Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Правила проведения сварки меди аргоном

Особенности сварки меди

Необходимо отметить тот факт, что чем чище медь, тем лучше она сваривается. Но кроме этого на качество процесса влияют и ниже следующие факторы.

  • Как и многие цветные металлы, при соприкосновении с кислородом медь начинает окисляться. Окисел – это тонкая жаропрочная пленка, которая мешает проводить сваривание медных заготовок. Поэтому на стадии подготовки оксидную пленку обязательно удаляют разными способами.
  • Медь обладает очень большим коэффициентом линейного расширения. Он в полтора раза больше, чем у стали. Поэтому при охлаждении происходит сильная усадка. Именно этот фактор негативно влияет на качество шва, в котором во время усадки появляются трещины.
  • В нагретом состоянии медь поглощает водород и кислород. Первый внутри металла после остывания образует поры. Второй окисел на поверхности.
  • При резком нагреве и остывании структура металла меняется. Из мелкозернистой он превращается в крупнозернистую. А это увеличение хрупкости в зоне сварки.
  • Коэффициент теплопроводности у меди в семь раз больше, чем у стали. То есть, при нагреве металл быстро расплавляется, при снижении температуры быстро становится твердым. Резкий переход от одной стадии в другую становится причиной образования внутри дефектов.
  • Текучесть меди. Этот показатель в 2,5 раза больше, чем у стали. При высоком нагреве, а это иногда требуется для сваривания толстых заготовок, полная проплавка с одной стороны практически невозможна. Поэтому сварка меди и ее сплавов проводится по двусторонней технологии. Когда с одной стороны производится полная сварка шва, а с задней стороны окончательно формируется сварочный шов. Кстати, именно текучесть меди осложняет сварку в вертикальном и потолочном положении.
  • Перед тем как варить медь, необходимо понять, что прочность и пластичность материала снижается с повышением температуры. До +200С эти показатели находятся еще в норме, а вот с повышением их значение резко снижается. К примеру, при нагреве в пределах 500-550С пластичность практически падает до нуля. Поэтому высока вероятность появления внутри сварочного шва трещин. При высоком значении тока не стоит проводить двухслойное заполнение зазора между свариваемыми заготовками, даже если детали будут иметь большую толщину. Надо постараться все сделать за один проход.

Как уже было сказано выше, проще всего сваривать чистую медь без примесей или раскисленную, в которой кислорода всего 0,01%. А так как такая медь встречается редко, в основном в промышленности используются ее сплавы, то рекомендуется сварку проводить в защитных газах или флюсах с присадочными материалами, в которые входят раскислители. А именно: кремний, марганец, алюминий и прочие добавки. Кстати, сварку меди электродами (расплавляющимися) также можно проводить. Единственно – это, чтобы в стержень входили раскислители, о которых было упомянуто выше.

Автоматическая сварка под флюсом

Основным преимуществом автоматической сварки Сu под флюсом является возможность получения стабильных высоких механических свойств без предварительного подогрева. Поэтому при изготовлении крупногабаритных сварных конструкций из Сu 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—69), приведены в табл. 27.3.

При сварке меди под такими кислыми флюсами в металл шва переходят Si и Мn, в результате ухудшаются тепло- и электрофизические свойства соединений по сравнению с основным металлом. Применение бескислородных фторидных флюсов, например марки АН-M1, который содержит, % (по массе), 55 MgF2, 40 NaF, 5 BaF2, 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-348А.

Для электродуговой сварки меди используются керамические флюсы: ЖМ-1 для сварки меди и К-13МВТУ для сварки меди со сталью.

Режимы сварки меди под флюсом К-13МВТУ приведены в табл. 27.4.

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). Состав флюса К-13МВТУ, % (по массе): глинозем 20, плавиковый шпат 20, кварцевый песок 8—10, магнезит 15, мел 15, бура безводная 15—19, порошок алюминия 3—5. Применение керамического флюса позволяет раскислить и легировать металл шва, электро- и теплопроводность металла шва получаются на уровне исходного металла.

С увеличением толщины металла керамические флюсы становятся ограниченно пригодными, так как не обеспечивают требуемой плотности и необходимой пластичности соединения. Снизить пористость при сварке Cu и хромистой бронзы позволила смесь, состоящая из 80 % (по массе) флюса АН-26С и 20 % флюса АН-20С. Лучшие результаты по плотности швов обеспечивает флюс сухой грануляции АН-М13 (ВТУ ИЭС 56Ф—72).

