 мин. После завершения процесса образец испытывают на изгиб. Лучшие показатели были получены - p = 19,6 МПа, Т = 2173 K, t = 15 мин. Но соединения получились недостаточно прочными, для повышения этого показателя используют промежуточную прокладку из тантала. С использованием танталовой фольги (толщина 50 мкм) осуществляют - р = 19,6 МПа, Т = 2173 K, t = 20 мин.

Исследование результатов сварки показывает полосу фольги, граница вольфрама волнистая. Для нормальной сварки тантала нужно увеличить в сварочной камере степень разряжения. Повышение времени выдержки до 60 минут не изменило микроструктуру. Но при использовании фольги молибдена толщиной 50 мкм, непровар исчез.

Сварочные соединения вольфрама очень хрупкие после вакуумного отжига, но после 1 часа этот показатель снижается.

Молибден широко используется в промышленности из-за своих технических характеристик, но его сварка требует особого обхождения. Использование специальной проволоки поможет значительно облегчить процесс.