Технология сварки меди: Технология сварки меди и ее сплавов – аргоном, инвертором, полуавтоматом, как варить в домашних условиях, чем сваривать с другими металлами

Содержание

Технология сварки меди и ее сплавов

Температура плавления меди 1083°С

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

Медь катодная

Электродная проволока Бр.КМц 3-1; МНЖКТ-5-1 -0,2-0,2; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ 4-3; БР.Х 0,7

При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С

М00к, М0к, М1к

Хорошая

Медь раскисленная

Mlp, М2р, МЗр

Хорошая

Медь рафинированная

М2, М3

Хорошая

Бронзы оловянные литейные

Электродная проволока той же марки, что и основной металл

При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С

Защитные газы Ar, Не, N2

Бр03Ц12С5, Бр05Ц5С5, Бр08Ц4, Бр010Ф1, Бр010Ц2

Удовлетворительная

Бр03Ц7С5Н1, Бр04Ц7С5, Бр010С10

Плохая

Бронзы безоловянистые литейные

БрА9Ж3Л

Хорошая

БрА9Мц2Л, БрА10ЖЗМц2, БрА11Ж6Н6, БрА7Мц15Ж3Н2ц2

Удовлетворительная

Бронзы деформируемые

Бр0ф7-0,2, БрХ1, БрКМц3-1, БрБ2

Хорошая

БрАМц9-2, БрАЖН9-5-2, БрАЖ9-4, БрСр1

Удовлетворительная

БрА5, БрА7

Плохая

Латуни деформируемые

Электродная проволока Бр.ОЦ 4-3; Бр.КМц 3-1; ЛК62-0,5; ЛК80-3; ЛМц59-0,2

При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С

JI96, ЛА77-2, ЛК80-2

Хорошая

ЛМцС58-2, ЛС3, Л062-1

Удовлетворительная

ЛС59-1, ЛС60-1

Плохая

Медь и сплавы на ее основе — бронзы, латуни, медно-никелевые сплавы качественно свариваются способом MIG/MAG в инертных газах.

Трудности при сварке

Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) осложняет сварку соединений с несимметричным теплоотводом;

Большая жидкотекучесть (в 2—2,5 раза выше, чем у стали) затрудняет сварку вертикальных и потолочных швов;

Интенсивное окисление с образованием закиси меди (Cu2О), хорошо растворяемой в расплавленном металле, приводит к образованию трещин;

Активная способность меди поглощать газы (кислород и водород) при расплавлении приводит к пористости шва и горячим трешинам

Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше чем у стали) влечет та собой значительные деформации и напряжения

Соединения для сварки меди

Подготовка к сварке

Разделку меди и ее сплавов на мерные заготовки можно выполнять шлифовальной машинкой, труборезом, на токарном или фрезерном станке, а также плазменно-дуговой резкой.

Кромки под сварку подготавливают механическим способом. Для меди толщиной 6-18 мм рекомендуются V- и X-образные разделки.

Подготовка кромок для сварки меди

Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Механическую зачистку кромок выполняют наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать наждачную бумагу и абразивный камень с крупным зерном не рекомендуется.

Главное при сварке меди — защита сварочной ванны от кислорода. Она достигается при помощи раскисления фосфором, алюминием и серебром. Поэтому следует использовать электродную проволоку, легированную этими раскислителями.

Свариваемые кромки и присадочную проволоку можно очищать травлением в растворе, состоящем из:

  • 75 см3/л HNO2;
  • 100см3/л H2SO4:
  • 1 см3/л НСl

с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом.

Предварительный подогрев конструкций с толщиной стенки 10-15 мм возможен газовым пламенем, рассредоточенной дугой или другими способами.

Сборку стыков под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор в стыкуемых заготовках соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и осмотреть, чтобы на них не было горячих трещин. При сварке в нижнем положении используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.

Выбор параметров режима сварки

Плавящимся электродом в защитных газах эффективнее всего сваривать медь толщиной не менее 6-8 мм. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности.

Медь хорошо сваривается плавящимся электродом в аргоне, азоте, в смеси аргона с азотом и в гелии. Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления кромок детали подогревают до 200-500°С. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине металла более 4,5 мм, а в азоте — более 8 мм

Одним из важнейших параметров режима сварки меди плавящимся электродом является длина дуги. Шов качественно формируется при длине дуги 4-5 мм.

Стыковые соединения сваривают на подкладных элементах. Импульсно-дуговая сварка (ИДС) в аргоне дает возможность выполнять вертикальные и потолочные швы, позволяет сваривать тонкий металл. При сварке в азоте процесс идет с короткими замыканиями (КЗ) с повышенным разбрызгиванием или крупнокапельным переносом (КР)

Техника сварки

Для повышения стойкости металла шва к образованию горячих трещин рекомендуются проволоки Бр.АЖНМц 8,5-4-5-1,5; Бр.МцФЖН 12-8-3-3; ММц40, Механические свойства сварных соединений в этом случае соответствуют свойствам основного металла.

Ориентировочные режимы сварки меди в нижнем положении

Вид соединения

Размеры, мм

Процесс сварки

Газ

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В Скорость сварки, м/ч Диаметр электрода, мм Вылет электрода, мм Расход газа, л/мин

S

b

Сварное соединение меди

0,8-1

0+0,5

ИДС
КЗ

Ar
N2

80-110
80-110

18-20
18-20

30-45

0,8-1,2
0,8

10-14
10-12

7-9

Стыковое сварное соединение меди

2-3

1-1,5

ИДС
КЗ
КЗ

Ar
N2
Ar

140-210
140-200
140-200

19-23
20-25
19-23

25-35
25-35
25-30

0,8-1,6
0,8-1,2
0,8-1,2

10-18
10-14
10-14

8-10
8-9
8-10

Угловое сварное соединение меди

5-6

2-3

КЗ
СТР
ИДС

N2
Ar
Ar

250-320
250-320
250-320

24-27
23-26
23-28

22-28
20-25
20-25

1-1,4
1-1,6
1,2-3

10-16
10-18
12-30

10-12

8-10

3-3,5

СТР
СТР
КР

Ar
He
N2

350-550
300-500
300-500

32-37
33-38
34-39

18-20
20-22
20-28

2-3
1,6-3
1,6-3

20-35
18-35
18-35

14-16
30-40
14-16

Стыковое соединение меди

12-14

1,5-2,5

СТР
СТР
КР

Ar
He
N2

300-500
270-500
280-500

28-36
32-38
32-39

16-18
18-22
18-22

2-4
1,5-3
1,5-3

20-40
18-35
18-35

14-18
30-40
14-16

16-20

3-4

СТР
СТР
КР

Ar
He
N2

350-680
350-650
350-650

32-39
34-42
35-42

16-18
16-20
16-20

2-4
2-4
2-4

20-40

14-18
30-50
14-18

Медь сваривают с минимальным числом проходов.

Сварку ведут «углом вперед» справа налево. Для формирования обратной стороны шва стыковых соединений используют графитовые или медные водоохлаждаемые подкладки. Двухсторонние соединения выполняют с формированием шва на весу или по подварочному шву наложенному ручной аргонодуговой сваркой W-электродом.

Бронзы

Бронзы — сплавы меди с алюминием. Их обозначают двумя буквами «Бр» начальными буквами русских названий легирующих элементов и рядом чисел, указывающих содержание этих элементов в %.

Так, марка БрАЖМц 10-3-1,5 означает, что бронза содержит 10% алюминия, 3% железа, 1,5% марганца. В конце некоторых марок литейных бронз ставится буква «Л».

