Сварка и наплавка меди и сплавов на ее основе: Сборник статей «Сварка и наплавка меди и сплавов на ее основе.»

Содержание

НАПЛАВКА МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ

Сварщику цветник металлов

Наплавка меди и ее сплавов на стали и чугуны применяется для восстановления изношенных и получения новых биметаллических деталей машин. По технологии наплавки детали делятся на пять групп: 1) с плоскими наплавляемыми поверхностями; 2) цилиндрической формы с наружными или внутренними наплавляемыми поверхностями; 3) формы диска с боковыми наплавляемыми поверхностями; 4) конусной формы с наружными или внутренними наплавляемыми поверхностями; 5) типа сфер с внутренними или наружными наплавляемыми поверхностями.

Наплавка плоских деталей производится с перекрытием валиков на 1/8 их ширины. Для этого Электрод перемещают по зоне перехода предыдущего наплавленного валика к основному металлу.

Наплавка деталей цилиндрической формы, особенно малого диаметра, усложнена трудностью удержания металла ванны и формирования сварочного шва. При наплавке деталей формы дисков круговыми валиками, а сфер и конусов кольцевыми основной трудностью является регулирование скорости наплавки с изменением диаметра наплавляемых валиков.

При наплавке внутренней сферы и смещении электрода с нижней точки «на подъем» в сторону, обратную вращению, расплавленный металл стекает в хвостовую часть сварочной ванны. Эго приводит к значительному провару основного металла и повышению его доли в наплавленном. В случае смещения электрода в сторону вращения сферы наплавляемый металл подтекает под дугу, что значительно уменьшает глубину провара.

Смещение электрода больше оптимального значения приводит к отсутствию проплавления основного металла и отделению от него наплавленного валика. Поэтому при наплавке сферических тел вращения медью и ее сплавами, обладающими высокой жидкотекучестью, качество наплавки определяется точностью смещения электрода с зенита. Для определения зенита применяется уровень, который закрепляют на дву^ опорах, расположенных в одной плоскости под углом 60°, а между ними находится фиксатор в виде стержня. Такая система устанавливается по уровню на сферу, а опускаемый вниз фиксатор указывает зенит, от которого ведут отсчет смещения электрода.

При наплавке сферы от максимального радиуса к ее центру уменьшают смещение электрода с зенита. Этб, без изменения остальных параметров режима, приводит к увеличению глубины проплавления основного металла и повышению его доли в наплавленном. Для восстановления прежней глубины провара увеличивают угол наклона электрода вперед и повышают число оборотов наплавляемой детали. .Наплавку выполняют в среде защитных газов плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности стандартными сварочными автоматами, снабженными горелками типа ГУ. Наплав — камеди и ее сплавов может выполняться также и под флюсом.

Большей частью наплавка производится проволоками; МІ; МНЖКТ 5-1-0,2-0,2; БрХ0,7; БрКМцЗ-1; БрАМц9-2; БрХНТ; БрНЦр; БрОФ6,5-0,15 и др. При сварке в защитных ‘ средах газы, а также флюсы применяются такие же, как и для сварки меди. Смешивают газы в смесителе СМГИ-2 или в других, обеспечивающих точный состав смеси. Режим наплавки: /св = 400…450 А, (Уд = 30…34 В, усв = 18…22 м/ч, d3 = =3 мм, расстояние горелки от наплавляемой детали 25—30 мм, расход защитной смеси 25—30 л/мин.

Для наплавки алюминиевых бронз с регулируемым химическим составом применяют две разнородные проволоки — медную сварочную и алюминиевую легирующую. Скорость подачи алюминиевой легирующей проволоки, определяется по следующей зависимости:

^подА = ^подм (CaDm/CmDa) 1,05,

гДе УподА и V подм—скорости подачи алюминиевой легирующей и медной сварочной проволоки, м/ч; Сд и См— содержание алюминия и меди в наплавленном металле, %; ЬА и Dm—диаметры алюминиевой и медной проволоки, мм; 1,05 — коэффициент потерь.

При наплавке разнородными лентами вместо диаметра про — волоки в формуле ставится площадь сечения ленты (мм2).

V—]:. Л

її і

3000

Рис. б. З. Установка для наплавки цилиндрических деталей малого

диаметра

Наплавка производится в среде защитных газов на постоянном токе обратной полярности. Алюминиевая легирующая проволока может быть как обесточенная, так и одноименного потенциала с наплавляемой деталью. Такой способ наплавки позволяет при необходимости изменять состав наплавляемой бронзы и особенно пригоден при наплавке больших объемов металла.

Детали небольшого диаметра наплавляют на установке (рис. 6.3) под слоем керамического флюса КМ-1 расщепленным плавящимся электродом. Установка состоит из станины /, электродвигателя 2 с редуктором и патроном для крепления наплавляемых деталей, направляющих 3, сварочного трактора 4, флюсосборника 5, задней бабки 6 для крепления наплавляемой детали 8 н флюсоудержателя 7. Огневую часть трактора можно перестраивать для крепления сварочной горелки ГУ-3 и для наплавки расщепленным электродом под слоем флюса. Наплавка производится после механической обработки поверхности цилиндрических деталей диаметром от 40 до 100 мм, длиной от 500 до І500 мм по винтовой линии.

Детали диаметром от 40 до 60 мм наплавляют в смеси аргона и азота с кислородом плавящимся электродом (проволока БрКМцЗ-1) диаметром 2 мм. При большем диаметре наплавляемых деталей используется проволока диаметром 3 мм. Детали диаметром более 70 мм можно наплавлять также под керамическим флюсом КМ-1 или другими расщепленным электродом диаметром 2,5 мм.

Наплавку деталей диаметром 40—60 мм выполняют горелкой ГУ-2,5. Диаметр сварочной проволоки 2 мм. Режим наплавки: /св — 280…320 А, СУд — 24…2Є В, усв = 12… 16 м/ч, длина дуги /я= (0,8… 1,2) d,, гдеd9—диаметр сварочной проволоки, расход газа 20—25 л/мин. Детали диаметром более 60 мм наплавляют горелкой ГУ-3. Режим наплавки: /св = =380…420 A, Uд= 26…30 В, исв= 12…16м/ч, ds — Змм, расход газа 25—30 л/мин. Длина дуги должна находиться в таких же пределах, как и при наплавке электродной проволокой диаметром 2 мм. Наплавка производится на постоянном токе обратной полярности от выпрямителя ВДУ-504.

Под керамическим флюсом детали наплавляют на постоянном токе обратной полярности от выпрямителя ВДУ-1201 с балластными реостатами РБ-300 в цепи дуги. Режим наплавки: /св — 400…450 A, Uд = 38…42 В, vCB — 16…18 м/ч.

В различных отраслях промышленности широко применяются изделия из чугуна с контактными поверхностями из меди и ее сплавов. Наиболее производительным способом получения таких поверхностей является наплавка, однако при наплавке железо основного металла не смешивается с наплавленной бронзой и концентрируется в верхних слоях металла. Такие железные включения обладают твердостью цементита и резко ухудшают качество наплавленного металла.

-> 4Fe + Fe2Si04.

удаляется в шлак

При содержании основного металла в наплавленном до 5 % его равномерное распределение достигается легированием наплавленного металла никелем или наплавкой под керамическим флюсом, содержащим медную окалину и кремнезем. В этом случае происходит реакция

2Cu [Fe] + 2Cu + Si02

железо в составляющие меди и ее керамического сплавах. флюса

Комплексное соединение Fe2S! o.)( удаляясь в шлак, освобождает наплавленный металл от железных включений.

В случае необходимости для уменьшения доли основного металла в наплавленном производится наплавка в кристаллизаторе, который может быть стационарным или движущимся вместе с огневой частью сварочного автомата. Кристаллизатор увеличивает скорость охлаждения металла и повышает отвод тепла из зоны дуги. Это снижает глубину провара основного металла и его содержание в наплавленной меди и ее сплавах.

Такой способ позволяет регулировать глубину провара, а следовательно, получать наплавленные на чугун медные сплавы с минимальными включениями железа основного ме
талла. Наплавка в кристаллизаторе производится как под флюсом, так ив среде защитных газов плавящимся электродом. При необходимости наплавку можно выполнять неплавящимся электродом с подачей в кристаллизатор шихты в виде бронзовой стружки и раскислителей, например, переплавленной буры. Качество наплавки контролируют внешним осмотром, а толщину наплавленной бронзы при необходимости проверяют за сверловкой.

Грунтовка — это специальный жидкий раствор, с помощью которого стеновые и потолочные поверхности лучше скрепляются с отделочными материалами. Составными компонентами грунта для алюминия в большей степени являются минеральные наполнители и …

Несколько тысячелетий назад человек научился обрабатывать металлы и изготавливать из них полезные для себя вещи. Технологии обработки и производства совершенствовались, а потребность в изделиях из металла росла, и в настоящее …

I. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений определены ГОСТ 2.312—72. Согласно этому стандарту видимые швы независимо от способа сварки условно изображают на-чертежах основными сплошными линиями, а невидимые швы — …

способ дуговой наплавки меди и медных сплавов на сталь — патент РФ 2470750

Изобретение может быть использовано при изготовлении узлов, деталей и конструкций из стали с наплавленным рабочим слоем из меди или медного сплава, предназначенным для обеспечения их антифрикционных свойств, коррозионной стойкости, электропроводности и др. На подлежащую наплавке поверхность изделия из стали наносят слой флюса-пасты и приваривают точечными швами полотно присадочного металла из меди или медного сплава. Затем осуществляют наплавку дуговым способом неплавящимся электродом в аргоне с использованием присадочной проволоки из меди или медного сплава с полным расплавлением упомянутого приваренного полотна. Способ обеспечивает уменьшение степени расплавления стали и минимальный (менее 5%) переход железа из стали в наплавленный металл, а также отсутствие ограничений, связанных с приемами подачи присадочного металла в зону наплавки, что снижает требования к квалификации сварщиков. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в судостроении, машиностроении и в других отраслях промышленности при изготовлении узлов, деталей и конструкций из стали с наплавленным рабочим слоем из меди или медного сплава, предназначенным для обеспечения их антифрикционных свойств, коррозионной стойкости, электропроводности и др.

Известно, что наплавка меди и ее сплавов на сталь может выполняться различными дуговыми способами сварки плавлением: автоматическим под флюсом, ручным и механизированным аргонодуговым плавящимся и неплавящимся электродом, ручным покрытыми электродами. Однако при применении всех указанных способов дуговой наплавки меди и ее сплавов на сталь под действием сварочной дуги происходит значительное расплавление стали, перемешивание в сварочной ванне расплавленной стали с расплавленным присадочным металлом на медной основе и образование наплавленного металла с большим (10-30 мас.% и более) содержанием железа. Растворимость железа в твердой меди или в медном сплаве незначительная. Как показали исследования, в пересыщенном твердом растворе на основе меди может сохраняться до 3-5 мас.% железа. Остальное железо, перешедшее в наплавленный металл, выделяется в виде новой фазы — твердого раствора на основе железа. Выделения этой фазы существенно уменьшают коррозионную стойкость и антифрикционные свойства наплавленного металла, ударную вязкость и пластические свойства наплавленных образцов. Чтобы избавиться от выделений фазы на основе железа в рабочем слое наплавленного изделия и обеспечить его коррозионную стойкость и антифрикционные свойства, наплавку медных сплавов на сталь указанными дуговыми способами приходится выполнять в несколько слоев (Подгаецкий В.В. Механизированная наплавка слоя алюминиевой бронзы БрАЖМц 10-3-1,5. — Автоматическая сварка, 1959, № 7, с.93). Но пластические свойства и ударная вязкость (при надрезе по зоне сплавления наплавленного металла со сталью) наплавленных образцов остаются низкими из-за наличия в зоне сплавления значительного количества выделений хрупкой и твердой фазы на основе железа.

Для обеспечения коррозионной стойкости, антифрикционных свойств, пластических свойств и ударной вязкости (при надрезе по зоне сплавления наплавленного металла со сталью) наплавленных образцов уже при наплавке медных сплавов на сталь в один слой наплавку медных сплавов на сталь следует выполнять без расплавления или с минимальным расплавлением стали так, чтобы содержание железа в первом слое наплавленного металла не превышало 5%.

Известен способ аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом меди и ее сплавов на сталь (Патент РФ на изобретение № 2390398 от 27 мая 2010 г.), принимаемый нами за прототип, при котором за счет применения специальной техники наплавки обеспечивается уменьшение степени расплавления стали и минимальный (менее 5%) переход железа из стали в наплавленный металл.