Для сварки латуни применяют плавленые флюсы (АН-20, ФН-10), а также специально разработанный для латуней флюс МАТИ-53. Ориентировочный режим сварки латуни толщиной 12 мм: ток дуги Iд = 450÷470 А, напряжение Uд = 30÷32В, скорость сварки vсв = 25 м/ч, используется односторонняя сварка без разделки кромок в один проход. Предел прочности сварного соединения из латуни марок Л62, ЛМд58-2, Л062-1, выполненного проволокой БрОЦ4-3 под флюсом АН-20, без усиления шва составляет 245—343 МПа, а с усилием шва 294— 392 МПа, угол загиба 100—180°.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для соединения меди со сталью. Сварка производится со смещением электрода на медь, практически без оплавления стали: расплавленная медь смачивает стальную кромку и соединение образуется за счет диффузии меди в сталь. Применяется специальная разделка кромок: скос только медной кромки под углом 45° с притуплением, равным половине толщины. Стыковое или угловое соединения собираются без зазора, расстояние оси электрода от края медной кромки составляет 0,65—0,70 толщины меди. Режим сварки такой же, как и при сварке медных соединений, но сварочный ток снижают на 15—20%- Сварные соединения медь — низкоуглеродистая сталь обладают хорошими механическими свойствами: σв = 205÷225 МПа, ψ=59÷72%, KCU = 343÷981 кДж/м2.

Описание и назначение

Электроды для сварки – изделия, применяемые в обработке металлов, их сплавов. Они применяются для сварки при ремонте изделий в домашнем и дачном быту, на крупных производственных фабриках, в цехах.

Стержни, которыми представлены эти изделия, состоят из сердечника и обмазки (внешнее покрытие). Принцип сварки заключается в создании электрической дуги, контакт будет от «минуса» к «плюсу».

Обмазка не менее важна в устройстве электродов. Она обеспечивает газовую защиту электрической дуги. Также поверх самого шва располагается шлак (плёнка против окисления материала) из обмазки, которая тоже плавится при сварке.

Назначение стержней при сварке заключается в том, чтобы прочно соединять детали различных конструкций, ещё они используются при резке материалов.

Сварка сегодня актуальна как никогда

Чтобы с успехом использовать приобретённые изделия в сварке и продлить их срок годности, нужно обеспечить безопасную транспортировку и при покупке обращать внимание на качество упаковки

Для жаропрочных сплавов

Высокотемпературные припои применяют для нержавеющих и жаропрочных стальных сплавов. Пайку таких сплавов проводят с применением припоев на основе меди, меди с цинком, серебра.

Процесс осуществляется в печах в окружении водорода или паров раствора аммиака. При пайке с помощью меди, медно-цинковых композиций в качестве флюсовой добавки используют буру.

Серебряные высокотемпературные припои можно применять только в сочетании с активными флюсами. Полученные таким методом швы выдерживают нагревание до 600 ℃. Соединения, полученные с медьсодержащими составами, высокие температуры переносят хуже.

В качестве альтернативы иногда применяют никель-хромовые припои с платиной или палладием. Такие высокотемпературные материалы стоят дороже. Швы обладают большой термической и коррозионной устойчивостью.

При наличии на стальных изделиях из нержавеющих и жаропрочных сплавов больших зазоров, хорошее соединение дают порошковые припои, содержащие компоненты, идентичные химическим элементам сплавов.

Полученные швы выдерживают нагревание до 1000 ℃. Процесс проводят в вакуумированной среде, наполненной аргоном и газообразным флюсом.

Выбор присадочного материала

Основное назначение присадочного материала, кроме пополнения шовного материала – это восполнение выгорающего цинка.

Марки присадочноых прутков и их химический состав согласно ГОСТ16130–72.

Для работы с латунью чаще всего применяют марки Л62 и Л68. Они мало мешают выгоранию, но обеспечивают хорошее качество соединения. Под ними проводится сварка медь — латунь

Присадка №1 имеет в своем составе бор и позволяет сваривать детали без использования флюса. Однако скорость такой сварки на 15-35% ниже, чем флюсовой.

Добавка кремния в материалы № 2 и 3 дает возможность снизить выгорание цинка и дымообразование до 2%. Присадка № 4 с добавкой никеля также обеспечивает бездымный процесс и применяется при соединении латуни с чугуном. Под таким флюсом возможна и сварка стали и латуни. Присадки № 5 и 6 разработаны для работы под флюсами. Оловосодержащие составы № 8-10 используются для газосварки латунных заготовок.

