Сварка цветных металлов: особенности технологии

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Каковы особенности сварки цветных металлов и сплавов
• Как сваривается медь и ее сплавы
• Как осуществляется сварка алюминия
• Что необходимо учитывать при сварке бронзы и латуни
• Каковы особенности сварки титана

На первый взгляд может показаться, что сварка цветных металлов и их сплавов – дело несложное, так как расплавить их не составит особого труда. Но дело в том, что когда цветные металлы вступают в контакт с кислородом, они проявляют повышенную химическую активность. Кроме того, их поверхность покрыта оксидной пленкой, которая препятствует надежному соединению частей конструкции. Обычное нагревание в воздухе приводит к росту химической активности, из-за чего вы получите не ожидаемый ровный шов, а лишь оплавленный участок, покрытый плотным слоем оксида.

 

С какими сложностями связан процесс сварки цветных металлов и сплавов

Для работы с цветными металлами и сплавами необходимо принять специальные защитные меры.

В противном случае негативные процессы усилятся и образуют в месте шва оплавленный оксидный нарост.

Очень важно создать надлежащие условия для выполнения сварки – ограничить доступ кислорода в рабочую зону либо четко регулировать его поступление.

Разновидности цветных металлов, которые востребованы больше всего, трудно отыскать в их естественном виде. Поэтому для того, чтобы получить вещество с нужными химическими свойствами, на производствах обычно используют сплавы – сложные комбинации и сочетания цветных металлов.

Чаще всего мастера сваривают изделия из алюминия, бронзы, дюралюминия (сплав алюминия, меди, магния и марганца), меди, латуни (комбинация цинка и меди), силумина (сочетание кремния и алюминия). Сегодня также изготавливают множество сварных изделий из алюминиево-магниевых и алюминиево-марганцевых сплавов.

Но самые популярные цветные металлы, которые используют в промышленности и на производстве, – это комбинации меди и алюминия с другими металлами (свинцом, цинком, магнием, кремнием и пр.

). К таким соединениям относятся:

• Алюминиевые сочетания (дюралюминий, авиаль, силумин).
• Обычная латунь – сплав цинка и меди, в котором последний элемент занимает до 70 % общей массы. В некоторых случаях для достижения нужной кондиции изделия долю цинка увеличивают до 50 %.
• Бронза – классическая комбинация олова и меди (пропорции: 15:85).
• Сложные латуни – наряду с цинком и медью в них также содержатся различные наполнители и добавки.

Выбирать подходящую технологию сварки цветных металлов и сплавов нужно с учетом типа материала, с которым вам придется работать.

Известно, что магний, медь и алюминий остывают довольно быстро. Значит, для работы с ними понадобится источник энергии очень высокой мощности и дополнительный прогрев. Со сплавами дело обстоит сложнее. Дело в том, что входящие в их состав элементы могут иметь разную температуру плавления. Поэтому в процессе работы с ними есть риск того, что более легкие вещества испарятся.

Но, проведя сварку быстро, вы сможете этого избежать.

VT-metall предлагает услуги:

Особенности сварки цветных металлов и сплавов также обусловлены их высоким сродством к кислороду. Некоторые из них даже могут выступать в роли раскислителей. Окислы, которые образуются при их плавке – это более тугоплавкие соединения, засоряющие сварочный шов. Если снизить температуру плавления, то на поверхности могут появиться трещины. Очевидно, что это отрицательно скажется на механических свойствах соединения. Вот почему сваривание цветных металлов нередко выполняют под слоем флюса, уменьшающего влияние на них кислорода.

 

Из-за своей непрочности и хрупкости, некоторые сплавы могут разрушиться при легком ударе или вообще без какого бы то ни было внешнего воздействия. В то же время слишком тяжелые материалы способны своим весом провалить сварочные ванны. Поэтому, работая с ними, нужно быть очень аккуратным.

Технология сварки цветных металлов на примере меди

К положительным характеристикам меди относятся: высокая пластичность, теплопроводность, теплоемкость, электропроводность и коррозийная стойкость. К этому перечню следует добавить нечувствительность к холоду и сохранение высоких пластических свойств после отжига. Все эти уникальные качества позволяют широко применять медь и ее сочетания в разных отраслях производства.

Отличительные свойства меди: плотность – 8,96 г/см³, относительное удлинение – 50 %, временное сопротивление при отсутствии нагартовки – 20 кгс/мм² (200 МПа), плавится при температуре 1083 °С.

Чистота меди оказывает непосредственное влияние на ее свариваемость. Лучше свариваются те изделия, в составе которых содержится минимальное количество вредных примесей. Содержание кислорода в раскисленной меди не превышает 0,01 %. Это значит, что она сваривается лучше всего. Примеси, ухудшающие свариваемость меди и понижающие ее механические качества, – свинец, висмут, сера.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Когда в расплавленной меди присутствует водород, он тоже негативно влияет на сваривание. Шов кристаллизуется и происходит объединение водорода с кислородом закиси меди, в результате чего образуются водяные пары. Из-за этих паров и возникает водородная болезнь. Дело в том, что когда сварной шов кристаллизуется, водяной пар пытается вырваться наружу и в результате этих усилий образует множество трещин и пор. Данный процесс отражается в формуле Сu

2O+H₂=2Cu+H₂O↑.

Ручная сварка деталей из цветных металлов выполняется посредством металлических либо угольных электродов с использованием покрытий и флюсов. Кроме того, ее осуществляют в среде защитных газов.

Сварка угольным электродом. Соединять детали из меди следует постоянным током прямой полярности, графитовым или угольным электродом.

Соблюдайте длину дуги 35–40 мм, а в качестве присадочного материала используйте прямоугольные или круглые прутки из меди («M1», «М2») и прутки с присадкой фосфора (раскислитель). Лучше всего, чтобы сечение присадочного прутка было 20–25 мм². Тогда он не слишком окислится и перегреется в процессе расплавления цветного металла.

В роли флюса здесь выступает смесь из 5%-ного металлического порошкообразного магния и 95%-ной прокаленной буры или плавления бура. Прежде чем приступить к сварке цветных металлов, порошкообразные флюсы следует нанести на свариваемые кромки или поверхность присадочного прутка, смоченную жидким стеклом. А затем просушить их на воздухе.

Перед нанесением флюса промойте кромки свариваемого изделия и присадочный пруток 10%-ным раствором каустической соды или зачистите их металлической щеткой.

Сваривая медные детали угольным электродом, используйте в роли присадочного металла прутки, содержащие не более 1 % серебра, до 0,2 % фосфора, остальное – медь.

Примените предварительный подогрев, чтобы обеспечить хорошее проплавление основного материала и следующего с присадочным. В ходе сварки простых небольших узлов (шин, наконечников) можете выполнять подогрев самой угольной дугой.

Крупногабаритные изделия необходимо предварительно подогреть в электрических печах с защитной атмосферой до температуры +500 °С.

В роли защитного газа может выступать азот.

Учтите, что при нагреве выше +400 °С медь начинает интенсивно окисляться. При этом образуется оксид меди (I) (Cu₂О), который растворяется в цветном металле. В результате медь становится хрупкой. Поэтому ее обязательно следует нагревать в защитной атмосфере.

Сваривание медных изделий толщиной до 4 мм угольным электродом выполняют «левым» методом, не скашивая кромки. В этом случае электрод следует разместить между присадочным и наплавленным цветным металлом. А детали толщиной более 4 мм сваривают со скосом кромок, «правым» методом. Тогда угол разделки составляет 70–90°, а присадочные прутки помещают между электродом и наплавленным цветным металлом.

Таблица режимов ручной дуговой сварки меди графитовым и угольным электродами:

При сборке медных изделий и узлов зазоры в местах наложения швов должны быть минимальными и не превышать 0,5 мм. Это позволит избежать сквозных прожогов и протекания швов.

Сварку цветных металлов в данном случае выполняют в нижнем положении, соблюдая строгую последовательность: сначала рабочая поверхность подогревается, затем осыпается флюсом и прогревается до оплавления электрической дугой, после чего подается цветной металл.

Когда шов заполняется концом присадочного прутка, в сварочную ванну следует дополнительно внести флюс. При этом важно, чтобы присадочный металл после расплавления его теплом дуги хорошо сплавлялся с основным цветным металлом. Если температура прогрева участка будет недостаточной, то присадочный металл свернется в шарики. А это приведет к непроварам. Старайтесь заполнить шов за один проход, так как при многослойном сваривании в его наружных слоях могут образоваться поры.

По окончании сварки прокуйте наплавленный цветной металл и подвергните его отжигу, нагревая до +500…+550 °С и охлаждая в воде. Это делается для того, что повысить его вязкость.

Сварка металлическим электродом. Данный метод подходит для работы с медными изделиями толщиной более 2 мм, используемыми в виде проката.

Если присадкой служит проволока из обычной электролитической меди, применяйте флюс следующего состава (в % по весу):

• обезвоженная бура;
• борная кислота;
• фосфорнокислый натрий.

Благодаря последнему элементу в составе флюса кислоты более полно удалятся из расплавленного цветного металла.

Подготовка, подогрев изделия и последующая обработка сварного соединения осуществляются одинаково при использовании угольного и металлического электродов.

Цветной металл, наплавленный электродами, отличается хорошей пластичностью и большей прочностью.

Если нужно получить наплавленный цветной металл, близкий по своему составу с основным, то его сваривают электродами другого типа. Это делается на постоянном токе обратной полярности короткой дугой. Электрод перемещается без колебаний, только поступательно. При этом сила тока должна быть достаточной, чтобы обеспечить сваривание.

Питание постов осуществляется от многопостовых генераторов либо от генераторов «ПС-500». А чтобы повысить качество, в роли флюса следует использовать борный шлак. Последний получают в результате сплавления без доступа воздуха 95 % прокаленной буры и 5 % магния. В среде азота и аргона сварку необходимо выполнять угольным либо вольфрамовым электродом при помощи специального электродного держателя, который обеспечивает подачу защитного газа в зону горения дуги.

Ручная аргонодуговая сварка. Этот метод требует наличия в составе защитных газов таких инертных веществ, как аргон и гелий.

Сварка цветных металлов аргоном осуществляется вольфрамовым электродом постоянным током прямой полярности при общем подогреве изделия до температуры +350…+400 °С. В качестве присадочного материала используют бронзовую проволоку («КМцЗ-1» и др.).

Работа может выполняться как «левым», так и «правым» методом. Прежде чем к ней приступить, дугу возбуждают на угольной или графитовой пластине. После чего ее переносят на изделие. Не рекомендуется зажигать ее на самом изделии, потому что вольфрамовый электрод при этом оплавляется и загрязняется. Сварка выполняется в потолочном, нижнем или вертикальном положении.

Можете сваривать медь в среде аргона и переменным током. Тогда скорость существенно снизится, но шов будет внешне выглядеть лучше, чем при использовании постоянного тока. При работе переменным током проволокой «Бр КМцЗ-1» не требуется бура для раскисления. В этом случае на расплавленном цветном металле не будет поверхностной пленки. Она удалится из-за катодного распыления, которое основывается на движении с большой скоростью положительно заряженных ионов к катоду и его бомбардировке. Сварка цветных металлов описанным методом происходит устойчиво и может осуществляться в любых пространственных положениях.

Технология сварки алюминия

Алюминий – это один из самых распространенных природных элементов. Он отличается стойкостью против перехода в хрупкое состояние при низких температурах, высокой коррозионной стойкостью в окислительных средах, высокой тепло- и электропроводностью, а также малой плотностью.

Температура его плавления составляет +660 °С, а плотность – 2,7 г/см³. Алюминий всегда покрыт пленкой окиси алюминия (Аl₂O₃) из-за большого сродства к кислороду. Температура плавления этой пленки – +2050 °С. Основные трудности, возникающие при работе с алюминием, обусловлены тугоплавкостью пленки и риском появления кристаллизационных трещин и пор в шве.

Вышеупомянутая пленка окиси алюминия препятствует сплавлению металла сварочной ванны с основным металлом. Поэтому ее удаляют металлическими электродами для сварки цветных металлов, воздействуя покрытием электрода или составляющими флюса. При аргонодуговом сваривании пленку разрушают посредством катодного распыления. Если использовать постоянный ток обратной полярности, то он оказывает «очищающее» воздействие на протяжении всего времени горения дуги. А переменный ток действует таким образом только в те полупериоды, когда изделие является катодом.

Поры в сварных швах образовываются из-за водорода, усиленно стремящегося выйти в атмосферу в связи с резким изменением растворимости при переходе алюминия из жидкого состояния в твердое. А кристаллизационные трещины появляются из-за повышенного содержания кремния. Чтобы их уменьшить, в алюминий вводятся добавки железа.

Ручная сварка угольным электродом. Выполняется в тех случаях, когда толщина цветного металла составляет от 1,5 мм до 20 мм, а также при заварке дефектов литья из алюминия и его сплавов. Если толщина цветного металла не превышает 2 мм, то его сваривают, не разделывая кромку и присадочную проволоку.