Однако этот способ наплавки (прототип) распространяется только на способ аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом, включающий расплавление присадочного материала только в виде прутка, отличающийся тем, что перед началом наплавки присадочный пруток устанавливают в месте начала наплавки под углом 5-15° к наплавляемой поверхности с упором в нее нижнего конца прутка, располагают сварочную горелку под углом 80-90° к присадочному прутку, зажигают дугу между неплавящимся электродом сварочной горелки и нижним концом присадочного прутка, не допуская контакта дуги со сталью, расплавляют присадочный пруток с его перемещением без изменения его угла наклона к наплавляемой поверхности до образования на ней ванны расплавленного металла присадочного прутка шириной 7-10 мм и толщиной 2-3 мм, после чего переносят сварочную дугу с присадочного прутка на образованную ванну расплавленного металла в точку на расстоянии 2-4 мм от ее головной части, располагают сварочную горелку под углом 40-45° к поверхности ванны расплава и осуществляют процесс наплавки углом вперед с поддержанием постоянного угла наклона сварочной горелки и уровня ванны расплавленного металла. Однако этот способ наплавки имеет следующие недостатки. При этом способе наплавки применяются сложные технологические приемы. Присадочный металл для наплавки применяется только в виде прутков, которые подаются в зону наплавки только вручную. Производительность наплавки очень низкая. Для обеспечения качественного выполнения наплавки при этом способе необходимо, чтобы наплавку выполняли только высококвалифицированные сварщики, тщательно обученные сложным технологическим приемам наплавки по прототипу.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка способа дуговой наплавки меди и медных сплавов на сталь, в котором при сохранении уменьшения степени расплавления стали и минимальном (менее 5%) переходе железа из стали в наплавленный металл обеспечиваются упрощение технологических приемов наплавки, возможность применения присадочного металла в виде присадочной проволоки, возможность механизированной подачи присадочной проволоки в зону наплавки, повышение производительности наплавки и при котором нет необходимости в подготовке сварщиков для освоения специальной техники наплавки и в предъявлении повышенных требований к квалификации сварщиков.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что для получения наплавленного слоя на поверхности стального изделия предварительно на стальную поверхность наносят флюс-пасту толщиной 0,1-0,2 мм, для наплавки используют присадочный металл одного и того же состава, состоящий из полотна толщиной 1,0-1,6 мм, предварительно приваренного точечными швами к стальной поверхности в шахматном порядке путем локального расплавления полотна на всю его толщину в отдельных точках диаметром 3-5 мм с шагом между точками 15-20 мм, и из сварочной проволоки, затем возбуждают дугу между неплавящимся электродом и полотном присадочного металла, достаточном для локального расплавления полотна под дугой на всю его толщину, после этого дугой без ее перемещения расплавляют полотно до поверхности стали, механизированным способом или вручную подают присадочную проволоку в образовавшуюся ванну жидкого металла и одновременно увеличивают сварочный ток в дуге до значения, необходимого для совместного плавления этой дугой присадочного полотна и присадочной проволоки, при этом образуют общую сварочную ванну из расплавленного присадочного полотна и расплавленной присадочной проволоки и продолжают процесс наплавки до получения наплавленного слоя на всей наплавляемой поверхности.

Опробование предложенного способа наплавки меди и медных сплавов на сталь производили следующим образом. Для наплавки по предложенному способу было взято полотно толщиной 1 мм из сплава марки МНЖКТ5-1-0,2-0,2 состава (мас.%): Ni — 6,1, Fe — 1,2, Mn — 0,72, Cu — остальное, шириной 40 мм и длиной 200 мм. На пластину размером 12×100×200 мм из стали АБ2 кисточкой был нанесен слой флюса-пасты толщиной — 0,15 мм в виде раствора буры в этиловом спирте. После нанесения флюса-пасты на пластину было уложено полотно из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2 и приварено к стальной пластине точечными швами в шахматном порядке. Сварку выполняли без применения присадочного металла аргонодуговым способом неплавящимся электродом путем расплавления полотна в намеченных точках диаметром 3-5 мм с шагом между точками 15-20 мм. При этом для обеспечения надежного контакта полотна с пластиной у места сварки точки полотно прижимали к пластине с помощью ручного инструмента. После этого на стальную пластину с приваренным к ней полотном была выполнена наплавка механизированным способом неплавящимся электродом в аргоне проволокой диаметром 1,2 мм марки МНЖКТ5-1-0,2-0,2 того же состава, что и полотно, на режиме: сварочный ток 180-200 А, напряжение на дуге 16 В, скорость подачи проволоки 240 м/ч (4,0 м/мин), скорость наплавки 15 м/час. В результате на стальную пластину был наплавлен слой металла высотой 3,3 мм площадью 40×200 мм². Наплавка была выполнена за 8 мин, а с учетом приварки полотна к пластине — за 10 мин.

Для сравнения аналогичный слой металла был наплавлен способом наплавки по прототипу, на что было затрачено 24 мин.

На обеих наплавленных пластинах было определено содержание железа в наплавленном металле и наличие выделений фазы на основе железа в его структуре.

Результаты исследования приведены в таблице и показывают следующее. При обоих способах наплавки: предложенном и по прототипу содержание железа в наплавленном металле, определенное методом микрорентгеноспектрального анализа, низкое и находится примерно на одном уровне: 1,8-3,2 мас.%. При металлографическом исследовании шлифов, полученных из наплавленных образцов, на микроскопе «Axiovert 40MAT» при увеличении 100 и 300 установлено, что микроструктура наплавленного металла везде однофазная, выделения фазы на основе железа в наплавленном металле при обоих способах наплавки отсутствует. Недопустимые дефекты в наплавленном металле (трещины, свищи, непровары) также отсутствуют при обоих способах наплавки. Отличие заключается в длительности наплавки на сталь одинакового по размерам слоя медно-никелевого сплава (объем 26,3 см³; масса 234 г). Длительность наплавки по предложенному способу (с учетом времени на приварку полотна к пластине) составила 10 мин, а при наплавке по прототипу — 24 мин, производительность наплавки соответственно 23,4 г/мин и 9,8 г/мин. Таким образом, производительность наплавки по предложенному способу в 2,4 раза выше, чем при наплавке по прототипу.

Таблица
Результаты опробования наплавленных образцов
Способ наплавки	Массовая доля железа в наплавленном металле, %	Наличие фазы на основе железа в наплавленном металле	Наличие недопустимых дефектов в наплавленном металле	Объем и масса наплавки	Длитель ность наплавки, мин	Производительность наплавки, г/мин
см³	г
Предложенный		отсутствует	отсутствуют	26,3	234	10	23,4
По прототипу		отсутствует	отсутствуют	26,3	234	24	9,8
Примечания: 1) В таблице приведены результаты определения массовой доли железа не менее чем на 3-х образцах. В числителе приведены минимальные и максимальные значения, в знаменателе — средние значения.
2) Длительность наплавки по предложенному способу включает время на приварку полотна к пластине (2 мин) и на наплавку.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ дуговой наплавки меди и медных сплавов на сталь, включающий использование неплавящегося электрода и присадочного металла из медного сплава, отличающийся тем, что для получения наплавленного слоя на поверхности стального изделия предварительно на стальную поверхность наносят флюс-пасту, для наплавки используют присадочный металл, состоящий из полотна толщиной 1,0-1,6 мм, предварительно приваренного точечными швами к стальной поверхности, и из сварочной проволоки, имеющих одинаковый состав, затем возбуждают дугу между неплавящимся электродом и полотном присадочного металла на токе, достаточном для локального расплавления полотна под дугой на всю его толщину, после этого дугой без ее перемещения расплавляют полотно до поверхности стали, механизированным способом или вручную подают присадочную проволоку в образовавшуюся ванну жидкого металла и одновременно увеличивают сварочный ток в дуге до значения, необходимого для совместного плавления этой дугой присадочного полотна и присадочной проволоки, при этом образуют общую сварочную ванну из расплавленного присадочного полотна и расплавленной присадочной проволоки и продолжают процесс наплавки до получения наплавленного слоя на всей наплавляемой поверхности.

2. Способ наплавки по п.1, отличающийся тем, что перед приваркой полотна к наплавляемой стальной поверхности на эту поверхность наносят слой флюса-пасты толщиной 0,1-0,2 мм, применяемой для сварки медного сплава аналогичного состава.

3. Способ наплавки по п.1, отличающийся тем, что предварительную приварку полотна присадочного металла к стальной поверхности осуществляют с прижатием его в зоне сварки путем локального расплавления полотна на всю его толщину дугой неплавящегося электрода в аргоне без применения присадочной проволоки, при этом приварку осуществляют в отдельных точках, расположенных в шахматном порядке, диаметром 3-5 мм с шагом между точками 15-20 мм.

Свариваемость стали с медью и ее сплавами

Рекомендуем приобрести:

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

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

Сварка стали с медью и ее сплавами, а также наплавка сплавов меди на сталь позволяют не только создать рациональные сварные конструкции, но и обеспечить значительную экономию цветного металла. Для оценки свариваемости стали с медью и ее сплавами следует прежде всего сопоставить между собой химико-физические свойства этих металлов:

Как видим, наблюдается некоторая близость кристаллохимических свойств меди и железа (тип кристаллической решетки при повышенных температурах, параметры, атомные радиусы, количество электронов в наружном слое атома). Поэтому медь с железом образует раствор с предельной растворимостью Fe в расплавленной меди — 3%. В равновесном же состоянии (при комнатной температуре) меди в α-железе растворяется до 0,3%, а железа в меди — до 0,2%. Ухудшает их взаимную растворимость присутствующий в стали С, а улучшает — Si и Мn. Следует также отметить, что хрупких интерметаллидов медь с железом не образует.

Более существенная разница в физических свойствах ухудшает свариваемость этих двух металлов (пониженная температура плавления меди, резко отличные по величине теплофизические коэффициенты). Кроме того, отрицательно влияет также повышенная окисляемость меди и значительное поглощение ею газов.

Основной проблемой свариваемости стали с медью и ее сплавами является образование встали, находящейся в контакте с жидкой медью или сплавом меди, околошовных трещин, заполненных цветным металлом (рис. 241). Возникновение подобных трещин объясняется расклинивающим действием жидкой меди, проникающей в микронадрывы в стали по границам зерен при одновременном действии и термических напряжений растяжения. Начальное проникновение меди по границам зерен стали, протекающее под влиянием капиллярного эффекта, диффузии и растворения стали в меди, облегчается далее тем, что поверхностная энергия на границе Feγ — Сu_ж примерно в два раза меньше, чем на границе Feγ—Feγ. Поэтому прочность границы зерна, находящейся в контакте с жидкой медью, оказывается сниженной, а развивающиеся напряжения растяжения — достаточными для окончательного разрыва ослабленной границы и мгновенного заполнения медью образовавшейся трещины Проникновение цветного металла в сталь на глубину > 2,5 мм в некоторых случаях снижает статическую, и особенно усталостную, прочность стали.

На глубину проникновения меди или ее сплава в сталь влияют следующие факторы:

1) химический состав как стали, так и цветного металла. Например, бронзы, легированные Ni, Al, Si, менее проникают в сталь, чем оловянные или латуни; в аустенитных сталях развитие трещин большее;

2) доля расплавляемой в соединении стали, время контактирования стали с жидкой фазой. В этом отношении наилучшие результаты достигаются, если сталь вообще не расплавлять. Если же ограничить максимальную температуру нагрева стали до 1450° С, то длительность контакта ее с жидкой фазой составит ∼1,5—4 сек. Этим обеспечится получение качественного соединения.

Ухудшает свариваемость стали с медными сплавами образование в околошовной зоне у границы сплавления промежуточных хрупких прослоек (рис. 242). Их возникновение и развитие связано с диффузией некоторых элементов из стали и сплава меди. Чтобы предупредить образование прослоек такого типа, следует применять способы и режимы сварки, обеспечивающие минимальные нагрев стали и длительность ее контакта с жидким сплавом меди. Весьма эффективна также предварительная наплавка на сталь промежуточных слоев из сплавов, уменьшающих возможность образования хрупких прослоек и перехода железа в наплавленный металл.

Наплавка металла — сущность технологии, ее виды и способы

Сущность метода наплавки металла, особенности технологии и области применения. Разновидности наплавки: вибродуговая, газопламенная, плазменная, лазерная, индукционная. Классификация и основные виды оборудования.

Наплавка металла применяется для восстановления геометрии изношенных деталей машин и механизмов, формирования упрочняющих слоев металла на поверхности изделий и создания биметаллических структур. По своей сути наплавка — это один из видов сварочных технологий, т. к. она основана на тех же физических и технологических принципах, что и традиционные виды сварки. Для восстановления и защиты поверхностей деталей с помощью слоя расплавленного металла используют различные способы наплавки, отличающиеся друг от друга методами плавления и составами сварочной среды: электродуговые, газопламенные, плазменные, лазерные, индукционные и пр. С помощью этой технологии можно наплавлять на рабочие плоскости стальных конструкций металлы различного химического состава, в том числе медь, бронзу, чугун, а также никелевые, кобальтовые и хромовые сплавы.

Особенности технологии и процесса наплавки

Технология наплавки позволяет добиться не только надежного сцепления наносимого металла с основой, но и получить требуемые физические и химические характеристики наплавленного слоя. Первое достигается качественной подготовкой базового изделия и точным соблюдением технологических режимов, а второе — правильным подбором сварочных материалов. Сущность наплавки состоит в равномерном нанесении узких полос расплавленного металла на поверхность детали таким образом, чтобы они соединились в сплошной металлический слой заданной толщины. При нанесении защитных покрытий он может составлять десятые доли миллиметра, а при восстановлении изношенных деталей — до десяти миллиметров. В последнем случае должна быть обеспечена толщина припуска, достаточная для механической обработки детали (обточки, расточки или фрезеровки) до требуемого размера. Перед механообработкой наплавленный слой, как правило, отжигают, а после подвергают закалке с отпуском.