Ориентировочные режимы сварки бронз Бр.АМц 9-2, Бр.АЖМц 9-5-2 и латуни ЛМНЖ 55-3-1 в аргоне в нижнем положении (постоянный ток, обратная полярность, проволока Бр. АМц 9-2)

Вид соединения

Размер, мм

Процесс сварки

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В

Скорость сварки м/ч

Диаметр электрода, мм

Вылет электрода, мм

Расход газа, л/мин

S

b

Сварное соединение бронзы

3

0+1

ИДС
КЗ

150-190
160-190

23-26
22-25

20-25
20-25

1-1,5
1-1,5

10-16
10-16

8-10
9-11

Тавровое соединение бронзы

4-5

0+1,5

ИДС
КЗ

140-220
160-220

23-26
22-26

20-22
20-22

1-1,5
1-1,5

10-16
10-16

10-12
10-12

Сварное соединене бронзы

8-10

0+1,5

0+2

СТР
СТР

300-400
375-450

29-33
31-36

25-32
30-35

2-4
2-4

20-35
20-35

12-16
14-16

Сварное соединение бронзы

14-16

0+2

СТР

400-650

33-38

20-25

2-5

20-40

16-20

Сварное соединение бронзы

24-26

0+2

СТР

400-800

33-42

18-30

2-5

20-40

16-20

Трудность сваривания бронз объясняется их повышенной жидкотекучестью. При сварке бронз возникают трудности, вызванные образованием окиси алюминия, поэтому способ и технологию сварки выбирают такими, как и при сварке алюминия, а режимы — характерные для медных сплавов.

Латуни

Сплавы меди с цинком — это латуни, или медноцинковые латуни. Для улучшения свойств в сплав добавляют Al, Mn, Ni, Fe, Sn, Si и др. Такие латуни называются специальными.

Латуни обозначают буквой «Л», справа от которой пишут буквенное обозначение специально вводимых элементов (кроме Zn). затем цифру, указывающую процент меди, и наконец, проценты специально вводимых добавок в той же последовательности, в какой записаны сами элементы. В маркировке элементы обозначаются русскими буквами: Л — алюминий, Б -бериллий, О — олово, С — свинец, Н — никель, Мц — марганец, К — кремний, Мг — магний, X — хром, Ц — цинк.

ЛТ 96 — (томпак) означает медно-цинковую латунь с содержанием 96% меди и 4% цинка.

Л 68 — медноцинковая латунь с содержанием 68% меди и 32% цинка.

ЛАЖМц 70-6-3-1 — это специальная латунь с содержанием 70% меди, 6% алюминия, 3% железа, 1% марганца, 20% цинка.

Особенность сварки латуней — интенсивное испарение цинка при температуре 907°С. При этом ухудшаются механические свойства сварного соединения. Для уменьшения выгорания цинка эффективны сварка на пониженной мощности дуги, применение присадочной проволоки с кремнием, который создает на поверхности сварочной ванны окисную пленку (SiO2), препятствующую испарению цинка.

Технология сварки меди и ее сплавов



Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!


Особенностью сварки Сu и ее сплавов является склонность швов к образованию горячих трещин. Кислород, сурьма, висмут, сера и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики, которые скапливаются по границам кристаллитов. Это требует ограничения содержания примесей в меди: O2 — до 0,03, Bi — до 0,003, Sb —до 0,005, Рb —до 0,03% (по массе). Для ответственных конструкций содержание этих примесей должно быть еще ниже: 02≤0,01, Bi≤0,0005, Pb≤0,004 %. Для особо ответственных изделий содержание O2 должно быть значительно ниже — менее 0,003 % (по массе). Содержание S не должно превышать 0,1 % (по массе).

Склонность к порообразованию

Медь и ее сплавы проявляют повышенную склонность к образованию пор в металле шва и околошовной зоне. Причиной образования пор является водород, водяные пары или образующийся углекислый газ при взаимодействии окиси углерода с закисью меди.

Высокие градиенты температуры способствуют развитию термической диффузии водорода в зоне термического влияния, что приводит к сегрегации водорода вблизи линии сплавления и увеличивает вероятность возникновения дефектов: пор, трещин. Растворимость водорода в меди зависит от содержания в ней кислорода и легирующих компонентов.

При сварке латуней причиной пористости может стать испарение Zn, температура кипения которого ниже температуры плавления Cu и составляет 907 °С. Испарение Zn уменьшает введение Мn или Si.

При сварке бронз выгорание легирующих примесей также может стать причиной появления пористости.

Подготовка под сварку

Свариваемый металл и электродная проволока перед сваркой тщательно очищаются от окислов механически (шабером, наждаком и пр.) или химически (травлением в растворе, содержащем в 1 л 75 мл HNO3, 100 мл H2,SO4, 1 мл НСl, остальное — дистиллированная вода, с последующей промывкой в воде, затем обезжириваются).

Выбор технического процесса сварки изделия в первую очередь определяется его назначением, сложностью (наличие коротких или криволинейных швов в различных пространственных положениях, труднодоступных мест), а также числом изготавливаемых изделий (серия) и требованиями, предъявляемыми к их качеству.

Газовая сварка

При единичном производстве и ремонтных работах рекомендуется использовать газовую сварку, в процессе которой осуществляется подогрев и начальная термическая обработка изделия. Невысокие температурные градиенты уменьшают воздействие сварочного термического цикла на металл в зоне сварки (шов, зона термического влияния). Возможно раскисление и легирование металла через присадочную проволоку. Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов.

Газовая горелка — тепловой источник малой сосредоточенности, поэтому для сварки меди желательно использовать ацетилено-кислородную сварку, обеспечивающую наибольшую температуру ядра пламени. Для сварки толщин более 10 мм рекомендуется применять две горелки, из которых одна используется для подогрева, а вторая для образования сварочной ванны.

Для сварки меди и бронз используют нормальное пламя β = vO2/vC2H2 =1,05÷1,10, а для сварки латуней β= 1,3÷1,4 (с целью уменьшения выгорания цинка).

Раскисление металла сварочной ванны, несмотря на защиту от окружающей среды продуктами сгорания, производится извлечением закиси меди флюсами или введением раскислителей через присадочную проволоку.

Сварочные флюсы для меди содержат соединения бора (борная кислота, борный ангидрид, бура), которые растворяют закись меди, образуя легкоплавкую эвтектику, и выводят ее в шлак. Кроме соединений бора, флюсы могут содержать фосфаты и галиды (табл. 27.1).


Флюсы наносят на зачищенные и обезжиренные свариваемые кромки по 10—12 мм на сторону. Дополнительно их можно вносить с помощью присадочного металла, на который наносят покрытие из компонентов флюса и жидкого стекла с добавками древесного угля [10—20 % (по массе)]. При сварке алюминиевых бронз в состав флюса надо вводить фториды и хлориды, растворяющие Аl2О3, который получается при окислении алюминия в составе бронзы.

При сварке Сu толщиной до 3 мм разделку кромок не производят, в качестве присадочной проволоки используют медь Ml или М2, так как медь не успевает существенно окислиться. При больших толщинах применяют присадочную проволоку, легированную раскислителями. При сварке медных сплавов состав присадочной проволоки должен совпадать с составом основного металла. При сварке латуней следует применять кремнистую латунь ЛК80-3. Медь больших толщин сваривают в вертикальном положении. После сварки осуществляют проковку в подогретом состоянии (до 300—400 °С) с последующим отжигом. При проковке получается мелкозернистая структура шва и повышаются его пластические свойства.

При правильно выполненной сварке и последующей проковке сварные швы имеют прочность σв= 166÷215 МПа и угол загиба 120—180°.

Ручная сварка

Выполняется на постоянном токе обратной полярности. Ориентировочные режимы приведены в табл. 27.2.


Медь толщиной до 4 см сваривают без разделки кромок, до 10 мм — с односторонней разделкой при угле скоса кромок до 60—70° и притуплении 1,5—3 мм. При большей толщине рекомендуется Х-образная разделка.