Ручная дуговая сварка металлическим электродом. Для работы с изделиями из чистого алюминия («АД», «АД1», «АДО», «А6») используются электроды «АФ-4аКр» и «ОЗА-1».

Ручная дуговая сварка цветных металлов осуществляется постоянным током обратной полярности после предварительного подогрева свариваемых листов: толщиной 6–8 мм – при температуре до +200 °С, 8–16 мм – до +350…+400 °С.

Прежде чем приступить к работе, электроды следует просушить в течение двух часов при температуре +150…+200 °С. Если толщина цветного металла – более 20 мм, то кромки необходимо разделать. Сварка выполняется с двух сторон при зазоре между листами 0,5–1 мм.

Электроды «А-2» применяются для устранения дефектных мест в литье сплава «АЛ-9» и сваривании алюминиево-марганцевого сплава типа «АМц». Изделие следует предварительно подогреть («АЛ-9» до +280…+300 °С, «АМц» – до +300…+400 °С) короткой дугой постоянным током обратной полярности.

Электроды «ОЗА-2» используются для сваривания сплавов «АЛ-11», «АЛ-9», «АЛ-5», «АЛ-4», «АЛ-2», которое выполняется после предварительного подогрева участка до +250…+400 °С короткой дугой и постоянным током обратной полярности.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку по флюсу используют для изделий, толщина кромок которых превышает 8 мм. При этом дуга горит над флюсом, а не в его слое. Для удаления оксидной пленки и защиты сварочной ванны достаточно тонкого слоя флюса. Если толщина слоя флюса большая, то дуга шунтируется через шлак, который обладает высокой электропроводностью, и горит по слою флюса.

При сварке цветных металлов полуавтоматом используют электродную проволоку марки «СвАМц» либо «СвА97» диаметром 2-3 мм. Флюс «АН-А1» (на 20 % состоит из хлористого натрия, на 30 % – из криолита, на 50 % – из хлористого калия) наносится на свариваемый шов слоем толщиной 10–35 мм. Работа выполняется постоянным током обратной полярности. Ее скорость составит примерно 12–20 м/ч при следующих параметрах: сварочный ток – 300–450 А, вылет электрода – 25–40 мм, напряжение дуги в пределах 38–44 В.

Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов получила наибольшее распространение. При ее использовании нет необходимости применять относительно сложные флюсы и покрытия, остатки которых могут вызвать коррозию шва. В этом случае работают с постоянным током обратной полярности или переменным током, но обязательно с осциллятором и балластным реостатом.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку цветного металла в среде аргона плавящимся электродом выполняют специальными шланговыми полуавтоматами и автоматами. В работе используют постоянный ток, подбирают подходящий режим сварки и применяют обратную полярность. В данном случае подойдет сварочная проволока «СвА97», «СвАМц», «СвАК» или того же состава, что и свариваемый цветной металл.

Участок детали толщиной до 10 мм сваривают без разделки кромок, при больших толщинах кромок применяют V- и Х-образные разделки шва. Сила тока при электродной проволоке диаметром 2 мм составляет 250–300 А, скорость работы достигает 30–40 м/ч.

Газовая сварка алюминиевых изделий даст отличные результаты, если правильно применить флюсы и выбрать подходящий режим. Листы толщиной не более 3 мм следует сваривать с отбортовкой кромок на высоту, равную их утроенной толщине. А листы толщиной не более 5 мм сваривают, не скашивая кромки, с зазором до 0,5 мм.

Листы толщиной 5–15 мм сваривают с односторонним скосом кромок, при большей толщине – с двусторонним. Угол разделки составляет 60–70°. Не рекомендуется сваривать нахлесточные соединения, потому что флюс затекает в зазор между листами и вызывает коррозию, из-за которой разрушается шов. Присадочную проволоку и кромки соединения необходимо хорошо очистить от оксидной пленки химическим или механическим способом.

Механическая очистка представляет собой обезжиривание в щелочном растворе и последующую очистку металлической щеткой. В этом случае газовую сварку цветных металлов и сплавов нужно начинать не позднее чем через 2 часа.

Выполняя химическую очистку, строго соблюдайте последовательность: сначала обезжирьте кромки и протравите их в 5%-ном растворе каустической соды, после чего промойте водой, протрите насухо тряпкой и просушите. Приступайте к работе не позднее чем через 8 часов после такой очистки.

Если вы используете флюс в виде пасты, то наносите его на присадочную проволоку и свариваемые кромки. А порошкообразный флюс следует насыпать в разделку шва. Обязательно храните флюсы в герметичных сосудах, чтобы предотвратить поглощение влаги из воздуха. Сваривайте деталь «левым» способом нормальным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Но учтите, что слишком большой избыток ацетилена приводит к появлению пор в сварном шве. Опаснее всего – избыток кислорода. Он интенсивно окисляет алюминий, существенно затрудняя работу. В первое время сваривания наклоните мундштук горелки под углом 70–80°, а затем уменьшите его до 30–45°.

В зависимости от того, какой толщины цветной металл, подбирается подходящая мощность сварочного пламени:

Перед свариванием силуминов предварительно подогрейте деталь до +200…+250 °C. После этого произведите отжиг при температуре +300…+350 °C и медленно охладите ее. Швы сварных соединений из проката прокуйте в холодном состоянии легкими ударами. Остатки флюса и шлака основательно удалите металлической щеткой и промойте горячей водой.

Особенности сварки цветных металлов: латуни и бронзы

1. Сварка латуни.

Латунь – это сплав, состоящий из 75 % цинка и 55 % меди. Особые сорта латуни также содержат немного олова, кремния и других элементов.

Основная трудность при работе с латунью – это выгорание цинка, начинающего кипеть и интенсивно испаряться при температуре выше +905 °С. Попадая в воздух, пары цинка быстро окисляются и опадают на окружающие предметы в виде белого осадка. Эти окислы являются ядовитыми, поэтому при работе с латунью обязательно соблюдайте необходимые меры безопасности.

Сваривание латунных деталей можно осуществлять методами, которые применимы к меди. При работе угольным электродом используйте литые или прессованные прутки из латуни, содержащие в своем составе кремний (помимо цинка и меди). В присадочных прутках должно содержаться примерно столько же меди, сколько и в основном материале, а кремния – не более 3 %. Этот метод требует применения флюсов.

При газовой сварке цветных металлов некоторых типов обычным пламенем выделяются пары, из-за которых шов оказывается пористым. Это происходит при работе с латунью. Предупредить такой негативный процесс можно пламенем с избыточным содержанием кислорода (30–40 %). Тогда кислород частично окислит цинк и на поверхности расплавленного участка образуется пленка оксида, которая предотвратит последующее окисление цветного металла.

Кромки, которые необходимо сварить, тщательно зачистите (до появления блеска). Чтобы избавиться от оксидов, используйте 10%-ный водный раствор азотной кислоты, затем промойте изделие горячей водой и насухо его протрите. Убедитесь, что удельная мощность пламени составляет 100–150 л/ч. Мундштук горелки зафиксируйте под наклоном 80–90°, а присадочный пруток – под углом 80° к нему.

Старайтесь выполнить сваривание как можно быстрее и за один раз, без перерывов. Это позволит предотвратить интенсивное окисление. Проследите, чтобы ядро пламени находилось на расстоянии 7–10 мм от ванны. Если толщина изделия превышает 15 мм, то его лучше сначала подогреть до +500…+550 °C. По окончании сварки прокуйте шов. При содержании в латуни свыше 60 % меди проковывать нужно холодный шов. В ином случае делайте это при нагреве до +700 °C. После чего выполните отжиг швов при температуре +600…+650 °C, а затем медленно охладите их.

Дефекты на латунных изделиях можно заварить без подогрева. Только прежде чем это делать, их нужно тщательно подготовить. Газовая сварка цветных металлов выполняется на постоянном токе обратной полярности, для электрода диаметром 6 мм – при силе тока 200–225, в полувертикальном или нижнем положении.

2. Сварка бронзы.

Бронза представляет собой сплав меди и цинка, марганца, кремния, алюминия, олова. С учетом объема содержащихся в их составе добавок бронзы сплавы бывают оловянными (8–10 % олова, 2–4 % цинка, остальное – медь) и специальными (кремнистые, марганцевые, железомарганцевые, алюминиевые и пр. ).

Бронзовые изделия заваривают металлическими и угольными электродами, а перед этим подогревают до +200…+550 °С. Для деталей сложной конфигурации устанавливается более высокая температура подогрева.

Простые детали (втулки) можно подогревать при меньшей температуре. Сварка бронзовых изделий выполняется для соединения частей сложных конструкций (сварнолитые изделия), ремонта изношенных и поломанных деталей, исправления дефектов отливок.

В данном случае сварку цветных металлов осуществляют в полувертикальном или нижнем положении. Если необходимо состыковать швы и заварить сквозные дефекты, то для предупреждения протекания материала используются подкладки. Их изготавливают из огнеупорной глины, стальных листов, асбеста. Форма подкладки должна повторять конфигурацию внутренней стороны изделия в свариваемом участке.

Для сваривания оловянных бронз угольным электродом применяйте присадочные прутки, отлитые в кокиль, и содержащие: 0,25 % фосфора, 3-4 % кремния, 95-96 % меди. Флюсом здесь будет выступать борный шлак или прокаленная бура.

По окончании сваривания укройте изделие асбестом, чтобы оно медленно охлаждалось. Таким образом вы сможете снизить остаточные напряжения и предотвратить появление трещин.

Для сварки специальных бронз угольным электродом обычно используют присадочные прутки того же состава, что и основной материал.

В качестве флюса при сваривании кремнистых бронз лучше всего применять прокаленную буру, а фосфористых – бронборный шлак.

Для сварки алюминиевых бронз используйте тот же флюс, что и для работы с алюминием и его сплавами.

Если нужно сварить специальные бронзы металлическим электродом, то подбирайте содержание электродного стержня с учетом состава основного материала. Например, для фосфористой бронзы подойдут стержни, содержащие 0,5–1 % фосфора или 9 – 11 % олова, до 0,75 % примесей, остальное – медь.

Сваривать алюминиевую бронзу рекомендуется прутками, в состав которых входит: столько же алюминия, сколько его содержится в основе, 1,5–2,5 % марганца, остальное – медь и железо.

Сваривание бронз металлическим электродом выполняется на постоянном токе обратной полярности, при этом сила тока рассчитывается по схеме: 40 А на 1 мм диаметра электрода.

Технология сварки титана

Титановые сплавы – это относительно новые конструкционные материалы. Благодаря своим ценным свойствам они получили широкое применение в химическом машиностроении, судостроении, ракетостроении, авиационной промышленности и прочих отраслях производства. Основное преимущество таких сплавов заключается в уникальном сочетании коррозионной стойкости с малой плотностью (4,5 г/см³) и высокими механическими характеристиками.

К уникальным свойствам титана относятся: высокая прочность, высокая устойчивость к коррозии в различных агрессивных средах, высокая температура плавления (+1665 °C), малая плотность.

Низкая теплопроводность и высокое электрическое сопротивление этого материала позволяют затрачивать на его сварку гораздо меньше электроэнергии, чем на сварку цветных металлов другого типа. К тому же, титан маломагнитен. А значит, в работе с ним влияние магнитного дутья снижается.

Главная трудность при работе с титаном и его сплавами заключается в повышенной химической активности материала к водороду, азоту и кислороду при больших температурах. Чтобы получить качественные соединения, следует обеспечить хорошую защиту от взаимодействия с атмосферой как сварочной ванны, так и всего участка цветного металла, нагретого до более +500 °C.

Кромки необходимо подготовить к свариванию посредством травления специальным раствором, содержащим 600 см³ воды, 350 см³соляной кислоты и 50 см³ плавиковой кислоты. Можно также обработать их механическим способом до металлического блеска, а затем обезжирить.

Сварка всегда выполняется под флюсом, ручным и механизированным методами, в защитных газах, титановой проволокой и неплавящимся электродом.

Ручную аргонодуговую сварку цветного металла вольфрамовым электродом следует осуществлять постоянным током прямой полярности. При толщине участка детали 0,5–4 мм сила сварочного тока должна достигать 40–170 А, дуга – 1-2 мм, вылет вольфрамового электрода – 6–8 мм. При этом расход аргона составит примерно 20–25 л/мин. Для автоматического сваривания в аргоне используется титановая проволока диаметром 1,5–3 мм.

Выполняя сварку под флюсом, следует обеспечить защиту обратной стороны шва с помощью хорошо подогнанных медных или стальных подкладок. Также допускается применение оставшихся титановых подкладок.

