Сварка меди | Сварка и сварщик

Физико-химические свойства меди

Медь — химический элемент I В группы Периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 29 и атомной массой 63,54. Медь кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке, полиморфизмом не обладает, относится к тяжелым металлам, плотность меди различна в зависимости от обработки и составляет, г/см³: литой — 8,930, деформированной — 8,940, электролитической — 8,914.

Плотность, г/см3	?8,9
Температура плавления, °С	1083
Температура кипения, °С	2595
Удельная теплоемкость, Дж×г-1×град-1	0,383
Коэффициент теплопроводности, Дж×см-1×с-1×град-1	3,83
Удельное электрическое сопротивление, мкОм×м	0,0178
Предел упругости, МПа:
деформированной	300
отожженной	25
Предел текучести, МПа:
деформированной	380
отожженной	70

Медь обладает высокой теплопроводностью – в 6,3 раза большей, чем у железа, и в 5,7 раза большей, чем у железа, электропроводностью. Тепло- и электропроводность меди уменьшается при введении примесей.

При обычных условиях медь достаточно инертна, но при нагревании она реагирует с кислородом, серой, фосфором, галогенами, водородом, образуя неустойчивый гидрид CuH, с углеродом образует взрывоопасную ацетиленистую медь Cu₂C₂, с азотом практически не реагирует, что позволяет использовать азот в качестве защитного газа при сварке чистой меди.

Взаимодействие с кислородом. Медь очень чувствительна к кислороду. В условиях сварки она может окисляться за счет газовой атмосферы или за счет обменных реакций с компонентами флюсов и электродных покрытий.

а — общий вид диаграммы, б — верхний левый угол
Рисунок 1 — Диаграмма состояния системы медь-кислород

На рисунке 1 приведена диаграмма состояния медь-кислород. При низких температурах растворимость кислород в твердой меди мала и резко возрастает в жидкой меди за счет образования оксид меди CuO₂, которая при затвердевании выделяется в виде эвтектики Cu-Cu₂O, располагаясь по границам кристаллитов. При рассмотрении под микроскопом оксид меди Cu₂O имеет голубоватую окраску в рассеянном свете и рубиново-красную в поляризованном, что является ее характерной особенностью, Cu₂O, как отдельная фаза легко восстанавливается до меди по реакциям:

CuO₂+2[H] = 2Cu + H₂O
Cu

2O + CO = 2Cu = CO₂

Газы, образующиеся в результате этих реакций, в меди не растворяются и, создавая большие давления, приводят к образованию трещин, возникает так называемая «водородная болезнь» меди.

Кислород, содержащийся в меди, ухудшает ее прочность и пластичность, повышает твердость, уменьшает тепло- и электропроводность.

Если при сварке меди не приняты соответствующие меры предосторожности, следует ожидать процесса окисления меди в местах, где она была подвергнута оплавлению и высокому нагреву. Следовательно, при выполнении электросварочных работ следует принимать специальные меры, предотвращающие доступ кислорода воздуха к расплавленной меди, или делать этот период возможно коротким.

Взаимодействие с серой.Диаграмма состояния Cu-S приведена на рисунке 2. Сера хорошо растворима в жидкой меди и практически не растворима в твердой. Содержание S и Cu регламентируется ГОСТ 859 и ее присутствие в ограниченном количестве до 0,1 % (по массе) существенно не отражается на процессе сварки.

Рисунок 2 — Диаграмма состояния системы медь-сера

Взаимодействие с водородом. Водород влияет на качество сварных соединений из меди и ее сплавов, вызывая пористость в металле шва и образование трещин. Водород растворяется в меди в соответствии с законом Сивертса и его растворимость зависит от температуры и парциального давления в газовой атмосфере. Растворимость водорода в меди в процессе кристаллизации изменяется почти в два раза сильнее, чем в железе (рисунок 3), это приводит к тому, что при высокой скорости кристаллизации сварочной ванны при сварке меди газ не успевает выделяться из металла, образуя поры или концентрируясь в микронесплошностях, создает высокое давление, приводящее к зарождению трещины. При сварке не исключена возможность образования дефектов в результате термической диффузии водорода из основного металла к шву. Концентрируясь вблизи линии сплавления, водород создает пористость в околошовной зоне. Поэтому при сварке ответственных изделий из меди, в которых необходима высокая плотность металла, к основному металлу необходимо предъявлять жесткие требования по содержанию в нем водорода. Электрошлаковый переплав или вакуумная плавка значительно снижают содержание водорода в меди.

Рисунок 3 — Изобары растворимости водорода в меди и железе

Марки литой и деформированной меди в зависимости от химического состава по ГОСТ 859-2001 указаны в таблице 1.

Таблица 1 — Химический состав литой и деформированной меди

Свариваемость меди

Особенности свариваемости

Сварка чистой меди существенно отличается от сварки сталей в силу особенностей теплофизических свойств этих металлов. Большие тепло- и температуропроводности меди создают высокие градиенты температуры и скорости охлаждения, а также определяют малое время существования сварочной ванны, что требует применения повышенной погонной энергии или предварительного подогрева, а это является нежелательным осложнением технологии сварки. Значительный коэффициент линейного расширения и его зависимость от температуры вызывают необходимость сварки при жестком закреплении кромок или по прихваткам. При большой толщине металла следует регулировать величину зазора при сварке. Малое время существования сварочной ванны в жидком состоянии ограничивает возможности ее металлургической обработки. В частности, при раскислении меди требуются более активные раскислители, чем при сварке сталей.

Сопротивляемость горячим трещинам

Особенностью сварки меди является склонность швов к образованию горячих трещин. Кислород, сурьма, висмут, сера и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики, которые скапливаются по границам кристаллитов. Это требует ограничения содержания примесей в меди:

• кислород (O₂) — до 0,03
• висмут (Bi) — до 0,003
• сурьма (Sb) — до 0,005
• свинец (Pb) — до 0,03% (по массе)

Для ответственных конструкций содержание этих примесей должно быть еще ниже:

• кислород (O₂)≤0,01
• висмут (Bi)≤0,0005
• свинец (Pb)≤0,004%

Для особо ответственных изделий содержание кислорода (O₂) должно быть значительно ниже — менее 0,003 % (по массе). Содержание серы (S) не должно превышать 0,1 % (по массе).

Склонность к порообразованию

Медь проявляет повышенную склонность к образованию пор в металле шва и околошовной зоне. Причиной образования пор является водород (Н₂), водяные пары или образующийся углекислый газ при взаимодействии окиси углерода с закисью меди.

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

Влияние примесей на свариваемость и свойства меди

Свариваемость меди во многом зависит от наличия примесей в меди. Примеси, содержащиеся в меди, оказывают различное влияние на ее свариваемость, механические и технологические свойства: некоторые примеси улучшают эти свойства, а другие ухудшают.

Широко применяемая для изготовления различных конструкций листовая медь марок М1, М2, М3 содержит кислород, висмут, свинец, сурьму, серу, мышьяк и др.

Кислород и водород. Большое влияние на свариваемость меди оказывает содержание кислорода: чем больше кислорода содержит медь, тем хуже ее свариваемость. В марках меди М2 и М3 допускается содержание кислорода до 0,1%. Кислород в меди главным образом находится в виде оксида меди (Cu₂O). При сварке в тех местах, где медь была нагрета до высокой температуры, наблюдается увеличение содержания кислорода за счет поглощения его из воздуха.

Особенно резкое увеличение кислорода происходит в зоне расплавления меди и разогрева ее до температуры, близкой к температуре плавления.

Увеличение окиси меди в зоне термического влияния увеличивает хрупкость и часто приводит к образованию трещин при деформации в холодном и горячем состоянии. Во время сварки при нагреве меди, содержащей 0,01% кислорода и больше, в восстановительной газовой атмосфере, которая создана водородом или окисью углерода, газы, диффундируя внутрь твердой меди, восстанавливают ее и образуют одновременно пары воды и углекислый газ, не растворимые в меди. Находясь под большим давлением из-за высокой температуры, пары воды или углекислый газ разрывают металл, образуя крупные и мелкие межкристаллические трещины.

Разрушение меди вследствие «водородной болезни» может происходить в процессе выполнения сварки и при последующих деформациях в холодном или горячем состоянии.

Висмут. Висмут почти не растворим в твердой меди, он образует легкоплавкие и хрупкие оболочки вокруг зерен меди, отчего сварной шов становится хрупким в холодном и горячем состоянии. Содержание висмута в меди допускается не более 0,003%. На электропроводность меди висмут заметного влияния не оказывает.

Свинец. Содержание свинца в меди до десятых долей процента при обычной температуре не оказывает вредного влияния, при повышенной температуре содержание свинца в этой пропорции вызывает красноломкость. Заметного влияния на электропроводность и теплопроводность меди он не оказывает, но значительно улучшает её обрабатываемость резанием.

Сурьма. Сурьма растворима в меди в твёрдом состоянии при температуре эвтектики 645°С до 9,5%. Растворимость её резко уменьшается при понижении температуры. Сурьма значительно понижает электропроводность и теплопроводность меди.

Сера. Сера является вредной примесью в меди, так как она образует сульфид. При большом содержании серы сульфид располагается по границам зерен, вызывая понижение прочности меди и делая ее красноломкой. Во время сварки меди, содержащей серу, в сварочной ванне возникает химическая реакция. В результате этой реакции образуется сернистый газ (SO

2), который, выделяясь при остывании, дает пористый шов. Сера незначительно влияет на электропроводность и теплопроводность меди, заметно снижает пластичность. Под влиянием серы улучшается обрабатываемость меди резанием.

Селен. Селен малорастворим в меди в твёрдом состоянии – до 0,1% и выделяется при затвердевании в виде соединения Se₂О. Селен незначительно влияет на тепло- и электропроводность меди, заметно снижает пластичность.

Мышьяк. Содержание в меди до 0,05% мышьяка не ухудшает ее свариваемость и способствует получению плотных швов, что улучшает свойства сварного соединения. Мышьяк растворим в меди в твёрдом состоянии до 7,5%. Он значительно понижает электропроводность и теплопроводность, но значительно повышает жаростойкость меди.

Фосфор является одним из лучших раскислителей и содержание его в шве в небольших количествах не только не ухудшает качество сварки, а наоборот, переводя окислы в шлак, повышает прочность сварного соединения. Содержание фосфора в наплавленном металле, однако, не должно превышать 0,1%; при большем его содержании шов становится хрупким, что необходимо учитывать при выборе присадочного металла.

Являясь хорошим раскислителем, фосфор в то же время снижает способность меди поглощать газы и повышает ее жидкотекучесть. Последняя оказывает существенное влияние на качество сварки. Практикой установлено, что большая жидкотекучесть расплавленного металла разрешает повышать скорость сварки. Это особенно важно для сварки меди, так как качество сварного шва при повышенной скорости сварки выше. Фосфор значительно понижает тепло- и электропроводность меди, но положительно влияет на механические свойства и свариваемость.

Алюминий. Алюминий неограниченно растворим в расплавленной меди, в твёрдом состоянии растворимость его равна 9,8%. Алюминий повышает коррозионную стойкость меди, уменьшает окисляемость и понижает электропроводность и теплопроводность меди.

Серебро. Серебро не оказывает влияния на технические свойства меди, мало влияет на её электропроводность и теплопроводность.

Теллур. Теллур растворим в меди в твёрдом состоянии до 0,01%. На электропроводность меди теллур значительного влияния не оказывает.

Бериллий. Бериллий понижает электропроводность меди, повышает механические свойства и резко уменьшает окисляемость меди при повышенных температурах.

Железо. Железо незначительно растворимо в меди в твёрдом состоянии. При 1050°С до 3,50% железа входит в твёрдый раствор, а при 635°С растворимость его падает до 0,15%. Под влиянием железа повышаются механические свойства меди, резко снижаются её электропроводность, теплопроводность и коррозионная стойкость.

Подготовка под сварку металла и электродной проволоки

Проволоки, листы, плиты, трубы и другие полуфабрикаты из меди должны иметь сертификаты, определяющие их марку и химический состав. На заводе работники ОТК проверяют поступившие медь на соответствие свойств и состава сертификатам, ГОСТам или техническим условиям.

Медные листы и плиты в процессе хранения укладывают в горизонтальное положение без провисания с прокладкой между ними алюминия меди или мягких пород дерева, исключающих образование на меди вмятин и других повреждений.

В меди, предназначенной для изготовления ответственных сварных конструкций перед запуском в производство необходимо проконтролировать содержание кислорода, которое не должно превышать 0,01 %. Кроме того, требуется определить содержание висмута и свинца с помощью химического анализа или качественной пробы. Для этого испытывают стандартные образцы на разрыв при температуре 550°С. Если относительное удлинение составляет более 5%, медь можно применять для изготовления сварных конструкций ответственного назначения.

Режут металл на гильотинных ножницах или плазменной дугой, а кромки под сварку разделывают механическим путем на строгальном или фрезерном станке.

Перед сваркой поверхность меди тщательно очищают от загрязнений металлической щеткой (до блеска) или промывают 10%-ным раствором каустической соды. После чего выполняют обезжиривание бензином, уайт-спиритом или другим растворителем.

Сварочную проволоку перед употреблением подвергают очистке травлением. Для этого применяют водный раствор азотной кислоты (75 см³/л) или смесь серной и соляной кислоты в соотношении 100:1 с последующей промывкой в воде, затем в щелочи, после чего снова в чистой проточной воде. После промывки проволоку сушат горячим воздухом. Медные электроды перед сваркой прокаливают, что снижает вероятность проявления водородной болезни.

Сборка под сварку. При сборке под сварку тщательно подгоняют стык по всей длине в приспособлениях, обеспечивающих надежное поджатие свариваемых кромок. Однако при этом должен быть исключен натяг, вызывающий дополнительные напряжения в металле. Смещение кромок и зазор между ними для большинства медных конструкций допускается не более 10 % толщины свариваемого металла, но не более 2 мм.

В процессе сборки прихватки производят таким образом, чтобы их высота не превышала 1/3 глубины разделки или катета шва. При сварке по таким прихваткам образуется качественный сварной шов, не требующий подрубки прихваток перед сваркой. Длина прихваток должна равняться толщине свариваемого металла, а расстояние между ними не превышать L = (15…20)δ при толщине свариваемого металла до 10 мм. При сварке меди большей толщины расстояние между прихватками составляет L = (6…8)δ. Перед прихваткой свариваемый металл предварительно подогревают. Зависимость температуры подогрева от толщины меди представлена ниже.

Толщина меди, мм	6-10	10-20	20-40	40 и более
Температура нагрева,- °С	200-250	250-300	300-400	400-500

При охлаждении ниже 200°С и повторном предварительном нагреве свариваемого изделия прихватки могут разрушиться, поэтому в перерывах между технологическими операциями изделие не должно охлаждаться ниже температуры 200-250°С.

Прихватки выполняют ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, ручной дуговой сваркой неплавящимся электродом в среде защитных газов или полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. При ручной дуговой сварке прихватки выполняют на постоянном токе обратной полярности.

