Сварка цветных металлов: виды основных сплавов

Изделия из цветных металлов все чаще применяются во всех сферах промышленности не только в чистом виде, но и в форме разнообразных сплавов. Поэтому газовая сварка цветных металлов на сегодняшний день очень популярна. Сварка цветных металлов и их сплавов довольно сложна в осуществлении.

Содержание статьи

Особенности сварки цветных металлов

• Они легко окисляются.
• При плавлении этих металлов появляются тугоплавкие окислы, которые способны заполнить сварочный шов. Из-за этого повышается риск изготовления некачественного шва и возникновения трещин.
• Некоторые цветные металлы требуют применение более мощного источника энергии, так как их остывание происходит очень быстро. Работать в данном случае нужно оперативно.
• Существует вероятность испарения «лёгких» составляющих сплава, так как все они имеют разную температуру плавления.
• Цветные металлы, в отличие от черных, лучше взаимодействуют с газовой средой.
• При сварке на цветных металлах появляется оксидная пленка, которая мешает сварить качественный шов.
• Работы по сварке должны проходить в зоне с ограниченным объемом кислорода.

Встретить какой-то конкретный цветной металл в чистом виде почти невозможно. Обычно они используются в виде различных сплавов. Наиболее популярные составляющие сплавов: медь, никель, алюминий, титан, цинк.

Технология сварки цветных металлов: подготовка к работе

Любой сварочный процесс требует подготовки. Особенно, если речь идет о сварке цветных металлов. В первую очередь, детали требуют зачистки, чтобы удалить оксидную пленку. Жиры удаляются с помощью бензина или растворителя. Расположить детали нужно примерно в 2 мм друг от друга. Проводить работу рекомендуется в максимально нижнем положении, так как цветные сплавы отличаются повышенной текучестью.

Для того, чтобы защитить сварочную ванну от воздуха, сварку проводят в среде инертных газов. Чаще применяются азот, гелий или аргон. Электроды для сварки цветных металлов лучше использовать из угля, графита или вольфрама.

Сварка цветных металлов и их сплавов из алюминия

После железа алюминий считается самым популярным металлом. Он часто используется в чистом виде. Однако, его сплавы все равно используются чаще.  Существует множество сплавов из алюминия. Алюминиевые сплавы используются в пищевой и химической промышленности, в строительстве и машиностроении. Если проводить классификацию по свойствам, то самыми часто применяемыми являются дуралюмин, силумин и авиель.

Перед началом работ алюминий зачищают от окисной пленки и обезжиривают. Затем детали, подлежащие сварке, одну-две минуты протравливают в водном растворе фтористого натра в соотношении 50/50. После этого их примерно на две минуты кладут в раствор азотной кислоты. Затем элементы нужно промыть горячей и холодной водой. С момента подготовительных работ до сварки не должно пройти более четырех часов. Аналогичные подготовительные работы должны производится и с проволокой для сварки. Запрещено зачищать кромки с помощью «наждачки». Элементы для сварки должны быть надежно зафиксированы.

Сборка элементов перед сваркой зависит от толщины свариваемых деталей. Если нужно, перед соединением элементов накладывают прихваточные швы. В таблице ниже указано примерное расстояние между ними.

Толщина свариваемого металла, мм	Растояние между прихватками, мм	Размеры прихваток, мм
		Высота	Длинна
До 1,5	20-30	1-1,5	2-4
1, 5-3	30-50	1,5-2,5	4-6
3-5	50-80	2,5-4	6-8
5-10	80-120	4-6	8-12
10-25	120-200	6-12	12-26
25-50	200-360	12-20	26-60

Никелевые и медные сплавы

Изделия из сплава никеля используются в устройствах с высокой рабочей температурой, около 700 – 1000 градусов (для деталей ракет, газовых турбин). Никелевые сплавы прочны, вязкие, пластичны, жаростойкие и очень чувствительны к газам. Последний фактор приводит к тому, что сварочный шов может получится пористым. Никель устойчив к коррозии. Для обезжиривания никелевого сплава не рекомендуется применять бензин. В основном, никелевые сплавы используются в химической и электрохимической промышленности. Для сварочных работ с никелем применяют электроды из металла, постоянный ток обратной полярности. Если используется аргонный сварочный аппарат – берут электроды из вольфрама.

Медные сплавы используются в машиностроении. Из них производят трубы, ёмкости различного предназначения, размеров и формы. Используются электроды из угля и графита при токе прямой полярности. Длина дуги примерно 35-40 мм. Если производится ручная дуговая сварка изделий из меди при температуре до 400 градусов, используется ток обратной полярности. Аргон и гелий используется для сварки в защитных газах, проволока из бронзы выступает в качестве присадочного материала. Подготовка к работе должна быть очень тщательной, кромки должны быть зачищены до металлического блеска. Сварка должна протекать быстро, без перерывов. Присадочным материалом может быть обычная медная проволока.

Соотношение толщин присадочной проволоки и свариваемой детали.

Толщина меди, мм	До 1,5	1,5-2,5	2,5-4	4-8	8-15	Более 15
Диаметр присадочной проволоки, мм	1,5	2	3	4-5	6	8

Защита сварочной ванны обеспечивается флюсами, перечень которых изложен в таблице ниже. Флюсы в сварочную ванну вводятся в порошкообразном или парообразном состоянии.

Компонент	Состав флюса, %
	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8
Бура прокаленная	100	—	50	75	50	50	70	56
Борная кислота	—	100	50	25	35	—	10
Поваренная соль	—	—		—	—		20	22
Фосфорнокислый натрий	—	—	—	—	15	15	—	—
Кварцевый песок	—	—	—	—	—	—	—
Древесный уголь	—	—	—	—	—	—	—
Углекислый калий (поташ)	—	—	—	—	—	—	—	22

Флюсы для ацетилено-кислородной сварки.

Компонент	Состав флюса (по массе), %
	№1	№2	№3	Марки БМ-1
Бура прокаленная	100	50	20	—
Борная кислота	—	35	80	—
Фтористый натрий	—	15	—	—
Метилборат	—	—	—	75
Метиловый сирт	—	—	—	25

Титановые сплавы. Работы с магнием.

Титан не являются широко распространенным металлом. Его используют в таких областях как самолетостроение, атомная энергетика, машиностроение. Особенности этого металла требуют и особенной работы с ним. Титановый сплав будет качественным, если содержание азота, водорода и кислорода в его составе свести к минимуму. Сварка аргоном должна производится только при использовании этого газа 1-го или высшего сорта. Используется постоянный ток прямой полярности.

Работа с магниевыми сплавами проходит с использованием гелия или аргона при переменном токе обратной полярности. При сварке кромки полностью расплавляют и кладут металлическую прокладку с низким уровнем теплопроводности.

Сварка цветных металлов и сплавов из свинца

Основная сложность при работе со свинцом заключается в том, что разница температуры плавления самого металла и его оксидов очень большая. Плавление свинца происходит при температуре примерно 327 градусов, а его оксиды расплавляются при температуре примерно 888 градусов. Свинец является жидкотекучим металлом. Подготовка к работе со свинцом аналогична подготовке к сварке алюминиевых сплавов. Защита сварочной ванночки происходит посредством использования флюса (стеарин, которым натирают кромки, либо смесь стеарина с канифолью).

Виды методов контроля

Качество – это объединение свойств изделия, которые характеризуют его способность удовлетворить потребности, отвечающие целям его создания. Для каждого вида продукции или изделия существуют свои требования по качеству. Качество сварного шва характеризуется прочностью, пластичностью, стойкостью к коррозии, структурой шва и зоны около шва, количеством исправлений и так далее.

Чтобы соединение было качественным, на различных этапах работы существуют разные методы контроля качества. Они позволяют выявить дефекты и предупредить их появление.

Существует два метода контроля в зависимости от способа воздействия на материал:

1.  Разрушающие

• Механические: изгиб, растяжение, сплющивание
• Металлографические
• Коррозийные

Разрушающие методы контроля обычно проводятся на образцах изделия, а не на самом изделии. Образец по составу должен быть аналогичен основному изделию.