Как примеси влияют на свариваемость меди

Наличие других веществ в составе сплава могут делать его более хрупким или менее пластичным, способствовать возникновению дефектов сварного шва. Материал может содержать примеси с температурой плавления, отличающейся от таковой у основного металла. Это усложняет процесс сварки, снижает качество получаемого соединения.


Наличие других веществ влияет на свариваемость меди.

Примеси в чистой меди обнаруживаются всегда. Поэтому на практике рабочий процесс представляет собой сварку сплава, при которой используют флюсы или защитную газовую среду. Рекомендуется применение присадочной проволоки с содержанием кремния, марганца, алюминия.

Отличительные особенности

Первое, что следовало бы подчеркнуть при рассмотрении процедуры сварки меди, — это зависимость хода работ от сплава. В действительности используется медь далеко не в чистом виде. На практике приходится дело иметь с различными примесями и сплавами. Чем чище медь, тем легче проводить подобные работы. Однако количество металла в примеси является не самым главным определяющим нюансом. Основные особенности и сложности, возникающие при ведении сварочных работ, должен знать каждый мастер.

  • Медь, являясь представителем цветных металлов, быстро окисляется. В результате химической реакции с кислородом на поверхности металла образуется пленка – окисел. Она достаточно жаропрочная, поэтому существенно препятствует свариванию. На подготовительном этапе следует в обязательном порядке избавиться от этой пленки.
  • Следует учитывать коэффициент теплового расширения. Медь в процессе нагревания расширяется достаточно сильно. При охлаждении происходит обратный процесс. Если формированию шва это никак не препятствует, то после его застывания будут наблюдаться разрывы и трещины.
  • Жидкий металл поглощает кислород и водород. Закись меди имеет другую температуру плавления, нежели чистый металл, что существенно осложняет работу. Водород, вступая в реакцию с кислородом, образует внутри жидкого металла пузырьки с водяным паром. После сварки в зоне шва наблюдаются трещины, а сам металл становится пористым.
  • Изменение температуры в широких диапазонах за малые промежутки времени приводит к реструктуризации кристаллов. Мелкозернистая структура превращается в крупнозернистую. Такие изменения приводят к повышению хрупкости меди в зоне шва.
  • Внутренние дефекты свариваемых деталей возникают при плавлении и кристаллизации. Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности, медь быстро плавится и после этого сразу же кристаллизуется.
  • Показатель текучести данного металла в несколько раз превышает показатель для стали. При работе с толстыми заготовками приходится нагревать материал до высоких температур. В таком случае проплавка кромки практически невозможна. Именно с проблемой текучести при сварке меди применяют двустороннюю технологию. Следует помнить, что сложны вертикальные и потолочные работы.
  • Такие свойства меди, как прочность и пластичность, зависят от температуры. Если температура металла находится в пределах 200°C градусов, то эти параметры достаточно высокие. Но при дальнейшем нагревании металла происходит их резкое снижение. Для меди температура в 550°C градусов является критической, так как пластичность практически исчезает. Это еще один фактор, который способствует появлению трещин в зоне ведения сварки.

Еще раз отметим, что чистую медь легче сваривать, чем медь с различными примесями. Также неприхотлива и раскисленная медь. Это металл с низким содержанием кислорода.

Но, к сожалению, на практике подобные материалы встречаются редко, поэтому для качественной сварки приходится применять флюсы, присадки, а работу вести в среде защитного газа. В качестве присадок используются такие раскислители, как марганец, кремний, алюминий. Имея в наличии электроды, стержни которых содержат перечисленные элементы, можно медь варить в режиме ручной дуговой сварки (MMA).

Свойства материала

Получение неразъемного соединения медных сплавов требует знания и понимания всех процессов, происходящих в . Фосфор, сера и свинец, входящие в состав сплава, положительно влияют на качество шва. Но есть целый ряд отрицательных свойств материала:

при большом уровне нагрева медь начинает сильно окисляться. Это приводит к образованию тугоплавких включений, впоследствии вызывающих трещины на сварочном шве;
охлаждаясь, материал шва подвергается сильной усадке. Такая особенность приводит к локальным трещинам;
при нагреве металл начинает поглощать газы. Такая особенность повышает образование раковин и непроваров

Поэтому важно при сварке применять защитные флюсы и инертные газы, которые препятствуют попаданию в шов кислорода;
при сваривании меди с нержавейкой или другими материалами, при разогреве, происходит образование зернистости. Это обусловлено неоднородностью материалов

Такой стык становится хрупким и ненадежным;
при сварке необходимо ставить большой ток. Это обусловлено высокой электропроводностью меди. Поэтому бытовой маломощный конвектор лучше оставить для сварки стали, а для меди использовать мощный промышленный аппарат;

Большой уровень текучести материала при высокой температуре плавления не позволяет обеспечить надежный шов при потолочном или вертикальном соединении. Варят медь только в нижнем или горизонтальном положении. Для лучшего качества шва надо предварительно нагреть заготовки.