Для сварки латуней, бронз и медноникелевых сплавов применяются электроды марок ММЗ-2, Бр1/ЛИВТ, ЦБ-1, МН-4 и др. Широкое применение нашли электроды с покрытием «Комсомолец-100», в состав покрытия входят следующие компоненты, % (по массе): плавиковый шпат 10, полевой шпат 12, ферросилиций 8, ферромарганец 50, жидкое стекло 20. Подогрев свариваемых кромок необходим при толщине более 4 мм, при толщине 5—8 мм металл подогревают до 200—300 °С, при толщине 24 мм 750—800 °С.

Теплопроводность и электропроводность металла шва при сварке покрытыми электродами значительно снижаются. В процессе плавления электрода с покрытием в металл шва переходит часть легирующих компонентов и электропроводность шва составляет порядка 20 % от электропроводности меди Ml. Механические свойства швов, выполненных дуговой сваркой покрытыми электродами, вполне удовлетворительны: σв= 176÷196 МПа, угол загиба 180°.

Ручная дуговая сварка латуни применяется редко, так как интенсивное испарение Zn затрудняет работу сварщика. При сварке латуни применяют предварительный подогрев, пониженные токи и повышенные скорости. Сварные соединения из латуни Л62 имеют σв 243—340 МПа, угол загиба 126—180°.

Сварку бронз покрытыми электродами выполняют постоянным током обратной полярности как с подогревом, так и без предварительного подогрева, применяемые токи 160—280 А, диаметр электродов 6—8 мм.

Автоматическая сварка под флюсом

Основным преимуществом автоматической сварки Сu под флюсом является возможность получения стабильных высоких механических свойств без предварительного подогрева. Поэтому при изготовлении крупногабаритных сварных конструкций из Сu больших толщин технологический процесс достаточно прост и почти не отличается от процесса сварки сталей.

Химические составы некоторых флюсов, применяющихся для автоматической сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом (ГОСТ 9087—69), приведены в табл. 27.3.


При сварке меди под такими кислыми флюсами в металл шва переходят Si и Мn, в результате ухудшаются тепло- и электрофизические свойства соединений по сравнению с основным металлом. Применение бескислородных фторидных флюсов, например марки АН-M1, который содержит, % (по массе), 55 MgF2, 40 NaF, 5 BaF2, позволяет получать швы, удельное сопротивление которых в 1,5 раза ниже, а теплопроводность в 2 раза выше по сравнению со швами, выполненными под кислым флюсом АН-348А.

Для электродуговой сварки меди используются керамические флюсы: ЖМ-1 для сварки меди и К-13МВТУ для сварки меди со сталью.

Режимы сварки меди под флюсом К-13МВТУ приведены в табл. 27.4.

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности при жестком закреплении на подкладках из охлаждаемой меди (толщиной до 2,5 мм) или на графите (толщиной 5—6 мм). Состав флюса К-13МВТУ, % (по массе): глинозем 20, плавиковый шпат 20, кварцевый песок 8—10, магнезит 15, мел 15, бура безводная 15—19, порошок алюминия 3—5. Применение керамического флюса позволяет раскислить и легировать металл шва, электро- и теплопроводность металла шва получаются на уровне исходного металла.

С увеличением толщины металла керамические флюсы становятся ограниченно пригодными, так как не обеспечивают требуемой плотности и необходимой пластичности соединения. Снизить пористость при сварке Cu и хромистой бронзы позволила смесь, состоящая из 80 % (по массе) флюса АН-26С и 20 % флюса АН-20С. Лучшие результаты по плотности швов обеспечивает флюс сухой грануляции АН-М13 (ВТУ ИЭС 56Ф—72).

Для сварки латуни применяют плавленые флюсы (АН-20, ФН-10), а также специально разработанный для латуней флюс МАТИ-53. Ориентировочный режим сварки латуни толщиной 12 мм: ток дуги Iд = 450÷470 А, напряжение Uд = 30÷32В, скорость сварки vсв = 25 м/ч, используется односторонняя сварка без разделки кромок в один проход. Предел прочности сварного соединения из латуни марок Л62, ЛМд58-2, Л062-1, выполненного проволокой БрОЦ4-3 под флюсом АН-20, без усиления шва составляет 245—343 МПа, а с усилием шва 294— 392 МПа, угол загиба 100—180°.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для соединения меди со сталью. Сварка производится со смещением электрода на медь, практически без оплавления стали: расплавленная медь смачивает стальную кромку и соединение образуется за счет диффузии меди в сталь. Применяется специальная разделка кромок: скос только медной кромки под углом 45° с притуплением, равным половине толщины. Стыковое или угловое соединения собираются без зазора, расстояние оси электрода от края медной кромки составляет 0,65—0,70 толщины меди. Режим сварки такой же, как и при сварке медных соединений, но сварочный ток снижают на 15—20%- Сварные соединения медь — низкоуглеродистая сталь обладают хорошими механическими свойствами: σв = 205÷225 МПа, ψ=59÷72%, KCU = 343÷981 кДж/м2.

Электрошлаковая сварка меди и ее сплавов

Применяется для Сu больших толщин 30—55 мм. Легирование шва осуществляют, применяя пластинчатые электроды соответствующего состава. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления меди, применяются легкоплавкие флюсы системы NaF—LiF—CaF2, которые обеспечивают устойчивый процесс, подогрев и плавление кромок на требуемую глубину, хорошее формирование шва и легкое удаление шлаковой корки. Особенностью режимов электрошлаковой сварки меди являются повышенные сварочные токи: I = 800÷1000 А, Uд =  40÷50 В, скорость подачи пластинчатого электрода 12— 15 м/ч. Механические свойства металла шва мало отличаются от свойств основного металла: σв=190÷197 МПа, δ=46÷47%, KCU= 1559÷1579 кДж/м2, α=180°.

Дуговая сварка в защитных газах

Ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку Cu и ее сплавов можно производить плавящимся и неплавящимся электродом. Наиболее часто применяют сварку вольфрамовым электродом с подачей присадочного металла в виде проволоки непосредственно в зону дуги, узкой профилированной про-ставки, закладываемой в стык, или с применением технологического бурта на одной из стыкуемых деталей. Реже применяется сварка плавящимся электродом.

В качестве защитных газов используют азот особой чистоты по МРТУ 6-02-375—66, аргон сорта высший по ГОСТ 10157—79, гелий высшей категории качества марок А и Б по ТУ 51-940—80, а также их смеси в соотношении по объему 50—75 % аргона.

При сварке в среде аргона плавящимся электродом процесс неустойчив, с трудом устанавливается стабильный струйный перенос металла в сварочной дуге. При сварке в среде азота эффективный и термический КПД дугового разряда выше, чем для аргона и гелия. Глубина проплавления получается выше, но устойчивость дугового разряда в азоте ниже, чем в аргоне и гелии. Несмотря на высокую чистоту защитных газов, медь при сварке подвергается окислению и может возникать пористость, что определяет необходимость применения легированных присадочных и электродных проволок.

Сварку меди неплавящимся электродом осуществляют на постоянном токе прямой полярности. При сварке электрод располагают строго в плоскости стыка, наклон электрода 60—80° «углом назад». При сварке Сu толщиной более 4—5 мм рекомендуется подогрев до 300—400 °С.

Присадочные проволоки из чистой меди Ml, М0 при сварке обеспечивают получение металла шва, по составу и физическим свойствам близкого к основному металлу, однако механические свойства сварного соединения понижены, наличие пористости уменьшает плотность металла шва. При введении в состав присадочных проволок раскислителей и легирующих компонентов механические свойства возрастают, но, как правило, снижается тепло- и электропроводность металла шва, что в ряде случаев недопустимо. В таких случаях рекомендуются присадочные проволоки, легированные сильными раскислителями в микроколичествах, которые после сварки не остаются в составе твердых растворов, а переходят в свои соединения и образуют  высокодисперсные шлаковые включения и поэтому не влияют на физические свойства металлов.