1. Неразрушающие. Подразделяются на акустические, магнитные, оптические, вихретоковые, радиационные, тепловые, электрические. Этот вид контроля проводят без образцов, на самих основных изделиях. При этом допускается незначительные нарушения целостности, изменения твердости.

Таким образом, сварка цветных металлов и сплавов требует многих знаний, навыков, опыта и профессионализма.

[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

Сварка цветных металлов и сплавов: методы, технологии

Цветные металлы и их сплавы востребованы на производстве и в быту. В основном, в ход идут сплавы. Изготовление деталей соответствующего качества из подобных сплавов возможно посредством сварки. Но, на первый взгляд, сварка цветных металлов и сплавов — легкий процесс, не требующих особых усилий. Однако, это не так. О том, какие сплавы и из каких цветных металлов популярны, а также об особенностях их сварки мы постараемся рассказать подробнее.

Свойства цветных металлов

Цветные металлы практически не встречаются в чистом виде, зато востребованы сплавы из них. Основными направлениями применения таких сплавов в промышленности стали авиация, автостроение, химическая и пищевая отрасли. В домашних же условиях для сварки используют чаще медь, алюминий, никель и другие вещества.

При проведении сварочных работ по цветным металлам и сплавам необходимо учитывать их особенности, тип сваривания и другие нюансы:

• Окисление. Цветные металлы и сплавы из них сильно подвержены влиянию кислорода, из — за чего впоследствии на их поверхности образуется оксидная пленка. Эта пленка препятствует прочному соединению и провоцирует образование трещин в шве.
• Теплопроводность. Она проявляется в скором остывании свариваемых поверхностей. Для качественного соединения потребуется предварительный нагрев деталей или источники сильного тепла.
• Температура плавления. Существуют металлы, у которых разная температура плавления со сплавами, в связи с чем высока вероятность испарения «легкого» элемента. Ускорение процесса поможет этого избежать.
• Потеря прочности. В процессе нагревания цветные металлы могут разрушаться от слабого воздействия извне. Работать с такими веществами надо предельно аккуратно.
• Взаимодействие с окружающей средой. В связи с особенностями данных металлов и их сплавов сварку стоит выполнять исключительно в среде защитных газов для достижения требуемого результата.

Учитывая указанные нюансы не стоит пренебрегать предварительной обработкой деталей к свариванию, а именно удалением оксидов с поверхности и обезжириванием краев соединения.

Алюминий

Алюминий по использованию в чистом виде находится на втором месте после железа, но и сплавы из него не менее популярны. Наиболее распространенные из них силумин, дюралюминий и авиаль.

Подготовка алюминиевых заготовок для сварки помимо зачистки и обезжиривания кромок включает в себя необходимость протравить детали пару минут в растворе фтористого натра (пропорции 50/50), окунуть на пару минут в азотную кислоту и промыть горячей и холодной водой. Этот же алгоритм позволяет подготовить присадку.

Ни в коем случае нельзя использовать для зачистки абразивные материалы.

По своим свойствам для скрепления алюминия подходит технология как ручной, так и автоматической сварки. При ручном методе необходимо контролировать угол наклона при подаче присадочной проволоки, и выполнять шов медленно справа налево. Автоматический вариант немного легче в исполнении и позволяет добиться шва выше качеством.

При обработке толстых алюминиевых заготовок оптимальным решением будет сначала выполнить точечные прихваточные швы, а основательную сварку производить после этих манипуляций.

Никель и медь

Сплавы на основе никеля в основном применяются для изготовления деталей, подвергающихся воздействию высоких температур. Подобные запчасти используют в паровых турбинах, ракетостроении и других отраслях, так как рабочая температура никелевых сплавов 700-1000°C градусов. В бытовых агрегатах самым популярным сплавом из никеля является нихром. Он используется для создания деталей к нагревательным элементам.

Из-за чувствительности никеля к газовой среде сварочный шов может получиться пористым, поэтому сварку стоит проводить плавкими электродами и на постоянном токе обратной полярности. Реже для сварки никелевых сплавов используется аргоновая сварка, но в этом случае электроды используют из вольфрама.

Медь и медные сплавы наиболее распространены в автомобилестроении для изготовления труб и емкостей разных размеров. Для этого металла также подходит любой метод сварки, но чаще всего это ручная дуговая сварка, либо обработка в среде инертных газов.

Ручной метод сварки предполагает как рабочую температуру до 400°С и обратную полярность тока, так и работу покрытыми электродами из угля и графита при токе прямой полярности.

Процесс сварки в защитной газовой среде состоит из использования газовой горелки, инертного газа и присадочной проволоки. В качестве защитного газа используется аргон, азот, гелий или смеси этих газов, а присадкой может быть пруток из меди или бронзы. Применение этого типа соединения обеспечивает минимальное попадание посторонних частиц в шов, а также дает возможность создать сплав высокой прочности и устойчивости к коррозии.

Титан и магний

Изделия из титана не так известны как другие соединения. В основном, титан встречается в виде сплавов, часто легированных для увеличения прочности. Широко применяется в авиационной и атомной промышленности, реже встречается в машиностроении.

Для зачистки титановых деталей перед сваркой допускается использование абразивных материалов. Но сам сварочный процесс требует внимательности для создания качественного шва. Для сварки титановых заготовок используется газовая защитная среда, но концентрация газов должна быть минимальной. При аргонодуговом методе газ должен быть высшего или первого сорта, а ток постоянным прямой полярности.

Чистый магний редкость из-за малой прочности. Однако путем легирования удалось приблизиться по прочности к стали. Магний и его сплавы сваривают в среде инертных газов вольфрамовыми электродами на переменном токе обратной полярности. Из газов предпочтительно использовать гелий или аргон, так как они прекрасно защищают поверхности заготовок от постороннего воздействия. Предотвратит попадание окисла в шов предварительное проплавление кромок деталей и прокладка между ними металла с низкой теплопроводностью.

Свинец

Свинец как материал весьма устойчив к коррозии в любой среде, в том числе и в серной кислоте. По этой причине он используется при изготовлении аккумуляторов, а также в обкладке сосудов для предохранения от коррозии.

В процессе сварки свинца и его сплавов главной проблемой становится то, что окисная пленка на поверхности плавится при температуре около 850°С, а сам металл уже при 327°С. Из-за такой большой разницы пи подготовке деталей из свинца к сварке пленку удаляют механически, а в процессе работы с этой задачей справляется флюс. Обычно в качестве флюса применяют стеарин, канифоль, либо смесь из этих материалов.

Для сварочных работ со свинцовыми сплавами оптимальна электродуговая сварка угольными и графитовыми электродами как при постоянном, так и переменном токе, водородная и ацетилен — кислородная сварка.

Сварка цветных металлов и сплавов имеет ряд оригинальных свойств, а также требует применения современных технологий, направленных на минимизацию нагрева и защиту поверхностей от постороннего воздействия и влияния окружающей среды. Во время сварки необходим тщательный контроль качества сварного шва для предотвращения попадания посторонних частиц и проявления коррозии.

Повышенная текучесть некоторых металлов напоминает о том, что не стоит пренебрегать защитной амуницией при проведении сварочных работ. Контроль качества соединений осуществляется на основе ГОСТа, который для каждого металла содержит отдельные требования.

Что собой представляет сварка цветных металлов

Сварка цветных металлов и их сплавов, несмотря на более низкие температуры плавления, не так проста, как кажется на первый взгляд. Все цветные металлы и их сплавы обладают повышенной химической активностью при контакте с кислородом и покрыты оксидной пленкой, препятствующей качественному соединению деталей. При простом нагревании в воздушной среде химическая активность многократно возрастает и вместо сварного шва можно получить оплавленные края с толстым слоем оксидных пленок. Варка цветных металлов для литья тоже должна проводится в среде с ограниченным доступом кислорода.

Схема газовой сварки цветных металлов.