Ручная дуговая сварка медных сплавов

Вообще, дуговая электросварка меди используется часто, особенно в домашних условиях. Целесообразность применения зависит от скорости процесса. При этом может использоваться сварка меди полуавтоматом или автоматом.

Технология сварки меди заключается в следующем.

  • Производится очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений, для чего используется любой растворитель.
  • Затем счищается оксидная пленка с помощью железных щеток, наждачки или другим абразивным инструментом.
  • Далее производится сам процесс сваривания электродом.

Но так как толщина медных деталей может варьироваться в больших пределах, то и сам режим сварки будет отличаться. К примеру, для соединения заготовок толщиною 6-12 мм, необходимо разделать кромки так, чтобы образовался V-образный зазор. При этом угол между кромками должен быть в пределах 60-70°. Если используется двусторонняя сварка, то угол можно уменьшить до 50°. Зазор между деталями создается путем сдвига заготовок, чтобы между ними образовалась щель шириною 2,5% от длины самого сварочного шва.

Если раздвижение деталей не производится, то необходимо провести их прихватку. Прихватка проводится неполным проваром шва длиною по 30 мм через каждые 300 мм. При этом должен сохраняться зазор размером 2-4 мм. При самой сварке меди инвертором, доходя до прихватки, ее необходимо удалить, сбив любым ударным инструментом. Потому что двойной провар меди приведет к изменению ее структуры и появлению дефектов внутри сварочного шва.

Если свариваемый металл имеет толщину больше 12 мм, то лучше использовать Х-образную разделку кромок, а соответственно и двустороннюю обварку. Если по каким-то причинам использовать данную разделку невозможно, то можно использовать V-образную. Правда, придется полностью заполнять зазор, на что уйдет больше электродов и времени.

Полезные советы

  • Стыковые соединения варить лучше на подкладках, которые будут понижать температуру в зоне сварки и не давать металлу утекать сквозь зазор. Здесь можно использовать подкладки стальные, медные, графитовые и другие. Ширина подкладки 40-50 мм.
  • Перед сваркой меди электродом необходимо кромки подогреть до 300-400С.
  • Стержень электродов, используемых для сварки медных сплавов, должен изготавливаться из меди или бронзы с легирующими добавками (кремний, марганец и так далее).

Подготовка металла

Качественный результат сварки меди зависит не только от выверенных действий сварщика, но и  от проведенного подготовительного этапа

Сначала следует обратить внимание на форму заготовки. Обычно это труба или лист

Первая процедура связана с кроением. По размерам вырезают нужную заготовку. В некоторых случаях приходится деталь порезать на несколько частей.

Разделка кромок – обязательная процедура. Предполагается исключительно механическая обработка торцов заготовок. Очистив поверхность металла от загрязнений, приступают к снятию оксидной пленки. Она видна невооруженным глазом. Деталь без пленки блестит, а окисел представляет собой мутноватый налет. Подготовленные торцы обрабатываются наждачной бумагой или металлической щеткой. После завершения этих работ металл следует обезжирить.

Не следует применять наждачку с крупным зерном, так как на поверхности заготовки могут остаться глубокие задиры. Среди популярных способов обработки детали и присадочной проволоки выступает травление. Это выдерживание заготовок в специальном растворе, приготовленном на основе азотной, соляной или серной кислоты. До нужной концентрации раствор доводится путем смешивания кислоты с водой. После травления поверхности необходимо промыть в воде, а затем просушить.

Медь требует предварительного прогрева в тех случаях, когда толщина деталей превышает 1 см. Прогрев газовой горелкой или в печи также входит в перечень подготовительных работ. Перед непосредственным свариванием детали совмещают так, чтобы между кромками образовывался небольшой зазор. Фиксировать заготовки можно струбцинами или прихватками, очищенными от инородных частиц. К дополнительным приспособлениям относят экраны для защиты места сварки от ветра и графитовые подкладки. Графит хорошо отводит тепло. Помимо этого, подкладка препятствует растеканию расплавленного металла.