Составы присадочных проволок приведены в табл. 27.5. Применение присадочных проволок для сварки чистой меди, приведенных в табл. 27.5, позволяет получить металл шва с физическими и механическими свойствами на уровне основного металла Ml, коррозионная стойкость сварных соединений такая же, как и у основного металла.

Другие способы сварки

Медь, как металл высокой пластичности, хорошо сваривается всеми видами сварки термомеханического класса, кроме контактной сварки, так как медь обладает малым переходным электрическим сопротивлением. Для приварки выводов из тонких медных проволок в изделиях электронной техники используют термокомпрессионную сварку. Для более крупных изделий сложной конфигурации широко применяют диффузионную сварку в вакууме, позволяющую получать соединения меди не только с медью, но и с другими металлами и даже неметаллическими материалами.

Холодную сварку меди пластической деформацией сдвига или сдавливания используют для сварки медных шин в энергетических установках. В этом случае обеспечивается удовлетворительное электрическое сопротивление сварных соединений.

См. также:

Технология электродуговой и газовой сварки меди

Сварка меди имеет существенные отличия от варки стали и представляет собой довольно специфический процесс, на который влияют физико-механические свойства этого цветного металла. Во-первых, медь обладает в 6 раз большей теплопроводностью, чем сталь. Во-вторых, металл очень активно взаимодействует в расплавленном виде с газами, содержащимися в атмосфере. При этом образуется закись Cu2О и водяной пар, которые значительно ухудшают качество швов. В-третьих, меди присуща жидкотекучесть. В-четвертых, мышьяк, свинец, висмут, сурьма, которые могут присутствовать в ее составе в виде примесей, также усложняют процесс скрепления.

Процесс сварки меди

Медь имеет более высокие требования к технологии сварки, нежели обычный металл.

В связи с этим сварка меди и ее сплавов требует тщательного соблюдения технологии.

Скрепление с помощью дуговой сварки

Чтобы получить качественные швы, на производстве и в домашних условиях довольно часто используется электросварка. Работы выполняются при помощи угольных, несгораемых вольфрамовых и молибденовых, медных или бронзовых электродов. Для защиты от образования закиси меди применяют специальный флюс или покрытие, которые под воздействием высокой температуры образуют защитную атмосферу.

Более широко используется сварка меди аргоном или в среде другого защитного газа: азота или смеси аргона (от 1/2 до 3/4 частей) с гелием.

Общие особенности выполнения работ:

Сварка медных изделий

Сварка медных изделий требует большей силы тока, чем при работе со сталью.

  • применяют силу тока большую, чем при работе со сталью;
  • предварительно проводят зачистку кромок до металлического блеска или протравку их азотной кислотой с дальнейшим промыванием с помощью воды;
  • детали соединяют плотно, чтобы не образовывались зазоры;
  • края раскрывают на 90°;
  • края листов, толщина которых составляет от 1 до 3 мм, отбортовывают, присадочная проволока не применяется;
  • при толщине больше 6 мм детали перед свариванием нагревают до 300-400°С;
  • после работы швы и переходные зоны проковывают, причем металл до 6 мм проковывают холодным, толще – при нагреве до 200-300°С, выше нагревать нельзя, так как металл становится хрупким;
  • затем детали отжигают, нагревая до 550-600°С, а затем быстро охлаждая в холодной воде.

Читайте также:

Как правильно производится сварка труб.

Особенности сварки трением.

Вернуться к оглавлению

Применение угольных электродов

Режим работы:

Толщина меди, мм 1 2 4 6 12
Диаметр электродов, мм 4 6 6 8 9
Ток, А 135-180 195-200 250-330 315-430 420-550

Применяют постоянный ток прямой полярности, напряжение которого 40-55 В, дуга при варке должна составлять 10-15 мм. Сварку проводят без задержек максимально быстро, с применением проволоки из чистой (электролитической) меди или бронзы, содержащей примесь фосфора. Наклон электрода должен составлять 70-80°, прутка – 30°. Присадку нельзя опускать в сварочную ванну, ее надо держать между электродами и деталями, чтобы расплавленная медь скапывала в шов.

Состав защитных флюсов

Номер флюса 1 2 3 4
Процентное содержание Борная кислота __ 50 10-20 __
Бура прокаленная 100 50 60-70 50
Фосфорнокислый калий __ __ __ 15
Кремниевая кислота __ __ __ 15
Древесный уголь __ __ __ 20
Поваренная соль __ __ 20-30 __

Вернуться к оглавлению

Использование электродов из металла

Электроды для сварки

Электроды для сварки используются из меди или бронзы.

Для сварки меди и ее сплавов применяются электроды, изготовленные из меди или бронзы, на которые нанесено покрытие из раскислителя.

Чтобы обратная сторона шва формировалась лучше, выполняется сварка на медной подкладке. Толщина листов при данном методе должна составлять не больше 4 мм. Нужно также внимательно следить, чтобы расстояние между подкладкой и деталями составляло не больше половины миллиметра.

Легче варить детали, насыпая под шов в канавку подкладки тот же раскислитель, из которого сделано покрытие электродов.

Режим работы

Диаметр электродов, мм 3 4 5
Сила постоянного тока, А 90-110 120-140 170-190

Применяют обратную полярность тока. Работа выполняется быстро, дуга должна быть минимальной, применяемый флюс марки ММЗ-2.

Содержание в меди кислорода при варке металлическими электродами должно быть не более 0,01%, если его больше, то соединение выполняют при помощи угольных электродов.

Скрепление выполняют, также используя вольфрамовые и молибденовые электроды для сварки меди и ее сплавов с применением среды защитных газов (аргона, азота, аргоно-гелиевой смеси).

Одной из разновидностей соединения является контактная сварка меди. При этом способе на соединяемые детали воздействуют током, нагревая место стыка, и давлением электродов, пластически деформируя зону соединения. Применяется преимущественно на промышленных предприятиях для автоматизации массового или серийного производства однотипных изделий.

Вернуться к оглавлению

Соединение медных деталей ацетиленом

Схема газовой сварки меди

Схема газовой сварки меди.

Газовая сварка меди осуществляется с помощью пламени, мощность которого составляет для деталей толщиной до 1 см 150 л/ч ацетилена на 1 мм. Если толщина металла больше 1 см – 200 л/ч на 1 мм, причем стыковку лучше осуществлять при помощи двух горелок одновременно с подачей по 100 л/ч ацетилена на 1 мм толщины меди каждой. Пламя направляют под углом 90°. Расстояние между горелкой и соединением должно составлять от 3 до 6 мм. Сваривание проводят максимально быстро и без задержек, шов должен быть однослойным. Применяют только восстановительное пламя. Избыток как кислорода, так и ацетилена приводит к некачественному соединению. Варке ацетиленом подвергают соединения только встык или угловые. Стыков внахлест и втавр стараются не выполнять.

Медь толщиной меньше 2 мм варят без присадок. Под детали подкладывают асбестовую или графитовую прокладку, чтобы расплавленный металл не протекал и уменьшился отвод тепла.

Перед работой обязательно кромки механически очищают от верхней пленки окислов до чистого металла или применяют протравку с помощью азотной кислоты, затем детали промывают водой.

В качестве присадки используют чистую (электролитическую) медь или с небольшим количеством раскислителей.

Проволоку применяют толщиной:

Толщина медного листа, мм до 1,5 1,5-2,5 2,5-4 4-8 8-15 больше 15
Диаметр проволоки, мм 1,5 2 3 4-5 6 8

При варке применяют такие же флюсы, как и при варке электродуговым методом. Флюс № 4 используют с проволокой, которая не содержит раскислителей.

Более передовой метод – использование при газовой сварке газообразного флюса БМ-1. Наконечник горелки при этом берут на номер больше, чтобы не снижать нагрев и скорость варки.

