Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Как паять латунь: как выбрать флюс, припой и подходящий инструмент

Особенности

Нередко при варке оловянной бронзы наблюдается такое явление, как образование застывших капель. Происходит это по той причине, что легкоплавкие фракции всплывают на поверхность. Такие компоненты, как свинец и цинк, подлежат угару. Их температура кипения ниже, чем у меди, поэтому происходит процесс естественного испарения.

Следует контролировать тип пламени. Оно должно быть строго нормальным. В окислительном пламени выгорает олово, а науглероживающее пламя приводит к появлению пор. Расход ацетилена при газовой сварке должен составлять 70-120 литров в час на 1 мм толщины листа металла. Поверхность должна находиться в зоне восстановительного пламени, что составляет 7-10 мм. Только так можно снизить степень выгорания олова.

Детали из литой бронзы рекомендуется предварительно разогреть до температуры 450°C градусов. Присадочным материалом служит проволока БрОЦ4-3 или БрОФ6,5-0,15. Сложности сварки алюминиевой бронзы связаны с образованием оксидной пленки, которая имеет высокую температуру плавления. С ней можно бороться только при наличии специального флюса. В качестве последнего выступает вещество, содержащее фтористый натрий, хлористый натрий, хлористый барий и хлористый калий. Кремнистая бронза, в отличие от остальных видов сплавов, неплохо сваривается за счет присутствия таких элементов, как кремний и марганец.

Существуют особенности, характерные для любого сплава, содержащего медь. Об этих особенностях сварщик обязан знать, ведь он в обязательном порядке столкнется с определенными сложностями. Наличие в сплаве меди определяет его физические свойства. Теплопроводность бронзы, как и латуни, достаточно высокая, вследствие этого приходится учитывать интенсивную отдачу тепла. Быстрая кристаллизация сопровождается образованием трещин. Здесь оказывает влияние еще один фактор – высокий коэффициент теплового расширения. При кристаллизации металла происходит его «стягивание», в результате чего возникают внутренние напряжения.

Бронза широко применяется художниками и скульпторами при изготовлении бюстов или памятников. Из нее делают фурнитуру и элементы декора. Сварочные работы должны обеспечивать не только надежное соединение, но и эстетичный вид. Наличие в сплавах таких элементов, как цинк, олово или свинец во многом определяет особенности сварочных работ.

Выгорание перечисленных элементов обусловлено существенной разницей в температурах кипения. После плавления металла в сварной ванне происходит поглощение атмосферного кислорода. С ним вступают в реакцию легирующие элементы. На поверхности ванны образуется пленка. Параллельно с этим в металл попадает водород, и при кристаллизации остаются поры. Они существенно снижают качество сварного шва.

Мнение эксперта
Багров Виктор Сергеевич
Сварщик высшего 6-го разряда. Считается мастером своего дела, знает тонкости и нюансы профессии.

Необходимо строго соблюдать технологию сварки. Несоблюдение параметров приводит к появлению трещин и прочих дефектов.

Часть проблем удается решить, обеспечив защиту ванны инертным газом. Чаще всего используется аргон. Все вышеописанное указывает на то, что сварка бронзы является достаточно сложным процессом, поэтому сварщик обязан обладать определенными знаниями и опытом.

Особенности подготовки деталей к сварке

Подготовка деталей из латуни к сварке схожа с подготовкой меди. Отличительной особенностью является то, что изделия из латуни имеют небольшую толщину, поэтому не нуждаются в предварительном нагреве. Однако толстые элементы изделий следует подогревать в тех местах, где они будут привариваться. Подготовительные работы помогают улучшить качество шовного соединения, поэтому готовое изделие станет прочным.

При подготовке следует уделить особое внимание обработке рабочих кромок. Если толщина кромки меньше 1,5 мм, следует дополнительно выполнить отбортовку для увеличения этого показатели

Это повысить прочность сварного соединения. Если толщина кромки в пределах нормы, проведение отбортовки не требуется. Однако требуется сохранить зазор между элементами около 2 мм. Для увеличения данного показателя можно использовать подкладки.

Для соединения изделий, где требуется высокий показатель прочности, рекомендуется использовать двухстороннюю сварку. Если удается достигнуть значительной толщины шва, данный момент гарантирует прочное и надежное соединения.

Подготовка деталей к соединению является обязательным и очень важным этапом работ. Если неправильно оценить толщину материала или длину шва, конструкция может деформироваться. Это возникает из-за повышенного напряжения металла. Поэтому для соединения толстых листов или для работы с конструкциями высокой прочности лучше воспользоваться услугами специалистов.