Для работы с титаном подходят бескислородные фторидно-хлоридные флюсы марки «АН-Т» разного назначения. При этом высота слоя флюса должна быть не меньше вылета электрода, а вылет электродной проволоки не должен превышать 20–25 мм. После охлаждения цветного металла ниже +400 °C удаляется шлаковая корка.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сварка цветных металлов: виды основных сплавов

26.11.201727.11.2017 Екатерина

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
• Технология сварки цветных металлов: подготовка к работе
• Сварка цветных металлов и их сплавов из алюминия
• Никелевые и медные сплавы
• Титановые сплавы. Работы с магнием.
• Сварка цветных металлов и сплавов из свинца
• Виды методов контроля

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.

Похожие публикации

Сварка цветных металлов и сплавов: технологии, аппараты, электроды

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 1.5k. 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.

Содержание

1. Особенности цветных металлов
2. Сварка меди и сплавов
3. Сварка алюминия и сплавов
4. Сварка никеля и сплавов
5. Сварка титана и его сплавов

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 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.

Содержание

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.

Сварка цветных металлов и их сплавов: новые технологии

Содержание:

1. Подготовительный этап
2. Осуществление сварки
3. Интересное видео

Несмотря на кажущуюся простоту, сварка цветных металлов не является простым процессом, осуществляемым по отношению к преобразованию имеющихся элементов. В ходе процесса сварки цветные металлы и сплавы подвергаются воздействию низких температур. Подобная особенность сварки обусловлена повышенным уровнем химической активности цветных металлов в случае контакта с кислородным элементом.

Данная категория металлов характеризуется покрытием пленкой оксидной природы возникновения, чье существование отмечается направленностью на препятствие детальному соединению высокого уровня качества. Посредством обычного нагревания химическая активность задействованных элементов значительно увеличивается, что имеет результатом образование оплавленных краев с одномоментным формированием пленок оксидной природы возникновения.

Следует отметить, что сварку цветных металлов и их сплавов рекомендуется осуществлять в специально созданной среде, для которой характерен почти отсутствующий доступ кислородного элемента.

Подготовительный этап

Перед тем, как приступить к осуществлению сварки, необходимо провести подготовительные работы. В частности, рекомендуется предварительную зачистку места будущей сварки специальной металлической щеткой. Возможно задействование шабера, который обеспечит устранение пленки оксидного происхождения. Затем следует провести очищение поверхности бензином или растворителем, рассчитанным на устранение жирового слоя.

Обязательным условием достижения правильной технологии сварки цветных металлов является размещение процесса в нижней области, а также предварительная фиксация детали, подвергающейся видоизменению. Это поможет достичь выполнение ровного и незаметного шва. Также считается возможным применение дополнительных фиксирующих соединений для осуществления последующей комплексной обварки.

Проводить сварку следует в инертной газовой среде, что будет служить защите сварочной ванны от возможного контакта со средой воздуха. Оптимальным вариантом для достижения поставленной цели является применение азота. Кроме того, возможно вовлечение аргона, гелия или их смеси. Для обеспечения формирования дуги считается целесообразным использование вольфрамовых, угольных и графитовых электродов для сварки цветных металлов.

В случае сварки элементов незначительных размеров, которые не отвечают за выполнение несущей роли конструкции, рекомендуется акцентирование внимания на применении угольных электродов. Для прочих сварочных ситуаций можно обойтись использованием графитовых или вольфрамовых электродов.

Осуществление сварки

Сварочный процесс может осуществляться только в специально организованной среде газов инертной природы возникновения. Обеспечение сварки проводится посредством задействования проволоки.

Детали, подвергающиеся сварки, нужно разместить в специально предназначенных подкладках с предусмотренными канавками. По данным выемкам обеспечивается прохождение инертного газа с целью создания защитного средства для стороны шва, находящейся с обратной стороны по отношению к области воздействия. Подобная мера формируется для нивелирования возможного контактирования с воздушным пространством.

Осуществление сварочного процесса должно сопровождаться нанесением аппаратом сварки цветных металлов тонких сварочных слоев с гарантированием определенной длительности, необходимой для остывания конструкций и отдельных элементов. В результате завершения сварочных работ рекомендуется обеспечить отпуск термического действия по отношению к изготавливаемому изделию с целью устранения остаточного напряжения.

Следует отметить, что такой конструкционный материал, как цинк, в исключительно чистом варианте не задействуется. Основным полем деятельности, в которое он может быть вовлечен, является формирование сплавов и покрытий антикоррозионного характера для деталей из стали и железа.

Также отмечается прямая зависимость между степенью свариваемости элементов с покрытием из цинка и применяемым его количеством. Для гарантирования успешности сварочного процесса рекомендуется формировать газовую среду защитного свойства для нивелирования нежелательных последствий по отношению к области, подвергаемой сварке, и стороне шва, находящейся с обратной стороны изменяемой поверхности. В данном случае предполагается применение исключительно вольфрамовых неплавящихся электродов.

Такой металл, как титан, также отмечается довольно редким применением в сварочном процессе в чистом виде. Чаще всего задействуются сплавы, которые включают в своем составе легирующие элементы. Данный аспект обосновывается высоким уровнем прочности, который достигается посредством такого соединение, что имеет результатом улучшение первоначальных характеристик металла.

Сварочный процесс начинается с непосредственной зачистки необходимого участка с применением механического воздействия или помещения в кислотную среду для устранения сторонних слоев. В качестве очистки механического характера предусматривается использование наждачной бумаги, а также металлических щеток со вспомогательным автоматическим вращательным элементом. Следует отметить, что для достижения стабильности сварочного процесса рекомендуется применение проволоки, которая соответствует марке имеющегося сплава.

Для того, чтобы сварочный процесс был успешен и в дальнейшем не потребовалось совершение сторонних модификаций, следует акцентировать внимание на плотном сжатии деталей, подвергающихся сварке. Подобное условие будет гарантировать отсутствие сторонних веществ, что может сказываться на качестве сварки и отобразиться на прочности сварочного шва.

Сварочный процесс требует использования специально предназначенного оборудования, а также комплекса защитных устройств и средств с целью формирования высокого качества проводимых работ. В частности, для газовой сварки цветных металлов и сплавов необходимо применение баллонов с конкретным газом на основании осуществленного выбора технологического метода.

Кроме того, газовая сварка цветных металлов предусматривается вовлечение в рабочий процесс редукторов понижающего принципа действия, специальных горелок и шлангов. Предполагается обеспечение принудительной вентиляции большой мощности рабочей зоны. Также обязательно следованию правилам личной безопасности.

Интересное видео

Сварка цветных металлов

Подробности

Подробности

Опубликовано 25.05.2012 16:10

Просмотров: 34417

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: общий обзор

Общий обзор включает в себя основы сварки сплавов на основе алюминия, меди, магния и никеля. Описаны общая свариваемость, свойства сплавов, влияющие на свариваемость, процессы сварки и возможные трудности, которые могут возникнуть в процессе.

Сварка алюминиевых сплавов

Уникальное сочетание легкого веса и относительно высокой прочности делает алюминий вторым по популярности свариваемым металлом. Алюминий не сложно соединить, но сварка алюминия отличается от сварки стали.

Алюминий обладает рядом свойств, которые отличают его сварку. чем сварка сталей. Это:

1. Поверхностное покрытие из оксида алюминия.
2. Высокая теплопроводность.
3. Высокий коэффициент теплового расширения.
4. Низкая температура плавления.
5. Отсутствие изменения цвета при приближении температуры к точке плавления.

Обычные металлургические факторы, применимые к другим металлам, применимы и к алюминию.

Алюминий является активным металлом и вступает в реакцию с кислородом воздуха. на поверхности образуется тонкая твердая пленка оксида алюминия. Плавление температура оксида алюминия составляет примерно 1926 ^o С, что почти в три раз превышает температуру плавления чистого алюминия, 660 ^o C. Кроме того, это пленка оксида алюминия, особенно когда она становится толще, будет поглощать влагу из воздуха.

Влага является источником водорода, который является причиной пористости алюминия. сварные швы. Водород также может поступать из масла, краски и грязи в зоне сварки. Это также происходит из-за оксида и посторонних материалов на электроде или присадочной проволоки, а также из основного металла. Водород будет поступать в сварочная ванна и растворяется в расплавленном алюминии. Когда алюминий затвердевает он будет удерживать гораздо меньше водорода, и водород отбрасывается во время затвердевание. При быстром охлаждении свободный водород сохраняется внутри сварного шва и вызовет пористость. Пористость уменьшит сварной шов прочность и пластичность в зависимости от количества.

Пленка оксида алюминия должна быть удалена перед сваркой. если это не все удаленные мелкие частицы нерасплавленного оксида будут захвачены сварочная ванна и приведет к снижению пластичности, несплавлению и может привести к растрескиванию сварного шва.

Другие причины, по которым сварка алюминия отличается, связаны с его высокой теплопроводность и низкая температура плавления. Алюминиевые проводники нагревается в три-пять раз быстрее, чем сталь, в зависимости от конкретной сплав. Это означает, что алюминий должен нагреваться даже больше. хотя температура плавления алюминия в два раза меньше, чем у алюминия. стали.

Из-за высокой теплопроводности часто используется предварительный нагрев. сварка более толстых участков. Если температура слишком высокая или период времени слишком велико, это может отрицательно сказаться на прочности сварного соединения в как термически обработанные, так и нагартованные сплавы. Предварительный нагрев алюминия не должна превышать 204 ^o C, и детали не должны выдерживаться при этой температуре. температуры дольше, чем необходимо. Из-за высокой теплопроводности процедуры должны использовать более высокоскоростные процессы сварки с использованием высокой температуры вход. Как газовая вольфрамовая дуга, так и газометаллическая дуга обеспечивают это требование.

Высокая теплопроводность алюминия также может быть полезной, так как если тепло проводится вдали от сварного шва очень быстро, сварной шов затвердевает очень быстро. Это с поверхностным натяжением помогает удерживать металл шва в положении и производит всепозиционную сварку газовой вольфрамовой дугой и газовой практичная дуговая сварка металлом.

Тепловое расширение алюминия в два раза больше, чем у стали. Кроме того, алюминиевые сварные швы уменьшаются примерно на 6% в объеме при затвердевании от расплавленное состояние. Это изменение размера или попытка изменить размер может привести к деформации и растрескиванию.

Последняя причина, по которой алюминий не сваривается со сталью, заключается в том, что он не проявляет цвета, когда приближается к температуре плавления.

Сварка сплавов на основе меди

Медь и сплавы на основе меди обладают особыми свойствами, которые делают их широко используемый. Высокая электропроводность делает их широко используемыми. в электротехнической промышленности и коррозионной стойкости некоторых сплавов делает их очень полезными в обрабатывающей промышленности. Медные сплавы также широко используется для трения или подшипников.

Медь разделяет некоторые характеристики алюминия. Внимание должно следует учитывать его свойства, которые делают сварку меди и меди сплавов, отличных от сварки углеродистых сталей.

Медные сплавы обладают свойствами, требующими особого внимания. при сварке. Это:

1. Высокая теплопроводность.
2. Высокий коэффициент теплового расширения.
3. Относительно низкая температура плавления.
4. Горячекороткая, т. е. хрупкая при повышенных температурах.
5. Расплавленный металл очень жидкий.
6. Обладает высокой электропроводностью.
7. Он во многом обязан своей прочностью холодной обработке.

Медь обладает самой высокой теплопроводностью среди всех промышленных металлов. и комментарии относительно теплопроводности алюминия относятся к меди, в еще большей степени.

Медь имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, примерно на 50% выше, чем у углеродистой стали, но ниже, чем у алюминия. Одна из проблем, связанных с медными сплавами, заключается в том, что некоторые из них, например алюминиевая бронза, имеют коэффициент расширение более чем на 50% больше, чем у меди. Это создает проблемы при составлении обобщенных утверждений о различных сплавы на основе меди.

Температура плавления различных медных сплавов варьируется в относительно широкий диапазон, но по крайней мере на 538 ^o C ниже, чем у углеродистой стали. Некоторые из медные сплавы горячекороткие. Это означает, что они становятся хрупкими при высоких температурах. температуры. Это связано с тем, что некоторые легирующие элементы образуют оксиды. и другие соединения на границах зерен, охрупчивающие материал.

Медь не проявляет цвета тепла, как сталь, и когда она плавится, является относительно текучим. Это, по сути, результат высокого предварительный нагрев обычно используется для более тяжелых секций. Медь имеет самую высокую электропроводность любого из коммерческих металлов и это представляет собой определенную проблему в процессах контактной сварки.

Все медные сплавы получают свою прочность в результате холодной обработки. Жара сварки отожжет медь в зоне термического влияния, прилегающей к сварного шва и уменьшить прочность, обеспечиваемую холодной обработкой. Это должно быть учитывать при сварке высокопрочных соединений.

Есть еще одна проблема, связанная с медными сплавами, содержащими цинк. Цинк имеет относительно низкую температуру кипения, и при нагревании дуги будет иметь тенденцию к испарению и выходу из сварного шва. По этой причине дуговые процессы не рекомендуются для сплавов, содержащих цинк.