Силу сварочного тока выбирают по зависимости:
I=(60…70)dэ
где dэ – диаметр электрода, мм.

Для предупреждения проплавления металла, при необходимости, с обратной стороны стыка устанавливают формирующие графитовые, магнезитовые или медные водоохлаждаемые подкладки. В зависимости от конструктивных особенностей свариваемых деталей можно применять остающиеся подкладки в виде лент, полос или проволоки.

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

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

Наиболее известны следующие способы сварки меди:

• механизированная сварка плавящимся электродом (полуавтоматическая сварка)
• автоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов
• ручная дуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом
• сварка угольным или графитовым электродом
• ручная дуговая сварка покрытыми электродами
• автоматической сваркой под флюсом
• газовая сварка (сварка газовым (ацетилено-кислородным) пламенем)
• электрошлаковая сварка

Механизированная сварка плавящимся электродом (полуавтоматическая сварка)

При сварке меди и ее сплавов основной трудностью является получение сварных швов без пор, окисных включений и трещин. Образование пор в металле шва может быть представлено зависимостью изменения растворимости водорода в меди от содержания в ней кислорода. Согласно диаграмме взаимной растворимости кислорода и водорода при снижении в металле кислорода меньше определенного значения расплавленный металл склонен к активному поглощению водорода. В этом случае в процессе сварки при высокой влажности защитных газов и окружающего дугу воздуха, повышенном содержании водорода в металле и электродной проволоке или их загрязнении .органическими веществами, металл шва насыщается водородом.

Если содержание водорода в металле превышает его растворимость, в процессе кристаллизации сварочной ванны образуется перенасыщенный раствор водорода в меди, который приводит к образованию пор, а при наплавке больших толщин металла и к трещинам. На поры и трещины такого происхождения активные раскислители влияния не оказывают и не предотвращают их образование. В целях борьбы с порами и трещинами такого происхождения в активную зону дуги вводят небольшие доли кислорода.

Для получения металла шва высокого качества содержание кислорода в смеси с инертными по отношению к меди газами должно быть достаточным для полного связывания водорода в зоне дуги и предотвращения этим попадания его в сварочную ванну, и недостаточным для образования в шве закиси меди.

В случае если водорода в меди меньше критического значения по диаграмме взаимной растворимости, медь может усваивать кислород в значительных объемах. В этом случае водород, попадающий из зоны дуги в ванну, восстанавливает закись меди. Образующиеся при этом в металле шва пары воды способствуют образованию пор и трещин. В этом случае для борьбы с кислородом в меди применяют активные раскислители: фосфор, марганец, кремний, титан, цирконий и другие активные к кислороду элементы.

Для меди характерно отсутствие внутреннего окисления и весьма интенсивное образование окислов на ее поверхности при высоких температурах. Толщина образуемых окислов тем больше, чем выше температура нагрева и больше при ней время выдержки. Поэтому нагрев меди в процессе сварки и особенно предварительный ее подогрев приводят к окислению поверхности металла с образованием закиси меди значительной толщины.

При нарушении технологии сварки расплавленный металл затекает вперед движения дуги, заплавляя окислы меди на свариваемых кромках. В этом случае окислы меди остаются в шве в виде неметаллических включений. В зависимости от массы попавших в наплавленный металл окислов в швах образуются несплавления или черноты, располагающиеся между швом и основным металлом или между отдельными валиками или слоями.

Для предотвращения образования таких дефектов процесс сварки в среде защитных газов выполняется таким образом, чтобы дуга частично горела на расплавленном металле ванны, а часть дуги располагалась на окисленной поверхности свариваемых кромок. Под воздействием температуры дуги окислы меди на свариваемых кромках диссоциируют и в сварочную ванну не попадают.

Такая технология может быть выполнена только при строгом соответствии требованиям силы тока, скорости подачи электродной проволоки, ее диаметра, скорости сварки, напряжения на дуге, наклона электрода и соблюдении других параметров режима и технологических приемов сварки.

В этом случае ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов предпочтительна слева направо, а полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в газовой среде — справа налево. При сварке неплавящимся электродом горелка должна располагаться для сварки углом назад на 40-45° от металла, а присадочный металл подаваться с хвостовой части ванны под углом 30-35° к свариваемому металлу. В процессе полуавтоматической сварки угол наклона горелки от металла при расположении углом вперед должен составлять 75-80°.

Так же располагается горелка или электрод при автоматической сварке как в среде защитных газов, так и подслоем флюса. Ввиду высокой тепло- и температуропроводности изделия из меди подвергают предварительному подогреву и повышенной погонной энергии сварки. Температура предварительного подогрева зависит от массы и химического состава свариваемого изделия, условий сварки и ее погонной энергии, выдержки между наплавляемыми валиками, применяемой защитной среды и других факторов. В процессе сварки предварительно нагретое изделие остывает, а теплота, вводимая в процессе сварки, способствует его восстановлению до заданной температуры. Такой оптимальный вариант на практике встречается весьма редко.

При сварке изделий большой массы тепла дуги недостаточно для поддержания заданной температуры нагрева. В этом случае основной металл не смачивается наплавленным металлом и образуются несплавления шва. Если температура нагрева изделия будет выше оптимальной, расплавленный металл становится жидкотекучим и затекает вперед дуги. Это снижает глубину проплавления и образует в шве наплывы и непровары. Для поддержания заданной температуры в этом случае процесс сварки периодически прекращают, охлаждая изделие до заданной температуры. Чтобы получить сварные швы высокого качества и обеспечить необходимую производительность процесса, температура изделий при сварке не должна отличаться более чем на ±50°С от оптимального значения. Такие условия обеспечивают угол смачивания 70-90°, что позволяет получать высокое качество сварных швов (см. рисунок 4).

Рисунок 4 — Влияние температуры предварительного подогрева на угол смачивания при сварке меди

В зависимости от конструктивных особенностей свариваемого изделия из меди технология сварки должна обеспечивать выполнение всех сварочных операций не более чем за три- четыре предварительных подогрева свариваемого изделия.

Если изделие остыло ниже температуры 100-150°С, очередной предварительный подогрев его считают следующим циклом нагрева. При несоблюдении таких условий в зоне сплавления и в сварных швах возможно появление трещин, заметно снижаются также механические свойства сварных соединений.

Горелки подогрева должны быть направлены на 70-100 мм по обе стороны стыка, а их пламя при перемещении горелок не должно попадать на кромки.

Для металла толщиной более 20 мм сварку начинают и заканчивают на технологических планках размером 100×100 мм с формой разделки и толщиной металла, соответствующей спариваемому металлу. Если предусмотрен припуск на механическую обработку в начале и конце шва, технологические планки можно не применять. При отсутствии технологических планок кратер в конце шва заваривают без перемещения горелки вперед. В случае вынужденных перерывов сварки кратер ранее выполненного шва после предварительной вырубки и зачистки перекрывают на 15-30 мм. Допускается выплавка кратера дугой с последующей беспрерывной его заваркой. Автоматическую и полуавтоматическую сварку меди и ее сплавов в среде защитных газов производят плавящимся электродом, а автоматическую и ручную дуговую сварку — неплавящимся электродом.

Дуговая сварка неплавящимся электродом применяется для сварки меди толщиной до 10 мм. Медь большей толщины сваривают плавящимся электродом автоматической или полуавтоматической сваркой. При автоматической сварке меди и ее сплавов плавящимся электродом для защиты дуги используют аргон, гелий или азот. Полуавтоматическая сварка применяется для сварки мелких узлов, прихватки изделий перед сваркой, приварки технологических планок и ремонта дефектных участков сварных швов.

При неизменном режиме сварки (Iсв = 400…450 А, Uд = 32…34 В, Vcв = 14…16 м/ч, температура предварительного подогрева меди 400-450°С) примесь к аргону азота увеличивает глубину провара и массу ванны от 4 г при сварке в аргоне до 9 г при сварке в азоте. Такое изменение состава защитной среды уменьшает удельную энтальпию металла сварочной ванны от 2156×10^-3 Дж/кг при сварке в аргоне до 1960х10-8 Дж/кг при сварке в азоте. Добавка к аргону гелия повышает массу ванны до 6 г, а удельная энтальпия ее по сравнению с защитой дуги аргоном уменьшается до 2055×10^-3Дж/кг.

Таким образом, при неизменных параметрах режима тепловложение в металл ванны составляет (Дж) в аргоне 3684,4, в гелии 5275,4 и в азоте 7536,2. Приведенные данные показывают, что с энергетической стороны в качестве защитной среды лучше применять азот, затем гелий и аргон. В результате более высокого тепловложения в металл при сварке меди в среде азота увеличивается глубина провара, что позволяет снизить температуру предварительного подогрева свариваемых изделий и повысить эффективный КПД процесса.

Для получения сварных швов без пор и других дефектов к защитным газам добавляют небольшие доли кислорода. Кислород, поступающий в зону дуги с защитным газом, расходуется на потери в окружающее пространство, на взаимодействие с водородом диссоциации влаги защитного газа и окружающего воздуха, на взаимодействие с водородом, поступающим в зону дуги с электродным и свариваемым металлом, на окисление свариваемого металла и его легирующих добавок, на образование озона и других химических соединений.

Водород, находящийся в атмосфере дуги, взаимодействует с кислородом смеси в первую очередь, а оставшийся после этого кислород затрачивается на окисление металла. Поэтому добавка кислорода, необходимая для взаимодействия с водородом в зоне дуги и устранения этим причин образования пор в металле шва, считается полезной и не должна превышать допустимых норм.

Смеси защитных газов, удовлетворяющие таким требованиям:
Ar + до 2% O₂;
N₂ + до 4% O₂;
He + до 2% O₂;
25-35% He + до 4% O₂ + Ar остальное;
25-35% N2 + до 4% O₂ + Ar остальное.

Механизированная сварка плавящимся электродом (полуавтоматическая сварка) выполняется на постоянном токе обратной полярности. Режимы полуавтоматической сварки приведены в табл /p/pице 2.

Таблица 2 — Режимы механизированной сварки плавящимся электродом (полуавтоматческой сварки) меди

Диаметр сварочной проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге, В
1,2	140-160	20-22
1,6	200-240	22-24
2,0	280-340	26-28

Полуавтоматическую сварку швов длиной 500-700 мм производят без перерыва, а швы большей длины сваривают обратноступенчатым способом. Порядок сварки таврового соединения приведен на рисунке 5, а стыкового соединения на рисунке 6. При сварке горелку наклоняют углом вперед на 10-15° от вертикали. Расстояние от сопла горелки до свариваемого металла 20-25 мм. В процессе сварки шланг с проволокой следует располагать так, чтобы не допустить образования сгибов проволоки.

Рисунок 5 — Порядок сварки таврового соединения

а – одностороннее; б — двухстороннее
Рисунок 6 – Порядок сварки стыкового соединения

Автоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов

Автоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов производится на постоянном токе обратной полярности сварочными автоматами, снабженными горелками типа ГУ. Размер горелки выбирается в зависимости от диаметра применяемой сварочной проволоки. Сварка выполняется горелкой, наклоненной углом вперед на 10-15° от вертикали, на режимах, приведенных в таблице 3. Расход защитных газов для сварки металла толщиной 8-16 мм составляет 20-25 л/мин, при большей толщине металла расход возрастает до 25-30 л/мин. Для надежной защиты дуги расстояние от сопла горелки до свариваемого металла должно быть 20-25 мм, а длина дуги должна быть в пределах (1…2)dэ.

В связи с большой жидкотекучестью расплавленной меди глубина проплавления в значительной степени зависит от угла наклона изделия. Так, при сварке на спуск металл ванны подтекает под дугу. Это уменьшает глубину проплавления, увеличивает ширину сварного шва и снижает высоту его усиления.

Таблица 3 — Режимы автоматической сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом в среде защитных газов

Толщина металла, мы	Диаметр электродной проволоки, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге. В	Скорость сварки, м/ч
8-10	2,5	320-360	24-26	16-22
10-16	3,0	380-450	28-30	14-18
16-22	3,0	450-550	30-34	12-16
22-28	3,0	550-600	34-36	12-16

При сварке на подъем увеличивается глубина проплавления, уменьшается ширина и возрастает высота усиления сварного шва, поэтому для увеличения глубины проплавления иногда сварку ведут на подъем с наклоном изделия на 4-6°.

В зависимости от конструкции изделия сварку выполняют на стендах, снабженных флюсовыми подушками, в кантователях или на манипуляторах.

Угловые и нахлесточные соединения сваривают в симметричную лодочку. В этом случае оба листа соединения (при условии их нагрева до одинаковой температуры) проплавляются на одинаковую глубину. Угловой шов, состоящий из медного и стального листов одинаковой толщины, сваривают в несимметричную лодочку, при этом изделие должно располагаться таким образом, чтобы вертикально расположенный электрод образовывал со стальным листом угол З0°С. При такой технологии будет равномерное проплавление как стального, так и медного листа. Если стальной лист по толщине больше медного, применяют сварку в симметричную лодочку. Автоматическая сварка неплавящимся электродом выполняется на постоянном токе прямой полярности или переменном токе в среде аргона, азота, гелия и их смесей горелками ГН или другими, обеспечивающими достаточное качество сварных соединений.

Ручная дуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом

Ручная дуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде защитных газов выполняется на постоянном токе прямой полярности и переменном токе. Медь сваривать лучше постоянным током прямой полярности.

Для защиты дуги при сварке используют аргон, гелий, азот или их смеси. Наибольшую глубину проплавления обеспечивает в качестве защитной среды азот, затем гелий и аргон. Однако качество швов лучше при сварке в среде гелия, затем аргона и азота. Рекомендуемые режимы ручной дуговой сварки неплавящимся электродом приведены в таблице 4.

При сварке меди неплавящимся электродом обычно используются источники питания дуги постоянного тока с крутопадающей внешней характеристикой. Возможно применение источников питания дуги с пологопадающей внешней характеристикой.

Таблица 4. Режимы ручной дуговой сварки меди и ее сплавов неплавящимся электродом в среде защитных газов

Тип сварного соединения	Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр, мм		Расход аргона, л/мин	Сила сварочного , тока, А	Число проходов
		Вольфрамового электрода	Присадочной проволоки
Стыковое без скоса кромок	1	2-3	1-2	4-5	75-90	1
	1,5	2-3	2-3	4-5	80-100	1
	2	2-3	2-3	4-5	90-120	1
	3	3-4	3-4	5-6	120-140	1
	4	3-4	3-4	5-6	150-200	2
То же, со скосом двух кромок	4	3-4	3-4	9-12	120-150	2
	5-6	4-5	4-5	9-12	180-200	3
	8-10	4-5	4-5	9-12	250-300	3-4
Стыковое двухстороннее со скосом кромок	20	4-5	5-6	12-14	300-400	6
	25	4-5	5-6	12-14	350-500	6
Нахлесточное и угловое	1	3	2	5-6	100-110	1
	1,5	3	2-3	5-6	110-140	1
	2-3	3-4	3-4	6-8	150-200	1
	3-4	4-5	4-5	8-10	200-300	1-2

Длину сварочной дуги поддерживают в пределах 1,5-3 мм, а вылет конца электрода – 3-5 мм. Электрод располагают под углом 75-90° к свариваемому изделию, присадочную проволоку — под углом 10-15°. Если защитный газ недостаточно оберегает металл от окисления, присадочный материал применяют с раскислителем.