Качество сварки латуни различных марок

Прочностные характеристики шовного материала определяются материалом заготовок, маркой присадочного прутка и составом флюса.

Влияние материала заготовок, присадки и флюса на прочность соединения.

При значительной протяженности сварных соединений вероятно возникновение кристаллизационных трещин. В основном они появляются не в самом шве, а в околошовной зоне, подверженной термическому воздействию в ходе работ.

Для деталей малых габаритов широко распространено отжигание детали при 550оС. Термообработка существенно улучшает однородность материала и прочность соединения.

Качественно сваривать латунь можно как на производстве, так и на дому. Для этого требуется тщательная подготовка поверхности заготовок и следование пошаговой инструкции. Важен также выбор марки присадочного прутка и состава флюса

Технология сварки латуни

Технология практически не зависит от выбора метода сварки. Существуют определенные правила и требования к таким работам. Рекомендуется придерживаться высокой скорости сварки –  не меньше 15 см за минуту. Меньшая скорость повышает риск формирования пористой структуры и избыточного испарения цинка.

Вертикальную сварку выполняют снизу-вверх, при необходимости дополнительно нагревают место стыка. Ни в коем случае нельзя выполнять потолочную сварку, так как латунь легко плавится и обладает повышенными свойствами текучести.

Обычно применяются такие методы сварки:

  • аргоновая;
  • электродуговая;
  • газопламенная.

Газопламенная сварка латуни

Аргоновая сварка, на сегодняшний день, наиболее эффективный способ заваривания латунных изделий. Применяют ее обычно при соединении элементов с толщиной более 5 мм. Сварочные работы выполняются в аргоновой среде. Инертный газ используется для создания защиты. Нагрев латуни происходит с помощью электрической дуги. Такая технология имеет ряд преимуществ, которые выгодно выделяют ее среди аналогов.

Результат аргоновой сварки латуни

В домашних условиях сварку латуни можно проводить с помощью электродуговой сварки, в том числе сварки полуавтоматом. Для этого необходимо использовать соответствующие электроды.

Работы проводятся постоянным током обратной полярности

Важно, чтобы дуга была короткой. Это препятствует избыточном испарению цинка

Перед началом работ желательно прогреть место стыка и прокалить электроды.

Сварка латуни газом применяется для создания надежного соединения. Использовать ее можно также при сварке латуни со сталью. Однако для создания прочно стыка, необходимо использовать окислительное пламя. С его помощью создается защитная пленка, которая препятствует интенсивному выгоранию цинка.

Выполнение сварочных работ газом выполняется с помощью присадочных проволок. Выбор марки и типа проволоки зависит и состава сплава, и от желаемых характеристик готового изделия. Рекомендуется использовать проволоку, в состав которой входит бор – это позволяет обойтись без применения флюса.

Газовая сварка латуни

Следует сказать, что такие работы следует выполнять с максимально возможной в конкретном случае скоростью, что объясняется особенностями плавления этого материала. При уменьшении скорости сварки существенно увеличивается количество образующихся в шве пор. Оптимальные показатели скорости сварки составляют приблизительно 0,25 метров в минуту.

Если выполняются работы с латунными изделиями большой толщины, соединяемые детали следует устанавливать к горизонту под углом в 10-15 градусов. При этом сварка ведется снизу вверх. Предварительно необходимо разогреть соединяемые элементы, что позволит ускорить их сварку.

Присадочную проволоку при выполнении сварки латуни необходимо располагать под углом в 30 градусов к  свариваемым кромкам. При этом горелка держится под углом близким к 90 градусам к поверхности изделия. Сварку нужно выполнять без поперечных колебаний, что может привести к ненужному расплавлению латунных изделий. Учтите, что проволока или электрод не должны погружаться в расплавленную ванну. Проволока  должна быть в пламени горелки над расплавленной ванной. Наплавляемый металл должен располагаться в пламени горелки и каплями стекать в ванну.

Показатели прочности выполненных соединений

Следует сказать, что качество и прочность выполненной сварки латуни зависит от различных факторов. Это и толщина соединяемых элементов, разновидность используемого присадочного материала, характеристики соединяемых латунных изделий. Отметим, что применение той или иной технологии сварки позволяет обеспечить максимально возможную прочность соединения. Необходимо соответствующим образом проводить подготовку материала к работе, правильно выбирать используемый наплавляемый материал, что и станет залогом отсутствие горячих и холодных трещин в сварном шве. Также рекомендуется выполнять дополнительный отжиг соединенных элементов при температуре порядка 550 градусов. Это существенно улучшает структуру металла, обеспечивая максимально возможную прочность соединения. Отметим лишь, что подобный отжиг возможен в случае, когда свариваемые изделия имеют небольшие габариты.

