Зварювання нікелю і його сплавів
Для з'єднання нікелю та деяких його конструкційних сплавів застосовуються наступні способи зварювання: газове і дугове вугільним електродом (в обмежених масштабах), покритими електродами, автоматичне під флюсом і в середовищі захисних газів, плазмове, електронно-променеве, електрошлакове.
До основних проблем, що виникають при зварюванні нікелю, особливо при зварюванні плавленням, належать забезпечення надійного захисту зони зварювання від газів атмосфери, застосування зварювальних матеріалів високої чистоти, а також розкислення і дегазація зварювальної ванни.
В якості найбільш ефективних розкислювачів для нікелю застосовують алюміній і титан. При виборі оптимального складу флюсів виходять з можливостей розкислення зварювальної ванни. Для зниження зростання кристалітів шва зварювання ведуть на обмеженій погонній енергії, а в метал шва вводять модифікатори (титан, молібден, алюміній та ін.). При зварюванні нікелю і його сплавів метал в зварювальній ванні менш рідкотекучий (більш в’язкий), ніж при зварюванні сталі і проплавляється на меншу глибину, тому необхідно збільшувати кут розроблення кромок і зменшувати їх притуплення.
Ручне дугове зварювання
При зварюванні нікелю використовують знижений струм з метою попередження перегріву електрода і отримання мінімально можливих внутрішніх напружень у шві. При цьому досягається також зниження угару розкислюючих і стабілізуючих елементів, що містяться в електродному дроті. Зварювання виконується при короткій дузі і невеликій швидкості, приблизно на 15% меншій ніж швидкості зварювання сталі (7 - 9 м/год). Незначні поздовжні коливання кінця електрода забезпечують хороше газовиділення та отримання більш щільних швів, ніж при поперечних коливаннях. Електрод тримають приблизно перпендикулярно до площини шва з нахилом не більше 15° у бік зварювальних кромок.
Рекомендується вести зварювання по можливості за один прохід. При великих товщинах у разі застосування багатопрохідного зварювання необхідне хороше очищення поверхні проміжних шарів. При зварюванні нікелю та його сплавів товщиною більше 15 мм використовується багатопрохідне зварювання з попереднім підігрівом кромок до 200…250°С, при ретельному зачищені проміжних проходів. Для зменшення деформацій довгі шви рекомендується виконувати ділянками з невеликими розривами, які заварюються після очищення від шлаку. Зварювання, зазвичай, проводять на мідних підкладках.
Зварювання в захисних газах
Найбільш широко для з’єднань нікелю і сплавів на його основі використовується аргоно-дугове зварювання неплавким (вольфрамовим) електродом з присаджувальним і без присаджувального дроту і в менший мірі - плавким електродом. Зварювання вольфрамовим електродом виконують на постійному струмі прямої полярності. Потрібне ретельне зачищення кромок, що зварюються і ділянок металу, що прилягають до них, на відстані 20...30 мм до металевого блиску через можливе насичення сіркою поверхні при зберіганні листів, знежирення кромок і присаджувального дроту ацетоном, уайт-спіритом, або бензином, захист аргоном зворотного боку шва. Зварювання нікелю виконується при мінімально можливій довжині дуги. Зварювальний струм обирають з розрахунку 40...50 А на 1 мм товщини основного металу, напруга дуги 10...12 В. При ручному аргоно-дуговому зварюванні неплавким електродом рекомендується застосовувати лівий спосіб при максимально можливій швидкості зварювання з мінімальними поперечними коливаннями електроду. Виліт неплавкого електроду 12-15 мм.
Зварювання під флюсом
Зварювання під флюсом виконують на постійному струмі зворотної полярності на звичайних стандартних апаратах. При зварюванні металу малих товщин (до 5...6 мм) стикові з’єднання готують без скосу кромок і без зазору. При товщині S=6...12мм – Vподібне розроблення кромок (α=60 - 70). При товщині S=12…20 мм – Х-подібне розроблення кромок. При зварюванні з повним проплавленням кромок використовують мідні або флюсові підкладки. Через високий електроопір нікелевого дроту, виліт електроду зменшують в 1,5-2 рази в порівнянні з вилітом сталевого дроту. Щоб уникнути перегріву металу та пов’язаного з ним надмірного росту зерна, зварювання намагаються виконувати швами невеликого перерізу.
Термічна обробка зварних з’єднань нікелевих сплавів
Зазвичай, для нікелю та його сплавів термічна обробка зварних з’єднань не потрібна.
Але для деяких жароміцних та жаростійких сплавів (нікелю з молібденом, нікелю з молібденом і хромом та ін.) бажана подальша термічна обробка. Встановлено, що оптимальні властивості сплавів можна отримати при загартуванні від температури 1050 - 1200°С і старінні при 800 - 850°С.
Для зварних з'єднань із технічного нікелю термічна обробка (нагрівання до 700 - 800°С з подальшим охолодженням на повітрі або у воді). дозволяє отримати дрібнозернисту і дезорієнтовану структуру, частково або повністю зняти зварювальні напруження.