Первые слои сварочного шва накладывают без колебаний электрода, следя за тем, чтобы все прихватки были полностью проварены. Сварку ведут без перерыва, особое внимание уделяя проварке корня шва. В случае вынужденных перерывов необходимо следить за тем, чтобы сечение было заполнено металлом не менее чем на половину стенки. Возобновляют сварку только после зачистки и предварительного подогрева, перекрывая ранее наложенный шов на 10-20 мм.

1 — проволока; 2 — сварочная ванна; 3 — электрод; 4 — сварочный шов
Рисунок 6 — Взаимное расположение присадочной проволоки, горелки и сварочной ванны

После сварки шов проковывают, а затем отжигают при температуре 600-660°С для выравнивания химического состава и получения мелкозернистой структуры шва.

Сварка угольными или графитовыми электродами

Сварку меди угольным или графитовым электродами ведут постоянным током прямой полярности при толщине металла более 0,5 мм. Длина дуги при этом 30-40 мм. Режимы сварки угольным или графитовым электродами приведены в таблице 5. В качестве присадочного металла используют прутки из меди М1, М2 или из меди с повышенным содержанием фосфора (до 0,2%).

Таблица 5 — Ориентировочные режимы сварки меди угольным и графитовым электродами

Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр присадочного прутка, мм	Диаметр электрода, мм		Сила тока, А
		угольного	графитового
до 1,5	1,5	8	6	130-180
1,5-2,5	2,0	10	8	180-230
2,5-4,0	3,0	15	10	230-300
4,0-8,0	5,0	18	15	300-400
8,0-15,0	8,0	25	18	400-600

Чтобы уменьшить окисление меди и обеспечить перевод окислов в шлак, нужно применять флюс: 70% буры, 10% борной кислоты и 20% поваренной соли. Предварительно буру прокаливают до получения порошка. Для неответственных работ применяют чистую буру после прокалки. Флюс или буру насыпают на свариваемый металл перед сваркой, а также вводят нагретым концом прутка.

При сварке угольным электродом очень важно, чтобы свариваемый металл хорошо смачивался жидким металлом. Если капля жидкого металла, попадая на поверхность свариваемого, не растекается, а принимает шарообразную форму, то сварку вести нельзя. Плохое растекание или смачивание говорит о слабом сцеплении (низкой адгезии) между молекулами жидкого металла и твердой поверхности.

Растеканию жидкого металла могут препятствовать загрязнение поверхности основного металла или его низкая температура. Поэтому до присадки жидкого металла свариваемый металл должен быть очищен от загрязнений и прогрет дугой, а если мощность дуги для этого недостаточна, применить предварительный или сопутствующий подогрев другим источником тепла (газовой горелкой и т. д.).

При односторонней сварке медь толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок, свыше 4 мм — с разделкой. При двусторонней сварке толщина свариваемого изделия без разделки может быть увеличена до 6 мм.

Режимы, условия и техника сварки меди должны тщательно отрабатываться на образцах и технологических пробах и окончательно проверяться на образцах, соответствующих по составу и геометрии свариваемому металлу.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Сварку меди ручной дуговой сваркой покрытыми электродами применяют при толщине металла свыше 2 мм. Ток постоянный, обратной полярности. Ориентировочные режимы сварки приведены в таблице 6. Необходимость подогрева, как и при сварке угольным электродом, сохраняется.

Таблица 6 — Ориентировочные режимы ручной однопроходной сварки меди покрытыми электродами

Толщина соединяемой меди, мм	Диаметр электрода, мм	Ток дуги, А	Напряжение, В
2	2-3	100-120	25-27
4	4-5	160-200	25-27
6	5-7	260-340	26-28
7-8	6-7	380-400	26-28
9-10	6-8	400-420	28-30

Для сварки меди, содержащей не более 0,01% кислорода, и сварки меди с низкоуглеродистой сталью применяют электроды «Комсомолец-100». В состав покрытия входят следующие компоненты, % (по массе): плавиковый шпат — 10, полевой шпат — 12, ферросилиций — 8, ферромарганец — 50, жидкое стекло — 20. Электроды пригодны для сварки в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности. Коэффициент наплавки 14 г/А-ч. Расход электродов па 1 кг наплавленного металла 1,4 кг. Химический состав наплавленного металла, %:

• марганец — 2,2
• кремний — 0,7
• железо — 1,4
• остальное — медь

Механические свойства наплавленного металла:

• временное сопротивление — 27 кгс/мм²
• относительное удлинение — 23%
• ударная вязкость — 5 кгс×м/см²
• угол загиба (изгиба) — 160°

На 1 мм диаметра электрода принимается ток 60 А. Сварка производится короткой дугой. При сварке листов толщиной до 16 мм требуется подогрев основного металла до 300-400°С, а при большей толщине необходим сопутствующий подогрев.

Теплопроводность и электропроводность металла шва при сварке покрытыми электродами значительно снижаются. В процессе плавления электрода с покрытием в металл шва переходит часть легирующих компонентов и электропроводность шва составляет порядка 20 % от электропроводности меди М1. Механические свойства швов, выполненных дуговой сваркой покрытыми электродами, вполне удовлетворительны: σв= 176-196 МПа, угол загиба 180°.

Газовая сварка

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

Газовую сварку меди ведут ацетилено-кислородным пламенем с использованием присадочных прутков из меди М1, М2, М3 и флюсов. При изменении толщины свариваемых деталей от 1 до 15 мм и выше рекомендуются наконечники сварочной горелки от № 1 до 7. Присадочные прутки применяют иногда с повышенным содержанием фосфора (0,2-0,7%) или фосфора (0,2%) и кремния (0,15-0,30%). Простейшим флюсом, который часто применяется при газовой сварке меди, служит бура. Предварительный и сопутствующий подогревы, как и при дуговой сварке, не исключаются.

Для уменьшения окисления меди при сварке применяют только восстановительное пламя.

Избыток ацетилена вызывает реакцию восстановления закиси меди водородом и окисью углерода, содержащихся в пламени. В результате чего в наплавленном металле образуются поры и трещины («водородная болезнь»).

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

Сварочные флюсы для меди содержат соединения бора (борная кислота, борный ангидрид, бура), которые растворяют закись меди, образуя легкоплавкую эвтектику, и выводят ее в шлак. Кроме соединений бора, флюсы могут содержать фосфаты и галиды. Флюсы для сварки меди по номерам приведены в таблице 7. Флюсы наносят на зачищенные и обезжиренные свариваемые кромки по 10-12 мм на сторону. Дополнительно их можно вносить с помощью присадочного металла, на который наносят покрытие из компонентов флюса и жидкого стекла с добавками древесного угля 10-20 % (по массе).

Таблица 7 — Флюсы, применяемые при газовой сварке меди

Наименование компонентов флюса	обозначение стандарта	номер флюса
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
		Химический состав %, по массе
бура	ГОСТ 8429-77	100	25	50	30	50	50	70	56	78
кислота борная	ГОСТ 18704-78	—	75	50	50	35	—	10	—	4
натрий хлористый	ГОСТ 4233-77	—	—	—	10	—	—	20	22	13
натрий кислый фосфорнокислый	ГОСТ 4172-76	—	—	—	10	15	15	—	—	—
песок кварцевый	ГОСТ 4417-75	—	—	—	—	—	15	—	—	—
калий углекислый	ГОСТ 10690-73	—	—	—	—	—	—	—	22	—
уголь древесный	ГОСТ 7657-74	—	—	—	—	—	20	—	—	—
натрий двууглекислый	ГОСТ 4201-79	—	—	—	—	—	—	—	—	5

Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку изделий из меди и бронзы приведены в таблице 8.

Таблица 8 — Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку меди

Вид соединения	Условное обозначение	Форма подготовленных кромок	Характер выполнения шва	Конструктивные элементы		Размеры, мм
				подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного соединения	S	b	C	e	q
стыковое	С1	С отбортовкой двух кромок	Одно сторон ний	рис. А1	рис. А2	До 2	—	—	3-6	11-2
	С2	Без скоса кромок		рис. Б1	рис. Б2	До 4	1-2	—	6-10	11-2
	СЗ	Со скосом двух кромок		рис. В1	рис. В2	Св 4 до 10	1-2	2-3	10-25	11,5-2,0
	С4	С двумя симметричными скосами двух кромок	Двусторонний	рис. Г1	рис. Г2	Св 10 до 25	1-2	2-3	20-30	22-3

Автоматическая сварка под флюсом

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

Химические составы некоторых флюсов, применяющихся для автоматической сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом (ГОСТ 9087), приведены в таблице 9.

Таблица 9 — Химический состав флюсов для автоматической сварки меди и ее сплавов

Марка флюса	SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	СаF2	Fe2O3	K2O, Na2O
АН-348А	41-44	34-38	До 6,5	5-7,5	До 4,5	4-5,5	До 2	—
ОСЦ-45	38-44	38	>6,5	до 2,5	>5,0	6-9	>2	—
АН-20С	19-24	—	3-9	9-13	27-32	25-33	>1	2-3
АН-26С	29-33	44 до 0,5 2,5-4	4-8	15-18	19-23	19-23	>1,5	—

При сварке меди под такими кислыми флюсами в металл шва переходят Si и Mn, в результате ухудшаются тепло- и электрофизические свойства соединений по сравнению с основным металлом. Применение бескислородных фторидных флюсов, например марки АН-М1, который содержит, % (по массе), 55 MgF₂, 40 NaF, 5BaF₂, позволяет получать швы, удельное сопротивление которых в 1,5 раза ниже, а теплопроводность в 2 раза выше по сравнению со швами, выполненными под кислым флюсом АН-348A.

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности при жестком закреплении на подкладках из охлаждаемой меди (толщиной до 2,5 мм) или на графите (толщиной 5-6 мм).

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка меди применяется для больших толщин 30-55 мм. Легирование шва осуществляют, применяя пластинчатые электроды соответствующего состава. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления меди, применяются легкоплавкие флюсы системы NaF-LiF-CaF₂, которые обеспечивают устойчивый процесс, подогрев и плавление кромок на требуемую глубину, хорошее формирование шва и легкое удаление шлаковой корки. Особенностью режимов электрошлаковой сварки меди являются повышенные сварочные токи: I = 800-1000 А, Uд = 40-50 В, скорость подачи пластинчатого электрода 12- 15 м/ч. Механические свойства металла шва мало отличаются от свойств основного металла: σв=190-М97 МПа, ?=46 — 47%, KCU = 1559- 1579 кДж/м², α=180°.

Сварка меди аргоном, цена

По сравнению со сваркой стальных заготовок, аргоновая сварка меди обладает особенностями, влияющими на физические и механические, а также химические свойства металла. Дело в том, что при контакте с воздухом имеющая высокую теплопроводность медь становится текучей, а примеси в материале негативно сказываются на качестве сварного шва. В процессе сварки используются угольные, молибденовые, бронзовые, вольфрамовые и медные электроды. Закись меди, которая образуется в процессе сварки, нейтрализуется с помощью флюса либо покрытия, которые формируют некую защитную оболочку при условии высокой температуры.

Толщина до, мм	Тип металла	Цена, руб
3	Медь
6	Медь
12	Медь

«, «datePublished»: «2021-04-16», «headline»: «Сварка меди аргоном», «image»: «https://premier-laser.ru/images/pl-logo.png», «publisher»: { «@type»: «Organization», «name»: «premier-laser», «url»: «https://premier-laser.ru/», «logo»: { «@type»: «ImageObject», «url»: «https://premier-laser.ru/favicon.ico» } } }

Кратчайший путь вашего заказа

Получение запроса на электронную почту

Согласование расчета и технических параметров

Закупка и доставка материалов

Производство заказа

Для быстрого расчета стоимости и сроков вашего заказа, отправьте нам чертежи в формате *.dxf или *.dwg, а также укажите требуемый материал, количество изделий и телефон для связи.

Как осуществляется сварка меди аргоном

В отличие от сварки стали, работа с медью проводится под большим напряжением. Предварительно кромки зачищают и обезжиривают. Заготовки укладывают плотно, а кромки будущего шва нужно раскрыть под углом 90 °. Если рассматривается аргонодуговая сварка меди толщиной свыше 6 мм, тогда сначала заготовку разогревают до 400 °С. По окончании работ остуженные швы проковывают, что повышает его прочность и плотность, а затем обжигают при температуре 600 °С и быстро охлаждают в воде.

Преимущества технологии аргоновой сварки меди

Учитывая, какие особенности связаны с таким процессом, как сварка меди аргоном, цена работы не может быть низкой. Чтобы не переплачивать, но получить гарантию качества, обращайтесь в компанию «Премьер Лазер», на производственной базе которой есть все необходимое оборудование для выполнения полного спектра работ с металлом. Заявки обрабатываются оперативно вне зависимости от объема работ.

Сварка медных заготовок аргоном востребована в машиностроении, химической и энергетической областях промышленности, поскольку материал отличается стойкостью к агрессивным средам и коррозии. Самые востребованные — марок меди с малым содержанием примесей (до 1 %). Вне зависимости от марки, сварка осуществляется тугоплавким вольфрамовым электродом. Чтобы повысить качество шва в зону работы подается аргон — газ защищает участок от окисления материала.

Отличительная особенность сварки меди в том, что не образуется шлака, при этом процессе могут соединяться совсем тонкие детали. Полученный шов характеризуется надежностью, не выделяется на общем фоне. По необходимости при сварке могут добавляться материалы с присадкой для укрепления соединения.

Все тонкости работы с медью и прочими металлами известны специалистам ООО «Премьер Лазер». Звоните, чтобы уточнить детали сотрудничества по телефону +7 (495) 540-41-07.

Пайка и сварка меди аргоном (TIG) в СПб

Стоимость сварки меди аргоном — 150 руб/см

Медь издревле привлекает человека сочетанием множества превосходных качеств, из которых в технических отраслях наиболее ценятся хорошая обрабатываемость, сочетание прочности и пластичности, стойкость к воздействию коррозии, высокая проводимость тепла и электрического тока. Помимо этого, популярность изделиям из меди обеспечивает их эстетическая привлекательность.

Если декоративные аксессуары способны сохранять свои исходные параметры веками, то техническая продукция из меди нередко получает повреждения и нуждается в пайке или сварке. Это же относится к изделиям из широко распространенных медных сплавов – латуни и бронзы.

Нюансы сварки меди

На свариваемость меди в решающей степени влияет ее химический состав. Лучше всего поддается сварке чистый материал с минимальным вхождением таких примесей, как свинец, фосфор, сера и др. Оптимизировать и облегчить процесс сварки меди позволяет газовая или флюсовая защита сварочной ванны и введение в состав сварочных электродов и присадочного материала эффективных раскислителей – алюминия, кремния, марганца и иных.

Способы сварки медных изделий

• Покрытыми электродами без защитного газа;
• С защитными газами под флюсом, плавящимися (проволока) и неплавящимися электродами и пр. Наибольшее распространение получили два метода: дуговая ручная сварка покрытыми металлическими электродами и сварка с помощью вольфрамовых электродов в защитных газах (например, сварка меди аргоном).

Подготовительные операции

Сварка меди начинается с тщательной очистки поверхности от всех видов возможных внешних загрязнений – жиров, технических жидкостей, масел, лакокрасочных материалов. Для этого используют ветошь и химические средства (ацетон и аналогичные растворители).

Следующий этап – удаление окисной пленки при помощи абразивных материалов до получения равномерного блеска поверхности. Некачественно выполненная очистка меди исключает возможность создания надежного шва с требуемыми прочностными и декоративными характеристиками.

Если толщина свариваемых стенок изделия превышает 5 мм, необходим предварительный нагрев металла до температуры 300-700°C. Конкретная температура нагрева прямо пропорциональна массе обрабатываемой детали: чем больше масса, тем выше нагрев.

Если алюминий варят лишь в продольном направлении, то сформировать качественный шов при сварке меди возможно только при совершении специфических круговых или зигзагообразных перемещений горелки, словно «расталкивающих» металл.

При работе с деталями из тонких листов сплошной шов может привести к образованию прожогов, поэтому используют периодическое прерывание дуги с перекрытием валиков коротких швов друг друга.

Стоимость аргонной сварки меди

Конечная стоимость работ по сварке аргоном составляется после определения их сложности, объема, желаемых сроков исполнения и других факторов. 

Конкурентное преимущество нашей компании – сочетание гарантированно высокого качества аргоновой сварки и доступных цен на сварку.

Сварка меди

Сварка изделий из меди
 

По таким характеристикам, как теплопроводность и электропроводность, медь во многом похожа на алюминий. Однако эти два металла, широко применяемых в производстве и промышленности, имеют различную структуру. Так, медь имеет больший вес и плавится при более высоких температурах (порядка 1080 градусов Цельсия).

Сварка меди, как и алюминия, представляет собой достаточно сложный процесс. Это связано в первую очередь с тем, что она отличается высокой теплопроводностью и жидкотекучестью. Сварка деталей из медных сплавов требует от мастера настоящего профессионализма, так как медь склонна к порообразованию, а по границам сварных швов могут возникать кристаллоидные трещины при окислении металла. Разогревать медь приходиться довольно продолжительное время, поэтому процесс сварки затратный. В любом случае если в задании имеется работа по сварке меди, наши специалисты помогут решить ее. 

 Кроме того, расплавленная медь вступает в реакцию с водородом. Такое соединение преобразуется в воду, а под воздействием высоких сварных температур – в пар. Таким образом, при быстром затвердении металла водяные и паровые образования создают поры и трещины, которые часто называют «водородной болезнью» при сварке меди. 

Поэтому главной задачей опытных мастеров нашей компании при сварке медных изделий является максимальное понижение содержания водорода и кислорода в процессе воздействия на металлические соединения.

Несмотря на широкий спектр трудностей при сварке меди, данный металл широко используют при изготовлении электрооборудования и различной аппаратуры. Ведь медные сплавы обладают такими положительными свойствами, как коррозийная устойчивость, отличная электропроводность и обрабатываемость поверхности, а также способность не менять свои механические свойства даже под воздействием довольно низких температур.

Оптимальным способом сварки меди и алюминия является ручная дуговая сварка графитовыми электродами. Но наши мастера выбирают технику сварки в каждом конкретном случае, в зависимости от содержания различных примесей в металле, площади свариваемого участка, требованиям к качеству шва и другим индивидуальным особенностям заказа. Сварка деталей из меди новое направление для нашей компании «Невские Ресурсы». Специалисты нашей компании прошли обучение данному виду сварки, и готовы выполнить заказы. В наличии есть материалы из меди в виде полос, труб и профилей.

 

Даже если предстоит произвести сварку детали из медного сплава, таких как латунь или бронза, специалисты нашей компании возьмутся за заказ и выполнят его!
  Наши контактные телефоны: (812) 603-27-55, (812) 603-27-58, (812) 603-27-70

В техническом отделе вы сможете получить консультацию по всем вопросам, включая стоимость изделий.

Для оформления заказа достаточно связаться с нашими менеджерами по указанным телефонам или электронной почте: [email protected]

вернуться к странице всех услуг

Свойства меди, особенности сварки этого металла, методы сварочных работ.

Your browser does not support the video tag.

Медь и ее сплавы широко используются во многих областях, в том числе ювелирной промышленности. Причина тому — уникальные свойства металла: хорошая пластичность, высокая теплопроводность, устойчивость к коррозии и красота. Однако, при сварке меди могут возникнуть сложности.

Особенности сварки

При сварке меди нужно понимать, в чем особенности этого процесса. Качество соединения металла зависит от нескольких факторов:

•         При взаимодействии с кислородом медь начинает окисляться. Появляется тугоплавкая пленка, препятствующая проведению сварочных работ. Поэтому ее следует удалять.
•         При нагревании медь увеличивается в размерах, при охлаждении происходит ее большая усадка, результатом которой становится появление трещин.
•         Нагретая медь поглощает водород и кислород. Это усложняет сварку.
•         Если нагрев и охлаждение происходит резко, изменяется структура меди, что приводит к увеличению хрупкости в сварной зоне.
•         Высокая теплопроводность и текучесть. Поэтому желательно осуществлять сварку лишь на горизонтальной поверхности.

Процесс сварки меди рекомендуется осуществлять в защитной газовой среде.

Варианты сварки

Перед началом работ необходимо очистить поверхность от окисла. Деталям, толщина которых превышает 5 мм, необходим дополнительный подогрев. Для соединения медных заготовок применяют различные способы:

•       Дуговую ручную сварку. Она осуществляется только постоянным током. Сила тока зависит от толщины свариваемого изделия и диаметра электрода.

•       Использование вольфрамового электрода. Многие считают этот способ лучшим, так как он обеспечивает прочные и аккуратные швы. Для получения более качественного соединения используются газы: аргон или азот.

•       Сварка полуавтоматом. Проводится аналогично свариванию стали. Желательно при работе использовать инертные газы.

Сварка меди является сложным процессом. Он требует от мастера знания особенностей этого металла, а также большого опыта и умения. В компании ООО «ПСК «Зелматик» сварка меди производится с высоким качеством.

Оставить заявку и проконсультироваться по интересующим вопросам вы можете:

Сварка меди и алюминия: обзор методов

Актуальность

Электромобили сегодня обсуждаются повсеместно. Немецкая автомобильная промышленность и предприятия снабжения активно адаптируются к новым разработкам. Создаются новые производства, в частности в области производства аккумуляторов.

Эффективная сварка алюминия с медью становится одной из центральных технических задач в сфере электромобилестроения. Компания METROM mechatronische maschinen GmbH ( имеет многолетний опыт соединения тугоплавких материалов и сплавов, которые не могут быть обработаны методом традиционной сварки плавлением, и способна предложить промышленности новые технологии соединения в области решения различных задач с участием меди и алюминия.

Процесс 1: Лазерная сварка динамическим отражением луча

Сварка разнородных материалов позволяет оптимально использовать их специфические качества. Лазерная сварка обеспечивает экономичный способ соединения комбинированных материалов. Однако различия термофизических характеристик и свойств материалов могут приводить к снижению качества сварки, поскольку возникающие интерметаллические фазы способны значительно ослабить прочность соединения.

Данная технология использует отражение яркого лазерного луча быстро вращающимися зеркалами для проекции на зону сварки. Высокая фокусируемость лазерных лучей позволяет добиться очень узкого сварочного шва, пропорционального соотношения сторон, сверхкороткого цикла сварочной ванны. Заготовка испытывает воздействие относительно небольшой энергии, что снижает продолжительность нестабильных интерметаллических фаз.

Такие результаты были достигнуты в рамках проекта федерального министерства образования и научных исследований Германии (BMBF) «WELDIMA — исследование и развитие лазерных и волновых сварочных технологий для разнородных материалов».

Рис.1. Лазерное плавление Al-Cu заготовок

Рис.2. Микрошлиф Al-Cu заготовок после лазерного плавления

Процесс 2: Cварка трением с перемешиванием (FSW)

Сварка трением с перемешиванием — это технология механического соединения материалов в твердой фазе. Технология позволяет избежать такие нежелательные явления при плавлении металлов как продолжительные интерметаллические фазы.

Вращающийся инструмент оказывает давление на поверхность материала в зоне стыка при помощи заплечника и вызывает пластификацию металла за счет импульсного нагревания. Наконечник, внедренный в заготовку, регулирует перемещение материала. Термомеханическая сварка позволяет получить мелкозернистый шов с высокими показателями прочности.

Данный процесс был реализован компанией METROM на 5-ти осевом обрабатывающем центре с технологией параллельной кинематики.

Обрабатывающий центр выполняет 5-ти координатную сварку трением с перемешиванием сложных материалов и предварительную механическую обработку поверхностей стыка.

Преимущества метода сварки трением с перемешиванием:

• соединение тугоплавких материалов, не поддающихся традиционным методам сварки
• минимальная деформация заготовок
• дополнительный присадочный материал не требуется
• возможна сварка разнородных материалов

Преимущества концепции нового оборудования:

• упрощенная и экономичная наладка оборудования
• обширная рабочая зона
• высокая жесткость и точность позиционирования
• отзывчивое и гибкое управление

Сравнение сварочных методов:

Лазерная сварка отраженным лучом

Сварка трением с перемешиванием (FSW)

При лазерной сварке отраженным лучом сварка характеризуется контролируемой жидкой фазой, в случае сварки трением с перемешиванием — сварка происходит в твердой фазе.

Лазерная сварка отраженным лучом используется при изготовлении тонкостенных заготовок. Например, контактирование алюминия и меди в литий-ионных аккумуляторах. Другие материалы: Al + Mg, нержавеющая сталь + медь.

Сварка трением с перемешиванием (FSW) применяется для сложных линейных соединений, литейного алюминия, например для корпусов. Другие материалы: Al + Mg.

Рис.3. Cварка трением с перемешиванием технологией Pentapod

Рис.4. Лазерное индукционное плакирование винтовой прокаткой лент Al-Cu

Процесс 3: Лазерное индукционное плакирование прокаткой

Композитные заготовки из алюминия и меди, созданные для конкретных потребностей промышленности, могут открыть новые конструктивные возможности для разработки компонентов электроприводов, сделав их максимально компактными, легкими и устойчивыми к высоким механическим нагрузкам.

Процедура лазерного индукционного плакирования прокаткой, разработанная METROM, позволяет создавать такие композитные заготовки. Соединение алюминиевой и медной лент выполняется в процессе разовой прокатки с низкой деформацией (< 11 %). Уникальность технологии состоит в комбинировании традиционной дотермической обработки обеих лент и линейном лазерном луче. Он разогревает внутренние стороны лент до температуры необходимой для плакирования именно перед раствором валков. Так, например, эта технология хорошо подходит для производства биметаллических соединительных гильз (соединительных муфт). Локальная деформация дает относительно большую свободу при комбинировании заготовок, геометрия которых может не совпадать.

Результаты были получены в рамках проекта «DeLIZ — Производственно-технический демонстрационный центр для литий-ионных решеток», финансируемого федеральным министерством образования и научных исследований Германии.

Лазерное индукционное плакирование прокаткой

Лазерное индукционное плакирование прокаткой представлчет собой соединение методом деформации и локального повышения температуры. Используется для лентовых заготовок, в перспективе нанесение ленты на профиль. Например, сварка Al-Cu соединителей для литий-ионных решеток. Другие материалы: сталь + сталь, Al + сталь, Cu + сталь.

Электромагнитная импульсная сварка

Электромагнитная импульсная сварка — связывание атомов без зоны термического воздействия. Хорошо подходит для заготовок с симметричным вращением. Например, трубы, валы, прочные резервуары. Другие материалы: Al + сталь, Cu + сталь, Al + Ti.

Рис.5. Микрошлиф стыка Al-Cu методом электромагнитной импульсной сварки

Рис.6. Соединение заготовок Al-Cu

Процесс 4: Электромагнитная импульсная сварка

При создании зоны высокого давления электромагнитный импульс позволяет выполнить соединение практически без фазы плавления для большинства металлических заготовок.

Принцип технологии позволяет избежать возникновения интерметаллических фаз в зоне стыка. Так при соединении разнородных материалов разница точек плавления, толщины и теплопроводимости становится некритической. Локальное давление создается посредством бесконтактного воздействия электромагнитного поля.

Кроме того, данная технология открывает возможность экономически эффективной бесконтактной формовки металлов и производства высокопрочных соединений.

Сварка на атомном уровне позволяет выполнять обработку с заданными параметрами. Данная технология хорошо подходит для обработки труб и валов, продольная сварка также возможна. Обычно толщина стенки одной из свариваемых заготовок не должна превышать 2-4 мм. Сварочные швы испытывают крайне низкое влияние температуры и не попадают в зону теплового воздействия.

В дополнение к исследованию технологии IWS также изучает способы повышения качества соединений за счет точного подбора инструментов и геометрии выполнения сварки.

Данное исследование финансируется Европейским фондом регионального развития и федеральной землей Саксонией.

Переходное электрическое сопротивление комбинаций Al-Cu

Для дополнительных консультаций, пожалуйста, обращайтесь в компанию «ИНТЕРТУЛМАШ», которая является официальным представителем и поставщиком продукции и услуг компании METROM mechatronische maschinen GmbH в России и СНГ.

Ссылка на страницу компании METROM на русском языке:

https://www.itmash.ru/METROM

Контактная информация:

Телефон: +7 (495) 668-13-58

email: [email protected]

сайт: www.itmash.ru

Рис.1. Лазерное плавление Al-Cu заготовок

Рис.2. Микрошлиф Al-Cu заготовок после лазерного плавления

Сварка латуни, меди, бронзы, цветных металлов

Сварка меди имеет свои отличия, так как ее теплопроводность в шесть раз выше, чем у железа и других металлов. Медь становится хрупкой при температуре 500–600°C, а при 700-800°C ее прочность снижается настолько, что даже при легких ударах появляются трещины.

Температура плавления меди составляет 1083°С. На показатель свариваемости меди влияет наличие в ней тех или иных примесей – мышьяка, сурьмы, свинца, висмута и т.д. Наилучшая свариваемость – у чистой электролитической меди.

Выделяющиеся при охлаждении металла пузырьки углекислого газа и водяных паров в меди не растворяются. Поэтому за счет создания большого внутреннего давления в меди и образуются мелкие трещинки. Это явление принято называть водородной болезнью меди.

Сварка меди, особенности

Наносимые на присадочные прутки и разделку шва флюсы используют с целью улучшения процесса сварки и предохранения металла от окисления. По составу флюсы делятся следующим образом:

• 68% прокаленной буры, по 15% кислого фосфорнокислого натрия и кремниевой кислоты, 2% древесного угля.
• 0% прокаленной буры, по 15% кислого фосфорнокислого натрия и кремниевой кислоты, 20% древесного угля.
• Прокаленная бура, в которую добавлено 4-6% металлического магния.

При толщине листа не больше 4 мм можно производить сварку без присадочного металла. Если же толщина превышает 4 мм, необходим скос кромок под углом 35-45°. Для предупреждения протекания жидкого горячего металла шва необходимо обеспечить минимальный зазор сборки под сварку, который может достигать 0,5 мм. По концам шва необходимо сделать формовку. Сварка меди должна проводиться исключительно в нижнем положении, углы наклона газовой горелки должны быть минимальны.

В процессе сварки меди следует применять керамические, асбестовые или графитовые подкладки.

Как готовить флюс?

Основой флюса служит бура, увеличивающая газовую проникаемость сварного шва. Для прокалки буры требуется проделать несколько манипуляций:

1. Наполнить тигель из фарфора или шамота бурой до 1/3 и поместить его в нагретую до 400-500°C печь. Бура прокалится только после того, как выпучится и осядет на дно тигля.
2. Из полученной массы необходимо сделать порошок и переложить его в герметичную посуду.

Процесс сварки меди

После сбора соединения для сварки требуется зачистить кромки от ржавчины, окалины и различных загрязнений, при этом ширина должна быть равна 30 мм от центра разделки. В присадочной проволоке из меди должно содержаться до 0,2% фосфорной массы. Диаметр проволоки зависит от толщины листа свариваемого металла и может находиться в пределах 50-75%.

Затем подготавливается прокаленная бура. На источнике питания устанавливается режим 4 или 5, напряжение на горелке должно составлять 160-180В. Сварку меди осуществляют на подъем без перерывов за один проход. Угол наклона горелки к изделию должен составлять 40-50°, присадочной проволоки – 30-40°. Расстояние от свариваемой поверхности до сопла не должно превышать 4-8 мм.

Флюс вводится непосредственно в место сварки с помощью ложки или совка. Концом присадочной проволоки необходимо периодически добавлять флюс либо заранее нанести его в виде пасты. Остатки флюса удаляются путем промывания 2% раствором серной или азотной кислоты.

Чтобы улучшить механические свойства изделия, следует проковать металл шва, когда он остынет. Если толщина листа металла превышает 4 мм, его следует проковывать в нагретом состоянии (температура до 500-600°C). Если требуется получить изделие с большей степенью вязкости металла шва и зоны возле него изделие нужно нагреть до 500-600°C и сразу же охладить в воде.

Сварка латуни

Латунь – это сплав меди и цинка. Процесс сварки происходит так же, как в случае с медью. Однако при сварке латуни могут возникнуть некоторые затруднения – например, цинк закипает и начинает интенсивно испаряться, образуя при этом ядовитые оксиды.

При сварке латуни используют присадочные латунные прутки марки ЛМц58-2 (можно брать прутки из латуни марки ЛК с содержанием кремния). Флюсом служит прокаленная бура.

Ход проведения работ

Сначала необходимо зачистить свариваемые кромки до появления металлического блеска. Для удаления оксидов используется 10% водный раствор азотной кислоты, после чего металл промывают горячей водой и насухо вытирают.

Угол наклона газовой горелки должен составлять 70-80°, присадочного прутка – 80° по отношению к соплу горелки. Латунь сваривают быстро, в один проход и без перерывов, иначе может начаться интенсивное окисление. Расстояние от свариваемого изделия до сопла горелки должно составлять 7-10 мм.

После окончания сварки шов необходимо проковать. При содержании меди более 60%, проковка осуществляется в охлажденном состоянии. Если содержание меди составляет менее 60%, проковка происходит при температуре 600-650°C, после чего изделие охлаждают.

В процессе сварки рекомендуется использовать латунную кремнистую проволоку ЛК-62-05 (ЛО-60-1). Для расчета ее диаметра применяется формула: 0=(S-M) mm, где S обозначает толщину свариваемого шва.

Сварка бронзы

У сварки бронзы также есть свои отличительные черты. Бронза представляет собой сплав меди с оловом, свинцом, цинком, марганцем, алюминием и кремнием. За счет различных примесей, выгорающих при сварке, после ее окончания на поверхности металла появляется пористый шов.

Подготовка свариваемых кромок происходит так же, как при сварке меди. Сварку следует осуществлять довольно быстро, без перерывов и за один проход.

Сварка бронзы бывает следующих видов:

1. Сварка с доминирующим оловянным составом производится с применением присадочных прутков БрОЦ4-3 и БрОФ6.5-0,15. В качестве флюса берется прокаленная бура.
2. Сварка с доминирующим алюминиевым составом производится с применением присадочных прутков БрАЖМцЮ-3-1,5. В состав флюса входит по 20% хлористого натрия и хлористого бария, 12-16% фтористого натрия, остальная часть – хлористый калий.
3. Сварка с доминирующим свинцовым составом производится с применением присадочных прутков из особого сплава: 21% свинца, 1,5% цинка, 8% олова, остальная часть – медь.

Когда осуществляется сварка специальных бронз, следует использовать прутки, состав которых близок к свариваемым деталям.

Справочник

— Цветные металлы

Справочник — Цветные металлы Сварка Цветной Металлы Лечение Сварка Чугун Сварка Железо Металлы 5 Сварка чистой меди Сварка плавлением меди с ацетилен-кислородом. Горелка усложняется двумя свойствами меди: ее исключительно высокая теплопроводность и ее высокая коэффициент расширения.Для сварки меди толщиной более 3 мм действительно нужны два мужчины и два факела, один работает впереди другой, когда ведущий резак сильно нагревает металл, или даже установка корневого прохода. Дуговая сварка используется для сварки меди плавлением в суслах, так как дуга горячее пламени. Многие соединения в меди выполнены пайкой. или сваркой пайкой. Пайка медных трубок будет рассмотрена позже. глава. Сварка пайкой ацетилено-кислородным горелка работает быстрее, чем сварка плавлением, когда химический и цветной различия между основным металлом и металл сварного шва можно терпеть.Для пайки используйте тот же стержень, что и вы. будет использоваться на стали или чугуне (например, как OXWELD 25M), используйте слегка окисляющее пламя и используйте обычную пайку сварочный флюс. Если вы сочтете необходимым слияние сварите медь кислородно-ацетиленовой горелкой, вот некоторые вещи, которые вам следует имей в виду: 1. «Чистая» медь входит в две марки: электролитическая медь с твердым пеком и раскисленная (иногда называемый «фосфорированный») медь. Оба содержат не менее 99.60% меди; разница между двумя сортами лежит почти полностью в небольшом количестве кислорода, остающемся в классе с твердой смолой. Когда металл нагревается до высокой температуры, этот кислород собирается на границах зерен металла и вызывает значительные ослабление металла. Поэтому, если вам необходимо сварить медь с помощью горелки, убедитесь, что основной металл это раскисленная медь, и используйте раскисленную медный присадочный металл. 2. Поскольку металл чистый, он полностью расплавится при одной температуре (около 1100 ⁰ C).Нет «мягкого» диапазона, и жидкий металл течет довольно свободно. Однако важно, чтобы вы конец заливной штанги в луже на всем протяжении сварочная операция. Контролируйте размер лужи, перемещая пламя, а не поднимая стержень из лужи. 3. После завершения сварки его следует обработать молотком, чтобы уменьшить размер зерна затвердевшего металла и снять скованные напряжения. Вы можете сначала использовать молоток с шаровой головкой, а затем следовать молотком с плоским концом, чтобы удалите следы от молотка с шаровой головкой.Упрочнение можно проводить, пока металл горячий или после того, как остынет (если толщина металла менее 6 мм). Обработка всегда будет улучшить качество стыка. Если максимальная пластичность требуется, зона сварного шва должна быть повторно нагрета до красного каления после чистки.

Сварка меди: Maine Welding Company

Сварка меди

Медь и сплавы на основе меди обладают особыми свойствами, которые делают их широко используемыми.Их высокая электропроводность позволяет использовать их в электротехнической промышленности, а коррозионная стойкость некоторых сплавов делает их очень полезными в перерабатывающей промышленности. Медные сплавы также широко используются для трения или подшипников. Медь удовлетворительно сваривается как неизолированными электродами, так и электродами с покрытием. Бескислородная медь может быть сварена с более однородными результатами, чем кислородсодержащая медь, которая имеет тенденцию становиться хрупкой при сварке. Из-за высокой теплопроводности меди сварочные токи выше, чем требуемые для стали, и необходим предварительный нагрев основного металла.Медь обладает некоторыми характеристиками алюминия, но легко поддается сварке. Следует обратить внимание на свойства, которые отличают сварку меди и медных сплавов от сварки углеродистых сталей. Сварка медных сплавов требует особого внимания из-за свойств, которыми они обладают. Это:

(1) Высокая теплопроводность.

(2) Высокий коэффициент теплового расширения.

(3) Относительно низкая температура плавления.

(4) Короткое замыкание или хрупкость при повышенных температурах.

(5) Очень текучий расплавленный металл.

(6) Высокая электропроводность.

(7) Прочность при холодной обработке.

Медь имеет самую высокую теплопроводность из всех коммерческих металлов, и комментарии, сделанные в отношении теплопроводности алюминия, в еще большей степени относятся к меди.

Медь имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, примерно на 50 процентов выше, чем у углеродистой стали, но ниже, чем у алюминия.

Температура плавления различных медных сплавов варьируется в относительно широком диапазоне, но по крайней мере на 1000 ° F (538 ° C) ниже, чем у углеродистой стали. Некоторые медные сплавы являются горячими короткими. Это означает, что они становятся хрупкими при высоких температурах, потому что некоторые легирующие элементы образуют оксиды и другие соединения на границах зерен, охрупчивая материал.

Медь не имеет теплового цвета, как сталь, и при плавлении становится относительно жидкой. По сути, это результат сильного предварительного нагрева, который обычно используется для более тяжелых секций.Медь имеет самую высокую электропроводность из всех коммерческих металлов. Это определенная проблема в процессах контактной сварки.

Прочность всех медных сплавов повышается в результате холодной обработки. Теплота сварки вызывает отжиг меди в зоне термического влияния, прилегающей к сварному шву, и снижает прочность, обеспечиваемую холодной обработкой. Это необходимо учитывать при сварке высокопрочных стыков.

Существует три основных группы обозначений меди. Первый — бескислородный тип, содержание меди которого составляет 99.95 процентов или выше. Вторая подгруппа — это медь с твердым пеком, в которой содержание меди составляет 99,88% или выше, и некоторые сплавы с высоким содержанием меди, содержащие 96,00% или более меди.

Бескислородная медь с высокой проводимостью не содержит кислорода и не подвержена миграции границ зерен. Следует использовать достаточное газовое покрытие, чтобы кислород воздуха не попадал в контакт с расплавленным металлом. Сварку следует выполнять как можно быстрее, поскольку слишком большой нагрев или медленная сварка могут способствовать окислению.Раскисленная медь предпочтительна из-за того, что она не охрупчивается водородом. Водородная хрупкость возникает, когда оксид меди подвергается воздействию восстанавливающего газа при высокой температуре. Водород восстанавливает оксид меди до меди и водяного пара. Уловленный высокотемпературный водяной пар или пар может создать давление, достаточное для возникновения трещин. Как и при любой сварке меди, следует использовать предварительный нагрев, который может работать от 250 до 1000 ° F (от 121 до 538 ° C), в зависимости от используемой массы.

Электролитическая медь с твердым пеком плохо поддается сварке из-за присутствия оксида меди в материале.Когда сваривает медь , оксид меди будет мигрировать к границам зерен при высоких температурах, что снижает пластичность и предел прочности. Рекомендуются процессы с защитой от газа, поскольку зона сварки более локализована, а оксид меди менее способен перемещаться в заметных количествах.

Третья подгруппа меди — это сплавы с высоким содержанием меди, которые могут содержать раскислители, такие как фосфор. С этим материалом используются медно-кремниевые присадочные проволоки.Температура предварительного нагрева, необходимая для быстрого нанесения сварного шва на все три марки.

Медь для сварки MIG

(1) Процесс газовой дуговой сварки металлическим электродом используется для сварки более толстых материалов. Он быстрее, имеет более высокую скорость наплавки и обычно приводит к меньшим искажениям. Он может производить высококачественные сварные швы во всех положениях. Использует постоянный ток, электрод положительный. Рекомендуется источник питания типа CV.

(2) Металло-дуговая сварка меди отличается от сварки стали, как указано ниже:

(a) Требуются более крупные корневые отверстия.

(b) Следует избегать плотных стыков на легких участках.

(c) Требуются большие углы канавок, особенно в тяжелых секциях, чтобы избежать чрезмерного подрезания, шлаковых включений и пористости. Следует использовать более частые прихваточные швы.

(d) Требуются более высокие температуры предварительного нагрева и промежуточного прохода (800 ° F (427 ° C) для меди, 700 ° F (371 ° C) для бериллиевой меди).

(e) Для электрода данного размера или толщины пластины требуются более высокие токи.

(3) Большинство сварочных электродов с покрытием из меди и медных сплавов предназначены для использования с обратной (положительной) полярностью.Доступны электроды для работы с переменным током.

(4) Упрочнение используется для уменьшения напряжений в соединениях. Для этого используются плоские инструменты. Следует использовать несколько ударов средней силы, так как сильные удары могут вызвать кристаллизацию или другие дефекты соединения.

Медь для сварки TIG

ВНИМАНИЕ

При сварке меди TIG никогда не используйте флюс, содержащий фторид, для обработки меди или медных сплавов.

(1) Медь может быть успешно сварена TIG с использованием процесса газовой вольфрамо-дуговой сварки. Свариваемость каждой группы медных сплавов этим процессом зависит от используемых легирующих элементов. По этой причине ни один набор условий сварки не может охватывать все группы.

(2) Постоянный ток прямой полярности обычно используется для сварки TIG большинства медных сплавов. Однако высокочастотный переменный ток или постоянный ток обратной полярности используется для листов из бериллиевой меди или медных сплавов менее 0.05 дюйма (0,13 см) толщиной.

(3) Для некоторых медных сплавов рекомендуется использовать флюс при сварке TIG меди . Однако ни в коем случае нельзя использовать флюс, содержащий фторид, поскольку дуга испарит фторид и раздражает легкие оператора.

Углерод-дуговая сварка меди

(1) Этот процесс для сварки меди наиболее подходит для бескислородной меди, хотя его можно использовать для сварки кислородсодержащей меди толщиной до 3/8 дюйма.(9,5 мм) толщиной. Корневое отверстие для более тонкого материала должно быть 3/16 дюйма (4,8 мм) и 3/8 дюйма (9,5 мм) для более тяжелого материала. Электрод должен быть угольным графитовым, заостренным до длинной конической точки, по крайней мере, равной размеру сварочного стержня. В этом процессе чаще всего используются сварочные стержни из фосфористой бронзы.

(2) Дуга должна быть острой и полностью направлена ​​на металл шва даже в самом начале. По возможности, всю сварку угольной дугой следует выполнять в ровном сварочном положении или на умеренном наклоне.

Медные сплавы класса RWMA и медно-алюминиевые сплавы

Медные сплавы RWMA

Материал CDA #	Класс RWMA	Состав	Плотность гр / см
Примечание: указаны «типичные» значения — не спецификации материалов						www.Resistanceweldsupplies.com
C11000	—	Чистая медь	8,94	0,323	34 Ф	229 БТЕ / час фут F	100% МАКО	40,000 фунтов на кв. Дюйм	—
C15000	1	Cu / Zr	8,89	0,321	70 B	212 БТЕ / час.футов F	90% МАКО	66,000 фунтов на кв. Дюйм	56000 фунтов на кв. Дюйм
C16200	1	Cu / Cd	8,89	0,321	70 B	198 БТЕ / час фут F	90% МАКО	65000 фунтов на кв. Дюйм	54000 фунтов на кв. Дюйм
C18200	2	Cu / Cr	8.89	0,321	83 B	187 БТЕ / час фут F	85% МАКО	75000 фунтов на кв. Дюйм	70,000 фунтов на кв. Дюйм
C18150	2	Cu / Cr / Zr	8,89	0,321	82 В	187 БТЕ / час фут F	74% МАКО	81000 фунтов на кв. Дюйм	72000 фунтов на кв. Дюйм
C18000	3	Cu / Ni / Si / Cr	8.71	0,315	94 B	125 БТЕ / час фут F	48% МАКО	100000 фунтов на кв. Дюйм	75000 фунтов на кв. Дюйм
C17510	3	Cu / Ni / Be	8,75	0,316	100 В	113 БТЕ / час фут F	48% МАКО	110,000 фунтов на кв. Дюйм	95000 фунтов на кв. Дюйм
C17200	4	Cu / Be	8.25	0,298	38 С	75 БТЕ / час фут F	22% МАКО	170,000 фунтов на кв. Дюйм	150 000 фунтов на кв. Дюйм
C15725	20	Cu / AL₂O₃	8,86	0,32	73 B	199 британских тепловых единиц / час фут F	87% МАКО	75000 фунтов на кв. Дюйм	69000 фунтов на кв. Дюйм
C15760	20	Cu / AL₂O₃	8.81	0,318	82 В	186 БТЕ / час фут F	78% МАКО	83000 фунтов на кв. Дюйм	79000 фунтов на кв. Дюйм

Запросить загружаемый PDF-файл

RWMA, класс 1

ЦИРКОНИЙ-МЕДЬ , подходит для сварки алюминиевых и магниевых сплавов, материалов с покрытием, латуни и бронзы.

Класс 1: сплав превосходит чистую медь в качестве электродного материала и рекомендуется в качестве материала общего назначения для контактной сварки.Его можно использовать для точечной сварки электродов, колес для шовной сварки и компонентов сварочной арматуры. Не подлежит термической обработке.

Также известен как Tuffaloy 88, CMW 28, CuZr и CuCd.

RWMA, класс 2

ХРОМ-МЕДЬ , подходит для сварки холоднокатаных и горячекатаных сталей, нержавеющей стали, латуни и бронзы с низкой проводимостью.

Класс 2: сплав — это превосходный материал электродов для контактной сварки, рекомендуемый для высокопроизводительных операций.Он используется для сварки электродов, штампов для выпуклой сварки, валов и подшипников для шовной сварки, штампов для сварки оплавлением и стыковой сварки, а также токоведущих элементов конструкций. Доступны в формах для использования в качестве рычагов сварочных пистолетов, сварочных плит и структурных элементов вторичного контура. Поддается термической обработке.

ЦИРКОНИЙ-ХРОМ-МЕДЬ подходит для сварки оцинкованной стали и других сталей с металлическим покрытием. Это специально термообработанный сплав, который соответствует минимальным требованиям к электропроводности и твердости сплава класса 2.

Также известен как CMW 3, CMW 328, Mallory 3, Tuffaloy 77 и Tuffaloy Z, CuCr и CuCrZr.

RWMA, класс 3

БЕРИЛЛИЙ-НИКЕЛЬ-МЕДЬ и НИКЕЛЬ-МЕДЬ подходят для сварки сталей с высоким электрическим сопротивлением, таких как нержавеющая сталь.

Класс 3: сплав рекомендуется для штампов для выпуклой сварки, а также для штампов для оплавления и стыковой сварки. Обладая более высокой прочностью, он также используется на сильно токонесущих деталях, таких как стержни электродов и сверхпрочные держатели электродов.Поддается термической обработке.

Также известен как CMW 100, CMW 353, Mallory 100, Tuffaloy 55, Tuffaloy 55A, CuNiSiCr и CuNiBe.

RWMA, класс 4

БЕРИЛЛИЙ-МЕДЬ имеет чрезвычайно высокую твердость и рекомендуется для штампов для торцовой, оплавленной и стыковой сварки. Он имеет более низкую проводимость, чем сплав класса 3, но он более твердый и более износостойкий. Это следует учитывать там, где есть проблемы с плотностью при высоком давлении и сильным износом, но где нагрев из-за его низкой проводимости не является чрезмерным.

Он часто используется в виде вставок, облицовок штампов и втулок для сварочных швов. Он доступен в отожженном состоянии, который легче подвергается механической обработке и последующей термообработке.

Также известен как Tuffaloy 44, CMW 73 и CuBe.

RWMA, класс 20

ОКСИД АЛЮМИНИЯ МЕДИ обладает исключительной стойкостью к деформации при сварке и настоятельно рекомендуется для приваривания заглушек при сварке сталей с покрытием и оцинкованных сталей. Это обеспечивает стабильный запуск и, как правило, дольше, чем другие материалы крышки, если параметры сварки не контролируются тщательно.

Также известен как: Elkaloy 20 и CuAL₂O₃

Прямоугольный стержень — классы 1, 2 и 3

РАЗМЕР	ВЕС
1/4 «x 1/2»	0,48 фунта / фут
1/4 дюйма x 3/4 дюйма	0,73 фунта / фут
1/4 дюйма x 1 дюйм	0,96 фунта / фут
1/4 дюйма x 1 1/4 дюйма	1,20 фунта / фут
1/4 «x 1 1/2»	1.44 фунта / фут
1/4 дюйма x 2 дюйма	1,92 фунта / фут
3/8 дюйма x 5/8 дюйма	0,90 фунтов / фут
3/8 дюйма x 3/4 дюйма	1,08 фунта / фут
3/8 дюйма x 1 дюйм	1,44 фунта / фут
3/8 дюйма x 1 1/2 дюйма	2,16 фунта / фут
3/8 дюйма x 2 дюйма	2,88 фунта / фут
1/2 «x 3/4»	1.44 фунта / фут
1/2 дюйма x 1 дюйм	1,92 фунта / фут
1/2 «x 1 1/4»	2,40 фунта / фут
1/2 «x 1 1/2»	2,88 фунта / фут
1/2 «x 2»	3,84 фунта / фут
1/2 дюйма x 2 1/2 дюйма	4,83 фунта / фут
1/2 «x 3»	5,81 фунтов / фут
5/8 дюйма x 3/4 дюйма	1.80 фунтов / фут
5/8 дюйма x 1 дюйм	2,40 фунта / фут
5/8 «x 1 1/2»	3,60 фунта / фут
5/8 «x 2»	4,85 фунта / фут
5/8 дюйма x 3 дюйма	7,27 фунтов / фут
5/8 «x 4»	9,60 фунтов / фут
3/4 дюйма x 1 дюйм	2,88 фунта / фут
3/4 дюйма x 1 1/4 дюйма	3.64 фунта / фут
3/4 дюйма x 1 1/2 дюйма	4,32 фунта / фут
3/4 дюйма x 2 дюйма	5,72 фунтов / фут
3/4 дюйма x 2 1/4 дюйма	6,48 фунтов / фут
3/4 дюйма x 2 1/2 дюйма	7,20 фунтов / фут
3/4 дюйма x 3 дюйма	8,64 фунтов / фут
1 дюйм x 1 1/4 дюйма	4,85 фунта / фут
1 дюйм x 1 1/2 дюйма	5.76 фунтов / фут
1 дюйм x 2 дюйма	7,68 фунтов / фут
1 дюйм x 2 1/2 дюйма	9,70 фунтов / фут
1 дюйм x 2 3/4 дюйма	10,56 фунтов / фут
1 дюйм x 3 дюйма	11,55 фунтов / фут
1 1/4 «x 1 1/2»	7,25 фунтов / фут
1 1/4 дюйма x 1 3/4 дюйма	8,40 фунтов / фут
1 1/4 дюйма x 2 дюйма	9.60 фунтов / фут
1 1/4 дюйма x 2 1/2 дюйма	12,06 фунтов / фут
1 1/2 «x 1 3/4»	10,09 фунтов / фут
1 1/2 «x 2»	11,60 фунтов / фут
1 1/2 «x 3»	17,28 фунтов / фут
2 дюйма x 3 1/4 дюйма	25,15 фунтов / фут
2 дюйма x 3 3/4 дюйма	29,05 фунтов / фут

Круглый пруток — классы 1, 2 и 3

РАЗМЕР	ВЕС
1/8 «	0.05 фунтов / фут
3/16 дюйма	0,11 фунтов / фут
1/4 дюйма	0,19 фунта / фут
5/16 дюйма	0,30 фунта / фут
3/8 дюйма	0,43 фунта / фут
1/2 «	0,76 фунта / фут
9/16 дюйма	0,96 фунта / фут
5/8 дюйма	1,18 фунта / фут
3/4 дюйма	1.70 фунтов / фут
7/8 дюйма	2,32 фунта / фут
1 «	3,03 фунта / фут
1 1/8 дюйма	3,84 фунта / фут
1 1/4 дюйма	4,74 фунта / фут
1 3/8 дюйма	5,74 фунтов / фут
1 1/2 «	6,82 фунтов / фут
1 5/8 дюйма	7,97 фунтов / фут
1 3/4 дюйма	9.28 фунтов / фут
2 «	12,12 фунтов / фут
2 1/8 дюйма	13,62 фунтов / фут
2 1/4 дюйма	15,4 фунта / фут
2 1/2 «	18,97 фунтов / фут
2 3/4 дюйма	23,00 фунта / фут
3 дюйма	27,15 фунтов / фут
3 1/4 дюйма	32,05 фунта / фут
3 1/2 «	37.18 фунтов / фут

Шестигранный стержень — классы 1, 2 и 3

РАЗМЕР	ВЕС
3/8 «	0,47 фунта / фут
1/2 «	0,85 фунта / фут
5/8 дюйма	1,31 фунта / фут
3/4 дюйма	2,18 фунта / фут
7/8 дюйма	2,56 фунта / фут
1 «	3.35 фунтов / фут
1 1/8 дюйма	4,24 фунта / фут
1 1/4 дюйма	5,25 фунтов / фут
1 1/2 «	7,55 фунтов / фут

Квадратный стержень — классы 1, 2 и 3

РАЗМЕР	ВЕС
1/4 «x 1/4»	0,24 фунта / фут
3/8 дюйма x 3/8 дюйма	0.54 фунта / фут
1/2 «x 1/2»	0,96 фунта / фут
5/8 дюйма x 5/8 дюйма	1,56 фунта / фут
3/4 дюйма x 3/4 дюйма	2,16 фунта / фут
1 дюйм x 1 дюйм	3,84 фунта / фут
1 1/4 дюйма x 1 1/4 дюйма	6,00 фунтов / фут
1 1/2 «x 1 1/2»	8,64 фунтов / фут
1 3/4 дюйма x 1 3/4 дюйма	11.83 фунта / фут
2 дюйма x 2 дюйма	15,46 фунтов / фут

Как сваривать медь (лучшие методы)

При сварке разных металлов нужно адаптироваться. Например, для сварки меди требуется совершенно новая техника. Его можно соединить с помощью пайки, но в этой статье мы сосредоточимся на сварке.

Итак, как лучше всего сваривать медь?

Сварка меди правильно

С медью легко сваривать, но сваривать ее нелегко.Предварительный нагрев помогает уменьшить образование трещин, а медленное охлаждение меди поддерживает целостность сварного шва. Для получения наилучших результатов используйте методы TIG и MIG. Медь не подвержена коррозии и поддается формованию, что делает ее идеальным выбором для холодильных систем и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

---

Свойства меди и ее сплавов

При работе на стройплощадке вы должны знать, что материал, который вы используете, подходит для работы. Медь обладает множеством свойств, которые делают ее идеальным металлом для использования, особенно при сварке медных труб большого или малого диаметра.

Высокая теплопроводность

Медь в 8 раз эффективнее проводит тепло, чем другие металлы. Если сравнить его с алюминием и сталью, он намного лучше проводит тепло. Однако медные сварные швы должны быть горячими и быстрыми, потому что при быстром нагреве температура быстро рассеивается. Он требует вдвое больше тепла по сравнению со сталью.

Относительно низкая точка плавления

Медь имеет температуру плавления 1083 градуса по Цельсию (1984 градуса по Фаренгейту), что является высоким показателем по сравнению с некоторыми сплавами, но по сравнению с углеродистой сталью и другими металлами, она плавится быстрее.Медь легко плавится, поэтому она широко используется.

Высокая пластичность

Медь может легко принимать различные формы, что делает ее идеальным материалом для труб в водопроводных системах и системах кондиционирования воздуха. Его относительно легко можно придать на месте. Благодаря его формуемости вы часто можете исключить изгибы и стыки в трубопроводах, делая установку намного более надежной. Проще говоря, мест для утечки меньше.

Единственное, что нужно учитывать: если вы свариваете более тонкий материал, который должен сохранять свою форму, сварочные аппараты TIG могут оказаться не лучшим аппаратом для этого.

Негорючие

Медь не горит, не разлагается и не выделяет токсичные газы. Вы можете положиться на медь, которая сохранит свою форму, структуру и целостность, даже когда вы закладываете ее в бетон.

Разнообразие приложений

Медь находит множество применений, от подземных водопроводных и газовых сетей до кислородных систем.

• Водораспределительные системы.
• Системы кондиционирования воздуха.
• Печи газовые.
• Магистраль охлажденной воды.
• Холодильники.
• Системы отопления, в том числе солнечные.
• Топливно-масляные системы.
• Системы с негорючими медицинскими газами.

Надежность

Медь известна своей надежностью в нескольких сферах применения. Хорошей инженерной практикой является использование одного материала для механической системы, и предпочтительным материалом является медь. Медь пользуется спросом от водопровода до отопления и не только.

Именно поэтому он так популярен в сфере отопления и охлаждения.

Долговечный и не требующий обслуживания

Медь не подвержена коррозии, поэтому служит годами даже в неблагоприятных условиях. Он никогда не требует покраски, и со временем возникают естественные реакции для защиты целостности меди, особенно медных труб.

Он соответствует всем основным строительным нормам по надежности и безопасности, а медь никогда не пропускает огонь, уменьшая распространение пламени.

Медь в изобилии

В США есть множество запасов меди, ожидающих добычи.Это в изобилии. Тем не менее, почти половина меди в США поступает из переработанного лома, и, вероятно, именно поэтому его так много ⁽¹⁾ .

Переработанная медь так же пригодна для использования, как и чистая медь, добытая из руды. Такая переработка и бережное обращение с природной рудой позволит сохранить запасы меди в США на долгие годы.

Способы соединения меди с медью или медными сплавами

Существует несколько способов соединения меди с медью или медными сплавами.Выбор метода — это баланс между прочностью и максимальной температурой. Вот 3 варианта, которые у вас есть.

Пайка

Пайка отличается от сварки тем, что основной металл не плавится для создания уплотнения; вы используете третий материал, называемый припоем, в основном смесью олова и никеля. Этот металл плавится при температуре 840 градусов по Фаренгейту и наносится на соединение, заставляя его затвердеть при охлаждении, образуя прочную воздухонепроницаемую связь между двумя медными деталями.

Если вам нужны самые прочные соединения, лучше всего использовать серебро.Количество серебра в металлическом припое варьируется от 15 до 30 процентов, и чем выше содержание серебра, тем лучше соединение.

Припой с более высоким содержанием серебра будет стоить дороже, но вы также получите более высокий предел прочности на разрыв. Еще одним преимуществом пайки является меньшее тепловое потребление, что предохраняет медную трубу от окисления внутри. Это избавляет вас от необходимости использовать азот для продувки трубопроводов.

Вы должны использовать метод пайки, когда работаете с более тонким материалом, который требует меньше тепла.Агрегаты HVAC часто требуют пайки, потому что вы работаете рядом с пластиковыми муфтами и резиновыми втулками. Пайка работает при гораздо более низких температурах по сравнению со сваркой. Он мягче по отношению к основному материалу и его легче контролировать для более детальной работы.

ЗА:

• Легко учиться.
• Лучший контроль.
• Работает при более низких температурах.
• Лучше для более тонкого материала.
• Отсутствие окисления при более низких температурах.
• Нет необходимости использовать азот для продувки трубопроводов.

Минусы:

• Ограниченное использование.
• Не работает с крупномасштабными проектами.
• Не работает с более толстым материалом.
• Сварка и пайка сильнее.

Пайка

Пайка — это тот же метод, что и пайка, с использованием тех же материалов и принципов. Отличия заключаются в температурах, необходимых для плавления припоя. В отличие от пайки, присадочный металл при пайке плавится при температуре выше 840 градусов по Фаренгейту, а это означает, что повышенный нагрев создает более прочное уплотнение.

Пайка немного похожа на промышленную пайку и более эффективна при использовании с более толстой медью. Вы можете минимизировать риск окисления меди, пропустив смесь нейтрального азота через трубопровод во время пайки. Это удаляет кислород.

Пайка также лучше подходит для перекрытия больших зазоров по сравнению с пайкой и сваркой.

ЗА:

• Создает более прочный сустав.
• Использует более высокую температуру.
• Имеет промышленное применение.
• Больше контроля, чем сварка.
• Neater.
• Устранение больших зазоров.

Минусы:

• Не такой прочный, как сварка.
• Имеет ограниченное использование.
• Медленный процесс.
• Дорогие материалы.
• Требуется повышенный нагрев.
• Более высокие температуры могут ослабить структуру меди.

Сварка

Сварка плавит основной металл, а также присадочный материал для создания прочных соединений.Из-за высокой температуры сварка — лучший способ обеспечить максимально прочное соединение на растяжение. Стоимость материалов увеличивается с каждым методом, поэтому сварка является самым дорогим вариантом.

Двумя наиболее распространенными стилями сварки меди являются MIG и TIG. Сварку MIG легче освоить, но она менее точна. Это также ограничивает толщину меди, с которой вы можете работать. Сварка TIG более точна и проникает глубже для более толстого материала, но с ней бесконечно труднее справиться.Для этого требуются две руки, поэтому сварочный аппарат обычно управляется ножной педалью.

Сварка — это наиболее промышленный вид соединения медных деталей, который лучше всего подходит для самых толстых материалов, где больше всего необходим сварной шов с высоким пределом прочности. Вы не захотите использовать сварщика для ремонта HVAC или холодильной установки из-за деликатного характера механики и чрезмерного нагрева, связанного с процессом.

Кроме того, сварка является наиболее опасным занятием, поскольку для защиты от повреждений требуется дорогостоящее специальное оборудование.

ЗА:

• Создает самый прочный сустав.
• Идеально подходит для больших проектов.
• Быстро и эффективно.
• Лучше для объемных сварочных работ.
• Проникает глубже для более толстого материала.

Минусы:

• Дорого.
• Сварку TIG сложно освоить.
• Не рекомендуется для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения.
• Требуется защитное снаряжение.
• Опасно.

---

Как сваривать медь TIG

Следуйте нашему простому пошаговому руководству по сварке меди TIG.

1. Примите меры предосторожности

Каждый раз, когда вы предпринимаете опасное преследование, вы всегда должны защищать себя. Вам понадобится следующее:

Это не список желаний защитных предметов. Это должно быть приоритетом номер один и первое, о чем вы должны подумать перед сваркой. Это причина, по которой мы сделали это первым пунктом в нашем руководстве.

2. Работа в вентилируемом помещении

По возможности следует работать в проветриваемом помещении. Если вам сложно это сделать, вам следует принять меры и надеть маску N95.Они отличаются от обычных масок для лица тем, что удаляют 95 процентов всех загрязняющих веществ, а это означает, что вы защищаете свои легкие.

Латунь имеет высокое содержание цинка, поэтому по возможности избегайте его. Пары цинка ядовиты и могут вызывать симптомы гриппа. В лучшем случае эффекты проходят, но продолжительное воздействие может привести к необратимым проблемам со здоровьем.

3. Электричество убивает

Избегайте поражения электрическим током. Он убивает множество людей каждый год, и его полностью избежать. Обязательно наденьте утепленные ботинки и проверьте перчатки, чтобы убедиться, что в них нет дырок.Сварочное оборудование следует заземлить и никогда не оставлять включенным. Всегда отключайте питание, когда сварочный аппарат выключен, чтобы избежать несчастных случаев.

Также убедитесь, что условия сухие. Сварка во влажных условиях может быть смертельной.

4. Правильно выбирайте медь

Попробуйте выбрать чистую и неокрашенную медь. Краска и другие поверхности могут выделять ядовитые пары, особенно если краска на основе свинца. Если вам необходимо это сделать, всегда надевайте респиратор.

Лучше всего почистить медь как можно лучше.Попробуйте выбрать бескислородную медь. Это помогает защитить медь от окисления, и она сохранит свой цвет после сварки. Хорошей новостью является то, что бескислородная медь является наиболее доступной.

5. Избегайте сплавов

Сплавы можно сваривать, но они реагируют по-разному в зависимости от их ингредиентов. Сваривать медными сплавами должны только опытные сварщики. Медные сплавы на основе цинка ухудшают свариваемость, а также кипят при более низких температурах, выделяя токсичные газы, которые могут вызвать долгосрочные нарушения здоровья.

6. Получите правильные соотношения

Соотношение газов и температура зависят от типа сварки и толщины материала. Если медь меньше 2 мм, следует использовать аргон и ток 160 ампер. Для более толстой меди увеличьте мощность усилителя и добавьте гелий в газовую смесь.

7. Убедитесь, что вы предварительно нагрели

Из-за высокой теплопроводности меди необходим предварительный нагрев. Температура предварительного нагрева может варьироваться от 50 градусов по Фаренгейту до более 700 градусов по Фаренгейту, в зависимости от толщины металла.

Поместите медь в печь, пока не будет достигнута нужная температура. Как вариант, вы можете использовать паяльную лампу. Предварительный нагрев помогает меди устойчиво остывать и снижает растрескивание.

8. Наденьте защитное снаряжение

Сейчас лучшее время для того, чтобы надеть защитное снаряжение. Вы готовы зажечь дугу.

9. Инициируйте дугу

Удерживайте дугу ровно в течение нескольких секунд, пока не образуется лужа. Держите резак под углом примерно 70 градусов к основному металлу.

10.Добавить наполнитель

Вот появилась лужа, воткни наполнитель в ванну с расплавленным металлом. По мере того как наполнитель плавится, он смешивается с двумя расплавленными медными элементами и при охлаждении образует уплотнение.

11. Будьте быстры

Если лужа задерживается слишком долго, это увеличивает риск окисления меди. Это препятствует получению чистого шва, поэтому выполняйте сварку быстро.

12. Замедлите процесс охлаждения

Ускорение процесса охлаждения увеличивает риск растрескивания и ослабляет сварной шов.Что касается охлаждения, то чем медленнее, тем лучше. Чем дольше происходит снижение температуры сварного шва, тем выше прочность соединения на разрыв. Это немного похоже на то, как дать стейку отдохнуть после приготовления.

Здесь предварительный нагрев помогает сохранить целостность металла. Если вы выполняете сварку в помещении, допустимо воздушное охлаждение. Избегайте попадания воды на сварной шов. Влага ослабляет сварной шов и может усилить окисление.

Когда закончите, выключите сварочный аппарат и отсоедините вилку от стены. Если это безопасно, снимите защитное снаряжение.Не пытайтесь поднять медь, если не уверены, что она полностью остыла.

Верхние насадки для сварки меди

Добавьте гелий

Если сварка не гладкая, увеличьте содержание гелия до 100 процентов. Он имеет более высокую мощность, чем аргон, и позволяет применять к меди более высокие показатели нагрева.

Защити ноги

Используйте защитные приспособления для плюсневой кости поверх шнурков, чтобы защитить верхнюю часть стопы и лодыжку от падающих предметов. Кроме того, убедитесь, что ваши ботинки изолированы, чтобы избежать поражения электрическим током.

Оставайся сухим

Мокрая одежда увеличивает вероятность поражения электрическим током, а повышение уровня влажности может нарушить целостность сварного шва. Носите сухую одежду и избегайте попадания влаги, даже пота.

Изолировать медь

При сварке в холодных условиях изоляция свариваемого металла может предотвратить растрескивание. Одеяла из стекловолокна — самый простой способ остановить быстрое охлаждение меди. Вы также можете сложить мешки с песком вокруг меди, чтобы помочь ей медленно остыть.

---

Часто задаваемые вопросы по сварке меди

Могу ли я сваривать медь с помощью сварочного аппарата MIG?

Для сварки меди можно использовать сварочный аппарат MIG. Использование сварочной проволоки из кремнистой бронзы упрощает соединение меди. Вы также можете отполировать желтоватый цвет, чтобы он соответствовал цвету меди для невидимого соединения.

Вы свариваете или паяете медь?

Медь можно паять и паять. Для этого нужен присадочный материал, такой как олово или припой на основе серебра, но процесс отличается от сварки, потому что плавится присадочный материал, а не основной металл.При сварке основные металлы также плавятся для создания более прочного соединения.

Как сваривать тонкую медь?

Вы используете технику, называемую точечной сваркой. Точечная сварка сокращает длительный контакт с медным листом, что сводит к минимуму деформацию и перегрев. В то время как медь имеет температуру плавления более 1800 градусов по Фаренгейту, листовой материал более склонен к короблению.

Можно ли сваривать медь точечной сваркой?

Необходимо выбрать электрод класса 13 или 14. Чаще всего используются электроды из чистого вольфрама.

---

Почему мы любим медь

Медь — отличный материал для сварки. Он универсален, пластичен, с ним легко работать, он не подвержен коррозии. Это причина, по которой медь всегда востребована как в качестве строительного материала, так и в качестве основного компонента систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и холодоснабжения.

Но это не значит, что медь легко сваривать. Отнюдь не! Это требует умения, правильной температуры и газовой смеси, а также правильного выбора меди.

Связных блогов

Сварка меди для производства накопителей энергии

25 марта 2021 г. по Coherent

Обоснование мощности ИК-излучения над зеленым лазером s

Увеличение объемов производства литий-ионных аккумуляторов для обеспечения растущего спроса на электромобили и возобновляемые источники энергии заставляет производителей повышать производительность и производительность, чтобы оставаться конкурентоспособными.

Критическим этапом во многих приложениях является сварка меди, тонкой фольги и разнородных материалов в масштабируемом решении, обеспечивающем желаемую производительность, качество и стоимость продукции. В ответ мы разработали новую технологию волоконного инфракрасного лазера, которая преодолевает ограничения других источников.

Прочтите технический документ: Электромобильность на основе энергии

Самая последняя разработка Coherent в волоконных лазерах ARM — это одномодовый вариант с центральным лучом.Это дает преимущества при сварке меди, в частности, потому что она обеспечивает мощность, необходимую для легкого плавления материала, несмотря на его относительно низкий коэффициент поглощения ИК-излучения.

На самом деле, специалисты по когерентным приложениям недавно обнаружили, что более низкое поглощение медью инфракрасного излучения на самом деле является преимуществом.

Прочтите примечания по применению: Сварка меди с высокой яркостью

Позволяя лазеру проникать глубже в замочную скважину, выход становится более стабильным и менее турбулентным — лазер Coherent ARM значительно снижает разбрызгивание.Вы также увидите, что он приносит:

• Скорость выше, чем у современных зеленых лазеров
• Глубина проплавления сварного шва, соответствующая производственным требованиям
• Нечувствительность к изменениям внешнего вида поверхности материала для стабильного процесса

Лазерная сварка меди | Промышленные лазерные решения

Дирк Херрманн и Петер Херцог

Промышленный спрос на сложные компоненты из меди растет, поскольку они необходимы для электроприводов, используемых в автомобильной промышленности, а также для систем транспортировки энергии в области регенерации энергии. источники.Кроме того, современные аккумуляторные технологии используют медные компоненты для соединения и передачи тока. Для производства таких компонентов и узлов требуется соответствующая техника соединения. Для автомобильной промышленности технология соединения должна быть полностью автоматизированной, хорошо воспроизводимой и надежной. Он также должен быть быстрым и гибким без изменения свойств свариваемых деталей.

Этим требованиям лучше всего удовлетворяет дистанционная лазерная сварка, которая дает возможность сварить несколько швов с разной ориентацией и разной геометрией за несколько секунд в одной камере.Здесь лазерный луч может динамически перемещаться в трех измерениях с переменной скоростью и мощностью лазера. Благодаря этой огромной гибкости процесс сварки можно точно настроить в соответствии с геометрией стыка.

На заводе Wieland-Werke AG в Ульме, Германия, медные компоненты для автомобильной промышленности успешно соединяются с помощью дистанционной лазерной сварки в серийном процессе в течение нескольких лет. Один из примеров, показанный на РИСУНКЕ 1, представляет собой компоненты, используемые для электродвигателей в гибридных силовых агрегатах. Как один из крупнейших производителей медных полуфабрикатов в мире, Wieland покрывает всю цепочку поставок этих компонентов.Производство начинается в литейном цехе, который обеспечивает качество меди, и продолжается экструзией прутков и проволоки или прокаткой полос и листов.