Сварка магния – основных сплавов

Магний — самый легкий конструкционный металл. это примерно на две трети тяжелее алюминия и на четверть тяжелее стали. Магний сплавы, содержащие небольшое количество алюминия, марганца, цинка, циркония, д., имеют прочность, равную прочности мягких сталей. Их можно свернуть на пластины, формы и полосы.

Магний можно отлить, выковать, изготовить и подвергнуть механической обработке. В качестве структурного металл используется в авиации. Он используется в промышленности по перемещению материалов. для деталей машин и для ручных электроинструментов из-за его прочности весовое соотношение.

Магний можно сваривать многими методами дуговой и контактной сварки. процессы, а также процесс газокислородной сварки, и это можно паять. Магний обладает свойствами, которые делают его сварку отличается от сварки сталей. Многие из них такие же, как для алюминия. Это:

1. Поверхностное покрытие из оксида магния
2. Высокая теплопроводность
3. Относительно высокий коэффициент теплового расширения
4. Относительно низкая температура плавления
5. Отсутствие изменения цвета при приближении температуры к точке плавления.

Нормальные металлургические коэффициенты, применимые к другим металлам, применяются к также магний. Магний является очень активным металлом, и скорость его окисление увеличивается с повышением температуры. Температура плавления магний очень близок к алюминию, но температура плавления оксида очень высока. В связи с этим оксидное покрытие должно быть удаленный.

Магний обладает высокой теплопроводностью и высоким коэффициентом теплового расширения. Теплопроводность не так высока, как алюминий, но коэффициент теплового расширения очень близок одинаковый. Отсутствие изменения цвета не так важно при относительно процессов дуговой сварки.

Сварочный никель – базовые сплавы

Никель и сплавы с высоким содержанием никеля обычно используются при коррозии. требуется сопротивление. Они используются в химической промышленности и пищевая промышленность. Никель и никелевые сплавы также широко используются в качестве наполнителя. металлов для соединения разнородных материалов и чугуна.

При сварке никелевые сплавы можно обрабатывать почти так же. как аустенитные нержавеющие стали, за некоторыми исключениями. Эти исключения:

1. Никелевые сплавы приобретут поверхностное оксидное покрытие, которое плавится при температуре примерно на 538 ^o С выше точки соединения основания металл.
2. Никелевые сплавы подвержены охрупчиванию при сварке температуры свинцом, серой, фосфором и некоторыми низкотемпературными металлов и сплавов.
3. Проплавление сварного шва меньше ожидаемого для других металлов.

При компенсации этих трех факторов процедуры сварки используемые для никелевых сплавов, могут быть такими же, как и для нержавеющих стали. Это связано с тем, что температура плавления, коэффициент теплового расширение и теплопроводность аналогичны аустенитному нержавеющая сталь.

Необходимо учитывать каждую из этих мер предосторожности. Поверхность оксид должен быть полностью удален из зоны стыка шлифовкой, абразивоструйной очисткой, механической обработкой или химическими средствами. Когда химический травления используются, они должны быть полностью удалены путем промывки перед сварка. Оксид, который плавится при температуре выше точки плавления основного металла может попасть в сварной шов в виде инородного материала или примеси, и значительно снижает прочность и пластичность сварного шва.

Проблема охрупчивания при температурах сварки также означает, что поверхность сварки должна быть абсолютно чистой. Краски, мелки для разметки, смазка, масло, смазочные материалы для механической обработки, смазочно-охлаждающие жидкости могут содержать ингредиенты что вызовет охрупчивание. Они должны быть полностью удалены из зону сварки, чтобы избежать охрупчивания.

Наконец, что касается минимального проникновения, необходимо увеличить раскрытие углов канавки и обеспечить адекватную корневую отверстия при использовании сварных швов с полным проваром. Скос или канавка углы должны быть увеличены примерно до 40% по сравнению с углами, используемыми для углерода.

Почти все сварочные процессы могут быть использованы для сварки никеля. сплавы. Кроме того, их можно соединять пайкой и пайкой.

Сварка цветных металлов. Характеристики и свариваемость

Как сварщик, вы, скорее всего, большую часть времени будете сваривать сталь. Тем не менее, вы можете время от времени сталкиваться с цветными металлами, которые могут быть сложными для сварки.

Цветные металлы, как следует из их названия, не содержат железа, которое обладает уникальными характеристиками и свойствами. Поэтому вам нужно будет использовать другой подход.

Чтобы помочь вам узнать, как работает сварка цветных металлов, вам сначала нужно понять свойства. В этой статье будут рассмотрены основные характеристики и то, как они влияют на свариваемость.

Quick Navigation

• Основы обработки цветных металлов
  • Свойства, влияющие на сварку Цветные металлы
• Свойства алюминия и свариваемость
  • Алюминиевые сплавы
  Сварка алюминиевых сплавов
• Copper Properties and Weldability
  • Welding Copper alloys
• Magnesium Properties and Weldability
  • Welding magnesium alloys
• Nickel Properties and Weldability
  • Welding nickel alloys
• Zinc alloys
  • Welding Zinc alloys
• Свойства титана
  • Сварка титановых сплавов
  • Ресурсы:

Основы цветных металлов

Цветные металлы – это металлы, не содержащие железа, такие как алюминий и алюминиевые сплавы, медь и медные сплавы, никель и никелевые сплавы. Несмотря на то, что сегодня они широко используются во многих отраслях промышленности, они обладают различными металлургическими характеристиками и механическими свойствами.

Некоторые из наиболее часто используемых цветных металлов включают медь, свинец, цинк, титан, никель и алюминий. Редкие и драгоценные металлы, такие как ртуть, платина, вольфрам, золото и серебро, также относятся к цветным металлам.

Прежде чем приступить к изучению процессов сварки, вам необходимо понять характеристики конкретного цветного металла.

Свойства, влияющие на сварку цветных металлов

Несмотря на то, что каждый металл проявляет разные свойства, цветные металлы имеют общие характеристики, такие как высокая ковкость, высокая проводимость, отсутствие магнетизма, малый вес, высокая устойчивость к коррозии, отсутствие окисления, и низкая прочность на растяжение и сжатие.

Поскольку эти металлы содержат мало железа или вообще не содержат его, они относительно более устойчивы к коррозии, чем черные металлы.

Реальное применение цветных металлов, обладающее положительными характеристиками, обеспечивает технологические преимущества и незаменимую экономию средств. Поэтому вы найдете алюминий в рамах самолетов, магний в трансмиссиях, титан в клюшках для гольфа, цинк в электрооборудовании и бронзовых отливках.

Свойства алюминия и свариваемость

Алюминий, наряду со сталью, является одним из наиболее поддающихся сварке материалов. Несмотря на то, что сталь чаще сваривают, алюминиевые сплавы завоевывают несколько отраслей благодаря своим полезным свойствам.

Помните, что алюминий почти в три раза легче стали, однако в сплаве он демонстрирует одинаковую прочность.

Одним из важнейших свойств алюминия и алюминиевых сплавов является высокая теплопроводность.

Высокая теплопроводность означает, что алюминий проводит тепло намного быстрее и лучше, чем сталь. Кроме того, алюминий и алюминиевые сплавы имеют низкую температуру плавления.

Тем не менее, из-за высокой теплопроводности алюминий требует более высокой температуры сварки, несмотря на почти половину температуры плавления стали. Тем не менее, высокое тепловложение может привести к прогоранию, а листовой алюминий может быстро сворачиваться. Все специфические свойства означают, что вам придется быть особенно осторожным при сварке алюминия.

Алюминиевые сплавы

Как и другие элементы и металлы, такие как железо, чистый алюминий можно легировать. Легирующие элементы, такие как медь, кремний, марганец и цинк, могут обеспечить высокую коррозионную стойкость, более высокую прочность и повышенную свариваемость.

Все алюминиевые сплавы можно разделить на нетермообрабатываемые и термообрабатываемые алюминиевые сплавы. Нетермообрабатываемые сплавы, как следует из их названия, не требуют термической обработки. Вместо этого повышение прочности и свойств этих сплавов происходит в холодных условиях.

Термообрабатываемые сплавы можно нагревать после сварки для восстановления утраченной прочности. Поэтому алюминиевый сплав нагревают методом растворения. Таким образом, термическая обработка повышает прочность легирующих элементов без образования трещин и дефектов.

Из всего сказанного вы понимаете, что алюминий и его сплавы используются в приложениях, требующих хорошего соотношения прочности и веса. Тем не менее, их может быть сложно сваривать из-за их физических свойств, таких как высокая теплопроводность и электропроводность.

Сварка алюминия и алюминиевых сплавов

Несмотря на то, что алюминий является одним из наиболее поддающихся сварке материалов, сварка алюминия может быть сложной задачей

Помимо характеристик, о которых мы говорили, вы должны знать, что поверхность содержит оксиды алюминия. Они образуются, когда кислород встречается с поверхностью, и повышают коррозионную стойкость. Однако, если вы не удалите их перед сваркой алюминия, вы можете столкнуться с плохим плавлением, поскольку поверхностный оксид может оставаться внутри сварного шва.

MIG сварка алюминия. image by millerwelds.com

Помните, что алюминий не меняет свой цвет при нагревании из-за тепловых характеристик. Таким образом, вы должны получить идеальную температуру, чтобы присадочные металлы плавились, но не прожигались и не изгибались.

Поэтому сварка алюминия требует высокого напряжения, силы тока и, соответственно, высокой скорости перемещения. Если ваша дуга медленная во время сильного подвода тепла, у вас больше шансов прожечь алюминиевые сварные швы.

Несмотря на то, что алюминий можно сваривать несколькими различными способами, сварщики часто выбирают сварку MIG или TIG. Сварка GTAW является популярным методом при сварке тонких алюминиевых сплавов, поскольку она обеспечивает чистые, эстетичные сварные швы. Однако многие сварщики выбрали сварку MIG из-за более высокой скорости сварки и меньших требований к квалификации.

Если вы ищете подробное и подробное руководство по сварке алюминия, ознакомьтесь с нашей обширной статьей.

Свойства меди и свариваемость

Как и алюминий, медь с различными медными сплавами является еще одним распространенным цветным металлом. Однако его уникальные свойства отличаются от стали, а это означает, что подход к сварке немного отличается.

Во-первых, медь обладает самой высокой электропроводностью из всех промышленных металлов, поэтому она широко используется для изготовления электрических проводов и проводов. Кроме того, помимо электропроводности медные сплавы обладают высокой теплопроводностью и тепловым расширением.

Поэтому вам будет очень трудно расплавить медь, чтобы соединить ее, хотя температура плавления намного ниже, чем у стали.

Сварка медных сплавов

Прежде чем мы начнем говорить о сварке меди, вы должны знать, что существуют сотни различных медных сплавов.

Каждый из них имеет свои уникальные характеристики из-за легирующих элементов, но наиболее распространены алюминиевые бронзы, никель, кремний, олово и цинк.

Латунь — это медный сплав, который содержит цинк в качестве основного сплава и является наиболее распространенным сплавом. Однако бронза является одним из наиболее свариваемых медных сплавов.

Из-за различий в теплопроводности сварка медных сплавов требует предварительного нагрева. Предварительный нагрев меди снижает требуемое тепловложение при сварке и смягчает околошовную зону. Помните, что тепловое расширение меди может составлять 50% по сравнению с углеродистой сталью, что приводит к деформации. Кроме того, когда металлы остывают, существует риск растрескивания. Таким образом, всегда рекомендуется предварительный нагрев и сварка прихватками медных сплавов.

Вы можете выбрать либо газовую сварку (кислородную), либо дуговую сварку, такую ​​как GMAW, GTAW или плазменно-дуговую сварку, для сварки металла, такого как медь. По возможности используйте горизонтальное положение для дуговой сварки меди. GTAW и SMAW можно использовать для сварки в других положениях. Помните, что медно-оловянные сплавы или бронзы являются наиболее свариваемыми. Это связано с тем, что олово повышает прочность и твердость и не выделяет дыма, как медно-цинковые сплавы.

Медно-свинцовые сплавы могут быть сложными для сварки, так как свинец окисляется быстрее, что приводит к загрязнению и пористой сварке. Из-за наличия в меди токсичных элементов всегда следует проводить сварку в проветриваемых условиях и защищать себя от паров.

Магний Свойства и свариваемость

Магний представляет собой серебристо-белый металл, характеризующийся превосходной пластичностью и малым весом. Имейте в виду, что магний даже легче алюминия.

Однако чистый магний не такой твердый, как алюминий, поэтому его трудно сваривать.

Вот почему большинство сварочных работ выполняется на магниевых сплавах.

Магний упрочняют дисперсионным твердением, а в качестве легирующих элементов в основном используют алюминий, марганец и цинк. Как и алюминиевые сплавы, магниевые сплавы имеют низкую температуру плавления и высокое тепловое расширение.

Сварка магниевых сплавов

Добавление алюминия к магниевым сплавам повышает общую прочность и твердость металлического сплава, повышая свариваемость. Однако низкая температура плавления и высокое тепловое расширение означают, что вы должны быть осторожны с высокой температурой. Таким образом, высокая температура может привести к деформации и, в конечном итоге, к растрескиванию. Ключом к успешной сварке магниевых сплавов является выбор присадочного металла. Так как магний может быть хрупким, сварка не получится, если вы попытаетесь соединить разнородные металлы.

Кроме того, разнородные материалы могут растрескиваться из-за более низкой коррозионной стойкости. Магниевые сплавы обычно сваривают методом GTAW. Стабильность дуги имеет важное значение, так как дуга должна расплавить металл, прежде чем проникнуть слишком глубоко. Таким образом, вы уменьшите напряжение во время охлаждения расплавленного металла, ответственное за растрескивание.

Свойства никеля и свариваемость

Никель — прочный серебристый металл, характеризующийся отличной коррозионной стойкостью. Вы могли заметить, что благодаря своим положительным характеристикам никель входит в состав многих различных сплавов. Кроме того, в качестве покрытия можно использовать никель.

Так как никель редко сваривают в чистом виде, в основном речь пойдет о сварке никелевых сплавов. Никель и никелевые сплавы также широко используются в качестве присадочных металлов для соединения разнородных материалов и чугуна .

Сварка никелевых сплавов

Большинство сварочных процессов могут легко соединять никелевые сплавы, так как они имеют такие же характеристики, как и сталь.

Деформируемые никелевые сплавы наиболее похожи на аустенитную нержавеющую сталь, но литые никелевые сплавы содержат кремний, который может вызвать растрескивание.

Механические свойства никелевых сплавов зависят от холодной обработки основного металла или твердости остального металла. Отжиг можно сделать, если основной металл слишком твердый.

Имейте в виду, что избыточное тепло может повлиять на коррозионную стойкость ЗТВ. Поэтому некоторые сплавы подвергаются термообработке на твердый раствор для восстановления сопротивления. Общей проблемой при сварке никеля является отсутствие потока. Так как металл сильно растекается, то электрод придется плести.

Цинковые сплавы

Цинк является одним из наиболее распространенных защитных покрытий стали, так как он обладает хорошей коррозионной стойкостью. Покрытие стали цинком для повышения стойкости к окислению также известно как цинкование.

Однако, поскольку цинк имеет более низкую температуру кипения по сравнению с температурой плавления стали, может возникнуть чрезмерное дымление. Поэтому, рассматривая возможность сварки цинковых сплавов, убедитесь, что вы делаете это в хорошо проветриваемом помещении.

Сварка Цинковые сплавы

Цинк может быть сплавлен с алюминием, медью или свинцом для придания определенных свойств основному металлу. Упомянутые нами медно-цинковые сплавы являются наиболее распространенными, так как из них изготавливают латунь. Однако сваривать можно только латуни с низким содержанием цинка из-за выделяемых ими токсичных паров.

В то время как сварка цинковых сплавов может быть легко выполнена с помощью GMAW и FCAW, большинство цинковых сплавов требуют других процессов соединения, кроме сварки. Перед сваркой можно удалить цинковое покрытие путем шлифовки зон сварки.

Удаление тонкого слоя цинка не является обязательным, но вам придется увеличить нагрев, чтобы выжечь его вдали от зоны сварки. Кроме того, вы можете сжечь его, снизив скорость движения.

Свойства титана

Титан — серебристо-серый металл, прочнее стали, но такой же легкий, как алюминий. Несмотря на то, что титановые сплавы можно сваривать так же, как нержавеющую сталь и алюминий, титан является высокореактивным металлом. Поэтому при соединении требуются особые меры предосторожности и параметры сварки.

Сварка титановых сплавов

Адекватная защита имеет решающее значение для сварки титановых сплавов, поскольку они становятся чрезвычайно реактивными при нагревании выше 1000 F. Реакция с кислородом и азотом в воздухе приводит к загрязнению поверхности.

Поэтому необходимо защитить сварочную ванну, подав чистый инертный газ, такой как аргон.

Как и в случае с алюминием, поверхность необходимо очистить, так как любая грязь, ржавчина или загрязнения могут повредить сварной шов. Для очистки можно использовать проволочную щетку из нержавеющей стали.

Как и алюминий, вы можете использовать GTAW при сварке тонких титановых сплавов или GMAW для более толстых профилей и более высокой производительности. Электронно-лучевая сварка может использоваться для соединения титана и разнородных металлов.

Имейте в виду, что о качестве сварного шва можно судить по его цвету. Хороший титановый сварной шов имеет серебристый или блестящий вид. Цвета от желтоватого до голубоватого указывают на отверждение, а темные цвета возникают из-за оксидного слоя.

Кислородно-ацетиленовая сварка черных и цветных металлов

Кислородно-ацетиленовая сварка черных металлов

Сталь (включая SAE 4130)

Низкоуглеродистая сталь, низколегированная сталь (например, 4130), литая сталь и кованое железо легко свариваются кислородно-ацетиленовым пламенем. Низкоуглеродистые и низколегированные стали являются черными материалами, которые чаще всего подвергаются газовой сварке. По мере увеличения содержания углерода в стали ее можно ремонтировать сваркой с использованием специальных процедур для различных типов сплавов. Участвующими факторами являются содержание углерода и прокаливаемость. Для коррозионностойких и жаропрочных хромоникелевых сталей допустимая свариваемость зависит от их стабильности, содержания углерода и повторной термообработки.

Общество автомобильных инженеров (SAE) и Американский институт черной металлургии (AISI) разработали систему обозначений, которая является общепринятым стандартом для отрасли. SAE 4130 — это легированная сталь, которая является идеальным материалом для изготовления фюзеляжей и каркасов небольших самолетов; он также используется для изготовления рам мотоциклов и велосипедов высокого класса, а также рам гоночных автомобилей и каркасов безопасности. Трубы обладают высокой прочностью на растяжение, ковкостью и легко свариваются.

Номер «4130» также является 4-значным кодом AISI, который определяет приблизительный химический состав стали. «41» указывает на низколегированную сталь, содержащую хром и молибден (хромомолибден), а «30» обозначает содержание углерода 0,3 процента. Сталь 4130 также содержит небольшое количество марганца, фосфора, серы и кремния, но, как и все стали, содержит в основном железо.

Для получения качественного сварного шва содержание углерода в стали не должно изменяться в какой-либо заметной степени, а другие химические компоненты атмосферы не должны добавляться или удаляться из основного металла без серьезного изменения свойств металла. Однако многие сварочные сварочные проволоки по определенным причинам содержат компоненты, отличные от основного материала, что совершенно нормально и приемлемо, если используются утвержденные материалы. Расплавленная сталь имеет большое сродство к углероду, кислороду и азоту, соединяясь с расплавленной лужей с образованием оксидов и нитратов, которые снижают прочность стали. При сварке кислородно-ацетиленовым пламенем включение примесей можно свести к минимуму, соблюдая следующие меры предосторожности:

• Поддерживайте точное нейтральное пламя для большинства сталей и небольшой избыток ацетилена при сварке сплавов с высоким содержанием никеля или хрома, таких как нержавеющая сталь.
• Поддерживайте мягкое пламя и контролируйте лужу.
• Поддерживайте пламя, достаточное для проникновения в металл, и манипулируйте им так, чтобы расплавленный металл был защищен от воздуха внешней оболочкой пламени.
• Держите горячий конец сварочного стержня в сварочной ванне или в зоне пламени.
• Когда сварка завершена и все еще находится в красном калении, обведите внешнюю оболочку горелки вокруг всего сварного соединения, чтобы равномерно довести его до тускло-красного цвета. Медленно отводите горелку от свариваемого изделия, чтобы обеспечить медленное охлаждение.

Хромомолибден

Технология сварки хромомолибдена (хромомолибдена) практически такая же, как и у углеродистых сталей, за исключением профилей толщиной более 3⁄16 дюймов. Окружающая область должна быть предварительно нагрета до температуры от 300 °F до 400 °F перед началом сварки. Если этого не сделать, внезапная закалка области сварного шва после завершения сварки может вызвать хрупкую зернистую структуру неотпущенного мартенсита, которую необходимо устранить с помощью термообработки после сварки. Неотпущенный мартенсит представляет собой стеклообразную структуру, которая заменяет обычно пластичную стальную структуру и делает сталь склонной к растрескиванию, обычно вблизи кромки сварного шва. Этот предварительный нагрев также помогает уменьшить некоторые искажения, вызванные сваркой, наряду с использованием правильных методов, описанных в другом посте этого раздела.

Для сварки следует использовать мягкое нейтральное пламя, которое необходимо поддерживать во время процесса. Если пламя не поддерживается нейтральным, окисляющее пламя может вызвать оксидные включения и трещины. Науглероживающее пламя делает металл более закаливаемым за счет увеличения содержания углерода. Объем пламени должен быть достаточным для расплавления основного металла, но не настолько горячим, чтобы перегреть основной металл и вызвать оксидные включения или потерю толщины металла. Присадочный стержень должен быть совместим с основным металлом. Если для сварного шва требуется высокая прочность, используется специальный низколегированный присадочный материал, а после сварки деталь подвергается термообработке.

Может оказаться выгодным сварить вольфрамовым электродом в среде инертных газов 4130 хромомолибденовые секции толщиной более 0,093 дюйма с последующей надлежащей термической обработкой после сварки, так как это может привести к меньшей общей деформации. Однако не исключайте послесварочную термообработку, так как это может серьезно ограничить усталостную долговечность сварного соединения из-за образовавшейся мартенситной зернистой структуры.

Нержавеющая сталь

Процедура сварки нержавеющей стали в основном такая же, как и для углеродистой стали. Однако есть некоторые особые меры предосторожности, которые необходимо предпринять для достижения наилучших результатов.

Только нержавеющая сталь, используемая для неконструктивных элементов летательных аппаратов, может быть удовлетворительно сварена. Нержавеющая сталь, используемая для конструкционных компонентов, подвергается холодной обработке или прокатке в холодном состоянии и при нагревании теряет часть своей прочности. Неконструкционная нержавеющая сталь выпускается в виде листов и труб и часто используется для изготовления выхлопных коллекторов, дымовых труб или коллекторов. Кислород очень легко соединяется с этим металлом в расплавленном состоянии, и вы должны быть предельно осторожны, чтобы этого не произошло.

Для сварки нержавеющей стали рекомендуется слегка науглероживающее пламя. Пламя следует отрегулировать так, чтобы вокруг внутреннего конуса образовалось перо избыточного ацетилена длиной около 1/16 дюйма. Однако слишком много ацетилена добавляет углерод к металлу и заставляет его терять устойчивость к коррозии. Размер наконечника горелки должен быть на один или два размера меньше размера, предписанного для аналогичного калибра из низкоуглеродистой стали. Меньший наконечник снижает вероятность перегрева и последующей потери антикоррозионных свойств металла.

Для предотвращения образования оксида хрома следует использовать специальный флюс для нержавеющей стали. Флюс при смешивании с водой можно наносить на нижнюю сторону шва и на присадочный стержень. Поскольку необходимо максимально избегать окисления, используйте достаточное количество флюса. Используемый присадочный стержень должен быть того же состава, что и основной металл.

При сварке держите присадочный стержень в пределах пламени горелки, чтобы стержень плавился на месте или одновременно с основным металлом. Добавьте присадочный стержень, позволив ему стечь в ванну расплава. Не перемешивайте сварочную ванну, так как воздух попадает в сварной шов и увеличивает окисление. Избегайте повторной сварки любой части или сварки на обратной стороне сварного шва, что приводит к короблению и перегреву металла.

Другой метод, используемый для предотвращения попадания кислорода в металл, заключается в окружении сварного шва слоем инертного газа. Это делается с помощью сварочного аппарата TIG для сварки нержавеющей стали. Это рекомендуемый метод для получения отличных результатов сварки, не требующий нанесения флюса и его последующей очистки.

Кислородно-ацетиленовая сварка цветных металлов

Цветные металлы не содержат железа. Примерами цветных металлов являются свинец, медь, серебро, магний и наиболее важный в авиастроении алюминий. Некоторые из этих металлов легче черных металлов, но в большинстве случаев они не такие прочные. Производители алюминия компенсируют недостаток прочности чистого алюминия, сплавляя его с другими металлами или подвергая его холодной обработке. Для еще большей прочности некоторые алюминиевые сплавы также подвергают термообработке.

Сварка алюминия

Газовая сварка некоторых алюминиевых сплавов может быть успешно выполнена, но для получения качественного сварного шва требуется некоторая практика и соответствующее оборудование. Прежде чем приступить к сварке алюминия в первый раз, ознакомьтесь с тем, как металл реагирует под сварочным пламенем.

Хороший пример для практики и для того, чтобы увидеть, как алюминий реагирует на сварочное пламя, нагрейте кусок алюминиевого листа на сварочном столе. Держите горелку с нейтральным пламенем перпендикулярно листу и доведите кончик внутреннего конуса почти до контакта с металлом. Обратите внимание, что металл внезапно тает, почти незаметно, и оставляет в металле дыру. Теперь повторите операцию, только на этот раз держите горелку под углом около 30° к поверхности. Это позволяет лучше контролировать тепло и позволяет поверхностному металлу плавиться без образования отверстия. Потренируйтесь, медленно перемещая пламя по поверхности, пока лужу можно будет контролировать, не проплавляя отверстия. Как только это будет освоено, потренируйтесь на фланцевых соединениях прихватками и сваркой без присадочной проволоки. Затем попробуйте сварить стыковое соединение с использованием флюса и присадочной проволоки. Практика и опыт обеспечивают визуальную индикацию плавления алюминия, что позволяет выполнить удовлетворительный сварной шов.

Газовая сварка алюминия обычно ограничивается толщиной материала от 0,031 до 0,125 дюйма. В самолетостроении используются свариваемые алюминиевые сплавы 1100, 3003, 4043 и 5052. Сварке также можно подвергать сплавы 6053, 6061 и 6151, но, поскольку эти сплавы находятся в термообработанном состоянии, сварку не следует проводить, если детали можно подвергать повторной термообработке.

Надлежащая подготовка перед сваркой любого металла необходима для получения удовлетворительного сварного шва. Эта подготовка особенно критична при кислородно-ацетиленовой сварке алюминия. Выберите подходящий наконечник горелки для толщины свариваемого металла. Выбор наконечника для алюминия всегда на один размер больше, чем обычно выбирают для той же толщины стального листа. Эмпирическое правило: 3/4 толщины металла = отверстие наконечника.

Установите правильное давление регулятора, используя следующий метод для кислородно-ацетиленовой сварки алюминия. Этот метод использовался всеми авиационными заводами со времен Второй мировой войны. Начните с медленного открытия клапана на кислородном баллоне до упора, пока он не остановится, чтобы посадить верхнюю прокладку. Теперь едва приоткройте клапан баллона с ацетиленом, пока стрелка на манометре не подпрыгнет, затем откройте еще на четверть оборота. Проверьте регуляторы, чтобы убедиться, что регулировочные винты полностью вывернуты против часовой стрелки и ослаблены. Теперь широко откройте оба клапана горелки примерно на два полных оборота (зависит от модели горелки). Поворачивайте ацетиленовый регулятор, регулируя винт, пока горелка не выпустит легкий дым на расстоянии двух дюймов.

Теперь отодвиньте горелку от тела и зажгите ее бойком, отрегулировав пламя до ярко-желтого пушистого пламени с помощью регуляторного винта. Добавьте кислород, медленно поворачивая винт регулятора кислорода, чтобы получить громкое голубое пламя с ярким внутренним конусом, возможно, немного «богатого топливом» пера или вторичного конуса науглероживания. Поочередно немного поворачивая каждый из клапанов горелки, можно уменьшить настройку пламени до необходимого для прихватки или сварки.

Также необходимо использовать специальные защитные очки для защиты сварщика и обеспечения четкого обзора сквозь желто-оранжевую вспышку, испускаемую раскаленным флюсом. Специальная линза из зеленого стекла была разработана и запатентована компанией TM Technologies специально для газокислородной сварки алюминия. Эти линзы полностью отсекают натриево-оранжевые блики и обеспечивают необходимую защиту от ультрафиолетового, инфракрасного, синего света и ударов. Они соответствуют стандарту безопасности ANSI Z87-1989 для объективов специального назначения.

Нанесите флюс либо на материал, либо на наполнитель, либо на то и другое, если это необходимо. Флюс для сварки алюминия представляет собой белый порошок, смешанный в одной части с двумя частями чистой родниковой или минеральной воды. (Не используйте дистиллированную воду.) Смешайте пасту, которую можно нанести на металл кистью. Нагрев наполнителя или детали с помощью горелки перед нанесением флюса помогает быстрому высыханию флюса и не высыхает при приближении тепла горелки. Рекомендуются надлежащие меры предосторожности, такие как защита глаз, адекватная вентиляция и предотвращение паров.

Свариваемый материал не должен содержать масла или смазки. Очищать следует растворителем; лучше всего денатурированный изопропиловый спирт. Зубная щетка из нержавеющей стали должна использоваться для удаления невидимой пленки оксида алюминия непосредственно перед сваркой, но после очистки спиртом. Всегда очищайте присадочный стержень или присадочную проволоку перед использованием спиртом и чистой тканью.

Сделайте наилучшую подгонку швов, чтобы избежать больших зазоров, и выберите подходящий присадочный металл, совместимый с основным металлом. Наполнитель не должен быть большего диаметра, чем свариваемые детали. [Рисунок]

Таблица выбора присадочного металла

Начните с приметывания деталей. Прихватки должны располагаться на расстоянии 1–1 1/2 дюйма друг от друга. Прихватки делают горячими и быстро, сплавляя края металла вместе, если они соприкасаются, или добавляя наполнитель к плавящимся краям, когда есть зазор. Для прихватки требуется более горячее пламя, чем для сварки. Так, если толщина свариваемого металла известна, установите длину внутреннего конуса пламени примерно в три-четыре толщины металла по длине для прихватки. (Пример: алюминиевый лист 0,063 = внутренний конус 3/16–1/4 ​​дюйма.)

После того, как края будут прихвачены, начните сварку, либо начав со второй прихватки и продолжая, либо начав сварку на расстоянии одного дюйма от конца, а затем снова приварив к краю листа. Дайте этому начальному стыковому шву остыть и затвердеть. Затем начните сварку с предыдущей начальной точки и продолжайте до конца. Уменьшите температуру в конце шва, чтобы накопившееся тепло рассеялось. Последний дюйм или около того сложен, и его нужно промокнуть, чтобы предотвратить сквозняк. (Даббинг — это добавление присадочного металла в ванну расплава при одновременном контроле нагрева металла путем подъема и опускания горелки.)

Появление сварного шва или образование колец вызвано движением горелки и нанесением присадочного металла. Если резак и присадочный металл перемещаются одновременно, колечко становится более выраженным. Хороший сварной шов имеет не слишком выступающий валик и полное проплавление.

Сразу после сварки флюс необходимо очистить с помощью горячей (180 °F) воды и щетки из нержавеющей стали, а затем обильно промыть пресной водой. Если офлюсили только наполнитель, объем очистки минимален. Все остатки флюса должны быть удалены из пустот и точечных отверстий. Если какая-либо конкретная область подозревается в скрытом флюсе, проведите над ней нейтральным пламенем, и желто-оранжевое свечение выдаст скрытые остатки.

Правильная очистка травильным раствором и ожидание не более 20 минут для грунтовки и герметизации позволяет избежать подъема, отслоения или образования пузырей на готовом верхнем покрытии.

Сварка магния

Газовая сварка магния очень похожа на сварку алюминия с использованием того же оборудования. Совместная конструкция также следует той же практике, что и сварка алюминия. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать конструкций, которые могут задерживать флюс после завершения сварки, при этом предпочтительны стыковые и кромочные сварные швы. Особый интерес представляет высокая скорость расширения сплавов на основе магния и особое внимание, которое необходимо уделить, чтобы избежать возникновения напряжений в деталях. Следует избегать жестких креплений; используйте тщательное планирование для устранения искажений.

В большинстве случаев присадочный материал должен соответствовать основному материалу из сплава. При сварке двух разных магниевых сплавов следует проконсультироваться с производителем материала для получения рекомендаций. Алюминий никогда не следует сваривать с магнием. Как и при сварке алюминия, флюс необходим для разрушения поверхностных оксидов и обеспечения качественного сварного шва. Флюсы, специально предназначенные для сварки плавлением магния, доступны в виде порошка и смешиваются с водой так же, как и для сварки алюминия. Используйте минимальное количество флюса, необходимое для уменьшения коррозионного воздействия и времени очистки, необходимого после завершения сварки. Защита глаз, снижающая выброс натрия, используемая при сварке алюминия, имеет такое же преимущество при сварке магния.

Сварка выполняется с нейтральным пламенем с использованием наконечника того же размера, что и для сварки алюминия. Техника сварки соответствует той же схеме, что и для алюминия, при этом сварка выполняется за один проход на листовом калиброванном материале. Как правило, процесс TIG заменил газовую сварку магния из-за устранения коррозионного флюса и присущих ему ограничений на конструкцию соединения.

СВЯЗАННЫЕ СТАТЬИ

• Сварка самолетов
• Типы сварки, используемые в самолетах 9
• Дуговая сварка вольфрамовым электродом (сварка ВИГ)

Какие металлы относятся к цветным? (Полное руководство)

Цветные металлы — это сплавы или металлы, не содержащие заметного количества железа. Все чистые металлы являются цветными элементами, за исключением железа (Fe), которое также называют ферритом от латинского слова «ferrum», что означает «железо».

Цветные металлы, как правило, дороже, чем черные металлы, но они используются из-за их желательных свойств, включая легкий вес (алюминий), высокую проводимость (медь), немагнитные свойства или устойчивость к коррозии (цинк). Некоторые цветные металлы используются в черной металлургии, например, бокситы, которые используются в качестве флюса в доменных печах. Другие цветные металлы, в том числе хромит, пиролюзит и вольфрамит, используются для изготовления ферросплавов. Однако многие цветные металлы имеют низкую температуру плавления, что делает их менее подходящими для применения при высоких температурах.

Существует большое количество цветных металлов, включая все металлы и сплавы, не содержащие железа. Цветные металлы включают алюминий, медь, свинец, никель, олово, титан и цинк, а также медные сплавы, такие как латунь и бронза. Другие редкие или драгоценные цветные металлы включают золото, серебро и платину, кобальт, ртуть, вольфрам, бериллий, висмут, церий, кадмий, ниобий, индий, галлий, германий, литий, селен, тантал, теллур, ванадий и цирконий.

Цветные металлы обычно получают из полезных ископаемых, таких как карбонаты, силикаты и сульфиды, перед очисткой электролизом.

Разница между черными и цветными металлами заключается в том, что черные металлы содержат железо. Черные металлы, такие как чугун или углеродистая сталь, имеют высокое содержание углерода, что обычно делает их уязвимыми для ржавчины при воздействии влаги. Однако это не относится к кованому железу, которое устойчиво к ржавчине благодаря своей чистоте, и к нержавеющей стали, которая защищена от коррозии присутствием хрома.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

• История
• Цветные металлы и переработка
• Использование и свойства
• Цветные металлы и литье
• Общие цветные металлы и сплавы
• Сплавы
• Заключение

Цветные металлы были первыми металлами, которые люди использовали в металлургии. Медь, золото и серебро были привлекательными материалами для первых людей, тем более что эти металлы не были так подвержены коррозии, как черные металлы.

Медь была первым металлом, из которого стали изготавливать предметы (во время «медного века»), тогда как золото, серебро и медь заменили дерево и камень в некоторых ранних применениях, поскольку им можно было придавать различные формы. Редкость этих металлов означала, что они часто использовались для изготовления предметов роскоши. Создание бронзы путем сплавления меди с оловом привело к бронзовому веку, который последовал за медным веком.

Металлолом цветных металлов, как правило, перерабатывается и составляет важную часть металлургической промышленности, где новые металлы производятся с использованием металлолома. Это может включать переплавку и переплавку цветных металлов. Переработанные цветные металлы получают из промышленных отходов, отходов технологий (таких как медные кабели) и даже из выбросов твердых частиц.

Цветные металлы используются для широкого круга коммерческих, промышленных и жилых помещений. Это может потребовать тщательного выбора материалов в соответствии с их механическими свойствами, включая то, насколько легко металлу можно придать форму и будут ли эти свойства изменяться в процессе.

Многие свойства черных металлов можно найти в цветных материалах, например, алюминиевые или титановые сплавы могут в некоторых случаях заменить сталь, а магнитные свойства железа могут быть имитированы кобальтом, никелем или редкоземельными элементами, которые были легированы.

Однако, поскольку цветные металлы часто более дороги, они, как правило, используются из-за их уникальных свойств, а не просто как замена стали. Эти атрибуты включают меньший вес, проводимость, коррозионную стойкость и немагнитные свойства. Цветные металлы также имеют тенденцию быть более мягкими и ковкими, чем черные металлы, а это означает, что они также могут использоваться в эстетических целях, как золото и серебро.

Свойства цветных металлов включают:

• Простота изготовления (включая обрабатываемость, литье и сварку)
• Высокая коррозионная стойкость
• Хорошая тепло- и электропроводность
• Низкая плотность
• Немагнитный
• Красочный

Металлы, как черные, так и цветные, могут быть отлиты в готовую деталь или отлиты в промежуточную форму, такую ​​как слиток, прежде чем они будут экструдированы, кованы, прокатаны, кованы или обработаны для придания желаемой формы. Реакция цветных металлов на эти процессы более жесткая, чем у черных металлов, а это означает, что свойства литых или деформируемых форм из одного и того же металла или сплава могут различаться.