Виды наплавки металла

Технология наплавки должна обеспечивать как качество наплавленного слоя, так и минимальное воздействие на металл базовой детали, чтобы избежать ее деформации. Кроме того, разные способы наплавки имеют различные скорости обработки и отличаются расходом сварочных материалов на единицу наплавленного металла. Каждый из них характеризуется собственным соотношением качества с производственными и экономическими показателями. При этом в условиях реального производства наплавка деталей может выполняться не самым удачным способом. К примеру, многие предприятия не располагают оборудованием для электрошлакового наплавления, которое кратно экономит электроэнергию и наплавочные порошки, и применяют для тех же целей электродуговые методы. Большинство наплавочных технологий ориентированы на работу с изделиями из стали, в том числе с нанесением на нее покрытий из цветных металлов. Как правило, среди них выделяются следующие виды:

электродуговая;
вибродуговая;
газопламенная;
плазменная;
лазерная;
индукционная;
электрошлаковая;
электроискровая.

Отдельной разновидностью этих технологий является наплавка баббитами, которая производится при температурах +300…+400 ºC с использованием газопламенного нагрева.

Электродуговая наплавка

Чаще всего для наплавления металла применяют традиционное электродуговое оборудование. При ручной дуговой наплавке это стандартные выпрямители и инверторы постоянного тока, подключенные плюсом на электрод, а минусом — на деталь. Такая схема включения используется для снижения глубины проплавления и общего нагрева изделия. Вручную металлы наплавляют как штучными обмазанными электродами, так и с помощью аппаратов с нерасходуемыми электродами и полуавтоматов с защитной средой из газа. Ручная электродуговая наплавка угольными электродами с использованием порошковых смесей применяется для создания упрочняющих поверхностных слоев. В этом случае для обеспечения устойчивого плавления металла в присадочном порошке применяют включение с прямой полярностью (плюс на детали), повышающее нагрев поверхностного слоя изделия.

В составе механизированного наплавочного оборудования обычно используют сварочные полуавтоматы с подачей сплошной или порошковой проволоки, позволяющей вести работу под флюсом. Такие установки имеют высокую производительность и обеспечивают высокое качество наплавленной поверхности. На видео ниже показано восстановление слоя металла в посадочном отверстии детали горной техники в автоматическом режиме. Основному процессу предшествует зачистка металла с помощью прямошлифовальной машинки и разогрев места наплавления газовой горелкой. В качестве присадочного материала используется наплавочная проволока с омеднением.

Вибродуговая наплавка с применением проволоки

Вибродуговая наплавка применяется для нанесения металла толщиной менее одного миллиметра с минимальным нагревом верхнего слоя основы. Эта технология представляет собой прерывистый сварочный процесс, во время которого электрод совершает колебательные движения в осевом направлении с частотой до ста герц и амплитудой от 0.3 до 3 мм. В результате таких колебаний время существования дуги составляет около одной пятой от времени всего рабочего цикла и на поверхность переносится малое количество металла. Поэтому глубина провара получается небольшой, а тепловое воздействие на основную деталь — минимальным. Вибродуговое наплавление выполняют с помощью полуавтоматов, оснащенных специальными электромеханическими устройствами прерывистой подачи, при этом используется проволока для наплавки диаметром 1.6÷2 мм. Процесс наплавления осуществляется в защитной среде из газа, водных растворов или пены.

Газопламенная наплавка

Газопламенная наплавка считается самым простым и доступным способом наплавления металла, при котором источником тепла служит пламя горящего ацетилена или пропан-бутановой смеси. В качестве присадочного материала обычно применяется сварочная проволока или прутки, которые подаются в зону сварки ручным или механизированным способом, а для флюсов чаще всего используют смеси на основе буры и борной кислоты. Детали небольшого размера наплавляют без предварительного разогрева, а крупные перед наплавкой необходимо нагревать до температуры не менее 500 ºC. Кроме проволочных и прутковых присадок, при газопламенном наплавлении также используют порошковые, которые направляются в газовую струю из специального накопителя, плавятся в потоке пламени и в виде мелких капель металла оседают на поверхности детали.

Плазменная наплавка

Плазменная наплавка выполняется на специальных сварочных аппаратах, которые называются плазмотронами. Главным элементом такого оборудования является специальная горелка, в которой формируется поток газовой плазмы, достигающий температуры в несколько десятков тысяч градусов. При плазменной наплавке применяют традиционные присадочные материалы, в том числе и гранулированные смеси, которые подают в рабочую зону механизированным способом. Этот вид наплавочной технологии характеризуется небольшой глубиной проплавления основной детали в сочетании с качественной структурой наплавленного слоя металла.

Электрошлаковая наплавка

Электрошлаковая наплавка — это термический процесс, при котором источником нагрева гранулированной присадочной смеси, наносимой на поверхность детали, является шлаковая ванна. Такое устройство представляет собой небольшую емкость с кристаллизатором, перемещаемую вдоль поверхности базовой детали. Сверху в нее опускается плавящийся электрод или подается гранулированная присадка, при этом плавление металла происходит под слоем шлака и флюса, защищающего зону наплавления от нежелательного воздействия атмосферных газов. Вертикальное расположение шлаковой ванны способствует всплыванию пузырьков газа и частиц шлака, что способствует уменьшению количества пор и твердых включений в наплавленном металле. Кроме того, шлаковый слой защищает от разбрызгивания металла и сохраняет тепло рабочей зоны, поэтому эта технология характеризуется пониженным энергопотреблением. Одними из немногих ее недостатков являются повышенная сложность технологического процесса и невозможность работы с деталями малого размера и сложной конфигурации.

Лазерная наплавка

Лазерная наплавка работает по тому же принципу, что и порошковые плазменная и газопламенная. Здесь также создается поток присадочного материала из порошка с соединениями металлов и флюса, только его расплавление производится при помощи сфокусированного луча лазера. Основным элементом лазерных установок является специальная головка с соплом, в котором образуется нагретый лазером поток газа, и порошковым инжектором, впрыскивающим в этот поток присадочный порошок. По сравнению с другими видами наплавочных технологий лазерная наплавка характеризуется высокой точностью и стабильностью технологических режимов.

Индукционная наплавка

Индукционная наплавка основана на расплавлении присадочного материала и верхнего слоя металла вихревыми токами, наводимыми на поверхность изделия с помощью высокочастотного поля. Для этого на участок детали, предназначенный к наплавлению металлом, вначале наносится слой присадочного материала с флюсом. Затем над ним на небольшом расстоянии размещается индуктор, представляющий собой несколько витков медной трубки или шинки, на которую подается высокочастотное напряжение. Глубина проплавления металла базовой детали зависит от частоты тока индуктора: чем выше частота, тем на меньшую глубину проникают вихревые токи. Этот метод наплавления имеет одну из самых высоких производительностей и обеспечивает минимальный нагрев металла изделия.

Электроискровая наплавка

Электроискровая наплавка — это одна из разновидностей электроэрозионной обработки, основанной на воздействии кратковременных электрических разрядов на поверхность металлического изделия. Основные элементы электроискровой установки — это электромагнитный осциллятор и электрод, из которого при искровых разрядах вырываются частицы металла. Поскольку ионы металлов обладают положительным зарядом, электрод подключается к плюсу, а деталь — к минусу. С помощью электроискрового метода наносят покрытия толщиной от нескольких микрон до 0.5 мм. При этом наплавленный металл получается плотным и мелкопористым, что способствует хорошему удержанию масла на поверхностях трения. Одно из главных достоинств этой технологии — практически полное отсутствие нагрева обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать деформации изделия и изменения структуры металла.

Применяемое оборудование

Оборудование для наплавки работает с использованием тех же источников питания и способов нагрева наплавляемого металла, что и сварочные установки. Его главное отличие — это наличие вспомогательных устройств, обеспечивающих подачу и распределение присадочных материалов по поверхности обрабатываемого изделия. В качестве универсального оборудования для наплавки нередко используют сварочные устройства, которые при необходимости дополняют специальной оснасткой и приспособлениями. Специализированное наплавочное оборудование обычно классифицируют по форме наплавляемых поверхностей: для плоских деталей, для тел вращения и для сложных профилей. Присадочные материалы в таких установках наносят не только традиционными способами (проволока, прутки, сопловое распыление), но и с применением специальных технологий: спиральная укладка ленты, центробежное распределение присадочного материала и пр. Кроме того, любая наплавочная установка для массивных деталей оснащается устройством предварительного прогрева изделия до температуры +500…+700 ºС.

В продаже можно встретить малогабаритные установки электроискровой наплавки для домашнего применения, в аннотации к которым указывается, что с помощью этих устройств можно наплавлять металл толщиной до нескольких миллиметров. Однако известно, что за один проход данная технология позволяет нарастить слой менее чем на десятую долю миллиметра. Как же достигается такая толщина и какого качества получается металл? Если кто-нибудь знает ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях.

СПОСОБ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ МЕДИ И МЕДНЫХ СПЛАВОВ НА СТАЛЬ

Известно, что наплавка меди и ее сплавов на сталь может выполняться различными дуговыми способами сварки плавлением: автоматическим под флюсом, ручным и механизированным аргонодуговым плавящимся и неплавящимся электродом, ручным покрытыми электродами. Однако при применении всех указанных способов дуговой наплавки меди и ее сплавов на сталь под действием сварочной дуги происходит значительное расплавление стали, перемешивание в сварочной ванне расплавленной стали с расплавленным присадочным металлом на медной основе и образование наплавленного металла с большим (10-30 мас.% и более) содержанием железа. Растворимость железа в твердой меди или в медном сплаве незначительная. Как показали исследования, в пересыщенном твердом растворе на основе меди может сохраняться до 3-5 мас.% железа. Остальное железо, перешедшее в наплавленный металл, выделяется в виде новой фазы — твердого раствора на основе железа. Выделения этой фазы существенно уменьшают коррозионную стойкость и антифрикционные свойства наплавленного металла, ударную вязкость и пластические свойства наплавленных образцов. Чтобы избавиться от выделений фазы на основе железа в рабочем слое наплавленного изделия и обеспечить его коррозионную стойкость и антифрикционные свойства, наплавку медных сплавов на сталь указанными дуговыми способами приходится выполнять в несколько слоев (Подгаецкий В.В. Механизированная наплавка слоя алюминиевой бронзы БрАЖМц 10-3-1,5. — Автоматическая сварка, 1959, №7, с.93). Но пластические свойства и ударная вязкость (при надрезе по зоне сплавления наплавленного металла со сталью) наплавленных образцов остаются низкими из-за наличия в зоне сплавления значительного количества выделений хрупкой и твердой фазы на основе железа.

Известен способ аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом меди и ее сплавов на сталь (Патент РФ на изобретение №2390398 от 27 мая 2010 г.), принимаемый нами за прототип, при котором за счет применения специальной техники наплавки обеспечивается уменьшение степени расплавления стали и минимальный (менее 5%) переход железа из стали в наплавленный металл.

Таблица
Результаты опробования наплавленных образцов
Способ наплавки	Массовая доля железа в наплавленном металле, %	Наличие фазы на основе железа в наплавленном металле	Наличие недопустимых дефектов в наплавленном металле	Объем и масса наплавки	Длитель ность наплавки, мин	Производительность наплавки, г/мин
см³	г
Предложенный		отсутствует	отсутствуют	26,3	234	10	23,4
По прототипу		отсутствует	отсутствуют	26,3	234	24	9,8
Примечания: 1) В таблице приведены результаты определения массовой доли железа не менее чем на 3-х образцах. В числителе приведены минимальные и максимальные значения, в знаменателе — средние значения.
2) Длительность наплавки по предложенному способу включает время на приварку полотна к пластине (2 мин) и на наплавку.

Свариваемость меди

Темы: Сварка меди.

Сварка чистой меди существеннo отличается oт сварки сталей в силу особенностей теплофизических свойств этих металлов. Свариваемость меди характеризуют нижеприведенные особенности:

Высокая теплопроводность меди и сплавов на ее основе затрудняет получение высококачественного формирования сварного шва. Для обеспечения нормального формирования сварного шва здесь необходим в ряде случаев предварительный, а иногда и сопутствующий подогрев. Если не подогревать предварительно свариваемую конструкцию, то сварочный (присадочный) металл, расплавляясь в дуге, не будет обеспечивать стабильное сплавление с основным металлом конструкции. Это особенно сказывается на начальных участках сварного шва, на которых интенсивный теплоотвод в массу основного металла при водит к образованию непроваров.

Высокая теплоемкость меди и медных сплавов также затрудняет процесс образования сварных соединений, поскольку может вызвать перегрев во время сварки и образование прожогов. Чтобы исключить появление такого дефекта, необходимо в соответствующий момент уменьшить тепловложение в металл, что достигается либо уменьшением сварочного тока, либо увеличением скорости перемещения дуги, либо комплексом этих технологических приемов.