Сварка бронзы: особенности сварочного процесса, технология сварки аргоном и технические рекомендации

При сварке бронзы необходимо учитывать множество особенностей. Например, оловянная бронза сваривается методом газовой сварки, а для алюминиевой и кремниевой бронзы используется дуговая или аргонодуговая сварка. Каждый вид  сплава имеет свои особенности, но имеются и общие правила: при дуговой сварке устанавливается обратная полярность тока и соединяются заготовки не сплошным швом, а прерывистым.

Специфика сварки бронзы

Вся работа усложняется из-за большого количества примесей, содержащихся в бронзе. В процессе сварки некоторые вещества выгорают и создают пористый шов, что имеет весьма отрицательное влияние на качество полученного шва. Этого недостатка удаётся избежать, используя похожие по составу со свариваемым металлом сварочные прутки. При нагреве бронзы более 500 градусов значительно возрастает её хрупкость. Поэтому нужно не допускать резких механических воздействий, а также минимизировать необходимость перемещения изделия во избежание появления трещин.

Подготовительные работы и процесс

Сварке предшествуют подготовительные работы. Вначале подготавливаются свариваемые части. Необходимо провести очистку поверхности заготовок от остатков формовочной смеси, окалины и прочих отложений, если потребуется. Поверхность заготовки начищается до блеска с помощью металлической щётки. Кромки разделываются V-образной формой под углом 70-90 градусов.

Для места проведения работ нужно выбрать помещение с хорошей вентиляцией, так как во время сварки бронзы выделяются вредные испарения.

Под место будущего шва рекомендуется подкладывать графит или асбест. Все свариваемые элементы необходимо надёжно закрепить для предотвращения появления брака.

По краям соединяемых частей наносится флюс. Флюс можно использовать такой же, как и при сварке меди. Перед началом работы нужно выполнить предварительный нагрев примерно 300-350 градусов по Цельсию. К соединяемым деталям горелка подносится под углом 90 градусов.

Чтобы избежать выгорания олова, нужно держать ядро огня на расстоянии 7-10 мм от места сварки деталей. В процессе сварки бронзы нужно перемешивать сварочную ванну присадочным прутком. Для того чтобы убрать возникающие окислы, периодически добавляется флюс. Далее проводят термообработку изделия и закаляют в холодном состоянии.

Избавляются от остатков флюса при помощи серной или азотной кислоты.

К работе с бронзой допускаются только мастера высокого уровня, которые уже имеют опыт и знают специфику работы с данным металлом.

Сварка бронзы аргоном

В аргонодуговой сварке используют вольфрамовые электроды. Для работы с такими электродами применяют аппараты TIG. Сварка выполняется специальной горелкой, при этом электрод должен выступать на 2-5 миллиметров. Газ поступает через керамическое сопло, находящееся вокруг электрода. В качестве присадочного материала используются бронзовая проволока или бронзовые стержни диаметром 5-12 мм. Нужно внимательно выбирать присадочный материал: его химический состав должен совпадать со свариваемым материалом.

Если толщина свариваемых деталей находится в диапазоне от 1,4 до 2,5 мм, то можно не использовать присадочный материал, а соединение осуществляется с использованием постоянного тока с прямой полярностью.

Опытные сварщики советуют выбирать диаметр электрода по следующей таблице.

Толщина металла (мм)Диаметр электрода (мм)
22-3
34
44-5
55-6
65-7
7-86-7
9-106-8

Сила тока рассчитывается в соотношении 30-40 А на 1 мм диаметра электрода. Также можно применять переменный ток, используя при этом осциллятор. В этом случае используется соотношение 75-80 А на 1 мм диаметра электрода. Для бронзы нужно приобретать аргон марки В.

Началу сварочных работ предшествует тщательная очистка заготовок с помощью щёток и химических растворов.

При проведении аргонодуговой сварки бронзы швы соединяются вплотную, чтобы не осталось зазора. Самыми прочными получаются швы, сделанные на отожжённой бронзе.

На свариваемые детали подаётся электричество. Присадочную проволоку к сети подключать не нужно. В одну руку берётся горелка, в другую – проволока. За 20 секунд до начала работы нужно нажать на горелке кнопку включения газа.

Нужно удерживать дистанцию в 2 мм между горелкой и местом шва. Благодаря этому, образуется электрическая дуга между электродом и свариваемым частями. Сварщик перемещает горелку вдоль шва и равномерно подаёт проволоку.

Запрещается прикасаться к рабочему столу во время зажжения дуги. Для этих целей используется осциллятор, который подаёт импульс электроду с частотой от 150 кГц и напряжением не менее 2 000 В.