Наиболее популярные сплавы

В чистом виде цветные металлы применяются относительно редко. Современные технологии позволяют изготавливать огромное количество разнообразных сплавов в различных комбинациях с разнообразными физико-механическими свойствами. Наиболее распространенными, используемыми для изготовления деталей промышленных и бытовых устройств, являются сплавы меди, алюминия, никеля, цинка и титана.

Используемыми с древних времен сплавами из меди являются латунь и бронза. Такая сварка может использовать:

1. Простую латунь, которая представляет сплав меди с цинком. Медь является основным компонентом сплава, содержание цинка обычно около 30 %, в зависимости от требуемых свойств сплава ее размер может увеличиться до 50 %. Сложные латуни, кроме меди и цинка, содержат дополнительные компоненты.
2. Бронза представляет сплав меди с оловом. Классическое соотношение 85% меди и 15% олова. Еще используются сплавы с добавками к основному составу цинка, кремния, магния, свинца и других металлов в зависимости от требуемых свойств.

Вернуться к оглавлению

Подготовка к проведению сварочных работ

Схема сварки в среде инертного газа.

Перед началом работ детали необходимо подготовить. Поверхность в местах сварки необходимо зачистить металлической щеткой или шабером для удаления оксидной пленки, затем промыть в бензине или растворителе для удаления жиров. Из-за большой текучести сварку лучше проводить в нижнем положении. Детали необходимо зафиксировать, чтобы ширина шва не превышала двух миллиметров. Можно предварительно сделать прихватывающие соединения, а затем выполнить полную обварку.

Сварку необходимо проводить в среде инертных газов, защищающих сварочную ванночку от контакта с воздушной средой. Наиболее эффективным является азот, но можно использовать гелий, аргон и их смеси. Для создания дуги можно использовать угольные, графитовые и вольфрамовые электроды. Угольные электроды можно используются для сварки неответственных деталей небольших размеров. В остальных случаях нужно использовать вольфрамовые или графитовые электроды. Проволоку для сварки перед работой необходимо тоже протравить в растворе азотной кислоты или смеси соляной и серной кислоты.

Вернуться к оглавлению

Сварка алюминиевых деталей

Алюминий – наиболее распространенный элемент из таблицы Менделеева и самый употребляемый на земном шаре после железа. В отличие от меди, он намного чаще используется в чистом виде и имеет несколько классов чистоты. Но более широкое распространение получили сплавы на основе алюминия. Химический состав сплавов настолько разнообразен, что многие из них проще классифицировать по их свойствам. Наиболее известными и применяемыми сплавами являются дуралюмин, силумин, авиель.

Режимы сварки алюминия.

Детали из алюминия перед сваркой следует зачистить от окисной пленки, обезжирить растворителем или бензином. После механической очистки свариваемые поверхности необходимо протравить в водном растворе натра фтористого и едкого натра в пропорции 50 на 50 в течение 1-2 минут, затем выполнить промывку в горячей воде не ниже 50°С и холодной воде. После отмывки детали нужно поместить на две минуты в раствор азотной кислоты и опять тщательно промыть горячей и холодной водой. Сварка подготовленных деталей должна проводиться не позднее 4 часов после подготовки.

Проволока, используемая для сварки также должна быть обработана аналогичным образом. Для зачистки кромок и прилегающих поверхностей нельзя использовать абразивные материалы или наждачную шкурку. Перед началом работы детали нужно жестко зафиксировать, обеспечив минимальный зазор. При невозможности жесткой фиксации нужно соединить детали прихватками и затем полностью проварить шов. Сварка проводится в защитной среде из инертных газов неплавящимися или плавящимися электродами. Ручную дуговую сварку чистого алюминия и силумина можно выполнить специальными электродами серии ОЗА.

Технология изготовления электродов обеспечивает сварку во всех положениях с четко выраженным капельным переносом в сварочную ванночку и образованием легко отделяющегося шлакового покрытия.

Устройство сварочного инвертора.

Детали, изготовленные из сплавов на основе никеля, применяются в высокотемпературных устройствах с рабочей температурой 700-100 °С. Используются в газовых и паровых турбинах, конструкциях двигателей ракет. Особо можно выделить изделия из нихрома с высоким удельным электрическим сопротивлением, используемые для изготовления нагревательных элементов в промышленных и бытовых устройствах.

Сварочный процесс изделий из сплавов никеля затруднен большой чувствительностью к примесям и газам, создающим пористость сварочного шва. Низкая пластичность никелевых сплавов требует большой мощности при проведении сварочных работ. Свариваемые поверхности необходимо зачистить до блеска и удалить жиры ацетоном или растворителями на его основе. Применение бензина нежелательно.

Вернуться к оглавлению

Проведение сварочных работ

Сварку проводят в среде инертных газов с применением специальной проволоки. Свариваемые детали необходимо располагать на специальных подкладках с канавками. По канавкам должен проходить инертный газ для защиты обратной стороны шва от контакта с воздушной средой. Процесс нужно выполнять, накладывая тонкие слои и давая время на остывание деталей. После окончания работы желательно выполнить термический отпуск изделия для снятия остаточных напряжений.

Цинк как конструкционный материал в чистом виде не применяется. Основное использование – изготовление сплавов и антикоррозионных покрытий железных и стальных деталей. Свариваемость деталей с цинковым покрытием или содержанием цинка значительно снижена в прямой зависимости от количества. При сварке нужно использовать защитную газовую среду со стороны сварки и обратной стороны шва. Выбор режима зависит от размеров детали. Сварка выполняется неплавящимися электродами из вольфрама.

Титан и его сплавы нашли широкое применение в конце двадцатого века с развитием авиации и ракетостроения. В чистом виде он используется редко. Сплавы с применением легирующих элементов обладают высокой прочностью и значительно улучшают исходные свойства металла.

Основные характеристики покрытых электродов для сварки цветных металлов.

Подготовка деталей к сварке тоже начинается с механической зачистки или обработки в кислоте. При механической очистке можно использовать наждачную шкурку и металлические щетки с автоматическим вращением. Проволоку для сварки выбирают соответственно марке сплава.

Свариваемые детали нужно плотно сжать, контролируя, чтобы на поверхности не попали посторонние вещества. Сварочный процесс должен проходить в защищенной инертными газами или аргоном зоне с использованием электродов из вольфрама.

Особенности сварки цветных металлов требуют применения дополнительного оборудования и защитных средств для качественного выполнения работ и обеспечения безопасности сварщиков. Независимо от используемого метода при сварке цветных металлов и их сплавов на месте проведения должна быть мощная принудительная вентиляция рабочих мест. Соединения, образующиеся при сварке, вредны, а иногда и токсичны. При этом необходимо соблюдать индивидуальные меры безопасности: спецодежда, сварочные рукавицы, сварочный щиток или очки.

При сварке цветных металлов и их сплавов часто требуется предварительный прогрев деталей из-за повышенной теплопроводности. Подогрев можно проводить в специальных печах с контролем температуры.

Газовая сварка цветных металлов требует наличия баллонов с необходимыми газами в зависимости от выбранной технологии, понижающих редукторов для всех видов баллонов, шлангов необходимой длины и диаметра, горелки с комплектующими элементами и других необходимых компонентов.