Высокий КЛР меди и сплавов на ее основе приводит к большим деформациям сварных изделий, а при охлаждении металла после сварки может быть причиной образования в них трещин. Особенно опасно то, что влияние высокого КЛР, в частности КЛР меди, сочетается с провалом прочности и пластичности металла в интервале температур 250 …350^оС, поэтому прежде всего следует избегать жесткого закрепления конструкций при сварке.

Взаимодействие меди и сплавов на ее основе в расплавленном состоянии с газами и, в частности, их легкая окисляемость и способность растворять в себе водород могут привести к образованию пор и трещин в металле шва и по линии сплавления, а также трещин в ЗТВ.

Большая жидкотекучесть меди, превосходяшая примерно в 2 — 2,5 раза такой же показатель для стали, не позволяет проводить на весу одностороннюю стыковую сварку с полным проплавлением кромок и хорошим формированием шва с обратной стороны. Для однопроходных стыковых швов требуется применение подкладок, плотно прилегающих к свариваемому металлу: медных, графитовых, из сухого асбеста, флюсовых подушек и др. Большая жидкотекучесть меди затрудняет также сварку в вертикальном и особенно в потолочном положениях.

Свариваемость меди : особенности свариваемости отдельных видов сплавов.

При сварке латуней окисление металла не опасно, так как цинк является хорошим раскислителем, связывающим кислород, поэтому металл шва достаточно раскислен. При растворении водорода в жидком металле значительно интенсивнее начинает испаряться цинк. Вместе с тем, любое выгорание и испарение цинка снижают прочность металла шва. Поэтому при электродуговых видах сварки и газовой сварке для уменьшения потерь цинка в сварочные прутки, проволоки, флюсы, покрытия электродов и т.д. вводят более активные раскислители, например кремний, образующий тугоплавкий оксид SiO₂, температурный интервал кристаллизации которого 1625 … 1750^оС. Пленка этого оксида покрывает ванну жидкого металла и препятствует окислению и испарению цинка.

При сварке алюминиевых латуней (и особенно алюминиевых бронз) окисление металла шва и рядом со щвом приводит к интенсивному образованию пленки оксидов алюминия Аl₂O₃, температура плавления которого 2047^оС, т.е. в 1,7 — 1,8 раза выше температуры плавления этих сплавов. Пленка Аl₂O₃ мешает самопроизвольному растеканию металла шва и его формированию, засоряет сварной шов шлаком, так как последний не растворяется в жидком металле, и снижает его качество (механические свойства и сплошность). Кроме того, могут появиться поры и трещины.

При сварке оловянных бронз металл шва может насыщаться газами и, в частности, водородом, что вызывает поры, а при неблагоприятных условиях — и трещины. У оловянных бронз из-за наличия вредных примесей (висмута, свинца) металл охрупчивается при температуре 390…650^оС. Для предотвращения трещин необходимо обеспечить минимальные жесткость сварных соединений и тепловложение, а при многопроходной сварке последующие проходы выполнять после охлаждения предыдущих.

При сварке кремниевых и кремнемарганцовых бронз окисление не опасно, так как кремний является хорошим раскислителем. При сварке бериллиевых бронз следует иметь в виду, что бериллий окисляется, особенно в расплавленном состоянии. Для бериллия характерна особенность поглощать азот при температуре >650^оС, при этом образуется нитрид Ве₃N₂, отличающийся высокой твердостью. Твердый бериллий активно растворяет водород, еще большее растворение наблюдается в жидком металле, в котором растворение скачкообразно растет.

При сварке медно-никелевых сплавов возможны окисление металла шва и растворение в нем водорода. что приводит к появлению пор и повышает склонность к горячим трещинам. Механизм образования этих дефектов аналогичен тому, что наблюдается при сварке меди. Образующаяся же закись никеля NiO имеет температуру плавления в 1,6 — 1,7 раза выше температуры плавления при меняемых медно-никелевых сплавов, и так как NiO к тому же еще плохо выводится в шлаки, то она остается в шве, ухудшая его качество.

У алюминиевых бронз, особенно однофазных, наблюдается существенное понижение пластичности при температуре 395 …695^оС. Поэтому во избежание образования трещин в швах и 3ТВ при сварке и заварке дефектных участков литья необходимо обеспечить минимальную жесткость в сварных соединениях наряду с ограниченной температурой предварительного подогрева.

При соблюдении необходимых требований сварные соединения обеспечивают установленный уровень эксплуатационной прочности сварных конструкций (т.е. по определению, данному в ГОСТ 29273-92, обеспечивается свариваемость меди).

< Особенности сварки меди
Сварка алюминия и меди >

Сварка разнородных металлов и сплавов :: Книги по металлургии

Сварка сплавов разных основ

СВАРКА СТАЛЕЙ С МЕДЬЮ И ЕЕ СПЛАВАМИ При изготовлении испарителей, эжекторов, фурм доменных печей и конвертеров, кристаллизаторов, химической аппаратуры, электровакуумных приборов и во многих других случаях возникает необходимость соединения сталей различных классов с медью и ее сплавами —латунью, бронзой. По вопросам сварки сталей с медью и ее сплавами опубликовано довольно большое количество работ [123, 145, 181, 185 и др.]. Это объясняется прежде всего разнообразием и трудностью задач, которые приходится решать в каждом конкретном случае. Помимо непосредственной сварки медных деталей со стальными, в целях экономии цветных металлов целесообразна наплавка меди, бронзы или латуни на стальные поверхности. В промышленности используют также стали, плакированные медью и ее сплавами, например биметалл сталь—латунь, в котором высокая прочность и достаточная пластичность сочетаются с коррозионной стойкостью, хорошей теплопроводностью и электропроводностью, высокими антифрикционными свойствами. Эти биметаллы могут подвергаться самым различным технологическим операциям —штамповке, гибке, сварке и др. Из диаграммы состояния бинарной системы железо—медь следует, что железо с медью сплавляется во всех соотношениях. При этом максимальная растворимость меди в S-железе составляет 6,5 %, в у-железе 8 %, в «-железе 1,4 % при 850 °С. Медь растворяет в себе железо в следующих количествах: при температуре 1094 «С 4 %; при 650 «С 0,2 %. Рассмотрим характерные особенности взаимодействия этих двух металлов. При наплавке меди на аустенитную сталь 12Х18Н9Т и их сварке наблюдается проникание меди в сталь. Наличие ферритной фазы в стали уменьшает проникание в нее меди, а содержание феррита более 30 % в аустенитно-ферритной стали —полностью устраняет. Предварительный подогрев стали I2X18H9T до температуры 800 °С вызывает выделение ферритной фазы. Проникание меди при этом снижается Е6, 7]. Была высказана следующая гипотеза [7]: трещины при наплавке меди на сталь образуются в результате совместного действии жидкой меди, проникающей в микронадрывы, которые возникают при кристаллизации матричной фазы — стали (эффект Ребиндера), и термических напряжений растяжения. Необходимым условием возникновения этого эффекта является смачивание стенок капилляра. Из двух фаз, присутствующих в рассматриваемых сталях, жидкая медь смачивает аустенит (v-фазу) и не смачивает феррит (а-фазу). Определено, что расклинивающее давление жидкой меди на сталь равно ~25 МПа. Проникание меди в сталь на глубину от нескольких микрометров до нескольких десятков миллиметров при наплавке, сварке и пайке отмечено в работах [16,35,128 и др. ]. При этом допустимая глубина проникания, не влияющая на механические свойства стали, ограничивается 0,3—0,5 мм. Считают, что на проникание меди в сталь при наплавке, сварке, пайке оказывают влияние следующие факторы: время контактирования расплавленной меди со сталью, с увеличением которого увеличивается глубина проникания; напряженное состояние металла при наплавке, сварке и пайке; структурное состояние, химический состав стали. В работе [161 показано, что проникание сплава МНЖКТ5-1—0,2-0,2 в сталь 20, СтЗсп и т. п. на глубину 0,8 мм практически не влияет на статическую и циклическую прочность биметаллических образцов. В то же время при наплавке оловянной бронзы на сталь глубина проникания 2—13 мм существенно снижает временное сопротивление и сопротивление усталости биметалла [39, 164]. При исследовании влияния проникания медного сплава в сталь толщиной 30 мм с ав — 900-^1000 МПа на свойства биметаллических образцов в качестве наплавляемого металла применяли проволоку из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2 диаметром 2 мм. Наплавку выполняли сжатой дугой на обратной полярности с токоведущей присадочной проволокой на режиме: ток в цепи вольфрамовый электрод —изделие 200—220 А, в цепи вольфрамовый электрод —присадочная проволока 80—100 А, амплитуда колебаний сварочной головки 20 мм, частота колебаний 35—40 в минуту, скорость наплавки 6—7 м/ч. Наплавка сжатой дугой была выбрана потому, что она обеспечивает отсутствие включений железа и кристаллизационных прослоек в наплавленном металле, что может иметь место при других способах наплавки, когда происходит расплавление стали. Установлено, что проникание медного сплава в высокопрочную сталь на глубину 1,2 мм практически не сказывается на статической и циклической прочности при растяжении, статическом и ударном изгибе биметаллических образцов, а также на прочности сцепления наплавленного металла со сталью. В качестве примера на рис. 59 приведены результаты испытания на установке ГРМ-1 при пульсирующем растяжении с частотой 400—600 циклов в минуту.

Сварка и наплавка трением. Возможность получения качественного соединения меди и медно-никелевого сплава с различными углеродистыми сталями показана в работе [177]. Для сварки трением меди МЗр, М2, медно-никелевого сплава МН95-5 (95 % Си, 5 % Ni) со сталями 20, 45 и 60 использовали серийное оборудование (МСТ-31, МСТ-23, MCT-200I).

Один из основных параметров, определяющих качество сварного соединения, — максимальная температура в стыке. Последняя зависит от скорости скольжения и состава свариваемых металлов. Так, при сварке трением стали 20 с той же сталью максимальная температура составляет —1200 «С, при сварке стали с медью ~700—800 °С и при сварке меди с медью ~400 «С. Во всех’случаях максимальная температура в стыке ниже температуры плавления более легкоплавкого металла. Увеличение скорости вращения приводит не только к повышению максимальной температуры в стыке, но и к возрастанию градиента температур.

При отработке режимов сварки цилиндрических образцов различных диаметров удалось получить соединения с механическими свойствами, соответствующими свойствам отожженной меди (табл. 19).

Для получения стабильного качества режимы сварки (давление при нагреве рп, время нагрева и давление проковки рпр) варьировали в широких пределах. Металлографические исследования показали, что образование соединения происходит за счет совместного перемешивания поверхностных слоев меди и стали.

Контактная сварка. Сварку стали 10 с латунью Л63 выполняли на контактных машинах МТПК.-251 и КТ-801. Стальные образцы (толщиной 1,2—1,6 мм) перед сваркой обезжиривали, а латунные (толщиной 1,2—1,6 мм) механически зачищали.

При сварке меди и ее сплавов требуются определенные технологические приемы, обеспечивающие высокую концентрацию теплоты в месте контакта деталей [128 ]. Один из этих приемов — установка теплового экрана, например молибденовой пластины толщиной 0,6 мм, между латунным листом и медным электродом для создания необходимой концентрации теплоты в месте контакта деталей, при этом рост ядра точки ускоряется примерно на 20 %.

Образцы, выполненные точечной сваркой с помощью молибденового экрана, при испытании на разрыв во всех случаях разрушались с вырывом точки из латунной или стальной пластины, что свидетельствует об удовлетворительном качестве сварного соединения.

Сварка взрывом. Изучены строение и свойства биметалла сталь 16ГС + медь М1б, полученного сваркой взрывом [1611; толщина плакирующего слоя составляла 4—10 мм. Для назначения оптимальных режимов последующей (после сварки) горячей прокатки для листов заданных размеров необходимо знать закономерности изменения строения и физико-механических свойств при нагреве биметаллических заготовок в процессе сварки взрывом. Образцы для испытаний вырезали из различных участков по длине и ширине двухслойной заготовки.

При изучении строения биметалла при температуре 20 °С установлено наличие плотного соединения слоев биметалла (лишь в 3 % образцов были обнаружены поры и микротрещины в зоне сварки). Предел прочности при срезе составлял 153—310 МПа, при отрыве 234—342 МПа; более 80 % образцов выдержали испытания на изгиб, пластические свойства биметалла после сварки низкие (6 = 8,0-^ -J- 17,5 %). Металлографическое исследование образцов выявило типичную для сварки взрывом картину на контактирующих поверхностях: волнообразная граница раздела слоев с отдельными участками, где движение металла в момент сварки носило турбулентный характер [1611.

Микрорентгеноспектральный анализ показал, что в зонах перемешивания, расположенных во впадинах волн, содержится 40—50 % Си и 45—55 % Fe, а в зонах, расположенных на гребнях волн, 55— 65 % Си и 30—40 % Fe. Поскольку взаимная растворимость меди и железа в твердом состоянии в равновесных условиях невелика, образование фазы, содержащей столь значительные количества железа и меди, возможно лишь при расплавлении соприкасающихся при взрыве участков и последующей их закалке за счет высокой скорости теплоотвода [38].