Важно выбрать правильный металл, чтобы сбалансировать производительность и эстетику, так как это может повлиять на методы производства. В то время как черные металлы, как правило, выбирают для отливок, цветные металлы также могут быть выбраны из-за таких свойств, как коррозионная стойкость, отсутствие магнетизма или веса, а не прочности на растяжение. Такие материалы, как бронза или латунь, также могут быть выбраны из-за внешнего вида или традиции.

Поскольку они включают любой металл, не содержащий железа, существует множество различных цветных металлов и сплавов. Вот некоторые свойства и распространенные области применения некоторых наиболее распространенных цветных металлов:

1. Медь

Медь использовалась людьми на протяжении тысячелетий и до сих пор широко используется в промышленности. Добавление медных сплавов, латуни (медь и цинк) и бронзы (медь и олово) еще больше расширило использование этого цветного металла (подробности об этих сплавах см. Ниже).

Свойства меди и ее сплавов включают высокую теплопроводность, высокую электропроводность, хорошую коррозионную стойкость и высокую пластичность.

Эти свойства позволили использовать медь и ее сплавы для теплообменников и нагревательных сосудов, в качестве электрического проводника в электропроводке или двигателях, в качестве кровельного материала, для водопроводной арматуры, а также для кастрюль и статуй.

Медь также окисляется до зеленого цвета.

2. Алюминий

Алюминий является важным металлом, который используется в самых разных областях благодаря его малому весу и простоте обработки. Несмотря на то, что алюминий является относительно дорогим материалом, он также является основным металлом для многих сплавов.

Будучи устойчивым к коррозии и хорошим проводником тепла и электричества (хотя и в меньшей степени, чем медь), а также обладая хорошей пластичностью и ковкостью, алюминий может потребовать отжига, так как после холодной обработки он становится твердым.

Легкий вес алюминия делает его идеальным для использования в аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также для использования на яхтах. Алюминий также содержится в велосипедных рамах, кастрюлях и банках для напитков.

3. Свинец

На протяжении веков свинец использовался для различных целей, в том числе для изготовления пуль, топлива и даже красок. Однако было обнаружено, что он вреден для здоровья при попадании в атмосферу, в то время как другие приложения также причиняли вред пользователям.

Свинец является самым тяжелым металлом и устойчив к коррозии. Он также не вступает в реакцию со многими химическими веществами и является мягким и податливым.

Хотя многие из его прежних применений больше не разрешены, свинец по-прежнему широко используется в батареях, силовых кабелях и резервуарах с кислотой.

4. Цинк

Цинк веками использовался в качестве легирующего элемента, в частности, для легирования стали для ряда целей, а также для легирования меди для создания латуни.

Оцинкованные материалы с легирующими элементами придают им большую устойчивость к ржавчине, что позволяет использовать их для ограждений из рабицы, ограждений, подвесных мостов, фонарных столбов, металлических крыш, теплообменников и кузовов автомобилей. Цинк также используется в качестве расходуемого анода в катодной защите (CP) и в качестве анодного материала для аккумуляторов. Оксид цинка также используется в качестве белого пигмента в красках и для рассеивания тепла при производстве резины.

5. Серебро

Серебро веками использовалось как драгоценный металл. Обладая самой высокой электропроводностью, теплопроводностью и отражательной способностью среди всех металлов, серебро также является мягким и податливым при нагревании и обладает высокой устойчивостью к коррозии.

Серебро, используемое для изготовления ювелирных изделий и валюты, также используется в солнечных панелях, для фильтрации воды, в электрических контактах и ​​проводниках, а также в витражах и даже в специализированных кондитерских изделиях.

6. Золото

Еще один драгоценный металл, который использовался в ювелирных изделиях и чеканке монет. Золото является наиболее ковким из металлов, а также пластичным и устойчивым к коррозии и многим другим химическим реакциям.

Благодаря своей электропроводности золото используется в компьютерных устройствах, а также для защиты от инфракрасного излучения, для производства цветного стекла, сусального золота, а также для реставрации зубов.

7. Титан

Титан был впервые обнаружен в 1791 году и обладает хорошей коррозионной стойкостью и самым высоким отношением прочности к плотности среди всех металлических элементов. Нелегированная, она такая же прочная, как некоторые стали, но менее плотная.

Его можно сплавлять с металлами, включая железо и алюминий, для создания прочных, но легких сплавов для аэрокосмической, автомобильной, сельскохозяйственной, военной, медицинской и спортивной промышленности, а также для изготовления ювелирных изделий и мобильных телефонов.

Сплавы смешивают металл с элементом для улучшения свойств или эстетики, например, с латунью, которая представляет собой смесь меди и цинка. Сплавы могут быть как черными, так и цветными по своей природе, хотя цветные металлы могут потребовать отделки в качестве защиты или для улучшения внешнего вида продукта из сплава.

Обычные сплавы цветных металлов включают бронзу и латунь, которые отливались с бронзового века. Эти сплавы плавятся при более низких температурах, чем железосодержащие материалы, и хорошо отливаются, что делает их идеальными для декоративных целей. Несмотря на то, что бронза и латунь мягче стали, они устойчивы к коррозии даже в присутствии соли и поэтому широко используются для изготовления фитингов на лодках. Латунь также устойчива к истиранию, когда металл изнашивается сам по себе. Это означает, что латунь также можно использовать для изготовления механических деталей и механической обработки для создания таких предметов, как замки, подшипники и молнии. Бронза тверже латуни, хотя оба они довольно дороги, так как в их основе лежит медь. Латунь создается как сплав меди и цинка, а бронза — это сплав меди с алюминием и/или никелем.

На протяжении тысячелетий люди использовали различные цветные металлы для различных целей. Области применения этих универсальных материалов варьируются от декоративных до электроники, аэрокосмической промышленности и других областей.

Цветные металлы, хотя и способны имитировать свойства некоторых черных металлов, обычно выбираются из-за их собственных уникальных свойств. Эти атрибуты включают легкий вес, немагнитные свойства и коррозионную стойкость. Эти металлы также имеют тенденцию быть более ковкими, чем черные металлы, что позволяет использовать их в декоративных целях, например, в ювелирных изделиях или для изготовления статуй.

Черные и цветные металлы | Блог о литье металлов

Просмотр этой страницы en français
en español

Список черных металлов содержит железо и его сплавы, включая все стали.

Любой твердый металл, который можно расплавить, можно отлить. Литейные заводы — это фабрики, которые занимаются отливкой, развивая опыт работы с несколькими металлами и методами и разрабатывая стандартные продукты, чтобы максимизировать ценность и эффективность производства.

Металлы и методы литья влияют друг на друга: лучший выбор литья для продукта зависит от того, как его металл будет вести себя в расплавленном, охлаждающемся и твердом состояниях. Для этих зависимостей особенности литейного производства являются частью определения того, какие продукты они производят. Литейное производство детских игрушек, отлитых под давлением, обычно отличается от литейного производства, производящего высококачественные детали для двигателей.

Черные металлы определяются как те металлы, которые содержат железо. Цветные металлы — нет.

Одно из основных различий в специализации заключается в том, работают ли литейные заводы с черными металлами, цветными металлами или с обоими. Определение черного металла — это любой металл, содержащий железо; цветные металлы нет. Черная металлургия составляет примерно 90% мирового производства металла. Серый чугун является наиболее распространенным металлом, отливаемым в литейных цехах. Вне литейного производства сталь является ферросплавом, наиболее используемым в промышленности, строительстве и на транспорте.

Литейные заводы, которые специализируются на обычных методах литья, таких как литье в песчаные формы, обычно работают с металлами, выбранными из-за определенных качеств, таких как легкость плавления и заливки, захват деталей внутри формы, предсказуемое поведение при охлаждении и готовность к механической обработке или чистовой обработке.

Черные металлы и их свойства

Отличительными чертами железа являются его плотность, прочность при смешивании с углеродом, наличие в изобилии и легкость очистки, высокая склонность к коррозии и магнитные свойства. Легирование железа другими элементами в различных соотношениях может смягчить или устранить один или несколько из этих факторов.

Хорошо известны сотни ферросплавов. Они определяются пропорциями каждого элемента в их составе, а также указаниями по их плавке и отделке. Сплавы железа с углеродом обычно называют железом или сталью и могут содержать любое количество других элементов, от алюминия до ванадия, в зависимости от их спецификации. Эти металлы обычно выбирают из-за их механических свойств. Инженеров и конструкторов могут интересовать их предел текучести, ударная вязкость, пластичность, свариваемость, эластичность, сдвиг и тепловое расширение, все из которых описывают, как материал будет вести себя под воздействием конкретных факторов стресса.

Эти отличительные особенности железа могут быть изменены в сплавах, которые смешивают железо с другими элементами. Хорошим примером является нержавеющая сталь, причем некоторые сплавы нержавеющей стали немагнитны и не вызывают коррозии. Обычный способ определить, является ли металл сталью, — это приложить к нему магнит, поскольку железо в сплаве заставит магнит прилипать; однако люди, которые пытались прикрепить магниты к своему холодильнику из нержавеющей стали, знают, что это не надежный тест. Хотя железо все еще присутствует в этом железном сплаве, высокий процент никеля изменяет микроструктуру стали в достаточной степени, чтобы предотвратить магнитную реакцию. Нержавеющая сталь может ржаветь, хотя она намного более устойчива к коррозии, чем другие типы сплавов железа. Это связано с добавлением хрома. Хром защищает от ржавчины с помощью процесса, называемого пассивацией, при котором верхние молекулы металла окисляются, но остаются прочно связанными с нижним металлом, образуя непроницаемую оболочку.

В черных металлах наиболее распространенными литейными материалами являются железо и сталь.

Железо

Чугуны относятся к категории сплавов железа с содержанием углерода более 2%. Это относительно недорогие, плотные утюги. Когда они нагреваются и отливаются, они обладают гораздо более высокой текучестью при более низких температурах, чем сталь, а это означает, что они могут течь и заполнять части сложной формы с большей эффективностью. Чугун также дает усадку в два раза меньше, чем сталь при охлаждении.

Обычный чугун обладает хорошими свойствами сжатия, но он хрупкий: он разрушится, прежде чем согнется или деформируется. Эта уязвимость может означать, что хрупкие сорта чугуна не используются для конструкций с выдавливанием или сложными деталями или с очень острыми краями, поскольку эти элементы могут отколоться.

Механические свойства черных металлов, таких как сталь, делают колеса прочными и несущими.

Серый чугун — наиболее распространенный тип чугуна, производимого в настоящее время, который используется во всем, от крышек люков до дисковых тормозов автомобилей. Он получил свое название из-за цвета, который он приобретает при разрушении, который становится серым из-за присутствия графита в качестве углеродной добавки. Серый чугун содержит 2,5–4% углерода по весу и дополнительно содержит 1–3% кремния, который стабилизирует графит. Он обладает многими свойствами обычного чугуна: он недорогой и обладает высокой текучестью по сравнению со сталью в расплавленном состоянии, но присутствие графита делает железо несколько менее хрупким, что облегчает его обработку. Серый чугун по-прежнему негибок: он очень мало гнется, прежде чем сломаться.

Ковкий чугун представляет собой форму чугуна, в которой добавленный углерод представляет собой сферический (шаровидный) графит. Ковкий чугун обычно содержит 3,2–3,6% углерода по весу, кремний и другие элементы. Более высокие уровни феррита означают, что он накапливается на режущих инструментах во время обработки, поэтому он часто используется в основном в производстве литья, где очень высокая текучесть делает его отличным выбором для обработки мелких деталей. Сфероидальная форма графита, придающая ковкому чугуну более высокую ударопрочность и прочность на растяжение, чем у литого или серого чугуна, делает возможными детализированные или кромочные конструкции. Ковкий чугун является относительным новичком в спецификации чугуна, поскольку он был впервые обнаружен в 19 г.43.

Сталь

Стали всех видов тоже иногда отливают. Как правило, сталь имеет содержание углерода менее 2,14% по весу и часто легирована другими элементами. Сталь обладает более высокими механическими свойствами, чем чугуны, но прибавка в ударной вязкости теряется в текучести. Расплавленная сталь должна быть намного горячее, чем расплавленное железо, чтобы течь в детализированные формы, а высокие температуры, необходимые для работы со сталью, сложны в управлении и могут ухудшить дизайн и отделку объекта, который выходит из формы. Как и во всех отливках, разные части детали могут охлаждаться с разной скоростью, и эта разница вызывает напряжение внутри изделия: поскольку сталь дает усадку сильнее и быстрее, чем чугун, эти напряжения требуют более тщательного контроля в стальном литье.

Эти проблемы означают, что сталь может быть намного более трудоемкой для качественного литья. Требует внимания специалистов на всех этапах производства. Тем не менее, высокая механическая прочность конечного продукта может сделать стальной сплав очевидным выбором для некоторых применений, а механическая обработка обеспечивает чистовую обработку на конечной стадии.