Технология сварки меди и ее сплавов: бронзы, латуни – значительно упрощается с применением специально разработанного аппарата КГФ-2-66, который обеспечивает засасывание порошкообразного флюса ацетиленом и подачу его прямо в пламя горелки.

После соединения, как и при электродуговой сварке, шов при необходимости подвергают проковке и отжигают.

Если технология сварки полностью соблюдена, то в результате получают швы самого высокого качества, которые обеспечат надежное использование изделия на весь период эксплуатации.

Технология сварки меди. Технология электродуговой и газовой сварки меди.

  • Соединение медных деталей ацетиленом

Сварка меди имеет существенные отличия от варки стали и представляет собой довольно специфический процесс, на который влияют физико-механические свойства этого цветного металла. Во-первых, медь обладает в 6 раз большей теплопроводностью, чем сталь. Во-вторых, металл очень активно взаимодействует в расплавленном виде с газами, содержащимися в атмосфере. При этом образуется закись Cu 2 О и водяной пар, которые значительно ухудшают качество швов. В-третьих, меди присуща жидкотекучесть. В-четвертых, мышьяк, свинец, висмут, сурьма, которые могут присутствовать в ее составе в виде примесей, также усложняют процесс скрепления.

Медь имеет более высокие требования к технологии сварки, нежели обычный металл.

В связи с этим сварка меди и ее сплавов требует тщательного соблюдения технологии.

Скрепление с помощью дуговой сварки

Чтобы получить качественные швы, на производстве и в домашних условиях довольно часто используется электросварка. Работы выполняются при помощи угольных, несгораемых вольфрамовых и молибденовых, медных или бронзовых электродов. Для защиты от образования закиси меди применяют специальный флюс или покрытие, которые под воздействием высокой температуры образуют защитную атмосферу.

Более широко используется сварка меди аргоном или в среде другого защитного газа: азота или смеси аргона (от 1/2 до 3/4 частей) с гелием.

Общие особенности выполнения работ:

Сварка медных изделий требует большей силы тока, чем при работе со сталью.

  • применяют силу тока большую, чем при работе со сталью;
  • предварительно проводят зачистку кромок до металлического блеска или протравку их азотной кислотой с дальнейшим промыванием с помощью воды;
  • детали соединяют плотно, чтобы не образовывались зазоры;
  • края раскрывают на 90 ° ;
  • края листов, толщина которых составляет от 1 до 3 мм, отбортовывают, присадочная проволока не применяется;
  • при толщине больше 6 мм детали перед свариванием нагревают до 300-400 ° С;
  • после работы швы и переходные зоны проковывают, причем металл до 6 мм проковывают холодным, толще – при нагреве до 200-300 ° С, выше нагревать нельзя, так как металл становится хрупким;
  • затем детали отжигают, нагревая до 550-600 ° С, а затем быстро охлаждая в холодной воде.

Вернуться к оглавлению

Применение угольных электродов

Режим работы:

Применяют постоянный ток прямой полярности, напряжение которого 40-55 В, дуга при варке должна составлять 10-15 мм. Сварку проводят без задержек максимально быстро, с применением проволоки из чистой (электролитической) меди или бронзы, содержащей примесь фосфора. Наклон электрода должен составлять 70-80 ° , прутка – 30 ° . Присадку нельзя опускать в сварочную ванну, ее надо держать между электродами и деталями, чтобы расплавленная медь скапывала в шов.

Состав защитных флюсов

Вернуться к оглавлению

Использование электродов из металла

Электроды для сварки используются из меди или бронзы.

Для сварки меди и ее сплавов применяются электроды, изготовленные из меди или бронзы, на которые нанесено покрытие из раскислителя.

Чтобы обратная сторона шва формировалась лучше, выполняется сварка на медной подкладке. Толщина листов при данном методе должна составлять не больше 4 мм. Нужно также внимательно следить, чтобы расстояние между подкладкой и деталями составляло не больше половины миллиметра.

Легче варить детали, насыпая под шов в канавку подкладки тот же раскислитель, из которого сделано покрытие электродов.

Режим работы

При варке применяют такие же флюсы, как и при варке электродуговым методом. Флюс № 4 используют с проволокой, которая не содержит раскислителей.

Более передовой метод – использование при газовой сварке газообразного флюса БМ-1. Наконечник горелки при этом берут на номер больше, чтобы не снижать нагрев и скорость варки.

Технология сварки меди и ее сплавов: бронзы, латуни – значительно упрощается с применением специально разработанного аппарата КГФ-2-66, который обеспечивает засасывание порошкообразного флюса ацетиленом и подачу его прямо в пламя горелки.

После соединения, как и при электродуговой сварке, шов при необходимости подвергают проковке и отжигают.

Если технология сварки полностью соблюдена, то в результате получают швы самого высокого качества, которые обеспечат надежное использование изделия на весь период эксплуатации.

Сварка цветных металлов значительно отличается от сварки сталей. Цветные материалы, как правило, имеют более высокую теплопроводность, в расплавленном состоянии активно реагируют с газами, содержащимися в атмосферном воздухе.

Чтобы исключить негативные последствия, приходится более тщательно готовить изделие к сварке, подбирать и правильно выполнять сам процесс получения неразъемного соединения.

Оборудование техника и технология электросварки цветных металлов достаточно специфичны и во многом зависят от их физико-механических свойств.

Техническая часть сварочных работ

Свойства меди, влияющие на качество

Технология работы с медью – достаточно сложный процесс. Затруднения вызывают следующие свойства материала:

  • легкая окисляемость в расплавленном состоянии;
  • пониженная стойкость металла шва против возникновения пор. Поры образуются в результате выделения водяного пара и, возможно, водорода в процессе кристаллизации ;
  • высокая теплопроводность Cu;
  • высокий коэффициент линейного расширения Cu. Этот показатель выше в 1,5 раза, чем у стали;
  • повышенная текучесть.

Тем не менее, во многих отраслях промышленности широко применяются медные изделия, поэтому было разработано несколько способов сваривания этого материала, в том числе газовая и .

Газовая сварка меди

В качестве защитного газа применяется аргон высшего сорта (ГОСТ 10157-79) или смесь аргона с гелием (50-75% аргона).

Наиболее часто сварку меди в домашних условиях и на производстве производят вольфрамовым (неплавящимся) электродом.

В качестве присадки используют проволоку или узкую профилированную проставку, закладываемую в стык, а также с применением технологического бурта на одной из свариваемых деталей.

Сварка меди аргоном неплавящимся электродом характеризуется хорошей устойчивостью дуги. Аргонодуговую сварку применяют при соединении деталей малой толщины (до 4 мм) и в труднодоступных местах.

Техника сварочных работ

1. Сварка вольфрамовым электродом выполняется при постоянном токе прямой полярности.

2. Электрод должен быть сориентирован строго в плоскости стыка, наклоняя его углом назад на 60-80 градусов.

3. В случае сварки меди толщиной более 4-5 мм требуется предварительный подогрев до 300-400 градусов Цельсия.

4. Электродную проволоку и кромки основного металла перед сваркой зачищают до свежего металла. Медь толщиной до 5-6 мм можно варить без разделки кромок.

  • Зазоры между кромками в мм:
  1. При h листов равной 2 мм – до 0,5;
  2. При h листов равной 3 мм – от 0,5 до 1;
  3. При h листов равной 4 мм – от 1 до 1,5;
  1. При h равной 2 мм – 100-120А;
  2. При h равной 3 мм – 200-230 А;
  3. При h равной 4 мм – 380-400 А.
  • Скорость ручной дуговой сварки:
  1. При h основного металла 2 и 4 мм – от 25 до 30 м/ч;
  2. При h основного металла 4 мм – от 30 до 35 м/ч.
  • Расход аргона:
  1. При h равной 2 мм – от 10 до 12 л/мин;
  2. При h равной 3 и 4 мм – от 12 до 14 л/мин.