Сварка цветных металлов

Подробности

Подробности

Опубликовано 25.05.2012 16:10

Просмотров: 29944

Страница 1 из 9

СПОСОБЫ СВАРКИ

Цветные металлы и их сплавы широко применяются в техни­ке для изготовления сварных конструкций и отдельных деталей машин и механизмов. Путем сварки ликвидируются дефекты от­ливок из цветных металлов и их сплавов, что также имеет боль­шое значение для производства. Сварка цветных металлов и их сплавов требует тщательной подготовки и правильного подбора электродов, присадочного металла, флюсов или покрытий, а также режимов сварки и по­следующей термической, термомеханической или механической обработки. При сварке необходимо учитывать высокую теплопроводность большинства цветных металлов и их сплавов, что может приве­сти к непроварам и появлению пор. Кроме того, при температу­ре плавления цветные металлы быстро окисляются. Это приво­дит к загрязнению наплавленного металла окислами, что может снизить прочность сварного соединения. Сварка цветных металлов производится металлическими электродами с применением флюсов, электродами со специаль­ными покрытиями, угольными (графитовыми), а также вольфра­мовыми электродами в среде защитных газов. Сваривают изделия из меди, латуни (сплава меди с цинком), бронзы. Сварку широко применяют также для изделий из алю­миния, силумина (сплава алюминия с кремнием), дюралюминия (сплава алюминия с медью, магнием и марганцем). В последние годы сварные изделия изготовляются из алюминиево-марганцовых и алюминиево-магниевых сплавов.

СВАРКА МЕДИ

Медь обладающая высокой теплопроводностью, электропро­водностью и химической стойкостью, применяется при изгото­влении кристаллизаторов для непрерывных процессов разливки металла, электрошлакового переплава и электроалюминиево-марганцоличного рода электрических устройств, узлов химических аппаратов, доменных фурм и других изделий. При ручных способах медь сваривают угольными или метал­лическими электродами с применением флюсов и покрытий, а также применяют сварку в среде защитных газов. Сварка угольным электродом. При сварке меди угольным электродом в качестве присадочного металла следует применять прутки с содержанием до 0,2% фосфора, до 1%’ серебра, осталь­ное медь. В качестве флюса берется смесь состава (в % повесу). Обезвоженная бура Борная кислота. Поваренная соль70 10 20

В случае применения в качестве присадки проволоки из обыч­ной электролитической меди необходимо применять флюс следующего состава (в % по весу): Обезвоженная бура. Борная кислота. Фосфорнокислый натрий Наличие во флюсе фосфорнокислого натрия обеспечивает более полно удалении кислот из расплавленного металла. При сварке меди для обеспечения хорошего проплавления основного металла и следующего с присадочным применяют предварительный подогрев. Когда сваривают простые узлы не­больших размеров (приварка наконечников, сварка шин), подо­грев может быть выполнен непосредственно угольной дугой Изделия громоздкие следует предварительно подогревать до температуры 500° С в электрических печах с защитной атмосфе­рой. В качестве защитного газа может быть использован азот. Необходимость нагрева в защитной атмосфере вызывается тем, что медь интенсивно окисляется при нагреве выше 400° С. Обра­зующаяся при этом закись меди (СигО) растворяется в металле и медь становится хрупкой. 50 35 15 Сварка угольным электродом меди толщиной до 4 мм про­изводится без скоса кромок «левым» методом. При этом методе сварки электрод размещается между наплавленным и присадоч­ным металлом. Медь толщиной более 4 мм сваривают «правым» методом, со скосом кромок. Угол разделки в этом случае берет 704-90°. При «правом» методе сварки присадочный металл раз­мещают между наплавленным металлом и электродом. Сборка узлов и изделий из меди должна обеспечить в местах наложения швов минимальные зазоры, не превышающие 0,5 мм. Для предупреждения протекания металла и сквозных прожогов Заказ 323 Толщина металла в мм Присадочный металл Диаметр электрода в мм. диаметр в мм сечение в мм угольного графитового стержня.

Сварка производится в нижнем положении с соблюдением следующей последовательности: после предварительного подогрева поверхности в месте сварки осыпает флюсом на участок, прогревается электрической дугой до оплавления, затем производится подача металла.

В процессе заполнения шва концом присадочного металла в сва­рочную ванну дополнительно вносится флюс. При этом присадочный металл, расплавленный теплом дуги, должен хорошо сплавляться с основным металлом. При недостаточной температуре прогрева места сварки при­садочный металл свертывается в шарики, что приводит к непроварам. Заполнение шва следует производить по возможности за один проход. В случае многослойной сварки в наружных слоях шва возможно образование пор. После сварки наплавленный металл следует проковать и подвергнуть отжигу с нагревом до 500-550° С и охлаждением в воде. Проковка и отжиг с быстрым охлаждением повышают вязкость наплавленного металла. Сварка металлическим электродом. При сварке меди металлическим электродом подготовка, подогрев изделия и по­следующая обработка сварного соединения производятся так же, как и при сварке угольным электродом. Для сварки меди могут быть рекомендованы электроды марки ЗТ Балтийского завода [И], представляющие собой стержень из бронзы КМц-3-1 (3% кремния, 1%марганца, остальное медь) с покрытием следующее го состава (в % по весу):Металл, наплавленный электродами ЗТ, имеет несколько большую прочность, чем медь и хорошую пластичность. При не­обходимости получения наплавленного металла, близкого по со­ставу с основным, для сварки меди могут быть рекомендованы электроды завода «Комсомолец». При изготовлении этих электродов применяется проволока марок М1Ч-МЗ и покрытие состава (в % по весу): Плавиковый шпат Полевой шпат Ферромарганец Ферросилиций (75-процентный)

Толщина покрытия 0,4 . сварка меди электродами ЗТ и «Комсомолец» производится на постоянном токе обратной полярности, короткой дугой при перемещении электрода лишь по­ступательно (без колебаний). Сила тока должна быть достаточ­ной для обеспечения сваривания.

Цель питание постов следует осуществлять от генераторов ПС-500 или многопостовых генераторов. При этом для повышения качества рекомендуется применять в качестве флюса борный шлак. Борный шлак получают путем сплавления без доступа воздуха 5% магния и 95% прокаленной буры. Сварка в среде аргона и азота производится вольфрамовым или угольным электродом с помощью специального электродного держателя, обеспечивающего подачу в зону горения дуги защит­ного газа. Схема процесса сварки меди в среде защитных газов представлена.

СВАРКА ЛАТУНИ

Латунь сплав, содержащий меди 554-75%’и цинк. Специ­альные сорта латуни могут содержать небольшое количество кремния, олова и других элементов,При сварке латуни основное затруднение связано с выгора­нием цинка, который начинает кипеть и интенсивно испаряться при температуре выше 905° С. Пары цинка быстро окисляются на воздухе и выпадают в виде белого налета на окружающие предметы. Окислы цинка ядовиты, что вызывает необходимость применять специальные меры по технике безопас­ности, рассматриваемые в гл. XIII. Сварка латуни может быть выполнена всеми способами, применяемы­ми для сварки меди. Сварку латуни уголь­ным электродом следует производить с применением прессованных или литых прутков из латуни типа ЛК, содержащих, кроме меди и цинка, кремний. Содержание меди в присадочных прутках должно быть примерно таким же, как и в основном металле. Содержание кремния должно составлять до 3%. При сварке латуни необходимо применять флюсы. В каче­стве флюса используется смесь состава (в % по весу): хлористый калий.

На первый слой после просушки его и прокала наносится второй, толщиной 9-1 1 мм, из сборного шлака и жидкого стекла.-2 производят электродами ОБ-5. Литые стержни этих электродов имеют следующий состав (в % по весу).

На 107 г сухой смеси берется 354-40 г, а плотно­стью 1,3. Смесь тщательно перемешивается с добавлением воды и наносится на стержень. После сушки, которая производится при температуре 20-25° С до полного затвердевания покрытия, электроды прокаливаются в течение 1 часа при температуре 200-250° С. Дефекты на деталях из латуни марки ЛМцС-58-2-2, после их тщательной подготовки, завариваются без подогрева детали. Сварка производится в нижнем или полувертикальном поло­жении на постоянном токе обратной полярности, при силе тока 2004-225 а для электрода диаметром 6 мм.