Прочие сплавы железа

Другие сплавы железа существуют помимо этих распространенных типов и используются в особых случаях, когда их механические свойства являются полезными. Например, элинвар представляет собой сплав никеля и железа, который не расширяется и не сжимается при нагревании и используется в очень мелких деталях часов и других точных устройств.

Цветные металлы — это те, которые не содержат железа, например, эти чистые драгоценные металлы.

Цветные металлы и их применение

Эти металлы включают все металлы и сплавы, не содержащие железа. Краткий список распространенных цветных металлов будет включать:

• Драгоценные металлы, такие как серебро, платина и золото
• Медь и ее сплавы, такие как бронза и латунь
• Никель, палладий, платина
• Титан
• Алюминий
• Олово, свинец
• Цинк

При таком широком диапазоне материалов в этой группе многие механические свойства, которые рекомендуют железо, могут быть обнаружены в цветных металлах. Например, во многих случаях сталь можно было бы заменить сплавами алюминия или титана, если бы это не было слишком дорого. Магнитные способности железа можно эмулировать с помощью никеля, кобальта или редкоземельных элементов, сплавленных с другими металлами.

Однако, поскольку цветные металлы часто стоят дороже, их, как правило, выбирают из-за их уникальных свойств, а не из-за того, что они могут вести себя как сталь. Меньший вес, электропроводность, коррозионная стойкость, немагнитные свойства, традиции или декоративная ценность — вот некоторые из причин, по которым следует выбирать цветной металл. Некоторые металлы ценятся именно потому, что они редки: до того, как стало возможным широкое производство алюминия, алюминий был роскошным металлом, который использовался в высококачественной посуде.

Отливка всех видов специализированных материалов. Однако в традиционных литейных цехах для литья в песчаные формы есть три заслуживающих внимания отливок из цветных металлов.

Бронза и латунь

Бронза и латунь были первыми металлами, отлитыми человечеством в Бронзовом веке, и эти медные сплавы до сих пор отливаются в песчаные формы. Они плавятся при гораздо более низких температурах, чем железосодержащие материалы, и хорошо отливают детали, поэтому их часто используют в декоративных целях, таких как скульптуры. Бронза и латунь мягче стали, но они устойчивы к коррозии даже в присутствии соли, поэтому эти металлы используются в стандартных морских приложениях, таких как фурнитура на лодках. Латунь также устойчива к истиранию, то есть износу металла, поэтому латунь иногда отливается для механических деталей, таких как морские гребные винты, или подвергается механической обработке для изготовления подшипников и застежек-молний. Оба сплава довольно дороги, поскольку они основаны на меди, металле, который также пользуется спросом благодаря своим электрическим свойствам.

Алюминий

Алюминий — это металл с гораздо меньшей плотностью, чем у железа, что делает его жизненно важным материалом в приложениях, где требуется прочность без веса, например, в аэрокосмической промышленности. Он устойчив к коррозии, потому что алюминий, как и нержавеющая сталь, реагирует на окисление, создавая защитную оболочку из оксида металла.

Алюминий также имеет более низкую температуру плавления, чем многие стали или чугуны, которые он может заменить, что облегчает его литье, чем сталь, и требует меньшего контроля для сложных форм. Самым большим недостатком алюминия является стоимость.

Выбор материалов для отливки

При проектировании отливки поиск идеального металла для баланса качества и формы является искусством и наукой. Правильный металл для работы будет удовлетворять как эстетическим, так и механическим требованиям приложения, и это повлияет на методы производства, необходимые для превращения прототипа в конечный продукт.

Черные металлы являются наиболее распространенным выбором для отливок, их часто выбирают из-за их экономической эффективности и механических свойств. Иногда выбор диктует не прочность металла, а такие свойства, как вес, коррозионная стойкость или немагнитность. Цветные сплавы, такие как бронза и латунь, также могут быть выбраны из соображений традиции или красоты.

Консультация с инженером может помочь дизайнеру найти гармонию между различными аспектами своего проекта, выбрав идеальный металл в соответствии с назначением и бюджетом.

Для получения дополнительной информации о металлах или запроса коммерческого предложения по индивидуальному проекту, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Цветные металлы; Типы, использование, свойства [Полное руководство]

В этой статье вы подробно узнаете, что такое цветной металл? Виды и перечень цветных металлов, их свойства, применение и др.

Оставайтесь с нами.

Что такое цветной металл?

Содержание

• Что такое цветной металл?
Список цветных металлов
• ; Его виды, свойства, использование.
  • 1. Алюминий:
    • Свойства алюминия.
    • Использование алюминия:
    • Алюминиевые сплавы:
  • 2. Медь:
    • Свойства меди:
    • Использование меди.
    • Медные сплавы:
  • 3. Свинец:
    • Свойства свинца:
    • СВОРОЖНЫЕ С Сбои:
  • 4. Цинк:
    • Цинк. :

Цветные металлы – это те, которые не содержат железа в качестве основного компонента или основного металла.

Цветные металлы имеют промышленное применение из-за способа изготовления (например, прокатка, ковка, литье, сварка и механическая обработка), электро- и теплопроводности, коррозионной стойкости, малого веса и т. д.

Однако при высоких температурах их прочность снижается, а усадка больше, чем у черных металлов. Основными цветными металлами, используемыми в технике, являются медь, алюминий, цинк, олово, свинец, кобальт, никель, хром, магний и их сплавы.

Черные металлы, такие как сталь и железо, обычно используются в строительстве и машиностроении. Однако многие цветные металлы и их сплавы также с большим успехом используются как в строительстве, так и в машиностроении.

На самом деле, в некоторых случаях они являются гораздо лучшими материалами, чем железо и сталь, и в значительной степени заменили их.

Однако цветные металлы сравнительно дороже и выбираются для использования только тогда, когда они удовлетворяют определенным специфическим требованиям и обладают определенными свойствами.

Ниже приведены особые преимущества цветных металлов по сравнению с черными металлами в некоторых отдельных областях.

В Гражданское строительство , Алюминий и некоторые его сплавы представляют собой очень подходящую альтернативу стали в некоторых специальных инженерных конструкциях. Так, деформируемые алюминиевые сплавы бывают:

• Экономичные;
• Устойчив к коррозии;
• Малый вес;

По сравнению со сталью они используются, например, при строительстве мостов и крыш в ситуациях, когда не требуется большой прочности.

Было обнаружено, что в таких ситуациях они позволяют сэкономить 50% лишнего веса.

В Машиностроении Медь, цинк, никель и хром в чистом виде и в виде сплавов использовались в качестве материалов в ситуациях, когда:

• Требуется высокая прочность на растяжение при повышенных температурах.
• Требуются высокая пластичность и пластичность.
• Требуется высокая термостойкость.
• Требуется высокая электропроводность.

В вышеуказанных областях и ситуациях в основном используются цветные металлы.

Список цветных металлов; Его виды, свойства, использование.

1. Алюминий:

Алюминий в основном получают из бокситовой руды.

Алюминий является очень распространенным компонентом (около 8 процентов) земной коры, наиболее распространенной рудой алюминия является Боксит ( Al ₂ O ₃ . n H ₂ O ). Как металл алюминий был впервые обнаружен в 1825 году.

Алюминий обладает высокой устойчивостью к коррозии. Под воздействием влажного воздуха алюминий образует сверху тонкую пленку оксида, которая непроницаема для воздуха/влаги и, таким образом, защищает металл от дальнейшей коррозии.

Свойства алюминия.

Ниже приведены некоторые важные свойства этого металла.

1. Это серебристо-белый металл, в свежем виде блестящий.

2.  Это отличный проводник тепла и электричества.

3. Это легкий материал с удельным весом около 2,7.

4. Хороший отражатель света.

5. Немагнитен и обладает высокой коррозионной стойкостью.

6. Он мягкий, прочный, податливый и пластичный.

7. Он очень пластичен и может быть преобразован в любую форму путем прокатки, штамповки, экструзии, ковки, волочения и прядения.

8. Температура плавления около 658°C.

9. Обладает высокой прочностью на растяжение.

10. Он также может быть отлит в любую форму любым методом литья, т. е. литьем под давлением, литьем в кокиль и литьем в песчаные формы.

11. Устойчив к органическим кислотам, растворам солей и т. д.

12. Прочность на растяжение около 900 кг/см ² в отожженном состоянии. Его можно увеличить до 1600 кг/см ² методом жесткой прокатки.

Применение алюминия:

1. Применяется в производстве оборудования для химической и пищевой промышленности, кухонной утвари, плит, котлов с паровой рубашкой и т. д.

2. Благодаря легкому прочность на растяжение, он используется в конструкционных работах самолетов, кораблей, поездов, автобусов, грузовиков и т. д. А также используется для кровли, обшивки, оконных рам, пленок, столбов и т. д.

3. Используется для изготовления электрических кабелей.

4. Используется для изготовления отражателей и зеркал.

5. Алюминиевая пудра используется для приготовления красок.

6. Используется в производстве чугуна и стали в качестве раскислителя.

Алюминиевые сплавы:

Ниже приведены сплавы алюминия.

• Деформируемые алюминиевые сплавы.
• Литье алюминиевых сплавов.

2. Медь:

Медь добывается из медных руд, таких как медный колчедан и т. д.

Металлическая медь и ее различные сплавы используются в машиностроении и во многих других сферах деятельности уже более 100 лет.

Это связано с некоторыми полезными свойствами меди.

Свойства меди:

Некоторые из наиболее важных свойств меди:

1. Она мягкая, прочная, жесткая, ковкая и пластичная.

2. Он очень податлив и пластичен, поэтому ему можно придать любую желаемую форму.

3. Обладает отличными соединительными свойствами, т. е. может соединяться практически всеми распространенными способами: сваркой, пайкой, пайкой и клепкой.

4. Непосредственно перед плавлением становится хрупким.

5. Его можно ковать, паять, скручивать и протягивать в провода.

6. Обладает хорошей коррозионной стойкостью.

7 . Это хороший проводник как тепла, так и электричества рядом с серебром.

8. Образует превосходные сплавы.

9. Красновато-коричневый цвет.

10. Его удельный вес 8,93.

11. Температура плавления 1083°C.

Использование меди.

1. Используется для изготовления кабелей и проводов для электрических применений.

2. Используется для гальваники.

3. Применяется для изготовления посуды и изготовления медных сплавов.

4. Используется для изготовления боеприпасов и труб в технике.

Медные сплавы:

Ниже приведены сплавы меди:

• Латунь.
• Бронзы.

3. Свинец:

Свинец веками использовался в строительстве и других отраслях машиностроения. Свинец добывается из трех основных рудных минералов.

• Галена
• церрусзит
• Англесайт

Свойства свинца:

Металлический свинец обладает следующими свойствами.

1. Имеет голубовато-серый цвет.

2. Имеет характерный яркий блеск.

3. Имеет высокую плотность – 11,35 г/см ³ .

4. Низкая температура плавления 327°С.

5. Имеет высокую температуру кипения 1744°С.

6. Очень хорошо противостоит коррозии.

Свинцовые сплавы:

Как правило, свинец не образует многих сплавов. Его легирующая способность ограничена из-за низкой температуры плавления. Ниже приведены важные сплавы свинца.

• Припой
• Тарелка Терне
• Тип металл
• Подшипниковый металл

4. Цинк:

Цинк — еще один цветной металл. Его получают из цинковых руд, таких как цинковые смеси и каламин. Главным рудным минералом цинка является сульфид, называемый 9.0477 сфалерит .

Смитсонит, цинкит (ZnO) и каламин (ZnCO ₃ ) — другие распространенные минералы цинка.

Свойства цинка:

Ниже приведены некоторые важные свойства цинка.

1. Голубовато-белого цвета с ярким блеском.

2. Устойчив к коррозии.

3. Хрупок при нормальной температуре.

4. Становится ковким и пластичным при нагревании до температуры от 100 до 150°С. Следовательно, при этой температуре его можно свернуть в листы и вытянуть в проволоку.

5. Плотность 7,14 г/мл.

6. Температура плавления 419 градусов по Цельсию и температура кипения 907 градусов по Цельсию.

7. Прочность на разрыв 700-1400 кг/см ² .

8. Товарный цинк (спельтер) легко подвергается воздействию кислот.

9. Поверхность цинка покрывается матовым основным карбонатом цинка во влажном воздухе.

5. Никель:

Никель был впервые обнаружен в 1750 году. Он производится из сульфидной руды, названной пентландит [NiFe(S)].

Руда сначала концентрируется в процессе пенной флотации, а затем обжигается и плавится, как и другие цветные металлы .

Свойства никеля:

Ниже приведены некоторые важные свойства никеля.

1. Это самый прочный металл из всех цветных металлов, имеющий предел прочности при растяжении в диапазоне 4200-8400 кг/см ² .

2. Обладает высокой устойчивостью ко многим видам коррозии. Таким образом, он может выдерживать воздействие воды, влаги, атмосферных газов и т. д.

3. Модуль упругости, тепло- и электропроводность такие же, как у стали.