Одночасовой отжиг при температуре 700 или 900 °С приводит к росту относительного удлинения до 25 % при соответственном снижении временного сопротивления до 380—420 МПа. При этом уменьшаются различия в свойствах образцов, вырезанных из разных зон двухслойной заготовки. Изменение свойств биметалла после отжига связано с развитием рекристаллизации как в основном, так и в плакирующем слоях. В стали и меди обнаружены участки рекристаллизованных зерен, пластически деформированные зоны и участки с равновесной структурой.

Диффузионная сварка. Одним из наиболее перспективных способов соединения разнородных металлов давлением является диффузионная сварка в вакууме, которая обеспечивает получение вакуумно-плотных, термостойких, вибропрочных сварных соединений при сохранении высокой точности геометрических размеров и форм изделий (табл. 20) [58).

Микроструктурный анализ соединений, сваренных по разработанным оптимальным режимам, показал отсутствие непроваров, микротрещин и других внутренних дефектов.

Сварка плавлением. Коррозионно-стойкая сталь типа 18-8 с однофазной аустенитной структурой при наплавке на нее меди и сплавов на медной основе обладает повышенной склонностью к образованию макротрещин Е6, 7], чему способствует проявление так называемого адсорбционно-расклинивающего эффекта. Для устранения появления трещин рекомендуется предварительно наплавлять на сталь подслой аустенитно-ферритного металла или применять промежуточную вставку [128]. Кроме этих вариантов, в работах [1, 2]описаны эксперименты по непосредственной сварке стали с медью.

В связи с необходимостью расширения области применения сварных соединений стали с медью и ее сплавами, в частности при изготовлении изделий, работающих в условиях циклического нагружения, проведены исследования прочности таких соединений [2]. Проводили сравнительную оценку циклической прочности разнородных сварных соединений стали 12Х18НШТ, содержащей 2,5 % ферритной фазы, с медно-никелевым сплавом МНД5-1 и с медью МЗр. На торцы стальных пластин толщиной 10 мм аустенитно-ферритной проволокой 08Х19Н9Ф2С2 предварительно наплавляли три слоя (каждый толщиной 1,5—2,5 мм). Наплавленные поверхности подвергали механической обработке для подготовки V-образных кромок к сварке. При этом следили за тем, чтобы в процессе механической обработки не был удален третий наплавленный слой. Сварку необходимо производить по этому третьему слою. Другие пластины подготовляли к сварке без предварительной наплавки торцов. Затем производили аргонодуговую сварку стальных пластин с пластинами из сплава МНЖ5-1 и медью присадочной проволокой из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2.

Результаты испытания образцов на усталость при циклическом растяжении, выполненном на вибраторе в условиях постоянства амплитуды нагрузок, представлены на рис. 60 [2]. Циклическая прочность (на базе 2-105 циклов нагружений) сварных соединений меди МЗр и сплава МНЖ5-1 со сталью, выполненных без предварительной наплавки, такая же, как прочность сварных соединений сплава МНЖ5-1 со сплавом МНЖ5-1 и меди с медью.

Сварка меди и ее сплавов — Часть 1

Ремонт котла медного от Flying Scotsman

Из всех металлов медь является самым древним металлом. Впервые ее использовали для изготовления инструментов и оружия примерно с 3500 лет до нашей эры. Поэтому сварщики и металлурги могут претендовать на очень долгую родословную! Чистая медь мягкая, пластичная и легко обрабатывается, но усиливается только холодной обработкой. Он не претерпевает фазовых превращений, поэтому его нельзя упрочнять термической обработкой, как сталь.Это также относится ко многим медным сплавам, так что любое приложение тепла размягчит холоднодеформированный сплав, что приведет к значительной потере прочности в зонах термического влияния.

Две дополнительные характеристики меди и некоторых ее сплавов:

имеет высокую теплопроводность, что означает, что для многих швов требуется предварительный нагрев даже при довольно скромной толщине, а
имеет высокий коэффициент теплового расширения, что означает, что деформация может стать проблемой из-за быстрого закрытия корневых зазоров во время сварки.

Легирование различными металлами может использоваться для улучшения механических свойств и / или коррозионной стойкости. Эти сплавы можно удобно разделить на девять отдельных групп, как указано ниже. В дополнение к перечисленным существует несколько марок сплавов для свободной механической обработки, содержащих свинец (Pb) или селен (Se). Эти сплавы для свободной механической обработки являются короткозамороженными и очень чувствительны к образованию горячих трещин. Сварщику их лучше избегать, хотя их можно успешно соединить пайкой или пайкой.

Чистая медь с содержанием остаточных элементов менее 0,7%
Сплавы с высоким содержанием меди с содержанием легирующих элементов менее 5%
Медные сплавы с содержанием цинка (Zn) до 40% (латуни)
Медные сплавы с содержанием олова (Sn) менее 10% (бронзы)
Медные сплавы с содержанием алюминия (Al) менее 10% (алюминиевые бронзы, часто сокращаемые до союзно-бронзовых)
Медные сплавы с содержанием кремния (Si) менее 3% (кремниевая бронза)
Медные сплавы с содержанием никеля (Ni) менее 30% (медно-никелевые сплавы)
Медные сплавы с содержанием цинка менее 40% и никеля менее 18% (никель-серебро)
Медные сплавы с содержанием Sn менее 10% и Zn менее 4% (красная латунь или бронза)
Специальные сплавы, содержащие

0.1-1,5% кадмия (Cd)
менее 2,7% бериллия (Be)
0,6-1,2% хрома (Cr)
0,1-0,2% циркония (Zr).

Эта группа специальных сплавов способна к дисперсионному упрочнению.

Медные сплавы можно сваривать с помощью большинства обычных сварочных процессов, хотя из процессов дуговой сварки наиболее распространены методы дуговой сварки в среде защитного газа.

Сплавы чистой меди

Существует три отдельных сорта чистой меди: Бескислородная медь с содержанием менее 0.02% кислорода; медь с твердым пеком, которая содержит <0,1% кислорода, представленного в виде оксида меди, и медь, раскисленная фосфором (P), с 0,05% P до 0,05% мышьяка (As). Бескислородная медь имеет наивысшую электропроводность, медь, раскисленная фтором, является сплавом, наиболее часто используемым для изготовления сосудов высокого давления и теплообменников. Бескислородная медь является наиболее легко свариваемой, хотя пористость может быть проблемой при использовании не раскисленных присадочных металлов.

Оксиды меди в меди с твердым пеком могут привести к охрупчиванию зон термического влияния из-за образования оксидных пленок на границах зерен.Пористость металла сварного шва, даже при использовании полностью раскисленных присадочных металлов, также является серьезной проблемой, вызванной диссоциацией оксида меди, особенно когда присутствует водород (H).

Медь, раскисленная фосфором, представляет меньшую проблему с пористостью, хотя пористость металла шва все еще может образовываться, особенно в автогенных швах. Поэтому важно, чтобы присадочные металлы содержали сильные раскислители, наиболее распространенными из которых являются кремний (Si) и марганец (Mn). Также необходим контроль содержания водорода, поэтому при ручной дуговой сварке металла необходимы правильно обожженные электроды с низким содержанием водорода.При сварке TIG или MIG требуется чистая, обезжиренная проволока и стержни, а также защитный газ высокой чистоты.

Два присадочных металла, которые чаще всего выбираются для сварки сплавов чистой меди, — это AWS A5.7 ERCu, C7, теперь замененный BS 2901 Часть 3, и ERCuSi-A, старый C9 BS 2901. ERCu обычно содержит 0,4% Si и Mn с 0,8% Sn для улучшения текучести; ERCuSi-A содержит 1% Mn и 3% Si и является предпочтительным присадочным металлом для вязкого пека и P-раскисленной меди. BS 2901 Часть 3 была заменена BS EN ISO 24373: 2009 Сварочные материалы.Проволока и прутка сплошного сечения для сварки плавлением меди и медных сплавов .

Защитные газы для сварки — это аргон, гелий и азот или их смеси двух или более. Чистый аргон может использоваться для сварки TIG толщиной примерно до 2 мм и для сварки MIG примерно до 5 мм — при большей толщине смесь аргона с гелием даст лучшие результаты с большим тепловложением и меньшим риском отсутствия дефектов плавления.

Газовые смеси азота и аргона с азотом использовались в прошлом с некоторыми преимуществами, полученными с точки зрения увеличения тепловложения от высоковольтной азотной дуги, но такие газы коммерчески недоступны, и в настоящее время предпочтительными являются защитные газы аргон-гелий или гелий. выбор.Высокая теплопроводность меди означает, что при увеличении толщины требуются не только защитные газы с высоким тепловложением, но и предварительный нагрев при толщине сечения, превышающей 2 мм. В таблице приведены очень приблизительные рекомендации по рекомендуемым уровням предварительного нагрева и сварочного тока для сварки TIG и MIG.

Процесс	Толщина (мм)	Защитный газ	Предварительный нагрев, ° C	Сварочный ток (амперы)
TIG
	1.0	аргон	> 10	20–60
	1,0 — 2,0	аргон	> 10	50–160
	2,0 — 5,0	аргон / 75 гелий	50	120–300
	6,0 — 10,0	аргон / 75 гелий	100–200	250–375
	12,5	аргон / 75 гелий	350	350–420
	15.0	аргон / 75 гелий	400–450	400–470
MIG
	<5,0	аргон	10–100	175–240
	5,0 — 7,0	аргон / 75 гелий	100	250–320
	10,0 — 12,5	аргон / 75 гелий	200–300	300–400
	> 16.0	аргон / 75 гелий	350–450	350–600

При сварке толстой меди с предварительным нагревом более 250 ° C и сварочным током более 350 ампер необходимо учитывать здоровье и безопасность сварщика и персонала, работающего поблизости.

Важное значение имеет изоляция свариваемого изделия с помощью тепловых одеял, а также обеспечение надлежащего экранирования от очень мощной дуги TIG или MIG. Сварщик должен выбрать плотный стеклянный фильтр с оттенком не менее 13 при сварочном токе выше 300 ампер, чтобы снизить нагрузку на глаза.

Типичные виды подготовки под сварку встык: —

толщиной до 1,5 мм — квадрат, без зазора
От 1,5 до 3 мм — квадратный край с зазором 1,5 мм
От 3 до 12 мм, одинарный -V, угол наклона от 60 до 90 °, кромка пера и зазор до 1,5 мм
Одинарный V-образный вырез от 12 до 25 мм, угол наклона от 60 до 90 °, поверхность основания от 1,5 до 3 мм, максимальный зазор 1,5 мм
Двойной V-образный вырез толщиной более 25 мм, угол наклона от 60 до 90 °, поверхность основания от 1,5 до 3 мм, максимальный зазор 1,5 мм

Углеродистая, нержавеющая сталь или керамическая плитка или лента могут использоваться в качестве временных поддерживающих полос и помогают контролировать форму корневого валика.

Серия «Рабочие знания» предназначена для сварщиков и поэтому имеет тенденцию концентрироваться на традиционных процессах дуговой сварки. Следует иметь в виду, что электронно-лучевая сварка и сварка трением, включая трение с перемешиванием, широко и очень успешно используются для сварки толстого сечения меди без необходимости в присадочных металлах, высоких температурах предварительного нагрева и дорогих защитных газах.

Эту статью написал Джин Мазерс .

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.

Пайка меди и медных сплавов

Рисунок 1. Пайка происходит при температуре выше 840 градусов по Фаренгейту, но ниже точки плавления основного металла. Источник: CDA, Справочник по медным трубам.

Четыре процесса, которые следует учитывать при соединении меди и медных сплавов, — это механическое соединение, сварка, пайка и пайка. Пайка подходит для небольших деталей и когда требуется высокая прочность соединения. По данным Американского сварочного общества (AWS), прочность паяного соединения может соответствовать прочности соединяемых металлов или превышать их.Важно знать, когда выбрать пайку и как выполнять процесс.

С технологической точки зрения пайка и пайка по сути идентичны. Единственные различия заключаются в используемом присадочном металле, а также в количестве времени и тепла, необходимых для завершения соединения. AWS определяет пайку как процесс соединения, который происходит при температуре ниже 840 градусов по Фаренгейту, а пайка — выше 840 градусов по Фаренгейту, но ниже точки плавления основного металла. На практике для медных систем большая часть пайки выполняется при температуре примерно от 450 до 600 градусов по Фаренгейту, в то время как большая часть пайки выполняется при температуре от 1100 до 1500 градусов по Фаренгейту.Однако при пайке медной трубки отжиг трубки и фитинга, вызванный повышенным нагревом, может привести к тому, что номинальное давление в системе будет меньше, чем у паяного соединения.

Температура плавления меди составляет 1 981 градус по Фаренгейту (ликвидус) и 1 949 градусов по Фаренгейту (солидус). При пайке важно знать температуру плавления соединяемых металлов и присадочного металла. Разница между состоянием солидуса и ликвидуса заключается в диапазоне плавления, который может быть важным при выборе присадочного металла.Он указывает ширину рабочего диапазона для присадочного металла и скорость затвердевания присадочного металла после пайки. Присадочные металлы с узкими диапазонами, с серебром или без него, затвердевают быстрее и, следовательно, требуют осторожного нагрева. Температура ликвидуса — это минимум, при котором будет происходить пайка. См. , рисунок 1 , где указаны диапазоны плавления некоторых распространенных припоев.