Отдельные модели

ОЗБ -3

Площадь использования этой марки достаточно широка, то есть вы можете использовать её для сварки бронзы так же как для сварки меди, её сплавов

Главное в нем это его покрытие. Советуется использовать такой вид внизу, с использованием постоянного тока.

ОЗМ-2

Такой вид достаточно специализирован, поскольку используется только для работы с чистой медью без любых до мешок или же других цветных металлов. Тонкие участки металла можно не нагревать перед началом сварки.

Материал расходуется со средней скоростью. Что бы например заплатить около 1 километра вам будет достаточно полутора килограммов электродов-это не много и не мало.

ESAB OK 94.25

Ну а теперь приступим к разбору импортного производителя. Мы бы хотели рассказать, а разновидности одной заграничной фирмы, как ESAB, которая уже давно заняла наш рынок. Но их продукция интересует не только специалистов, но также аматеров в этом деле.

Линия ESAB OK 94.25 является достаточно универсальной, одинаково удобной для сварки разных видов цветного металла.

Вы можете заварить нею мед, её не чистые сплавы, бронзу латук и так же множество других цветных металлов.

У них есть своя особенность, что качественной обличает её от других. Ним вы можете направить цветной металл на стальное покрытие, чтобы избежать коррозии стали. Если вам нужно проварить толстые участки, то лучше всего все таки прогреть нужное место.

ESAB OK 94.35

Такая марка уже не настолько разноплановая, но конечно имеет и свои особенные плюсы. У него качественное покрытие из рутила, это обеспечивает дуге непрерывное горение и также делает её легковоспламеняющийся.

Вы можете сварить медь, никель. Наиболее популярен, продуктивен он при наплавке бортов. Металл, что на плавиться отлично защищает от коррозии. Он прост в использовании, подойдёт для работы новичков.

ESAB OK 94.55

Они немного отличаются, от тех, про которые мы вам уже рассказали. Главным моментом при работе с ними остаться покрытие, Так что в освоении для новичков такая марка достаточно сложна и лучше начать с чего-либо по проще.

Также особенность в том, что, чтобы получить высокое качество работы нужно работать с короткой дугой.

А для не опытных сварщиков это очень не простое задание. Существуют рекомендации по поводу шва, их лучше делать внахлёст и короткими отрезками. Такая марка годиться для сварки и направления латука, меди, бронзы.

Ещё такой электрод тонкий от 2 до 4 миллиметров, там что с ним можно выполнять более тонкие работы.

ZELLER 390

В таком виде марки как в предыдущем главное-это покрытие. Такая марка точно должна удивить опытных, часто практикующих специалистов. В магазинах существует большой ассортимент до длиннее и диаметру. Длина есть в промежутке 300-450 миллиметров.

А диаметр начинается от 2,5 и заканчивается 5 миллиметрами. Если вы варите электродами 2,5 миллиметра сила тока не должна превышать 10 Амперов. Если же 3 миллиметра, то 130 Ампер, и для 4 миллиметров не выше 170 Амперов, для 5 — до 200 Амперов.

Такие швы не подвергаются коррозиям, качественны и будут держаться много лет. Также можно поговорить по электроды для контрактной сварки. Это такие медные концы, что нужно приспособить к аппарату, они будут проводить ток. Их изготовляют из чистой меди.

Подготовка к сварке

Разделку меди и ее сплавов на мерные заготовки можно выполнять шлифовальной машинкой, труборезом, на токарном или фрезерном станке, а также плазменно-дуговой резкой.

Кромки под сварку подготавливают механическим способом. Для меди толщиной 6-18 мм рекомендуются V- и X-образные разделки.

Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Механическую зачистку кромок выполняют наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать наждачную бумагу и абразивный камень с крупным зерном не рекомендуется.

Главное при сварке меди — защита сварочной ванны от кислорода. Она достигается при помощи раскисления фосфором, алюминием и серебром. Поэтому следует использовать электродную проволоку, легированную этими раскислителями.

Свариваемые кромки и присадочную проволоку можно очищать травлением в растворе, состоящем из:

  • 75 см3/л HNO2;
  • 100см3/л H2SO4:
  • 1 см3/л НСl

с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом.

Предварительный подогрев конструкций с толщиной стенки 10-15 мм возможен газовым пламенем, рассредоточенной дугой или другими способами.

Сборку стыков под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор в стыкуемых заготовках соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и осмотреть, чтобы на них не было горячих трещин. При сварке в нижнем положении используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.

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