СВАРКА БРОНЗЫ

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, мар­ганцем и цинком. В зависимости от содержания этих добавок бронзы подразделяются на оловянные бронзы, содержащие 8- 10% олова, 2-4% цинка, остальное медь, и специальные бронзы, к которым относятся алюминиевые, железомарганцевые, марган­цовые, кремнистые и др. Сварка бронз может производиться как угольными, так и ме­таллическими электродами. Бронзовые детали перед сваркой рекомендуется подогревать до 200-550° С. При этом более вы­сокая температура подогрева берется для деталей сложной кон­фигурации. Для простых деталей в виде втулок температура предварительного подогрева может быть взята меньшей. Сварка бронз производится при исправлении дефектов отливок, ремон­те поломанных и изношенных деталей, а также при соединении частей изделий сложной формы. Такие изделия называют сварнолитыми. Сварка бронз производится в нижнем или полувертикальном положении. При сварке стыковых швов и заварке сквозных де­фектов следует применять подкладки для предупреждения про­текания металла. Подкладки делают из стальных листов, асбес­та, огнеупорной глины. Форма подкладок должна соответст­вовать конфигурации внутренней стороны детали в месте сварки. Сварка оловянных бронз. При сварке оловянных бронз уголь­ным электродом в качестве присадочного металла следует брать прутки, отлитые в кокиль, следующего состава: 95-96% меди, 3-4% кремния, 0,25% фосфора. В качестве флюса применяют прокаленную буру или борный шлак. При сварке металлическим электродом бронз типа Бр. ОЦСН-3-7-5-1 (оловянная-цинковая-свинцовая-никелевая), Бр. ОСЦ-6-6-3, Бр. ОЦН-Ю-2-1,5 на Уралмашзаводе применяют электроды ОБ-5, рассмотренные в предыдущем параграфе. После заварки деталь укрывается асбестом для медленного охлаждения, что предотвращает образование трещин и снижает остаточные напряжения. Сварка специальных бронз. При сварке специальных бронз угольным электродом в качестве присадочного металла чаще всего берут прутки состава, одинаково о с основным металлом. При сварке кремнистых бронз в качестве флюса рекомендуется применять прокаленную буру, при сварке фосфористых бронборный шлак. При сварке алюминиевых бронз необходимо при­менять флюс, рекомендованный для сварки алюминия и его сплавов (см. параграф 5 настоящей главы). При сварке специальных бронз металлическим электродом состав электродного стержня выбирается в зависимости от со­става основного металла. Так, в случае сварки фосфористой брон­зы рекомендуется применять стержни состава: 0,5-1,0% фосфо­ра; 9,0-11,0% олова, не более 0,75% примесей и остальные медь. При сварке алюминиевой бронзы применяются прутки соста­ва: одинаковое количество с основным металлом алюминия, мар­ганца 1,5-2,5%, остальное железо и медь. Состав применяемых покрытий см. в параграфе 5 настоящей главы. Сварку бронз металлическим электродом рекомендуется производить на постоянном токе обратной полярности. Сила тока принимается из расчета 40 а на 1 мм диаметра электрода.

Добавить комментарий

СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ

СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Свариваемость меди. Медь сваривается пло­хо ввиду ее высокой теплопроводности, жидко — текучести и повышенной склонности к образо­ванию трещин при сварке.

Теплопроводность меди при комнатной тем — ч пературе в 6 раз больше теплопроводности технического железа, поэтому сварка меди и ее сплавов должна производиться с увеличенной погонной тепловой энергией, а во многих слу­чаях с предварительным и сопутствующим по­догревом основного металла.

При переходе из твердого состояния в жид­кое медь выделяет большое количество тепла (скрытая теплота плавления), поэтому свароч­ная ванна поддерживается в жидком состоянии более длительное, время, чем при сварке стали. Повышенная жидкотек’честь меди затрудняет ее сварку в вертикальном, горизонтальном и особенно в потолочном положениях.

Водород в присутствии кислорода оказы­вает отрицательное действие на свойства і іеди. Водород, проникающий в медь при повышен­ных температурах сварки, реагирует с кислоро­дом заклей меди (Cu20+2H->h30+Cu), обра­зует водяной пар, который, стремясь расширить­ся, приводит к появлению мелких трещин. Это явление при сварке меди называют «водородной болезнью». Есль сваривать медь покрытыми медными электродами без подогрева сваривае­мого изделия (с быстрым охлаждением), то возникают горячие трещины.

Одиако при сварке с подогревом, создаю­щим условия медленного охлаждения, водяной пар в большинстве случаев до затвердевания металла выходит наружу; небольшая часть водяного пара остается между слоем свароч­ного шлака и поверхностью металла. шва В результате этого поверхность металла шва

после удаления ‘шлака становится неровной, с мелкими углублениями («рябой»), что можно избежать при очень медленном охлаждении шва.

Чем больше содержится кислорода в сва­риваемой меди, тем значительнее проявляется «водородная болезнь».

Принеси в меди мышьяка, свинца, сурьмы, висмута и серы затрудняют сварку. Они прак­тически не растворяются в меди, но образуют с иск леї коплавкие химические соединения, ко — юрые, находясь в свободном состоянии, рас — нолшаклся но і раницам зерен и ослабляют мсжаюмиыс связи.. В результате под действием рас і мі ивающей усадочной енлы в процессе охлаждения сварного соединения образуются і оричне трещины. Поэтому содержание каждой из вредных примесей — кислорода, висмута, свинца в меди и в сварочных материалах — не должно быть более 0,03″‘, а для особи ответ­ственных сварных изделий—0,01%.

Коэффициент линейного расширения меди больше коэффициента линейного расширения железа, в связи с чем сварочные деформации при сварке конструкций из меди и ее сплавов несколько больше, чем при сварке сталей.

Виды сварки меди. При изготовлении свар­ных конструкций из меди наибольшее распро­странение пс лучили следующие виды сварки плавлением: дуговая сварка угольным электро­дом, плавящимся электродом, под флюсом и в защитных газах; газовая сварка.

Дуговая сварка меди произво; ятся при повышенной силе сварочного тока, что обус­ловлено значительной теплопроводностью ме­ди. Кромки свариваемых деталей соединяются с минимальным зазором из-за высокой жидко — текучест? меди Иногда применяют сварку на стальной подкладке.

Медные листы толщиной более 6 мм сле­дует сваривать с предварительным подогревом до 150—250°С. Тонкие листы (менее 5 мм) после сварки проковывают в холодном состоянии, а толстые (5—20 мм) — при температуре 200— 400°С[16]. Нагревать медь для проковки выше 400СС не рекомендуется, так как при высоких температурах она становится хрупкой. Ковка выполняется молотком со сферическим бойком. Ковка должна производиться с двух сторон сварного соединения нанесением ударов пер­пендикулярно шву сначала по зонам сплавле­ния, затем по средней части шва и в конце по
зоне термического влияния. Повторять удары по одному месту нельзя, чтобы избежать обра­зования трещин от наклепа.

Для придания металлу сварного соединения вязкости и пластичности после проковки ре­комендуется нагреть его до температуры 550— 600°С и быстро охладить в воде. Эта термобра- ботка гарантирует мелкозернистое строение металла.

Режимы сварки угольным электро­дом медных листов встык на стальной под­кладке следующие:

Толшина ме­талла, мм 1 2 4 6 8 10

Диаметр угольного электрода,

мм 5 6 6 8 8 10

Ток, А. 140— 190- 220— 280— 300— 400— 190 250 300 400 450 500

Листы большей толщины нужно подгото­вить со скосом кромок под углом 60—90°.

Сварку ведут лдиннон дугой (10—15 мм), при этом удобнее манипулировать электродом и присадочной проволокой. Коней присадочной проволоки должен находиться между концом электрода и расплавленной ванной, не погру­жаясь в нее. Расстояние между присадочным металлом и изделием должно быть постоян­ным и минимальным по величине. При увели — , чении расстояния происходит усиленное раз­брызгивание металла и ухудшается формиро­вание шва

Для свайки применяют постоянный ток пря­мой полярности при напряжении дуги 40—50 В. На обратной полярности дуга между угольным (графитовым) электродом и изделием менее устойчива и может поддерживаться только при ‘малой ее длине.

В качестве присадочного металла исполь­зуют проволоку из фосфористой бронзы, крем­нистой бронзы, фосфористой меди следующего состава (в %):

Олово Фосфор Цинк Железо Марганец Кремний Медь

Фосфористая бронза 1,5—10,5 0,15—1,0 — — — — осталь-

Кремнистая бронза Фосфористая медь

ное 0,2 0—2,5 0—1,25 1,0—4,0 осталь­ ное — — — — осталь­ ное

ДО 3 3—5 свыше 5 свыше 5

Для предохранения металла от окисления и удаления закиси меди и других окислов приме­ няются при сварке флюсы следующих вов (в %): соста- Номер флюса 1 2 3 4 Борная кислота 50 10—20 — Бура прокаленная Кислый фосфорно­ 100 50 60—70 50 кислый натрий. . — — — 15 Кремниевая- кислота — — — 15 Древесный уголь. — — — 20 Поваренная соль — — 20—30 —

При сварке прутками из фосфористой брон­зы можно в качестве флюса применять смесь состава: 94—96% буры, 6—4% магния метал­лического в порошке.

Флюс наносится в разделку и на присадоч­ный пруток. Сварку во избежание окисления и большого роста зерна ведут быстро и по воз­можности в один проход.

Сварка меди покрытыми ме­таллическими электродами дает удовлетворительное качество в случаях, если свариваемая медь содержит кислорода не более 0,01%. При содержании в меди кислорода в количествах более 0,03% сварные соединения имеют низкие механические свойства.

Для сварки меди применяют электроды марки «Комсомолец-100». Состав покрытия электрода «Комсомолец-100» следующий: пла­виковый шпат—12,5%, полевой шпат— 15%, ферромарганец Mnl, Мп2 — 47,5%, кремнистая медь (73—75% меди, 23—25% кремния, не более 1,5% примесей) — 25%

Режимы сварки электродами «Комсомо­лец-100» следующие:

Толщина металла, мм Диаметр электрода, мм Ток, А

150—200 250- 300 350—450 500—600

Сварку ведут в нижнем положении на по­стоянном токе обратной полярности. При свар­ке листов толщиной более 6 мм требуется

предварительный подогрев основного металла до — 300—400°С.

Г азовая сварка медных листов тол­щиной до 10 мм выполняется пламенем мощ­ностью 150 дм3 ацетилена/ч на I мм толщины металла. Листы большей толщины сваривают пламенем из расчета 200 дм3/ч на 1 мм толщины металла. Сварку лучше производить одновре­менно двумя горелками с двух сторон восста­новительным пламенем, с тем чтобы не допу­скать образования в сварочной ванне окислов меди. Сварка меди науглероживающим пла­менем не допускается, так как при этом обра­зуются поры и трещины в шве вследствие об­разования гпзов С02 и Н20 по реакциям: СО+Си20->С02 + 2Си иН2 + Cu20->h30+2Cu.

Шов заполняется за один слой. Многослой­ная газовая сварка вызывает перегрев металла и трещины в швах. Чтобы избежать перегрева меди, сварку следует вести с высокими скоро­стями нагрева и охлаждения сварных соедине­ний.

Металл толщиной до 2 мм сваривают встык без присадочного материала, при толщине 3 мм и более применяют V-образный скос кромок с углом раскрытия 90° и притуплением 1,5— 2 мм. Толстые медные листы сваривают встык с Х-образной разделкой кромок в вертикаль­ном положении одновременно с двух сторон двумя горелками. Присадочной проволокой служит чистая медь или медь с содержанием раскислителей: фосфора до 0,2% и кремния до 0,15—0,30%. Проволоку подбирают диаметра­ми от 1,5 до 8‘мм в зависимости от толщины свариваемых листов; проволока диаметром 8 мм употребляется для листов толщиной 15 мм и более.

Газовая сварка меди произвсдится с флюса­ми, которыми пользуются при дуговой сварке угольным электродом.

Высокое качество сварного соединения по­лучают, применяя газофлю<‘овую сварку, при которой порошкообразный флюс засасывается ацетиленом и подается непосредственно в пла­мя горелки от специальной установки КГФ-2-66, разработанной ВНИИ? втогенмашем.

Применение проковки сварных соединений еще более улучшает механические свойства сварных < оединений

Сварка латуни. Латунь представляет собой сплав меди с’ пинком; температура плавления латуни 800—1000°С.

При дуговой сварке из латуни интенсивно испаряется цинк; расплавленный металл по­глощает водород, который не успевает выде­литься при затвердевании жидкого металла в сварочной ванне, в результате чего в шве обра — ‘ зуются газовые поры. Водород попадаем в сва­рочную ванну из покрытия, флюса или воздуха.

Сварка латуней покрытыми электродами находит ограниченное применение, в основном для исправления брака литья. Это объясняется слльным испарением цинка при дуговой сварке по сравнению с газовой сваркой, дуговой под флюсом или дуговой в защитном газе.

Для дуговой сварки латуни приме­няют электроды с покрытием ЗТ, разработан­ные Балтийским заводом в Ленинграде. Состав электрода следующий. :тержень из кремнемар — ганцовистой бронзы Бр. КМц 3-1, содержащей 3% кремния и 1% марганца; покрытие из 17,5% марганцовой руды, 13% плавикового шпата. 16% серебристого графита, 32% ферросилиция 75%-ного, 2,5% алюминия в порошке. Сварка ведется постоянным тсЗком при обратной по­лярности короткой дугой с целью снижения выгорания цинка. От вытекания металла стык защищают прокаленной асбестовой подклад­кой с обратной стороны стыка. При толщине листов до 4 мм сварку ведут без разделки кро­мок При толщине листов более 4 мм разделка кромок такая же, как и для стали. После сварки шов проковывают, а затем отжигают при 600—650°С для выравнивания химического со­става и придания металлу мелкозернистой струк­туры.

Сварку латуни можно выполнять у г оті ь — н ы м элек-тродом на постоянном токе при прямой полярности с применением флюсов.

При сварке латуни угольным электродом используют фдюсы. Наибольшее {Распростра­нение получил флюс БЛ-3 состава: 35% криоли­та, 12,5% хлористого натрия, 50% хлористого калия, 2,5% древесного угля.

Режимы сварки латуни угольным электро­дом следующие

Толщина	Диаметр	Диаметр	Сварочный
металла,	угольного	присадочного	ток, А
мм	электрода, мм	стержня, мм
3	6	4	180—200
5	10	6	240—270
10	18	8	400—450
14-^16	20	10	450—550

Латунь толщиной до 10 мм сваривают без подогрева, более 10 мм — с подогревом до 3U0—350°С.

Газовая сварка латуней обеспечи­вает лучшее качество сварных соединений, чем дуговая покрытыми электродами. Для умень­шения исгарения цинка сварку латуни ведут окислительным пламенем; при этом на поверх­ности сварочной ванны образуется жидкая пленка окиси цинка, препятствующая его испа­рению. Избыточный кислород окисляет часть водорода пламени и поглощение жидким ме­таллом водорода уменьшается.

Для удаления окислов меди и цинка при га­зовой сварке пользуются флюсами того же сосіава. что и мри дутвой сварке мсти моль­ным иск іродом.

Для уменьшения испарения цинка и погло­щения сварочной ванной водорода конец ядра пламени должен находиться от свариваемого металла на расстоянии в 2—3 раза большем, чем при сварке стали.

Для іазовой сварки латуней ВНИИавюіен — маш разработал присадочную проволоку марки JlK62-0,5 (ГОСТ 16130—72), содержащую 60,5— 63.5% меди, 0,3—0,7% кремния, остальное — цинк. В качестве флюса при сварке этой приса­дочной проволокой применяют прокаленную буру.

ВНИИавтоіенмаш для сварки латуней раз­работал самофлюсующую присадочную про­волоку ЛКБ062-02-004-05 (ГОСТ 16130—’2), содержащую 60,5—63,5% меди, 0,1—0,3% крем­ния, 0,03 0,! % бора, 0,3—0,7% олова, осталь­ное — цинк. Бор, входящий в состав проволбки. выполняет функции флюса. Применение дру­гого флюса при сварке этой проволокой не тре­буется.