Паять или не паять

Согласно книге Лукаса-Мильгаупта «Что такое пайка» (www.lucasmilhaupt.com) выбор пайки зависит от пяти факторов:

Размер соединяемых деталей. Пайка чаще используется для мелких деталей и требует нагрева широкой поверхности для доведения присадочного материала до точки текучести, что часто непрактично для больших деталей.
Толщина металлических профилей. Более широкий нагрев и более низкая температура, используемые при пайке, в отличие от сварки, позволяют соединять секции без коробления или деформации металла. Сильный жар сварки может вызвать прожиг или деформацию тонкого среза.
Конфигурация стыка. Пайка не требует ручного отслеживания, а присадочный металл протягивается через область стыка за счет капиллярного действия, что одинаково легко работает на прямых, нерегулярных или трубчатых стыках.
Природа неблагородных металлов. Для соединения разнородных металлов пайка не расплавит один или оба металла, если присадочный металл металлургически совместим с обоими основными металлами и имеет температуру плавления ниже, чем у любого из соединяемых металлов. Обратите внимание, что медные сплавы можно легко паять с другими металлами, такими как чугун, инструментальная и нержавеющая сталь, никелевые сплавы и титановые сплавы.
Количество выполняемых стыков. Если вы выполняете много стыков, ручная пайка выполняется быстро и просто, а автоматическая пайка может быть выполнена недорого с использованием простых производственных технологий.

Паяльные флюсы

Паяльные флюсы для меди имеют водную основу, растворяют и удаляют остаточные оксиды с поверхности металла, защищают металл от окисления во время нагрева и способствуют смачиванию соединяемых поверхностей. Паяльные флюсы также показывают температуру (см. , рис. 2 ).

Наиболее часто используемые флюсы и припои для меди и медных сплавов показаны на рис. 3 , а руководство по их использованию показано на рис. 4 . Эту и другую подробную информацию можно найти в The Welding Handbook , 8th Edition, Vol. 8, опубликованный Американским сварочным обществом и доступный от Ассоциации разработчиков меди под названием Welding Copper and Copper Alloys , A1050-72 / 97.

Процесс

Для пайки используются те же основные этапы, что и для пайки, с единственной разницей в использовании флюсов, присадочных металлов и количества используемого тепла.

Как правило, могут выполняться соединения внахлестку и стык. Перед соединением металлов обязательно удалите все оксиды и поверхностные масла абразивной тканью, подушечками или щетками. Такие загрязнения мешают правильному течению присадочного металла и могут снизить прочность соединения или вызвать разрушение. Можно использовать химические чистящие средства, если их тщательно смыть, но не прикасайтесь к чистой поверхности голыми руками или в масляных перчатках.

Нанесите тонкий, равномерный слой флюса кистью на обе поверхности вскоре после очистки.Не наносите флюс пальцами, потому что химические вещества, содержащиеся во флюсе, могут быть вредными при попадании в глаза, рот или открытые порезы. Металлы медь-фосфор и медь-серебро-фосфор (BCuP) считаются самофлюсующимися металлами на основе меди.

Надежно поддержите поверхности и обеспечьте между ними достаточное капиллярное пространство для потока расплавленного припоя. Чрезмерный зазор в шарнире может привести к растрескиванию под нагрузкой или вибрацией. Совместный зазор от 0,001 до 0.005 дюймов развивает максимальную прочность и надежность соединения.

Рис. 2. В таблице показано, как флюсы реагируют на различные температуры и при какой максимальной температуре флюс защищает металл. Источник: CDA, Copper Tube Handbook.

Используйте только количество тепла, необходимое для расплавления присадочного металла. Перегрев стыка или направление пламени в капиллярное пространство может сжечь флюс, нарушив его эффективность и не допуская попадания присадочного металла в стык должным образом.Подайте тепло вокруг области стыка, чтобы втянуть присадочный металл в капиллярное пространство. При работе с открытым пламенем, высокими температурами и легковоспламеняющимися газами необходимо соблюдать меры предосторожности, описанные в ANSI / AWS Z49.1, «Безопасность при сварке, резке и смежных процессах».

Дайте готовому стыку естественным образом остыть. Шоковое охлаждение водой может привести к повреждению или растрескиванию. Когда он остынет, счистите все оставшиеся остатки флюса влажной тряпкой и проверьте все готовые сборки на целостность соединения.

Справочник по архитектурному дизайну: медные сплавы

2.1. Введение

Для использования в строительстве доступны самые разные медные сплавы. Различия в цвете в основном связаны с различиями в химическом составе. Методы производства и формовки могут повлиять на выбор сплава. Дополнительная информация доступна по запросу. В публикации CDA Copper Brass Bronze — Architectural Applications (PDF 4MB) процесс выбора рассматривается более подробно.

С технической точки зрения, сплавы, состоящие в основном из меди и олова, считаются бронзой, а сплавы в основном из меди и цинка — латуни. На практике, однако, термин «бронза» обычно используется для различных медных сплавов, включая сплавы с небольшим содержанием олова или без него. Это потому, что они напоминают настоящую бронзу как в естественных, так и в состаренных цветах. В таблице 2.1A перечислены характеристики некоторых наиболее популярных медных сплавов и их общие названия.

Единая система нумерации была разработана ASTM и SAE для металлов и сплавов.CDA ведет секцию меди и ее сплавов. Эта система основана на номерах деформируемых сплавов от C10000 до C79999. Номера литых сплавов варьируются от C80000 до C99999.

Никель-серебряные сплавы C74500 и C79600 обычно называют «белой бронзой»; все остальные считаются «желтой бронзой». «Скульптурная бронза» и «зеленая бронза» относятся не к конкретным сплавам, а к их естественным выветрившимся или химически индуцированным цветам. Первый используется для описания поверхностей от коричневого до черного; последний используется для патины.

Как правило, большинство медных сплавов со временем приобретают серо-зеленую патину. Однако существуют значительные различия в их естественных цветах и скорости образования патины. Последние два столбца в таблице 2.1A содержат информацию о естественных цветах сплавов и цветах, подвергшихся выветриванию. Таблица 2.1B представляет собой таблицу соответствия цветов. Он показывает, какие сплавы в различных формах достаточно хорошо сочетаются по цвету с листами, полосами и пластинами из медных сплавов.

Вернуться к началу

Стол из медного сплава

**Таблица 2.1А.** Обычные медные сплавы
Сплав	Общий термин	Композиция	Цвет
Сплав	Общий термин	Композиция	Натуральный	Закаленный
C11000 / C12500	Медь	99,90% Медь	Красный лосось	От красновато-коричневого до серо-зеленого Патина
C12200	Медь	99,90% Медь 0,02% Фосфор	Красный лосось	От красновато-коричневого до серо-зеленого Патина
C22000	Коммерческая бронза	90% медь 10% цинк	Красное золото	Патина от коричневой до серо-зеленой за шесть лет
C23000	Красная латунь	85% медь 15% цинк	Красновато-желтый	От шоколадно-коричневого до серо-зеленой патины
C26000	Картридж Латунь	70% медь 30% цинк	Желтый	желтоватый, серо-зеленый
C28000	Muntz Metal	60% медь 40% цинк	Красновато-желтый	от красно-коричневого до серо-коричневого
C38500	Архитектурная бронза	57% Медь 3% Свинец 40% Цинк	Красновато-желтый	От красно-коричневого до темно-коричневого
C65500	Силиконовая бронза	97% медь 3% кремний	Красноватое старое золото	Красновато-коричневый до мелкодисперсного серо-коричневого
C74500	Нейзильбер	65% медь 25% цинк 10% никель	Теплое серебро	от серо-коричневого до мелко-пятнистого серо-зеленого
C79600	Никель-серебристый свинец	45% медь 42% цинк 10% никель 2% марганец 1% свинец	Теплое серебро	от серо-коричневого до мелко-пятнистого серо-зеленого

Вернуться к началу

Таблица соответствия цветов

**Таблица 2.1В.** Таблица соответствия цветов
Формы для подбора цвета
Листовые и толстолистовые сплавы	Экструзии	Отливки	Крепеж	Труба и труба	Стержень и проволока	Металлические присадки
C11000 / C12500 Медь	C11000 / C12500 (простые формы)	Медь (мин. 99,9%)	C65100 Низкое содержание кремния Бронза	C12200	C11000 / C12500	C18900 Медь
C12200 Медь	C11000 / C12500 (простые формы)	Медь (99.9% мин.)	C65100 Низкое содержание кремния Бронза	C12200	C11000 / C12500	C18900 Медь
C22000 Коммерческая бронза, 90%	C31400 Свинец Коммерческая бронза	C83400	C65100 Низкое содержание кремния Бронза	C22000	C22000	C65500
C23000 Красная латунь, 95%	C38500 Архитектурная бронза	C83600	C28000 C65100 Низкое содержание кремния Бронза	C23000	C23000	C65500
C26000 Картридж Латунь, 70%	C26000 (простые формы)	C85200, C85300	C26000, C36000, C46400, C46500	C26000	C26000	C68100 Низкая Дымящаяся бронза
C28000 Muntz Metal	C38500 Архитектурная бронза	C85500, C85700	C28000 C65100 Низкое содержание кремния Бронза	C23000	C28000	C68100 Низкая Дымящаяся бронза
C65500 Высококремнистая бронза	C65500 (простые формы)	C87500	C65100, C65500	C65100, C65500	C65100, C65500	C65500
C74500 Никель-серебряный	C79600 Свинец Никель-серебро	C97300	C74500	C74500	C74500	C77300

Вернуться к началу

2.2. Формирование

Для формования медных сплавов листов, пластин, прутков, проволоки и изделий неправильной формы можно использовать множество методов. В таблице 2.2А указаны методы формования, подходящие для использования с обычными сплавами. Ниже приводится краткое описание каждого метода:

Гибка: Процесс механической формовки, выполняемый при комнатной или повышенной температуре. Гибка осуществляется с помощью роликов, гибочных башмаков и оправок. Его основная цель — производить изогнутые секции из отрезков прямых труб, стержней или экструдированных форм.

Тормозная формовка: Операция механической гибки, обычно выполняемая на металлическом листе, полосе или пластине.

Отливки: Их получают путем заливки расплавленного металла в форму с последующим охлаждением и затвердеванием. Этот метод используется для формирования неправильной формы. Можно лить только специально разработанные сплавы от C80000 до C99999.

Формование взрывчатым веществом: Метод формовки с высоким энергопотреблением, при котором формы изготавливаются с использованием только одной матрицы.Энергия поставляется с помощью химических взрывчатых веществ. Большие формы можно формировать без использования тяжелого оборудования.

Экструзия: Процесс получения металлической формы постоянного поперечного сечения путем пропускания нагретого металла через фильеру соответствующей формы. В целом диагонали поперечного сечения не должны превышать шести дюймов. Средняя толщина профилей из медного сплава должна составлять около 1/8 дюйма. Полученная форма может иметь практически любую длину, ограниченную в основном структурными требованиями конечного объекта.

Холодная ковка: Процесс формования, при котором металлическому объекту при комнатной температуре придают форму путем многократной обработки молотком.

Горячая штамповка: Метод формовки металлических предметов, при котором нагретая заготовка или заготовка, вырезанная из кованого материала, вдавливается в слепочную матрицу с закрытыми ячейками.

Гидроформование: Процесс формования, при котором листовой сплав вдавливается между головкой и резиновой деталью, подвергающейся гидравлическому давлению.

Ламинирование: Склеивание листов или полос из сплавов с различными подложками, такими как сталь, фанера, алюминий или жесткий изоляционный материал.Склеивание обычно достигается с помощью клея. Полученная панель может быть довольно прочной даже из тонкого материала из медного сплава.

Формование валков: Формы, изготовленные из листового или полосового материала путем пропускания его между несколькими клетями профилированных валков. Как правило, углы не такие острые, как при экструзии.

Прядение: Процесс механического формования, при котором листу или полосе из сплава формуют под давлением, прикладываемым гладким ручным инструментом или роликом при быстром вращении материала.

Штамповка: Формование листа или полосы сплава с помощью штампа на прессе или механического молота.

Вернуться к началу

Диаграмма формовки

**Таблица 2.2A.** Методы формования
Метод формовки	Сплавы C11000 / C12500	C12200	C22000	C23000	C26000	C28000	C38500	C65100	C65500	C74500	C77400	C79600
Гибка	+	+	+	+	+	+		+	+	+
Формовка тормозов	+	+	+	+	+	+		+	+	+
Кастинг	Все сплавы C80000 — C99999
Формование взрывчатых веществ	+	+	+	+	+			+	+	+
Экструзия							+				+	+
Холодная штамповка	+	+	+	+	+				+	+
Горячая штамповка	+	+	+	+	+	+	+		+
Гидроформинг	+	+	+	+	+	+			+	+
Ламинирование	Все медные листы и ленточные сплавы
Профилегибочное оборудование	+	+	+	+	+			+	+	+
Прядильная	+	+	+	+	+					+
Штамповка	+	+	+	+	+			+	+	+

Вернуться к началу

2.3. Присоединение к

Механические крепежные детали, такие как винты, болты и заклепки, обеспечивают самый простой и наиболее распространенный способ соединения. Обычно они не требуют специальных инструментов для установки, и многие из них могут быть сняты для разборки. В таблице 2.1B перечислены сопутствующие крепежные детали для каждого листа или пластинчатого сплава, что упрощает подбор цветов и снижает риск несовместимости материалов.