При соеди

Сварка меди и ее сплавов. Сварка

Сварка меди и ее сплавов

Медь относится к тяжелым цветным металлам. Ее плотность составляет 8,9 г/см3, что выше, чем у железа. Благодаря высокой электропроводности, теплопроводности и коррозионной стойкости медь заняла прочное место в электропромышленности, приборной технике и химическом машиностроении для изготовления разнообразной аппаратуры. Медь и многие ее сплавы применяют для изготовления изделий криогенной техники.

Промышленность выпускает медь марок МО (99,95 % Cu, примеси не более 0,05 %), М1 (99,90 % Cu, примеси не более 0,1 %) и др. Чистая медь хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии, малочувствительна к низким температурам. При повышении температуры прочность свойства меди изменяется в широких пределах.

При дуговой сварке меди следует учитывать, что теплопроводность меди примерно в шесть раз больше теплопроводности железа. При температуре 500–600 °C медь приобретает хрупкость, а при 700–800 °C прочность меди снижается настолько, что уже при легких ударах образуются трещины. Температура плавления меди 1080–1083 °C.

Свариваемость меди в значительной степени зависит от наличия в металле примесей – висмута, свинца, сурьмы и мышьяка. Чистая электролитическая медь обладает наилучшей свариваемостью. Расплавленная медь легко окисляется, образуя оксид меди Cu2О, поглощает водород и оксид углерода.

При охлаждении в объеме металла выделяются пузырьки паров воды и углекислого газа, которые не растворяются в меди. Эти газы, расширяясь, создают большое внутреннее давление и приводят к образованию мелких межкристаллитных трещин. Это явление получило название водородной болезни меди.

Сварку меди и ее сплавов производят только в нижнем положении или при очень малых углах наклона. Ручная дуговая сварка меди выполняется угольным или металлическим электродом. При сварке угольным или графитовым электродом в качестве присадочного материала применяют прутки из меди М1, из бронзы БрОФ6,5–0,15 или латуни ЛК62–0,5, а также медные прутки МСр1, содержащие до 1 % серебра. Для предохранения меди от окисления и улучшения процесса сварки применяют флюсы, которые наносят на разделку шва и на присадочные прутки.

Флюсы применяют следующих составов:

1) буры прокаленной – 68 %, кислого фосфорнокислого натрия – 15 %, кремниевой кислоты – 15 %, древесного угля – 2 %;

2) буры прокаленной – 50 %, кислого фосфорнокислого натрия – 15 %, кремниевой кислоты – 15 %, древесного угля – 20 %. Можно также применять одну буру, но лучше с присадкой 4–6 % металлического магния.

Листы толщиной до 4 мм можно сваривать с отбортовкой без присадочного металла, а более 4 мм – со скосом кромок под углом 35–45°.

Сборка под сварку должна обеспечить минимальные зазоры (до 0,5 мм), чтобы предупредить протекание расплавленного металла в швах. Рекомендуется также использовать подкладки из графита, асбеста или керамики. По концам шва следует сделать формовку.

Сварку производят постоянным током прямой полярности. Длина дуги должна составлять 10–13 мм, напряжение тока 45–60 В. Сварку ведут со скоростью не менее 0,2–0,3 м/мин и при возможности за один проход. Режимы сварки угольным электродом зависят от толщины свариваемых кромок. При толщине листов до 4 мм используют угольные электроды диаметром 4–6 мм, а сварочный ток выбирают в пределах 140–320 А. Если толщина листов более 4 мм, применяют электроды диаметром 8–10 мм при сварочном токе 350–550 А.

После сварки металл шва проковывают – тонкие листы в холодном, а толстые – в нагретом до температуры 200–350 °C состоянии. Для повышения вязкости металла шов подвергают отжигу нагревом до температуры 500–550 °C с быстрым охлаждением в воде.

При сварке металлическим электродом подготовка кромок и обработка шва производятся так же, как и при сварке угольным электродом. Металлические электроды изготовляют из меди М1. Покрытие имеет следующий состав: ферромарганца – 50 %, ферросилиция 75 %-го – 8 %, полевого шпата – 12 %, плавикового шпата – 10 %, жидкого стекла – 20 %. Толщина покрытия составляет 0,4 мм. Применяют также электроды марки ЗТ со стержнем из бронзы БрКМц–3–1 и покрытием следующего содержания: марганцевой руды – 17,5 %, ферросилиция 75 %-го – 32 %, плавикового шпата – 32 %, графита серебристого – 16 %, алюминия – 2,5 %. Связующим является жидкое стекло.

Покрытие наносят на стержень диаметром 4–6 мм слоем толщиной 0,2–0,3 мм. Сварку выполняют, насколько это возможно, короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Сварочный ток определяют из расчета 50–60 А на 1 мм электрода.

Сварку меди в защитных газах (аргон, гелий или азот) применяют для изделий толщиной 1,5–20 мм и выполняют постоянным током прямой полярности. При диметре вольфрамового электрода 2,5–5 мм и присадочной проволоке марки М1 или БрКМц–3–1 диаметром 2–6 мм сварочный ток составляет 200–500 А. Автоматическую сварку меди производят под флюсами ОСЦ–45, АН–348–А или АН–20 проволокой диаметром 1,6–4 мм марки М1 или БрКМц–3–1. Напряжение составляет 38–40 В, сварочный ток подбирают из расчета 100 А на 1 мм диаметра проволоки. Ток постоянный, обратной полярности, скорость сварки 15–25 м/ч. Листы толщиной более 8 мм требуют предварительного подогрева.

При газовой сварке меди следует учитывать высокую теплопроводность меди, поэтому для сварки требуется пламя повышенной мощности. Для листов толщиной до 10 мм удельная мощность пламени должна быть равна 150 л/(чмм), для листов толщиной свыше 10 мм – 200 л/(ч?мм). Рекомендуется производить сварку одновременно двумя горелками: одна служит для подогрева свариваемых кромок с удельной мощностью 150–200 л/(чмм) и вторая – для сварки с удельной мощностью 100 л/(чмм). Для уменьшения отвода теплоты изделия закрывают листовым асбестом. Пламя должно быть строго нормальным. Избыток ацетилена вызывает появление пор и трещин, а окислительное пламя приводит к окислению металла шва. Мундштук горелки устанавливают под углом 80–90°. Нагрев и плавку меди производят восстановительной зоной в месте максимальной температуры. Сварку производят без перерывов, в один проход.

В процессе сварки подогретый конец присадочного прутка периодически обмакивают во флюс и таким образом переносят налипший флюс в сварочную ванну. Для получения мелкозернистой структуры и уплотнения металла производят проковку шва. Металл толщиной до 5 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине – в горячем состоянии при температуре 200–300 °C. После проковки производят отжиг с нагревом до температуры 500–550 °C и охлаждением в воде.

Латунь (сплав меди с цинком) сваривают всеми способами, указанными для меди. Основное затруднение при сварке латуни связано с кипением и интенсивным испарением цинка, пары которого в воздухе образуют ядовитые оксиды. При сварке латуни угольным электродом применяют присадочные прутки из латуни ЛМц–58–2 и флюс из молотого борного шлака или буры. Применяют также прутки из латуни типа ЛК, содержащей кроме меди и цинка кремний.

При сварке плавящимся электродом применяют проволоку из латуни, содержащей: цинка – 38,5–42,5 %, марганца – 4–5 %, алюминия – 9,5 %, железа – 0,5–1,5 %, остальное – медь. Покрытие наносят в два слоя. Первый слой толщиной 0,2–0,3 мм состоит из марганцевой руды – 30 %, титанового концентрата – 30 %, ферромарганца – 15 %, мела – 20 % и сернокислого калия – 5 %. Связующим является жидкое стекло. Второй слой толщиной 0,8–1,1 мм состоит из борного шлака, замешенного на жидком стекле.