Подготовка латунных изделий под сварку металлическими электродами

При подготовке латунных листов под сварку, сварные кромки необходимо тщательно
зачистить не только по торцу, но и на расстоянии 15-20мм от будущего сварного
шва.

Подготовка сварных кромок должна обеспечивать провар по все толщине при минимальном
раскрытии сварных кромок. В случае если свариваемая толщина составляет меньше
3мм, ручную дуговую сварку не применяют. При сваривании латунных изделий большей
толщины, сварку выполняют с технологическими зазорами, величина которых составляет
0,5-3,5 мм.

Зазор между свариваемыми деталями зависит от толщины свариваемых кромок, от
характера сварного шва и от наличия подкладок. Например, при стыковом соединении
латуни, толщиной 3-4мм, разделка сварных кромок не требуется и для провара достаточная
величина зазора составляет 0,5мм, как для односторонней сварки, так и для двухсторонней.
Двухсторонний шов рекомендуется выполнять в случае, когда сварка производится
«на весу», для обеспечения полного провара по всей толщине свариваемых
кромок.

При толщине свариваемого металла s=5мм, рекомендуемый зазор составляет 1мм
при сварке «на весу». Если же сварка
металла выполняется на специальных подкладках с формирующими канавками,
то допускается зазор до 2мм.

При сварке
латуни с толщиной, превышающей 5мм, рекомендуется выполнять V-образную разделку
сварных кромок с суммарным углом раскрытия 60°. Сварку необходимо вести на подкладках.
Допустимые зазоры составляют 2мм при s=6-7мм, 2,5мм при s=8-10мм и 3мм при s=11-20мм.
По возможности, сварку латуни электродами рекомендуется выполнять в зажимных
приспособлениях. Такой приём позволяет избежать больших деформаций свариваемой
конструкции.

Основная трудность

Главная сложность при сваривании латунных заготовок заключается в низкой температуре плавления такого компонента сплава, как цинк. При нагреве до температуры плавления латуни (от 700 до 1000оС) цинк начинает плавиться (при 420оС) и испаряться (при 905оС). При этом он соединяется с кислородом воздуха и образуется оксид цинка ZnO2. Часть испарившегося, или «выгоревшего» цинка образует окись, которая выпадает рядом с местом работ в виде ядовитого белого порошка ZnO. Даже при принятии защитных мер выгорает до 25% цинка. содержащегося в исходном сплаве. На его месте образуются поры, ухудшающие качество шва.

2 Дуговая сварка сплавов меди и цинка, электроды для нее

Чаще всего для такого процесса используют электроды с ЗТ-покрытием. Их стержень сделан из бронзы, содержащей марганец и кремний (1 и 3 % соответственно), а покрытие из:

  • порошкового алюминия (2,5 %);
  • серебристого графита (16 %);
  • марганцовой руды (17,5 %);
  • ферросилиция (32 %);
  • плавикового шпата (13 %).

Сварочный процесс данными электродами осуществляется при обратной полярности постоянным током. Причем для уменьшения выгорания цинка применяется короткая дуга. С обратной стороны под стык подкладывают асбестовую прокаленную подкладку, которая защищает его от вытекания металла. Разделка кромок не предусматривается, если свариваются листы толщиной менее 4 мм.

После выполнения сварочных мероприятий производится обязательная проковка шва с последующим его отжигом, позволяющим обеспечить мелкозернистую структуру металла и сделать его химический состав однородным. Отжиг ведется при температурах около 635 °С.

Допускается также дуговая сварка латунных поверхностей угольным электродом (прямая полярность, постоянный ток) с использованием специальных флюсов. К наиболее распространенному флюсу, который применяется многими предприятиями, относят состав БЛ–3:

  • древесный уголь – 2,5 %;
  • хлористый натрий – 12,5 %;
  • криолит – 35 %;
  • хлористый калий – 50 %.

Режим сварки с помощью угольного электрода зависит от толщины латуни. Так, для соединения изделий толщиной до 3 мм применяется ток от 180 до 200 А (сечение электрода – 6 мм), до 5 мм – ток от 240 до 270 А (10 мм), до 10 мм – от 400 до 450 А (18 мм), от 14 до 16 мм – ток до 550 А (20-миллиметровый электрод).

Добавим, что латунные изделия толщиной от 10 и более миллиметров сваривают с предварительным подогревом до 350 градусов, меньшей толщины – без подогрева.