Клеи

также могут использоваться в определенных областях. Процесс ламинирования листового сплава на подложку зависит от адгезионного соединения.Относительно тонкие листовые сплавы могут быть связаны со сталью, фанерой, алюминием или некоторыми видами пенопласта, которые действуют как жесткая изоляция. Прочность и жесткость получаемой композитной панели часто достигается за счет того, что комбинированная секция действует как единое целое.

Целостность склеивания зависит от подготовки поверхности, выбора клея, процедуры склеивания и конструкции шва. В ламинированных панелях для наружных работ следует использовать термореактивный или высококачественный термопластический клей. Кромки и стыки являются наиболее уязвимыми участками панели, так как они являются наиболее вероятными точками проникновения влаги.

Существует три обычно используемых металлургических метода соединения сплавов: пайка, пайка и сварка. В таблице 2.3А приведены характеристики соединения каждого сплава для этих методов.

Если соединительный материал требуется главным образом для обеспечения водонепроницаемости, можно использовать пайку. Обычно используются присадочные металлы на основе свинца или олова с температурами плавления ниже 500 градусов по Фаренгейту. Паяные соединения обычно зависят от механических креплений для прочности. Этот метод обычно используется для герметизации стыков в водосточных желобах, кровле и гидроизоляции.Поскольку присадочный материал не соответствует цвету медных сплавов, пайку следует использовать только в скрытых соединениях, когда внешний вид имеет решающее значение.

Пайка — это предпочтительный металлургический метод соединения труб из медных сплавов. Две металлические секции соединены с помощью наполнителя из цветных металлов с температурой плавления выше 800 градусов по Фаренгейту, но ниже точки плавления основных металлов. Рекомендуются глухие или скрытые швы, поскольку цветовое соответствие наполнителя может быть разным. Если это невозможно, может потребоваться механическое удаление лишнего материала.

Окончательный метод металлургического соединения, сварка, редко используется с медными сплавами из-за проблем с деформацией стыка и соответствием цвета. Сварка использует высокую температуру или давление для сплавления основных металлов вместе, часто с дополнительным присадочным металлом. Кремниевая бронза — единственный медный сплав, который легко сваривается.

Благодаря современному оборудованию и технологиям, дуговая сварка в защитных газах находит признание для многих медных сплавов и применений.

Вернуться к началу

Таблица соединений

**Таблица 2.3A.** Характеристики металлургических соединений
Метод соединения		Сплавы C11000 / C12500	C12200	C22000	C23000	C26000	C28000	C38500	C65100	C65500	C74500	C79600
Пайка		G	E	E	E	E	E	G	E	E	E	G
Пайка		E	E	E	E	E	E	E	E	G	E	E
Сварка
	Кислородно-ацетиленовый	NR	G	G	G	G	G	NR	G	G	G	NR
	Газовая дуга	F	E	G	G	F	F	NR	E	E	F	NR
	Металлическая дуга с покрытием	NR	NR	NR	NR	NR	NR	NR	F	F	NR	NR
	Точечное сопротивление	NR	NR	NR	F	G	G	NR	E	E	G	NR
	Сопротивление шва	NR	NR	NR	NR	NR	NR	NR	G	E	F	NR
	Сопротивление приклада	G	G	G	G	G	G	F	E	E	G	F
E = отлично G = хорошо F = удовлетворительно NR = не рекомендуется

Вернуться к началу ,

Aufhauser — Техническое руководство — Процедуры сварки меди

Введение

Медь и медные сплавы являются важными инженерными материалами из-за их хорошей электрической и теплопроводности, коррозионной стойкости, износостойкости металла по металлу и отличительного эстетического вида.

Медь и большинство медных сплавов можно соединять сваркой, пайкой и пайкой.В этом разделе мы поговорим о различных медных сплавах и дадим некоторые рекомендации о том, как соединить эти металлы без ухудшения их коррозионных или механических свойств и без появления дефектов сварных швов.

Основные группы медных сплавов

Чистая медь: 99.Минимальное содержание меди 3%.
Медь обычно поставляется в одной из трех форм:
Медь бескислородная
Кислород-подшипник медь (жесткий шаг и огневого рафинирования сорта) — примеси и остаточное содержание кислорода в кислородно-подшипникового меди может вызвать пористость и другие разрывы, когда эти котлы приварены или припаяны
Медь раскисленная фосфором

Сплавы с высоким содержанием меди: (a) Медь, свободная механической обработкой — для улучшения обработки могут применяться низколегированные добавки серы или теллура.Эти сорта считаются несвариваемыми из-за очень высокой склонности к растрескиванию. Сварочные котлы соединяют пайкой и пайкой.
(b) Осаждение — отверждаемые медные сплавы — небольшие добавки бериллия, хрома или циркония могут быть добавлены к меди, а затем подвергнуты термообработке с дисперсионным твердением для улучшения механических свойств. Сварка или пайка этих сплавов приведет к износу открытой поверхности, что приведет к ухудшению механических свойств.

Медно-цинковые сплавы (латунь): Медные сплавы, в которых цинк является основным легирующим элементом, обычно называют латунными. Латунь бывает кованой и литой, при этом литые изделия обычно не такие однородные, как кованые. Добавление цинка к меди снижает температуру плавления, плотность, электрическую и теплопроводность, а также модуль упругости. Добавки цинка увеличивают прочность, твердость, пластичность и коэффициент теплового расширения.Латунь можно разделить на две свариваемые группы: с низким содержанием цинка (до 20% цинка) и с высоким содержанием цинка (30-40% цинка). Основные проблемы, с которыми сталкиваются латунь, связаны с улетучиванием цинка, которое приводит к образованию белых паров оксида цинка и пористости металла шва. Сплавы с низким содержанием цинка используются для изготовления ювелирных изделий и монет, а также в качестве основы для золотых пластин и эмали. Сплавы с более высоким содержанием цинка используются там, где важна более высокая прочность. Применения включают сердечники и баки автомобильных радиаторов, светильники, замки, сантехническую арматуру и цилиндры насосов.

Медно-оловянные сплавы (фосфорная бронза): Медные сплавы, содержащие от 1% до 10% олова. Эти сплавы доступны в деформируемой и литой формах. Эти сплавы склонны к образованию горячих трещин в напряженном состоянии. Следует избегать использования высоких температур предварительного нагрева, большого количества подводимого тепла и медленных скоростей охлаждения. Примеры конкретных применений включают в себя опоры мостов и расширительные пластины и фитинги, крепежные детали, химическое оборудование и компоненты текстильного оборудования.

Медно-алюминиевые сплавы (алюминиевая бронза): Содержат от 3% до 15% алюминия с существенными добавками железа, никеля и марганца. Общие области применения сплавов алюминия и бронзы включают насосы, клапаны, другую водную арматуру и подшипники для использования в морской и других агрессивных средах.

Медно-кремниевые сплавы (кремниевая бронза): Доступны как кованые, так и литые. Кремниевая бронза имеет важное промышленное значение благодаря своей высокой прочности, отличной коррозионной стойкости и хорошей свариваемости.Добавление кремния к меди увеличивает прочность на разрыв, твердость и скорость наклепа. Бронза с низким содержанием кремния (1,5% Si) используется для изготовления линий гидравлического давления, труб теплообменников, морского и промышленного оборудования и крепежных деталей. Бронза с высоким содержанием кремния (3% Si) используется для аналогичных применений, а также для химического технологического оборудования и судовых гребных валов.

Медно-никелевые сплавы: Медно-никелевые сплавы, содержащие 10-30% Ni, обладают средней прочностью, обеспечиваемой никелем, который также улучшает стойкость меди к окислению и коррозии.Эти сплавы обладают хорошей формуемостью в горячем и холодном состоянии и производятся в виде плоского проката, труб, прутков, труб и поковок. Общие применения включают пластины и трубки для испарителей, конденсаторов и теплообменников.

Медно-никель-цинковые сплавы (никель-серебро): Содержат цинк в диапазоне 17% -27% вместе с 8% -18% никеля. Добавление никеля делает эти сплавы серебристыми по внешнему виду, а также увеличивает их прочность и коррозионную стойкость, хотя некоторые из них подвержены децинкованию и могут быть подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением.Конкретные области применения включают оборудование, крепеж, детали оптики и камеры, травильный инвентарь и полые изделия.

Свариваемость меди и медных сплавов

Сварочные процессы, такие как газовая дуговая сварка металла (GMAW) и газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), обычно используются для сварки меди и ее сплавов, поскольку при сварке материалов с высокой теплопроводностью важен высокий локальный подвод тепла.Можно использовать ручную дуговую сварку металла (MMAW) меди и медных сплавов, хотя качество не так хорошо, как при сварке в среде защитного газа. Свариваемость меди варьируется в зависимости от марок чистой меди (а), (б) и (в). Высокое содержание кислорода в меди с твердым пеком может привести к ожогу в зоне термического влияния и пористости металла шва. Медь, раскисленная фосфором, более поддается сварке, при этом пористость можно избежать за счет использования присадочной проволоки, содержащей раскислители (Al, Mn, Si, P и Ti).Тонкие секции можно сваривать без предварительного нагрева, хотя более толстые секции требуют предварительного нагрева до 60 ° C. Медные сплавы, в отличие от меди, редко требуют предварительного нагрева перед сваркой. Свариваемость значительно различается между различными медными сплавами, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить выполнение правильных процедур сварки для каждого конкретного сплава, чтобы снизить риски сварочных дефектов.

2.1 Конструкции сварных швов для соединения меди и медных сплавов:
Рекомендуемые конструкции соединений для сварки меди и медных сплавов показаны на рисунках ниже.Из-за высокой теплопроводности меди конструкции швов шире, чем у стали, что обеспечивает адекватное сплавление и проплавление.

Рисунок 1: Конструкции соединений для GTAW и дуговой сварки экранированного металла меди

ПРИМЕЧАНИЕ A = 1,6 мм, B = 2,4 мм, C = 3,2 мм, D = 4,0 мм, R = 3,2 мм, T = толщина

Рисунок 2: Конструкции шарниров для GMAW меди

ПРИМЕЧАНИЕ A = 1.6 мм, B = 2,4 мм, C = 3,2 мм, R = 6,4 мм, T = толщина

2.2 Подготовка поверхности:
Перед сваркой область сварного шва должна быть чистой и свободной от масла, жира, грязи, краски и оксидов. Обработка проволочной щеткой бронзовой проволочной щеткой с последующим обезжириванием подходящим чистящим средством. Оксидную пленку, образовавшуюся во время сварки, также следует удалять проволочной щеткой после каждой наплавки.

2.3 Предварительный нагрев:
Сварка толстых медных секций требует сильного предварительного нагрева из-за быстрой передачи тепла от сварного шва в окружающий основной металл. Большинство медных сплавов даже в толстых сечениях не требуют предварительного нагрева, поскольку коэффициент температуропроводности намного ниже, чем у меди. Чтобы выбрать правильный предварительный нагрев для конкретного применения, необходимо учитывать процесс сварки, свариваемый сплав, толщину основного металла и, в некоторой степени, общую массу сварного изделия.Алюминиевая бронза и медно-никелевые сплавы не следует предварительно нагревать. Желательно ограничить нагрев как можно более локализованной областью, чтобы избежать попадания слишком большого количества материала в температурный диапазон, который приведет к потере пластичности. Также важно обеспечить поддержание температуры предварительного нагрева до завершения сварки стыка.

Газовая дуговая сварка (GMAW) меди и медных сплавов

3.1 GMAW меди:
Электроды из меди ERCu рекомендуются для GMAW меди. Aufhauser Deoxidized Copper — это универсальный сплав меди с чистотой 98% для GMAW меди. Требуемая газовая смесь будет во многом определяться толщиной свариваемого медного участка. Аргон обычно используется для диаметров 6 мм и менее. Смеси гелия с аргоном используются для сварки более толстых участков. Наплавочный металл следует наносить с помощью бусинок стрингера или валиков узкого переплетения с использованием распылительного переноса.В таблице 1 ниже приведены общие рекомендации по процедурам GMAW меди.

Таблица 1: Типичные условия для ручного GMAW

Толщина металла (мм)	Совместная конструкция *	Диаметр электрода (мм)	Температура предварительного нагрева	Сварочный ток (А)	Уровень напряжения	Расход газа (л / мин)	Скорость перемещения (мм / мин)
1.6	А	0,9	75 ° С	150-200	21–26	10-15	500
3,0	А	1.2	75 ° С	150-220	22–28	10-15	450
6.0	B	1,2	75 ° С	180–250	22–28	10-15	400
6.0	B	1,6	100 ° С	160–280	28-30	10-15	350
10	B	1.6	250 ° С	250-320	28-30	15-20	300
12	С	1,6	250 ° С	290-350	29-32	15-20	300
16 +	C, D	1.6	250 ° С	320–380	29-32	15-25	250

* см. Рисунок 2

Рекомендуемые защитные газы для GMAW меди и медных сплавов:

Марка аргона
Ar +> 0-3% O ₂ или эквивалентный защитный газ
Ar + 25% He или эквивалентный защитный газ
He + 25% Ar или эквивалентный защитный газ

Подробнее см. Руководство по защитному газу .