Автоматическая сварка латунных изделий производится электродной проволокой марки М1 под флюсом АН–348–А или ОСЦ–45 с добавкой 10 мас. ч. борной кислоты и 20 мас. ч. кальцинированной соды на 100 мас. ч. флюса. Сварка ведется постоянным током прямой полярности. Напряжение тока 38–42 В, сварочный ток при диаметре проволоки 2 мм составляет 300–480 А.

Латунь при газовой сварке нормальным пламенем выделяет пары, в результате чего шов получается пористым. Поэтому применяют пламя с избытком кислорода (до 30–40 %). Кислород окисляет часть цинка. Образующаяся на поверхности сварочной ванны оксидная пленка защищает расплавленный металл от дальнейшего окисления.

Свариваемые кромки зачищают до металлического блеска. Оксиды удаляют травлением с помощью 10 %-го водного раствора азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо. Удельная мощность пламени 100–150 л/(ч?мм). Мундштук горелки устанавливают под углом 80–90°, а присадочный пруток – под углом 80° к мундштуку горелки.

Чтобы не допустить интенсивного окисления, сварку производят быстро, без перерывов и в один проход. Расстояние ядра пламени от ванны 7–10 мм. Латунь толщиной более 15 мм рекомендуется предварительно подогревать до 500–550 °C. После сварки шов проковывают. Если латунь содержит более 60 % меди, то проковку шва производят в холодном состоянии. Если меди менее 60 %, то швы проковывают при температуре 700 °C. После проковки швы подвергают отжигу при температуре 600–650 °C, с последующим медленным охлаждением.

Бронза – сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, цинком и свинцом. При сварке угольным электродом оловянистых бронз в качестве присадочного материала применяют прутки из сплава, содержащего меди – 95–96 %, кремния – 3–4 %, фосфора – 0,25 %. Флюс – прокаленная бура или борный шлак. При сварке специальных бронз применяют прутки, изготовленные из бронз свариваемых марок или близких им по химическому составу. Ток постоянный, прямой полярности. Сварку металлическим электродом фосфористой бронзы выполняют прутками следующего состава: олова 12 %, фосфора – 0,15–0,45 %, остальное – медь.

Для свинцовых бронз применяют прутки из сплава, содержащего свинец – 21 %, олово – 8 %, цинк – 1,5 %, остальное – медь. Прутки покрывают различными защитными покрытиями. Ток постоянный, обратной полярности. При диаметре прутка 6–8 мм сварочный ток составляет 200–300 А. Рекомендуется предварительный подогрев свариваемых деталей до температуры 250–300 °C. Допускается легкая проковка сварного шва для улучшения качества наплавленного металла.

Газовую сварку бронзы производят нормальным пламенем. Удельная мощность горелки 100–150 л/(чмм). Свариваемые кромки подготавливают так же, как и при сварке меди. Сварку ведут как можно быстрее и в один проход. Конец ядра пламени должен быть на расстоянии 7–10 мм от поверхности сварочной ванны.

Как и при сварке меди, допускается применение второй подогревающей горелки удельной мощностью 100 л/(чмм). После сварки изделие нагревают до температуры 400–450 °C, затем охлаждают в воде.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Сварка меди и ее сплавов — особенности процесса

Наличие различных примесей в меди делает процесс сварки на воздухе довольно сложным процессом, поскольку испарение веществ с меньшей температурой плавления придаёт шву пористость и низкую прочность. Отсутствие предварительной термической подготовки деталей может привести к трещиноватости соединения вследствие неравномерной температурной усадки при остывании. Так же необходимо учитывать окисный слой на поверхности металла, имеющий более высокую температуру плавления. Поэтому при сварке меди используются определённые технологии и методы, о которых мы вам расскажем.

Свойства меди и её сплавов

Медь используют в различных отраслях промышленности, поскольку при относительной дешевизне она обладает рядом уникальных свойств. Высокая электропроводность делает возможным использование этого материала в электронике, энергетике и электротехнике. Стойкость к агрессивным средам позволяет пользоваться этим металлом в химической промышленности, а теплопроводность при создании теплообменных конструкций. В бытовой сфере используются медные провода, трубы, радиаторы и сантехнические приборы. Все эти области применения требуют способов надёжной сварки меди для соединения деталей в единое целое.

Чистота технической меди маркируется определённым образом, если примесей менее 0,05%, то она имеет обозначение М0. В случае содержания примесей от 0,05 до 0,1% металл имеет маркировку М1, если менее 0,3%, то М2, М3 – не более 0,5%, а менее1% − М4. Температура плавления меди равна 1083оС, плавление латуни и бронзы происходит при 950оС. Высокая теплопроводность этих материалов при температурном воздействии приводит к растрескиванию шва при остывании, а наличие некоторых примесей к повышенной пористости, что влияет на прочность соединения.

Чтобы понять особенности сварки меди, необходимо рассмотреть виды материалов на основе этого цветного металла, которые используются в промышленности, а именно:

  • катодная медь марок М00к, М0к и М1к с хорошей свариваемостью;
  • раскисленная медь М1р, М2р и М3р, показатели сварки хорошие;
  • рафинированная медь М2 и М3 при сварке нуждается в подогреве;
  • литейная оловянная бронза, сплав меди и олова, а также легирующих элементов, сваривается удовлетворительно, хорошо или плохо в зависимости от сорта материала;
  • литейная безоловянистая бронза, сваривается хорошо или удовлетворительно;
  • деформируемая бронза, в зависимости от марки сваривается плохо или удовлетворительно;
  • деформируемая латунь, сплав меди и цинка, при сварке нуждается в подогреве заготовок;
  • медно-никелевый сплав соединяется методом MIG аргонодуговой сваркой.

Важно помнить, что большинство сортов меди и сплавов на её основе перед работой нуждаются в тщательной очистке и подогреве до определённых температур в зависимости от марки материала.

Чтобы избежать температурных деформаций тонколистовые детали часто сваривают с использованием лазерного метода, импульсные характеристики которого наилучшим образом подходят для сварки меди и сплавов различного назначения. Кроме того, при значительной толщине деталей прибегают к разделке торцов заготовок V или Х-образным способом и к двустороннему соединению с подкладками в несколько проходов с последующей обработкой швов.

Свариваемость меди и её сплавов

Необходимо понимать, что сварка меди и её сплавов требует знания некоторых особенностей материала и условий его свариваемости. Наличие примесей свинца, серы и фосфора негативно сказывается на качестве соединения, поскольку приводит к возникновению пор и трещин в теле шва.

Чтобы избежать отрицательных результатов окисляющего воздействия кислорода, часто используют сварочные автоматы, где сварка ведётся под слоем флюса. С целью устранения последствий температурных деформаций в зоне сварного соединения на производстве используют дорогостоящую сварку лазером, при которой негативное воздействие на шов практически исключается.

Лазерная сварка медных шин

В бытовых условиях, прежде чем начинать сварку своими руками, необходимо выбрать метод работ, подготовить нужное оборудование и расходные материалы, а главное, уяснить какие факторы влияют на свариваемость меди и сплавов. По своим свойствам медь несколько отличается от стали, поэтому на качество сварочного процесса влияют несколько иные обстоятельства, а именно:

  • высокое линейное расширение при нагреве, и сжатие при остывании приводит к деформации заготовок и возникновению трещин в зоне сплавления;
  • окисная плёнка на поверхности материалов имеет большую температуру плавления, а при нагревании медь окисляется ещё более интенсивно;
  • в зоне расплава происходит активное поглощение газов, что приводит к возникновению пор и неоднородностей при остывании;
  • высокая теплопроводность требует более интенсивного нагрева, а поскольку тепло отводится быстро, то сформирование качественного шва требует навыка;
  • резкие перепады температур при несоблюдении технологии работ, ведут к повышению зернистости и повышению хрупкости шва;
  • высокая текучесть расплавленного материала требует применения подкладок и затрудняет формирование вертикальных и потолочных швов;
  • с повышением температуры до 300−550оС пластичность меди, в отличие от стальных элементов, понижается, что необходимо учитывать при фиксации заготовок;
  • сварка латунных деталей может привести к испарению цинка и образованию ядовитого оксида, поэтому работу необходимо проводить под вытяжкой или в хорошо проветриваемом помещении.

Добиться надлежащего качества сварки возможно с помощью технологических приёмов и использования методов работы, которые позволяют учесть особенности соединения медных деталей.

Важно знать, что соединение меди с углеродом может привести к возникновению взрывчатой смеси, поэтому сварочные работы необходимо производить покрытыми электродами с соответствующим флюсом или в среде защитных газов высокого качества очистки. 

Особенности сварки медных деталей

Для сварки меди используют ряд вполне эффективных методов, которые позволяют с помощью технологических решений добиться высокого качества шва практически без потери физико-химических свойств материала. В промышленных масштабах эти работы осуществляют с помощью лазерной сварки или с применением сварочных автоматов.

Для бытового применения есть более простые методы. Например, сплавление электрических медных проводов или сварку нихрома с медью производят с помощью простого преобразователя напряжения. Он представляет собой обычный понижающий трансформатор, на вторичной обмотке которого переменное напряжение около 20 В, а сварку осуществляют угольным электродом.

Сварка медных проводов угольным электродом

Конечно, листовые детали или заготовки значительной толщины таким образом сваривать нельзя и для них подбираются особые температурные режимы и электроды или проволока, подходящие по составу. Медные заготовки толщиной более 8 мм перед сваркой подогревают до температуры 200−300оС, бронзовые до 500−600оС и латунные до 350оС при толщине более 12 мм. При толщине заготовок более 5 мм требуется разделка кромок под углом 60о−70о, а в процессе работы использовать подкладки с изнанки шва для устранения эффекта текучести расплава. Особое внимание следует уделять механической очистке деталей от окисного слоя и обезжириванию.

Сварка меди и сплавов производится инверторными аппаратами и самым важным является защита сварочной ванночки от воздействия агрессивного кислорода. Это достигается с помощью электродов или проволоки с эффектом раскисления, а так же за счёт воздействия инертного газа. Для сварки используются следующие методы:

  • сварка плавящимися электродами ММА постоянным током обратной полярности электродами К100 и Комсомолец;
  • сварка вольфрамовыми электродами в инертных газах TIG с ручной подачей проволоки из меди или бронзы в зону плавления;
  • полуавтоматическая сварка в защитном газе методом MIG с регулируемой подачей соответствующей проволоки в сварочную ванночку.

Важно помнить, что материал электродов и проволоки должен по составу быть как можно ближе к свариваемым деталям, поскольку это улучшает прочностные свойства шва и сохраняет физические свойства меди или сплава.

При правильно выбранных компонентах, режимах работы и способах разделки кромок, сварочный шов по прочности не уступает основному материалу, а использование импульсного тока при сварке заготовок небольшой толщины позволяет избежать перегрева меди и сплавов. Длину дуги необходимо поддерживать в пределах 3−4 мм и использовать подкладки, чтобы обеспечить правильное формирование шва без потери качества.

Подводим итог

Мы рассказали об особенностях сварочного процесса при соединении разновидностей меди, латуни, и бронзы. Эти материалы широко используются, как в промышленности так в быту, и иногда им требуется ремонт. Знание особенностей сварки поможет вам восстановить работоспособность изделия без ущерба для качества, а навыки, возможно, дадут толчок для создания новой, оригинальной конструкции.

Газовая сварка меди | Сварка и сварщик

Газовая сварка меди требует применения мощного пламени, во многом из-за своей высокой теплопроводности. Свариваемость меди во многом зависит от ее чистоты, наличие в ней висмута (Bi), свинца (Pb), серы (S) и озона (O3) существенно ухудшают ее свариваемость. На процесс сварки меди также отрицательно влияют наличие в ней оксида углерода и кислорода. При их взаимодействии с оксидом меди образуется углекислый газ и водяной пар, которые способствуют образованию пор в металле шва. Для того чтобы избежать образование пор, сварку меди нужно выполнять только нормальным пламенем. Чем меньше содержание кислорода O2 в меди, тем лучше она сваривается.

При газовой сварке меди применяются угловые и стыковые соединения, в то время как нахлесточные и тавровые соединения не дают должного эффекта. В целях уменьшения теплоотвода газовую сварку меди выполняют на астбестовой подкладке.

Пламя для сварки меди выбирают строго нормальным, так как окислительное пламя вызывает сильное окисление, а при науглероживающем пламени появляются поры и трещины. Пламя должно быть мягким и направлять его следует под большим, чем при сварке стали, углом. Сварка проводится восстановительной зоной, расстояние от конца ядра до свариваемого металла 3-6 мм. В процессе сварки нагретый металл должен быть все время защищен пламенем. Сварку выполняют как левым, так и правым способом, однако наиболее предпочтителен при сварке меди правый способ. Сварка меди ведется с максимальной скоростью без перерывов.

При газовой сварке меди рекомендуется свариваемые изделия устанавливать под углом 10° к горизонтальной плоскости. Сварка меди ведется на подъем. Угол наклона мундштука горелки к свариваемому изделию составляет 40-50°, а присадочной проволоки — 30-40°. При выполнении вертикальных швов угол наклона мундштука горелки составляет 30° и сварку ведут снизу вверх. При сварке меди не рекомендуется скреплять детали прихватками. Длинные швы сваривают в свободном состоянии обратноступенчатым способом. Газовую сварку меди выполняют только за один проход.

На процесс газовой сварки меди оказывает большое влияние состав присадочной проволоки. Для сварки в качестве присадка применяют прутки и проволоку согласно ГОСТ 16130-72 следующих марок: Ml, MCp1, МНЖ5-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2. Сварочная проволока MCp1 содержит 0,8-1,2% серебра. Сварочная проволока должна плавиться спокойно, без разбрызгивания. Желательно, чтобы температура плавления присадочной проволоки была ниже температуры плавления основного металла. Для предохранения Си от окисления, а также для раскисления и удаления в шлак образующихся оксидов сварку осуществляют с флюсом. Флюсы изготовляют из оксидов и солей бора и натрия. Флюсы для сварки меди (Сu) применяют в виде порошка, пасты и в газообразной форме. Составы флюсов, применяемых для сварки меди, приведены в таблице.

Составляющие компоненты Номер флюса
1 2 3 4 5 6 7
Бура прокаленная 100 25 50 30 50 50 70
Борная кислота 75 50 50 35 10
Поваренная соль 10 20
Кислый фосфорно-кислый натрий 10 15 15
Кварцевый песок 15
Древесный уголь 20

№ 5 и 6, содержащие соли фосфорной кислоты, необходимо применять при сварке проволокой, не содержащей раскислителей фосфора и кремния. Сварку Cu можно выполнять и с применением газообразного флюса БМ-1, в этом случае наконечник горелки надо увеличить на один номер, чтобы снизить скорость нагрева и увеличить мощность сварочного пламени. При использовании газообразного флюса применяют установку КГФ-2-66. Порошкообразный флюс посыпают на место сварки на 40-50 мм по обе стороны от оси шва. Флюс в виде пасты наносят на кромки свариваемого металла и на присадочный пруток. Остатки флюса удаляют промывкой шва 2%-ным раствором азотной или серной кислоты.

Для улучшения механических свойств наплавленного металла и повышения плотности и пластичности шва после сварки металл шва рекомендуется проковывать. Детали толщиной до 4 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине — при нагреве до температуры 550- 600°С. Дополнительное улучшение шва после проковки дает термическая обработка — нагрев до 550-600°С и охлаждение в воде. Свариваемые изделия нагревают сварочной горелкой или в печи. После отжига металл шва становится вязким.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о