Хорошее качество газовой сварки латуней достигается применением флюса БМ-1 (раз­работан ВНИИавтогенмаш), состоящего из 25°,, метилового спирта и 75°,, метилбората, или флюса БМ-2. состоящего из одного метилбора­та. Эти флюсы вводятся в сварочную ванну в виде паров. Ацетилен пропускается через жид­кий флюс, находящийся в особом сосуде (флю — сопитателе), насыщается парами флюса и пода­ется в горелку. В пламени флюс сгорает по реак­ции 2В (СНэО)3 + 902 = В2Оэ + 6С02 + 9Н20.

Борный ангидрид В2Оа является флюсующим веществом. Применение флюса БМ-1 повышает производительность сварки, дает металл шва с высокими механическими свойствами и обеспе­чивает почти полную безвредность процесса для сварщика.

Сварка бронзы. Бронза — это сплавы меди с оловом (3—14″,, — оловянистые бронзы),

кремнием (до 1% — кремнистые бронзы), мар­ганцем, фосфором, бериллием и др. Обычно бронзы применяются для изготовления литых деталей.

Сварные соединения марганцовистой брон­зы (0,2—1% марганца) отличаются высокой пластичностью и прочностью, несколько пре­вышающей прочность сварных соединений меди.

Бериллиевые бронзы, содержащие до 0.05% бериллия, образуют сварные соединения с удов­летворительной прочностью.

Содержание более 0,5% бериллия в медном сплаве приводит при сварке к окислению берил­лия; образовавшиеся окислы с трудом удаля­ются из сварочной ванны. Поэтому качество сварных соединений из таких бронз невысокое.

Существует несколько десятков марок бронз. ■ По свариваемости бронзы значительно отли­чаются друг от друга, поэтому и технология сварки бронз разнообразна.

Сварку бронзы можно выполнять угольным электродом с присадочным ме галлом, покры­тыми электродами и неплавящимся (вольфра­мовым) электродом в защитной среде аргона. При сварке уголт ным электродом устанавли­вается прямая полярность; напряжение дугн — 40—45 В; сварочный ток — 25—35 А на 1 мм диаметра электрода. В большинстве случаев требуется предварительный подогрев до тем­пературы 300—400°С.

При сварке металлическими покрытыми электродами берется обратная полярность; сварка на переменном токе производится с осциллятором (см. гл. XXI) при повышенном токе.

Обычно прчсадочный материал подбирают так. чтобы его химический состав был одина­ковым с химическим составом свариваемого

металла.

При сварке угольным улектродом оловяни — стой бронзы применяют присадочный металл в виде прутков с химсоставом: 8% цинка, 3% олова, 6% свинца; фосфора, железа и нике­ля — 0,2—0,3% каждого, остальное — медь.

Сварку марганцовистой бронзы (например, Бр. Ми5) выполняют электродами «Комсомо — лец-100>: обязательно с предварительным по­догревом до 400—500°С. Для сварки алюминие­вых и алюминиевоникелевых бронз (исправле­ние дефектов литья) можно применять электро­ды АНМц/ЛКЗ-АБ с предварительным подо­гревом до 150—300°С. Сварка выполняется на постоянном токе при обратной полярности короткими участками.

Как правило, бронзы сваривают в нижнем или наклонном (до 15°) положении.

Газовая сварка бронз ведется восстанови­тельным пламенем, так как при окислительном пламени происходит выгорание легирующих элементов (олова, алюминия, кремния). Мощ­ность пламени устанавливают 100—150 дм3 ацетилена/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. При сварке пользуются теми же флю­сами, что и для сварки меди и латуни.

Газовая сварка бронз дает прочность свар­ных соединений, равную 80—100°’ прочности свариваемого ме і ал. ча.

Сварка цветных металлов и сплавов: технологии, аппараты, электроды

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 288 Опубликовано 01.06.2014

Объёмы применения цветных металлов с каждым годом становятся всё больше и больше. Наиболее популярные из них – титан, медь, алюминий и никель, используются в различных отраслях промышленности, как в чистом виде, так и в форме сплавов. При этом, обладая рядом особенностей, эти материалы достаточно трудно плавятся и варятся.

Хотя сварка цветных металлов и сплавов является наилучшим способом соединения изготавливаемых из них конструкций.

Особенности и технология сварки цветных металлов бывают такими:

• Все эти материалы обладают сродством к кислороду, благодаря чему некоторые из них даже используются как раскислители.
• Окислы, образующиеся в процессе плавки этих металлов, более тугоплавкие, чем сам материал, в результате чего сварочный шов засоряется ими. При меньшей температуре плавления окислов на сваренной поверхности могут возникнуть трещины.
• Часть таких металлов (а именно, алюминий, магний и медь) быстро остывают, а, значит, требуют и большей мощности источника, при помощи которого производится сварка.
• В сплавах разные компоненты имеют и различную температуру плавления, что создаёт опасность испарения более лёгких веществ.
• Тяжёлые сплавы могут проваливать под своим весом сварочные ванны, а слишком непрочные – разрушается при незначительном ударе.
• Каждый цветной сплав активнее, чем чёрные металлы, взаимодействует с газовой средой.

Таким образом, получается, что газовая сварка цветных металлов должна учитывать ряд их особенностей, которые являются различными для каждого материала.

Сварка меди и сплавов

Основным предназначением, как самой меди, так и созданных на её основе сплавов является химическое машиностроение, где из них изготавливают различные трубопроводы, сосуды и ёмкости.

При необходимости сварки меди угольными или графитовыми электродами процесс выполняется при помощи токов прямой полярности. Дуга должна иметь длину от 35 до 40 мм, а сечению присадочного прутка лучше быть равным по ширине 20–25 мм. Флюсом при этом служат смесь из металлического магния (5%) и прокаленной буры (95%), а сама сварка стыков производится на прокладке из асбеста или графита

При выполнении ручной сварки медных изделий (обычно делается для изделий толщиной более 2 мм) используются постоянные токи обратной полярности, а температура изделий достигает 400 градусов. Сварка в защитных газах производится с применением аргона и гелия. В качестве присадочного материала обычно берётся бронзовая проволока.

Сварка алюминия и сплавов

Алюминиевые сплавы и сам этот металл необходимы, как правило, в пищевой или химической промышленности. За счёт высокой прочности, коррозионной стойкости и лёгкости их применяют также и в машиностроении, и в строительстве.

Электроды для сварки используют в основном угольные.

Ручная сварка такого типа целесообразна при толщинах металла 1,5–20 мм, а также при необходимости заварки дефектов алюминиевых изделий. Если материал не толще 2 мм присадочная проволока не нужна.

Дуговой тип сварки алюминия и изделий из него производится при помощи металлических электродов. Сварка ведётся постоянными токами обратной полярности, а листы металла предварительно подогревают: если толщина составляет 6–8 мм, до 200 градусов, для листов 8–16 мм – до 400 градусов. Для толщин металла более 20 мм дополнительно требуется разделка кромок.

Сварка аргоном цветных металлов в случае с алюминием производится с использованием аргона 1-го и высшего сорта. Материал электрода в этом случае – вольфрам, а необходимость в разделке кромок определяется, исходя из толщины металла: до 4 мм – не нужна, более 4 мм – кромки разделываются. Величину силы тока в первом случае выставляют в амперах в 50 раз больше толщины металла в мм, во втором – в 35-40 раз больше.

Сварка никеля и сплавов

Для никеля, прочного и пластичного, а также жаростойкого материала, в современном мире нашлось применение, как для одного из важнейших легирующих элементов. Впрочем, используют его и в химической, и в электрохимической промышленности.

Сварка никеля может быть связана с возникновением в районе шва трещин и пор, причиной чего являются растворяемые при высокой температуре газы. Для предотвращения подобного в металл вводят специальные элементы, например, типа Mn и Mg, образующие тугоплавкие соединения с серой и, таким образом, связывающие её.

Для сварки никеля используют, как правило, металлические электроды и постоянный ток обратной полярности. Марка электродов, которые требует аппарат для сварки цветных металлов в данном случае, «Прогресс-50» или же Н37к.

Для сплавов, в состав которых входит не только никель, но и медь, необходимы электроды марки МЗОК. Для никель-молибденовых сплавов лучше всего подойдут электроды марки ХН-1.

Если же существует необходимость в проведении аргонодуговой сварки, необходимы вольфрамовые электроды, а также введение в состав свариваемого материала кремния, ниобия и алюминия.

Сварка титана и его сплавов

Титан пользуется популярностью в специализированных технических отраслях. Применяют его и в самолетостроении, машиностроении и даже в атомной энергетике.

Сварка цветных металлов типа титана и его сплавов связана с некоторыми особенностями. Например, с высоким сродством титана с кислородом, а также появление трещин при остывании материала ниже 100 градусов. Пластичность титана увеличивается за счёт воздействия не только с кислородом, но и с азотом. При этом, правда, снижается пластичность и повышается стойкость к воздействию коррозии.

Качественный титан можно получить, ограничив содержание в нём азота, водорода и кислорода. Большая же прочность требует выбора рационального режима варки.

При сварке титана аргоном потребуется этот газ только самого лучшего (1-го или высшего) сорта, а сам процесс ведётся постоянными токами с прямой полярностью. Для того чтобы результат сварки был как можно лучше, применяются герметичные камеры с инертным газом.

Сварка цветных металлов

Титан обладает низкой прочностью и поэтому в чистом виде применяется крайне редко. А для конструктивных целей используют титан с примесями легирующих элементов, значительно увеличивающих его физико-механические свойства. Химическая активность титана под воздействием больших температур может привести к снижению его пластичности и конструкционной прочности, поэтому сварку выполняют с защитой от атмосферного воздействия. Защите подлежит не только сварочная ванна, но и все участки металла, которые подвергаются нагреву до температуры свыше 623°С.

Обладая низкими теплопроводными свойствами, титан достаточно длительное время поддерживает сварочную ванну в расплавленном состоянии при высокой температуре, что способствует росту зерна не только в сварном соединении, но и в околошовной зоне. Особенно отрицательно сказывается на качестве сварочного шва водород, который попадает в сварочную ванну вместе с адсорбированной влагой на свариваемых кромках и в присадочном материале. Взаимодействуя с кислородом, горячий титан окисляется, что способствует появлению в сварочном шве пор холодных трещин. Поэтому свойства сварных соединений напрямую зависят от качества защиты, подготовки свариваемых кромок и титановой проволоки, служащей присадочным материалом.

Подготовительный этап заключается в механической обработке свариваемых кромок или травлением раствором кислот. Свариваемые кромки зачищают механическими приспособлениями на ширину не менее 20 —25 мм от границ разделки, после чего место сварки тщательно обезжиривают и протравливают. Для зачистки кромок применяют вращающиеся металлические щетки, шаберы, шлифовальную шкурку и другие приспособления, позволяющие добиться необходимой чистоты поверхности. Для изготовления механических щеток применяют проволоку из нержавеющей стали диаметром 02 —03 мм. Зачистку поверхностей осуществляют непосредственно перед сваркой или заблаговременно при условии надежной их защиты от внешних воздействий. Очищенная поверхность должна иметь серебристый оттенок, без трещин, вмятин, заусенец и надрывов.

Непосредственно перед сваркой кромки обезжиривают и протравливают следующим раствором: соляная кислота — 240 — 390 мл, азотная кислота — 35 — 60 мл, фтористый натрий — 50 г. В качестве обезжиривающего состава может служить ацетон, бензин марки Бр-1и другие растворители на основе ацетона. Поверхность сначала обрабатывают бензином, а после этого — ацетоном. В исключительных случаях допускается обезжиривание одним ацетоном.

Сварочную титановую проволоку подбирают согласно маркировке, которая наносится на упаковке или на специальных бирках. Различают следующие составы проволоки, используемой при сварке титана и его сплавов: ВТ1-00, ВТ1-00С (для сплавов ВТ1-00 и ВТ1-0), ОТ4-1 (для сплавов ОТ4), СПТ2 и ВТ2св (для сплавов ВТ5, ВТ6 и ВТ 15). Непосредственно перед сваркой проволоку обезжиривают, а при необходимости подвергают механической очистке, которую выполняют наждачной шкуркой зернистостью не выше № 12.

Допускается предварительное обезжиривание проволоки, которую сразу же следует защитить полиэтиленовой пленкой и хранить в специальных пеналах. В любом случае срок хранения обезжиренной проволоки не должен превышать 5 суток. Качество поверхности проволоки проверяют непосредственно перед сваркой при помощи чистой белой салфетки. Если на салфетке остаются следы загрязнений, то обезжиривание следует повторить.

Кромки деталей перед сваркой плотно сжимают между собой, следя за тем, чтобы на поверхность не попали жировые включения. Поэтому к подготовленным поверхностям нельзя касаться руками или грязной ветошью.

Сварку титана и его сплавов выполняют в ручном или автоматическом режимах с защитой сварочной ванны и околошовной зоны аргоном или инертным газом. Сварку ведут вольфрамовым электродом при постоянном источнике тока прямой полярности. Существует несколько схем защиты сварочного шва. Для сварки ответственных изделий существуют специальные камеры с контролируемой атмосферой.

Сварку ведут без колебательных движений горелки, на короткой дуге углом вперед. Угол между электродом и присадочным материалом поддерживают в пределах 90°, а подачу проволоки ведут непрерывно. Чаще всего сварку выполняют «левым»  способом,  при    котором  ось вольфрамового электрода наклонена в сторону, противоположную направлению сварки.

Вылет электрода из сопла не должен превышать 5 —7 мм. В труднодоступных местах вылет электрода может быть увеличен при условии надежной защиты сварочного шва. Присадочный материал вводят в сварочную ванну навстречу сварочной горелке, не допуская вывода ее конца из зоны газовой защиты. Снятие защиты производят не ранее, чем при снижении температуры ниже 400°С. Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки титана и его сплавов приведены в таблице.

Защита сварочного шва считается качественной, если в зоне стыка отсутствуют следы окисления и металл имеет серебристый цвет. При некачественной защите на сварочном шве появляются следы побежалости. Титан, толщиной до 8 мм, можно сваривать без скоса кромок, более толстый металл сваривают погружной дугой.

Для снижения погонной энергии и сужения зоны термического влияния дополнительно к газовой защите используют флюсы АТН-21А , Атн-23А. Применение флюсов существенно повышает защиту и позволяет повысить качество сварного соединения за счет уменьшения пористости шва. Флюс наносят на свариваемые кромки непосредственно перед сваркой при помощи волосяной кисти толщиной 0,1 —0,15 мм. Для того чтобы из пасты хорошо испарялся спирт, сварку выполняют при температура не ниже 15°С.

Сварка плавящимся электродом выполняется в автоматическом режиме током обратной полярности при мелкокапельном переносе металла.

Режимы аргонодуговой сварки титана и его сплавов 

Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр, ми		Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге, В	Расход аргона, л/мин
	Вольфрамового электрода	Присадочной проволоки			В горелку	В насадку	Число проходов
0,5	1,5	1-1,5	15-20	8-10	6-8	2-4	1
1	1,5-2	1-1,5	40-60	8-10	6-8	2-4	1
1,5	1,5-2	1,5-2	60-60	10-12	8-10	2-4	1
2	2-2,5	1,5-2	80-100	10-12	10-12	4-6	1
3	2,5-3	2-3	120-140	10-12	10-12	4-6	1
4	2,5-3	2-3	140-160	12-14	12-14	6-8	2
6-10	3-4	2-3	160-180	12-14	12-14	6-8	4-8
12-16	3-4	3-4	180-240	14-16	14-16	10-12	10-14
18-24	3-4	3-4	240-280	14-16	14-16	10-12	18-24