3.2 GMAW медно-кремниевых сплавов:

Сварочные материалы типа ERCuSi-A плюс аргонная защита и относительно высокие скорости перемещения используются в этом процессе. Aufhauser Silicon Bronze — провод на основе меди, рекомендованный для GMAW медно-кремниевых сплавов. Важно убедиться, что оксидный слой удаляется проволочной щеткой между проходами. В предварительном нагреве нет необходимости, а температура между проходами не должна превышать 100 ° C.

3.3 GMAW медно-оловянных сплавов (фосфорная бронза):

Эти сплавы имеют широкий диапазон затвердевания, что дает крупнозернистую дендритную зернистую структуру. Поэтому во время сварки необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить растрескивание металла шва. Горячее упрочнение металла шва снизит напряжения, возникающие при сварке, и вероятность образования трещин. Сварочную ванну следует делать небольшого размера, используя стрингеры при высокой скорости движения.

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW) меди и медных сплавов

4.1 GTAW меди:

Медные профили толщиной до 16,0 мм можно успешно сваривать с использованием процесса GTAW. Типовые конструкции соединений показаны на рис. , рис. 1 . Рекомендуемая присадочная проволока — это присадочный металл, состав которого аналогичен составу основного металла. Для секций толщиной до 1,6 мм предпочтительнее использовать защитный газ аргон, а для сварки секций толщиной более 1,6 мм предпочтительны смеси гелия.

По сравнению с аргоном смеси аргона и гелия обеспечивают более глубокое проплавление и более высокую скорость перемещения при том же сварочном токе.Смесь 75% He / 25% Ar обычно используется для получения хороших характеристик проплавления гелия в сочетании с легким зажиганием дуги и улучшенными характеристиками стабильности дуги аргона. Для GTAW меди с бусинами стрингера или бортами с узким переплетением предпочтительна прямая сварка. Типичные условия для ручной GTAW меди показаны в таблице 2 ниже.

Таблица 2: Типичные условия для ручной GTAW

Толщина металла (мм)	Совместная конструкция *	Защитный газ	Тип вольфрама и сварочный ток	Диаметр сварочного стержня (мм)	Температура предварительного нагрева	Сварочный ток (А)
0.3-0,8	А	Аргон	Ториед / DC-	–	–	15-60
1,0–2,0	B	Аргон	Ториед / DC-	1.6	–	40–170
2,0-5,0	С	Аргон	Ториед / DC-	2,4 — 3,2	50 ° С	100-300
6.0	С	Аргон	Ториед / DC-	3,2	100 ° С	250–375
10,0	E	Аргон	Ториед / DC-	3.2	250 ° С	300–375
12,0	D	Аргон	Ториед / DC-	3,2	250 ° С	350-420
16.0	F	Аргон	Ториед / DC-	3,2	250 ° С	400–475

* см. Рисунок 1

4.2 Газовая вольфрамовая дуговая сварка медно-алюминиевых сплавов:

Присадочный стержень ERCuAl-A2 может использоваться для GTAW сплавов алюминия и бронзы. Переменный ток (AC) с защитой аргоном может использоваться для обеспечения действия по очистке дуги, чтобы помочь удалить оксидный слой во время сварки. Отрицательный электрод постоянного тока (DC-) со сварочными смесями аргона или аргона с гелием может использоваться в приложениях, требующих более глубокого проплавления и более высокой скорости перемещения. Предварительный нагрев требуется только для толстых секций.

4.3 Газовая вольфрамовая дуговая сварка кремний-бронзы:

Пруток из кремниевой бронзы Aufhauser (ERCuSi-A) может использоваться для сварки кремниевой бронзы во всех положениях. Также можно использовать сварочный пруток из алюминиевой бронзы ERCuAl-A2. Сварка может выполняться на постоянном токе с использованием аргона или аргон / гелий, либо на переменном токе с использованием защитного газа аргона.

Ручная металлическая дуговая сварка (MMAW) меди и медных сплавов

5.1 MMAW меди:

MMAW обычно используется для технического обслуживания и ремонтной сварки меди, медных сплавов и бронз. Электрод Aufhauser PhosBronze AC-DC (ECuSn-C) может использоваться в следующих целях:

Мелкий ремонт относительно тонких профилей
Соединения угловые с ограниченным доступом
Сварка меди с другими металлами

Конструкции шарниров должны быть аналогичны показанным на Рисунок 1 .Положительный электрод постоянного тока (DC +) следует использовать с методом стрингера. Сечения более 3,0 мм требуют предварительного нагрева до 250 ° C или выше.

5.2 Ручная дуговая сварка медных сплавов металлом:

Aufhauser PhosBronze AC-DC (ECuSn-C) может использоваться для сварки медно-оловянных и медно-цинковых сплавов. Требуются большие стыковые углы, и наплавка металла шва должна производиться методом стрингера.

Таблица 3: Рекомендации по MMAW латуни и фосфорной бронзы

Медный сплав	Рекомендуемый электрод AWS, код	Сварочный электрод Aufhauser	Полярность электрода	Совместное проектирование
Латунь	ECuSn-A или ECuSn-C	Aufhauser PhosBronze AC-DC	DC +	C дюйм Рисунок 1
Фосфорная бронза	ECuSn-A или ECuSn-C	Aufhauser PhosBronze AC-DC	DC +	C дюйм Рисунок 1

Пайка меди и медных сплавов

Принцип пайки заключается в соединении двух металлов сплавлением с присадочным металлом.Наплавочный металл должен иметь более низкую температуру плавления, чем основные металлы, но выше 450 ° C (при пайке используется присадочный металл с температурой плавления менее 450 ° C). Обычно требуется, чтобы присадочный металл попадал в узкий зазор между деталями за счет капиллярного действия.

Пайка широко используется для соединения меди и медных сплавов, за исключением алюминиевых бронз, содержащих более 10% алюминия, и сплавов, содержащих более 3% свинца. Пайка меди широко используется в электротехнической промышленности, а также в сфере обслуживания зданий и вентиляции и кондиционирования воздуха.

Для достижения надлежащего сцепления во время пайки необходимо учитывать следующие моменты:

Поверхности стыков чистые, без оксидов и т.п.
Обеспечение правильного зазора шва для конкретного припоя припоя
Создание правильной схемы нагрева, при которой присадочный металл течет вверх по температурному градиенту в стык

6.1 Подготовка поверхности:

Стандартные процедуры обезжиривания с использованием растворителя или щелочи подходят для очистки неблагородных металлов, содержащих медь. Необходимо соблюдать осторожность, если для удаления поверхностных оксидов используются механические методы. Для химического удаления поверхностных оксидов следует использовать соответствующий травильный раствор.

6.2 Соображения совместного проектирования:

Расстояние между соединяемыми соединениями должно контролироваться в пределах определенных допусков, которые зависят от используемого припоя и основного металла.Оптимальный зазор между стыками обычно составляет от 0,04 до 0,20 мм.
Обычно достаточно перекрытия стыка, в три или четыре раза превышающего толщину самого тонкого соединяемого элемента. Цель состоит в том, чтобы использовать как можно меньше материала для достижения желаемой прочности.

Рисунок 3: Общая конструкция соединения для серебряной пайки

6.3 Регулировка пламени

Используйте нейтральное пламя. Нейтральное пламя — это когда равные количества кислорода и ацетилена смешиваются с одинаковой скоростью. Белый внутренний конус четко очерчен и не имеет дымки.

6.4 Удаление флюса:

Если использовался флюс, остатки необходимо удалить одним из следующих методов:

A Разведение в горячей каустической соде
Очистка проволочной щеткой и ополаскивание горячей водой
Проволочная щетка и пар

Неполное удаление флюса может вызвать слабость и повреждение сустава.

Сварка меди припоем

Сварка пайкой — это технология, аналогичная сварке плавлением, за исключением того, что присадочный металл имеет более низкую температуру плавления, чем основной металл.Процесс сварки пайкой зависит от прочности на разрыв наплавленного присадочного металла, а также от фактической прочности связи, развиваемой между присадочным металлом и основным металлом. Кислородно-ацетилен обычно предпочтителен из-за более легкого затвердевания пламени и быстрого тепловложения.

7.1 Выбор сплава:

Сплав, наиболее подходящий для данной работы, зависит от прочности соединения, устойчивости к коррозии, рабочей температуры и экономических характеристик.Обычно используются следующие сплавы: Aufhauser Low Fuming Bronze или Aufhauser Low Fuming Bronze (с флюсовым покрытием).

7.2 Подготовка швов:

Типичные конструкции швов показаны на Рисунок 4 ниже.

Рисунок 4: Типовые конструкции соединений для пайкой меди

7.3 Регулировка пламени

Используйте слегка окисляющее пламя.

7.4 Flux:

Используйте Aufhauser Copper and Brass Flux , смешайте с водой до состояния пасты и нанесите на обе стороны стыка. Стержень можно покрыть пастой или нагреть и окунуть в сухой флюс.

7.5 Предварительный нагрев:

Предварительный нагрев рекомендуется только для тяжелых секций.

7.6 Углы выдувной трубки и стержня:

Кончик горловины к металлической поверхности от 40 ° до 50 °. Расстояние внутреннего конуса от металлической поверхности от 3,25 мм до 5,00 мм. Присадочный стержень к металлической поверхности от 40 ° до 50 °.

Таблица 5: Данные для пайки меди

Толщина листа (мм)	Присадочный стержень (мм)	Расход ацетилена на выдувной трубе (Cu.Л / мин)	Размер наконечника
0,8	1,6	2,0	12
1.6	1,6	3,75	15
2,4	1,6	4,25	15
3.2	2,4	7,0	20
4,0	2,4	8,5	20
5.0	3,2	10,0	26
6.0	5,0	13,5	26

7.7 Техника сварки:

После предварительного нагрева или после того, как соединение нагреется до температуры, достаточной для сплавления присадочного стержня и меди, расплавьте шарик металла с конца стержня и нанесите его на стык, смачивая или лужая поверхность. Когда произойдет лужение, начинайте сварку форхендом. Не роняйте присадочный металл на неокрашенные поверхности. См. Рисунок 5 .

Рисунок 5: Техника передней сварки пайкой

7.8 Удаление флюса:

Для удаления остатков флюса можно использовать любой из следующих методов:

Шлифовальный круг или проволочная щетка и вода
Пескоструйная очистка
Раствор каустической соды

Aufhauser Filler Metals

Aufhauser производит полную линейку сплавов для пайки и сварки меди.Мы поможем вам выбрать подходящий медный сварочный сплав из нашей Таблицы выбора .

НАПЛАВКА МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ

способ дуговой наплавки меди и медных сплавов на сталь — патент РФ 2470750

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Свариваемость стали с медью и ее сплавами

Наплавка металла — сущность технологии, ее виды и способы

Особенности технологии и процесса наплавки

Виды наплавки металла

Электродуговая наплавка

Вибродуговая наплавка с применением проволоки

Газопламенная наплавка

Плазменная наплавка

Электрошлаковая наплавка

Лазерная наплавка

Индукционная наплавка

Электроискровая наплавка

Применяемое оборудование

СПОСОБ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ МЕДИ И МЕДНЫХ СПЛАВОВ НА СТАЛЬ

Свариваемость меди

Сварка разнородных металлов и сплавов :: Книги по металлургии

Сварка меди и ее сплавов — Часть 1

Сплавы чистой меди

Пайка меди и медных сплавов

Паять или не паять

Паяльные флюсы

Процесс

Справочник по архитектурному дизайну: медные сплавы

2.1. Введение

Стол из медного сплава

Таблица соответствия цветов

2.2. Формирование

Диаграмма формовки

2.3. Присоединение к

Таблица соединений

Aufhauser — Техническое руководство — Процедуры сварки меди

Введение

Свариваемость меди и медных сплавов

Рисунок 1: Конструкции соединений для GTAW и дуговой сварки экранированного металла меди

Рисунок 2: Конструкции шарниров для GMAW меди

Газовая дуговая сварка (GMAW) меди и медных сплавов

Таблица 1: Типичные условия для ручного GMAW

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW) меди и медных сплавов

Таблица 2: Типичные условия для ручной GTAW

Ручная металлическая дуговая сварка (MMAW) меди и медных сплавов

Таблица 3: Рекомендации по MMAW латуни и фосфорной бронзы

Пайка меди и медных сплавов

Рисунок 3: Общая конструкция соединения для серебряной пайки

Сварка меди припоем

Рисунок 4: Типовые конструкции соединений для пайкой меди

Таблица 5: Данные для пайки меди

Рисунок 5: Техника передней сварки пайкой

Aufhauser Filler Metals

Добавить комментарий Отменить ответ