Из этих полуфабрикатов путем штамповки, гибки, сверления и фрезерования формуются детали сложной формы. Затем эти детали автоматически зажимаются в соответствующем устройстве и свариваются лазером. Например, один из компонентов имеет 17 сварных швов: один представляет собой стыковое соединение длиной 8 мм из меди толщиной 2 мм, а остальные 16 сварных швов представляют собой соединения внахлест, где 0.Медь толщиной 8 мм приваривается к меди толщиной 2 мм. Все 17 сварных швов выполняются за один проход, который длится менее 5 секунд.

Проблемы

По сравнению со сваркой стали, которая во многих случаях выполняется дистанционной лазерной сваркой, сварка меди создает дополнительные проблемы [1]. Необходимо учитывать три основных факта:

1. Низкая поглощающая способность инфракрасного лазерного излучения на поверхности меди при комнатной температуре,
2. Низкая вязкость медного расплава и
3. Высокая теплопроводность меди.

Поглощающая способность различных металлов, представленная на РИСУНКЕ 2 [2], зависит от длины волны излучения. Nd: YAG-лазер, который обычно используется для сварки, имеет длину волны 1064 нм. Как видно из диаграммы, поглощающая способность меди на этой длине волны составляет 2–3%. Таким образом, 97–98% энергии лазерного луча отражается от поверхности меди и не вызывает нагрева материала. Поэтому в начале процесса требуется особая стратегия. РИСУНОК 2. Коэффициент поглощения различных материалов на инфракрасных и зеленых длинах волн [2].

На первый взгляд решение может заключаться в том, чтобы начать с очень высокой мощности лазера. Однако это часто приводит к перерегулированию и выбросу расплава, поскольку поглощающая способность увеличивается с повышением температуры и внезапно повышается при достижении температуры плавления. Во избежание продувки процесс следует начинать с малой мощности лазера, которая линейно увеличивается в первых миллиметрах сварного шва до полной мощности.

Чтобы получить ровный и безупречный сварной шов, ванна расплава должна быть гладкой и ровной около линии затвердевания.Но в передней части ванны расплава лазер непрерывно создает волны и потоки. Эти движения ванны лучше всего компенсируются расплавом с высокой вязкостью. РИСУНОК 3, карта зависимости поверхностного натяжения от вязкости для различных металлических расплавов [3], ясно показывает, что вязкость расплава меди значительно ниже, чем вязкость расплавов железа и стали. Это означает, что любое движение расплава в медном расплаве переносится по всей плавильной ванне, что вызывает сильную турбулентность. Поэтому морфология сварных швов в меди часто не такая регулярная, как у стали.Кроме того, низкая вязкость также препятствует хорошему заполнению сварочного зазора. Для повышения качества шва следует создать длинную овальную ванну расплава, в которой турбулентность расплава может утихнуть в задней части прямо перед затвердеванием. Это трудно осуществить, учитывая, насколько быстро медь затвердевает. РИСУНОК 3. Поверхностное натяжение в зависимости от вязкости различных металлических расплавов [3].

Теплопроводность — главный фактор при лазерной сварке меди. Чем он выше, тем быстрее тепло передается в соседний материал и завихрения замерзают, что приводит к неправильной морфологии шва.Теплопроводность также определяет достижимую глубину сварки. Для того, чтобы глубоко раствориться в материале, требуется высокая плотность энергии. Это означает, что для сварки меди толщиной в несколько миллиметров необходимо сфокусировать лазер высокой мощности в несколько кВт на площадь от 0,15 до 0,05 мм².

Карты обработки

Когда дело доходит до лазерной сварки, самыми простыми и наиболее эффективными параметрами для изменения являются мощность лазера и скорость сварки, поскольку глубина сварки увеличивается с мощностью лазера и уменьшается с увеличением скорости сварки.Эти взаимодействия можно лучше всего проиллюстрировать, сопоставив два параметра друг с другом. РИСУНОК 4 показывает схематический эскиз такого графика, где в верхнем левом углу при высокой мощности лазера и низкой скорости сварки глубина сварки является наибольшей. Соответственно, в правом нижнем углу карты при низкой мощности лазера и высокой скорости сварки глубина сварки самая низкая. Исходя из этого подхода, Виланд создал карты обработки, измеряя глубину сварных швов с систематически варьируемыми комбинациями параметров.С помощью этих карт они могут легко найти комбинацию мощности / скорости, которая подходит для сварки заданной толщины.

Кроме того, расследование показало, что существует три основные границы, ограничивающие окно процесса. Первый — это порог между теплопроводной сваркой и сваркой с глубоким проплавлением. На РИСУНОК 4 это обозначено линией низкой мощности лазера, которая немного увеличивается со скоростью сварки. Чтобы воспользоваться преимуществами лазера, предпочтительным методом работы должна быть сварка с глубоким проплавлением.Это дает возможность создавать узкие и глубокие сварные швы с минимальным тепловложением. Итак, цель состоит в том, чтобы использовать комбинацию мощности / скорости выше этой линии.

Вторая граница находится в зоне большой мощности лазера и низкой скорости сварки. Сварка с комбинациями мощности / скорости, выходящими за пределы этой линии, связана с выбросом расплава и образованием отверстий и пор внутри сварного шва. Причина этого — большое количество энергии удара при низких скоростях сварки вместе с круглой, а не овальной формой ванны расплава.Как показывают высокоскоростные видеозаписи процесса, лужа расплава набухает, образует большую горбину и, наконец, взрывается, выдув расплав и оставляя отверстие в шве. Образующиеся отверстия и поры ухудшают прочность и электропроводность сварного шва.

Третья граница существует при очень высокой скорости сварки, где на поверхности сварного шва могут периодически возникать неровности расплава. Это явление также наблюдается при лазерной сварке стали и широко известно как горб.При лазерной сварке меди горбатость имеет меньшее значение, поскольку применяемые скорости сварки обычно слишком низки.

Область, которая находится в этих трех границах, — это окно процесса. Сварка в технологическом окне позволяет создавать надежные стыки со швами правильной формы и глубины с высокой воспроизводимостью. Разница между сваркой внутри и снаружи технологического окна показана на РИС. 5, на котором показаны снимки высокоскоростной видеозаписи процесса сварки. Видео были сняты Institut für Strahlwerkzeuge Штутгартского университета (IFSW).РИСУНОК 5: Высокоскоростные видеозаписи идеально сваренного шва (вверху) и шва с порами и дефектами (внизу). Видео, снятые IFSW.

Качество сварных швов

Сварные швы в меди обычно мягче, чем основной материал. В отличие от железа, медь не является аллотропным металлом, и фазовые превращения, такие как образование твердого мартенсита в стали, не происходят. Расплавленная медь затвердевает до крупнозернистой микроструктуры, которая характеризуется столбчатыми зернами. В зоне термического влияния условие деформационного упрочнения основного материала является решающим для эволюции микроструктуры: в сильно закаленной меди имеет место рекристаллизация; в мягкой меди происходит небольшой рост зерна.

Важно учитывать, содержит ли сварная медь кислород или нет. В присутствии водорода кислородсодержащая медь может охрупчиваться при нагревании до температур выше 1000 К. Оксиды меди, которые в основном расположены на границах зерен, химически восстанавливаются водородом до Cu + H ₂ O, который связан к интенсивному объемному расширению [4]. Образующийся пар создает высокое давление пара на границах зерен и вызывает межкристаллитные трещины.Поэтому при сварке кислородсодержащей меди рекомендуется использовать защитный газ. Однако при лазерной сварке время, в течение которого расплав меди находится в контакте с атмосферой, мало, а содержание водорода в сухом воздухе низкое. Исходя из опыта Вейланда в этих условиях, кажется возможным выполнять лазерную сварку на воздухе без образования трещин, вызванных водородом. Но в результате получается загрязненный кислородом сварной шов, который впоследствии нельзя нагревать до температур выше 800-1000 К.

Новые разработки в области лазерной сварки меди

Для улучшения поглощения лазерного излучения были проведены эксперименты с зелеными лазерами. Как показано на РИСУНКЕ 2, поглощающая способность меди для зеленого лазера намного выше, чем для инфракрасного лазера. В исследовательском проекте под названием «CuBriLas», который финансировался Министерством образования и исследований Германии, несколько компаний и исследовательских центров работали вместе, чтобы улучшить лазерную сварку меди с помощью зеленого лазера.Используемый непрерывный лазер был прототипом, изготовленным Trumpf Lasertechnik GmbH, и имел мощность около сотни ватт. Для приложений Wieland выяснилось, что мощность была слишком низкой, потому что при сварке чистой медью была достигнута максимальная глубина около 0,4 мм. Тем не менее, исследования ясно показали, что рассеивание энергии лучше с помощью зеленого лазера. Используя ту же мощность, зеленый лазер сваривал глубже, чем инфракрасный [5].

Интересный подход к совершенствованию процесса сварки — это сочетание преимуществ инфракрасного и зеленого лазера.Вместе с IFSW Виланд провел несколько экспериментов, чтобы оценить этот подход. В экспериментальной установке они сваривали двумя лазерными лучами, позволяя зеленому лазерному лучу и красному лазерному лучу следовать за ними (см. РИСУНОК 6). Поскольку поглощающая способность зеленого лазера на твердой меди очень хорошая, задача зеленого лазера в этой установке состоит в том, чтобы нагреть поверхность до температуры плавления. Затем следующий инфракрасный лазер воздействует непосредственно на расплав и обеспечивает необходимую глубину сварки благодаря своей высокой мощности.Преимущества этой стратегии — лучшая стабильность процесса сварки, увеличенная глубина сварки, а также однородная и воспроизводимая связь энергии [6]. Что касается карты мощности и скорости обработки, окно процесса расширяется на обеих границах, как показано на РИСУНКЕ 7.

Резюме

В прошлом лазерная сварка меди считалась малоприменимой. Однако с сегодняшним пониманием процесса и современными лазерными технологиями можно производить соединения высокого качества в быстром и полностью автоматизированном серийном производстве.Следует учитывать особые свойства меди — низкую поглощающую способность, высокую теплопроводность и низкую вязкость расплава. ✺

Ссылки

1. Справочник по сварке Американского общества сварщиков (AWS), Vol. 3, 8-е издание (материалы и приложения, Майами: Американское сварочное общество, 1997 г.).

2. Э. Бейер и К. Виссенбах, Oberflächenbehandlung mit Laserstrahlung (Springer-Verlag Berlin, 1998).

3. У. Мартиенсен и Х. Варлимонт, ред., Справочник Springer по конденсированным веществам и данным по материалам (Springer-Verlag Berlin / Heidelberg / New York, 2005).

4. K. Dies, Kupfer und Kupferlegierungen in der Technik (Springer-Verlag Berlin / Heidelberg / New York, 1967).

5. С. Энглер, Р. Рамсайер и Р. Поправе, Physics Procedure 12, 342-349 (2011).

6. А. Хесс, А. Хейдер и Р. Вебер, «Преимущества комбинирования лазерных лучей с разной длиной волны (зеленой и инфракрасной) для сварки меди», Труды ICALEO 2010.

---

Д-р Дирк Херрманн ([email protected]) и Петер Херцог работают в отделе технологии продукции Центральной лаборатории исследований и разработок Металлического подразделения Wieland-Werke AG, Ульм, Германия.

Использование медной подкладки при заполнении отверстий сваркой

Q. Мне всегда нравилась ваша колонка в STREET RODDER, но я не думаю, что вы ответили на вопрос Стэна Коллина (в номере за июль 1919 года) об использовании медная опорная площадка для заварки небольших отверстий. Вы дали отличный совет по ремонту ржавых дыр, с которым я полностью согласен. Тем не менее, техника изготовления медных опорных пластин существует уже много лет, и я хотел бы знать, что вы о ней думаете.
Vance Cline
По электронной почте

A . Спасибо, что указали на мою оплошность! Я сказал, что для отверстий диаметром более 1/4 дюйма я предпочитаю приварить заглушку. Для отверстий 1/4 дюйма или меньше медная подкладка (или с медным покрытием) может быть разумным решением, и вы можете увидеть пример на фотографии. Я предпочитаю зажимать подкладку на месте, когда это возможно, потому что это максимизирует способность прокладки поглощать тепло от панели, но иногда при работе в областях с ограниченным доступом можно использовать подкладку с длинной ручкой на ней, и просто прижмите его рукой к задней части панели во время заваривания отверстий.

Просмотреть все 1 фото

Q. У меня Oldsmobile Dynamic 88 1963 года выпуска, и я переделываю алюминиевые молдинги вокруг передней стойки салона. Эта отделка повторяет интерьер от лобового стекла до заднего стекла и вокруг него. Эти предметы хранились долгие годы, и чтобы оценить их состояние, мне нужно было их очистить.

Я положил их в посудомоечную машину и позволил машине делать свою работу, но после мытья алюминий тусклый, тусклый и выглядит так, как будто он залит жесткой водой.

У меня есть полировальный круг на шлифовальном станке и несколько разных полиролей, но мне не очень повезло вернуть блеск этим деталям. Первое изделие, над которым я работал, выглядит лучше, чем когда оно было вынут из посудомоечной машины, но оно не имеет яркого блеска, который должен был иметь. У вас есть идеи по решению этой проблемы?
Кевин Андервуд
По электронной почте

A. Большинство автомобильных алюминиевых молдингов полируются, а затем анодируются прозрачно, что придает им яркую поверхность, устойчивую к нормальным погодным условиям.Я никогда не слышал о моющем средстве, разрушающем анодированное покрытие, но возможно, что в вашем моющем средстве были какие-то едкие или щелочные вещества, которые ухудшили анодирование.

Алюминий является хорошим проводником электричества, но анодированная поверхность не проводит электричество. Поэтому вы можете проверить свои детали с помощью вольтметра, чтобы узнать, анодированы они или нет. Если они анодированы, я считаю, что лучше всего их зачистить (и я бы порекомендовал сделать это в гальваническом цехе), а затем их можно отполировать стандартными методами для получения зеркального блеска.

Я не нашел цеха по нанесению гальванических покрытий, который мог бы очистить анодированные полированные алюминиевые детали и сохранить зеркальный блеск, поскольку стандартная процедура заключается в погружении деталей в ванну для очистки слабой кислотой при подготовке к анодированию. Это протравливает поверхность, делая полированную поверхность тусклой. Конечно, производители автомобилей разработали способ сохранить яркую полированную поверхность при анодировании отделки, но ни один из отделов гальваники, с которыми я разговаривал, похоже, не имеет такой возможности.

Если кто-либо из наших читателей знает магазин, который может дублировать эту яркую анодированную заводскую отделку, пожалуйста, дайте мне знать.SRM

Вы можете отправить свои вопросы профессору Хаммеру, covell @ cruzio.com, или отправить письмо по адресу Covell Creative Metalworking, 106 Airport Blvd., Suite 105, Freedom CA 95019. Вы получите личный ответ.