Аргоновая

Аргоновая или аргонодуговая сварка – это разновидность дуговой сварки, которая обладает определенными особенностями. Сварка ведется неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа, роль которого выполняет аргон. Если бы инверторы, работающие в режиме TIG, были так же распространены, как и инверторы MMA, то аргонодуговую сварку латуни можно было бы назвать самым популярным способом соединения. Тем более, что именно такой способ сварки обеспечивает высокое качество.

Прибегают к аргонно-дуговому способу при сварке достаточно массивных заготовок. Сначала выполняется подготовка поверхностей. Она сводится к зачистке кромок до характерного блеска. Латунь быстро окисляется, поэтому нередко приходится бороться со слоем окисла. Для этого кромки обрабатывают азотной кислотой, после чего заготовку следует промыть и высушить.

Сварка латуни характерна постепенным понижением напряжения. При использовании вольфрамового неплавящегося электрода применяется присадка. Оптимальным вариантом для материала присадки служит бронза или фосфор. Из этих элементов делается специальный прутик, который одним концом вносится в зону формирования шва. Но при ведении аргоновой сварки допускается еще применение плавящихся электродов. Так или иначе, процесс сопровождается характерным потрескиванием, которое возникает при испарении цинка.

Достоинства аргонно-дуговой сварки можно сформулировать подробнее.

  • Данный метод считается наименее затратным. На приобретение угольных или латунных электродов, к которым еще полагается флюс, потребуются немалые средства.
  • Высокие показатели качества в сочетании с относительной безопасностью переносит данный способ в разряд передовых.
  • Высокая скорость формирования шва.
  • Внешний вид шва получается эстетичным. Не стоит забывать, что множество изделий из латуни являются элементами декора, поэтому аккуратный шов – залог качественной работы мастера.
  • Выделяющиеся газы, в том числе и соединения цинка, считаются ядовитыми. В процессе сварки они выдуваются аргоном и не могут причинить сварщику большого вреда.
  • Отсутствие шлаковой корки, которую впоследствии приходилось бы сбивать или счищать.
  • Аргон препятствует быстрому окислению на обработанных кромках.

Технология сварки

Методика проведения процедуры не зависит от выбранного метода проведения процедуры. Выделяют несколько ключевых правил, требований и рекомендаций, способствующих успешному выполнению поставленной задачи.

  1. При проведении сварки рекомендуется следить за скоростью процедуры. Она должна быть не менее 15 см шва за 1 минуту. Чем меньше скорость, тем выше риск образования пор в шве. Кроме того, длительный процесс сварки способствует чрезмерному испарению цинка, что негативно сказывается на здоровье окружающих и качестве материала.
  2. Вертикальная сварка должна проводиться снизу вверх. Если требуется, стоит дополнительно прогреть место стыковки материалов.
  3. Потолочную сварку в случае соединения латунных элементов проводить запрещено. Объясняется это требование высокими свойствами текучести металла.

Тип сварки определяется индивидуальными пожеланиями того, кто будет заниматься проведением процесса

Также при выборе технологии следует обращать внимание на толщину свариваемого листа и характеристики, которых хочется добиться от готового изделия. Преимущественно используют следующие методики:

  • аргоновую;
  • электродуговую;
  • газопламенную.

Применяют подобную технологию в основном для заваривания элементов толщиной до 5 мм. Газ, используемый в процессе, защищает шов от повреждений и деформаций.

Для проведения сварки латунь нагревают с помощью дуги, которая пропускает ток. У аргонового способа много преимуществ. Электродуговой способ подходит для самостоятельной сварки или полуавтомата. В последнем случае потребуется подготовить специальные электроды, при выборе которых следует учитывать особенности материалов при выборе элементов.

Электродуговая сварка подразумевает задействование электрического тока обратной полярности. При необходимости можно использовать короткие дуги, снижающие количество испарений цинка во время образования шва. Перед тем как приступить к сварке, рекомендуется обработать место стыка, протереть его. Также следует прокалить электроды.

После проведения электродуговой сварки потребуется провести проковку шва или отжиг металла. Последний подразумевает медленное снижение температуры. Проводить отжиг можно после того, как будет осуществлен мгновенный нагрев материала. Подобные процедуры повысят качество сырья и улучшат эксплуатационные характеристики шва.

Однако для создания долговечного стыка потребуется дополнительно задействовать окислительное пламя. Оно образует на поверхности шва защитную пленку и предотвратит выгорание цинка.

Проведение газопламенной технологии осуществляют с помощью специальных проволок, марка и тип которых определяется в зависимости от вида материала. Опытные сварщики рекомендуют использовать расходные материалы, в составе которых содержится бор. Этот элемент позволяет обойтись без нанесения на поверхность латуни флюса.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации