Виды сварки меди и природные особенности металла

Виды сварки меди и природные особенности металла

Плавление меди происходит путем контакта изделия с высокими температурами в 1080—1083°С. Если интервал температур находится в диапазоне 300—500°, медь и ее сплавы обладают ломкостью. Медь в жидкой консистенции способна растворять газы, в том числе кислород и водород, что значительно затрудняет ее сварку.

С кислородом этот металл образует закись меди, дающую промежуточный сплав Cu + Cu20, который располагается по границам зерен.

Поскольку температура плавления промежуточных сплавов на 20° ниже температурной границы плавления чистой меди, то в результате контактной сварки образуются горячие трещины при кристаллизации шва.

Мелкие трещины могут образоваться в результате сварки в расплавленной меди, где содержится закись меди, в контактном режиме с водородом.

Это явление называют «водородной болезнью меди», так как она возникает в результате контакта меди с водородом с участием кислорода, причем в результате дополнительно образуется водяной пар, способствующий образованию трещин в металле шва при расширении.

Высокая теплопроводность (в 6-7 раз выше теплопроводности стали) и жидкость консистенции в расплавленном состоянии также значительно затрудняют произведение сварочных работ с медью и ее сплавами. Чем меньше кислорода содержится в меди в виде закиси, тем лучше металл поддается контактной сварке.

Сварка медных шин и других изделий может быть затруднена примесями свинца, мышьяка, сурьмы и висмута. Наилучшим образом поддается сварке электролитическая медь, в которой содержится не более 0,4% примесей. А вот литейная медь, в составе которой содержится до 1% примесей, не так хорошо сваривается.

Повысить прочность шва при сварке можно при помощи хрома, марганца, железа, никеля и тантала. Существуют различные виды сварки меди, каждый из которых характеризуется некоторыми особенностями.

Газовая сварка меди

В этом случае используется ацетилено-кислородная сварка, которая обеспечивает самое высокое нагревание ядра пламени. Газовая горелка является тепловым источником малой сосредоточенности, что влияет на поддержание оптимальных размеров сварочной ванны.

Для изделия с размером, не превышающим 10 мм в толщину, рекомендуют использовать две горелки, одна из которых выполняет подогрев, а вторая используется для сварки. При двусторонней сварке с применением двух горелок подогрев не выполняется.

Для сварки меди и бронзы используется нормальное пламя.

Защита металлической основы сварочной ванны от окисления, наряду с защитой окружающей среды от негативного воздействия продуктов сгорания, производится путем извлечения закиси меди при помощи флюсов или присадочной проволоки.

Флюсы для сварки меди содержат некоторые соединения бора (борную кислоту, борный ангидрид и др.), которые способны растворять закиси меди, в результате чего образуется легкоплавкая эвтектика, впоследствии выводящаяся в шлак.

Кроме соединений бора, во флюсах могут присутствовать фосфаты. Флюсы наносятся на обезжиренные и зачищенные свариваемые кромки, на сторону – по 10-12 мм.

В качестве дополнения при помощи присадочного металла можно наносить компоненты флюса и жидкое стекло с добавками древесного угля в качестве покрытий (10—20%).

В процессе сварки алюминиевых бронз надо вводить в состав флюсов фториды и хлориды, прекрасно растворяющие А12О3, получающийся при окислении алюминиевых сплавов в составе бронзы.

Для  меди, а особенно для латуни, очень удобно использовать газообразные флюсы в виде азеотропного раствора борно-метилового эфира и метилового спирта.

Пары такого раствора поступают в горелку через специальную деталь, пламя приобретает зеленый цвет, органическая часть подвергается сгоранию, а В2О3 не наносит вреда сварочной ванне.

Газовая горелка должна соответствовать требованиям безопасности, особенно если производится спайка медных труб большого диаметра, когда требуется использовать значительные объемы газа.

При выполнении сварки изделий из чистой меди до 3-4 мм в толщину применяется медная проволока М1 или М2, поскольку медь не успевает хорошо окислиться.

При условии большой толщины изделий из меди, для выполнения сварочных работ необходимо применять специальную присадочную проволоку, легированную окислителями (до 0,2% Р и 0,3% Si).

Состав такой проволоки должен совпадать с веществами, содержащимися в основном металле. Использование окислителей для выполнения работ с другими металлами не лимитируется так строго, как для сварки меди. Например, при сварке латуни с целью уменьшения потерь цинка применяют кремнистую латунь в качестве присадочного материала (ЛК 80-3).

Проковку шва после сварочных работ выполняют в холодном состоянии для медных изделий толщиной до 4-5 мм для повышения прочностных и пластических свойств. При условии большей толщины проковка производится после нагревания до 400—3000С и с последующим отжигом.

Сварка меди при помощи угольного электрода

Сварка меди и сплавов осуществляется дугой, которая горит между самим изделием и угольным электродом, а также при помощи независимой дуги пламени между двумя отдельными угольными электродами.

Дуговой разряд – это источник энергии для сварки. Технологические приемы, составы сварочных флюсов и присадочного металла остаются аналогичными газовой сварке. С использованием проволоки БрКМцЗ-1 можно производить сварку меди даже на воздухе.

Полученные в результате сварки соединения соответствуют требованиям к механическим свойствам, однако тепло- и электрофизические свойства могут быть резко снижены. Сварка меди и соответствующих медных сплавов при помощи угольных электродов применяется достаточно редко, поскольку этот процесс является малопроизводительным.

Ручная дуговая сварка с использованием покрытых электродов

Ручная электродуговая  производится с использованием электродов и позволяет в результате получить соединения с удовлетворительными механическими свойствами, однако состав металла на швах будет отличен от состава основного металла по причине легирования окислителями в процессе сварке.

При сварке меди и медных сплавов окислители вводят в электродную проволоку и в электродное покрытие. Электродные покрытия в своем составе одержат сухую шихту, замешанную на жидком стекле (класс А), — она составляет 20—25% от массы шихты.

Однако тепло- и электропроводность полученных соединений ниже, чем у чистой меди, особенно если это – медные сплавы. В процессе сварки покрытыми электродами отмечается значительное разбрызгивание, а металл шва очень часто содержит поры.

Для выполнения сварки меди и медных сплавов более 4-5 мм в толщину рекомендуют выполнить подогрев до 300—5000 с.

 Дуговая сварка меди под флюсом

Дуговая сварка меди и медных сплавов под флюсом может осуществляться под слоем плавленого флюса при помощи неплавящегося угольного или графитового электрода, плавящегося электрода и плавящегося электрода, покрытого слоем керамического флюса.

При выполнении сварки под флюсом с помощью угольного электрода, его затачивают, придавая вид плоской лопатки. Сборка под сварку производится с закладкой присадочного металла встык (латунь, томпак) для окисления металла шва.

Необходимо засыпать прокаленный флюс ОСЦ-45. Сварка производится на постоянном токе с обратной полярностью; подогрев тока создают в результате замыкания определенного электрода на изделие.

Сварка меди и медных сплавов под плавлеными флюсами плавящимися электродами является достаточно высокопроизводительным способом.

Состав металла на швах в результате  изменяется незначительным образом, а металл сохраняет практически все свои физические свойства.

Самые лучшие результаты характерны для сварки под флюсом АН-М1 со следующим составом: 55% фтористого магния, 40% фтористого натрия, и 5% фтористого бария.

В качестве хорошего электродного металла используются медные проволоки М1 или МО.

С целью повышения механических свойств сварных соединений применяются легированные проволоки из сплавов меди БрКМцЗ-1; БрАЖМцЮ-3-1,5, однако в этом случае значительно снижаются тепло- и электропроводность состава металлов на швах.

Выполняется на постоянном токе с обратной полярностью; коэффициент расплавления проволоки составляет примерно 20 г/(А-ч). При применении сварки к изделиям толщиной выше 15 мм рекомендуют выполнить разделку под углом 900 с притуплением, а в других случаях – применить сварку расщепленным электродом.

Работы производятся на графитовой подкладке или флюсовой подушке. Подготовку кромок и электродной проволоки необходимо выполнить особенно тщательно, зачистив до металлического блеска и обезжирив.

Флюс следует прокалить при температуре 300-400 0С. Сварка производится при жестком закреплении или с использованием прихваток контактным способом. Для выполнения сварки латуни Л63 и Л062-1 применяется медная проволока с использованием плавленых флюсов МАТИ-5 или АНФ-5. Этот способ предусматривает получение соединений меди со сталью.

Сварка в таком случае предусматривает смещение электрода на медь и подбор такого режима, при котором бы соблюдался контактное взаимодействие со сталью в течение минимального периода времени, чтобы можно было избежать хрупких прослоек, так называемой диффузии меди между крупинками стали.

Керамический флюс К-13 МВТУ применяется в процессе сварки меди, меди со сталью и наплавки меди на сталь.

Флюс содержит следующие компоненты, %: плавиковый шпат — 20; глинозем — 20; бура безводная — 15—19; мел — 15; магнезит — 15; кварцевый песок — 8-10; порошок алюминия 3-5.

Шихта замешивается на жидком стекле, гранулируется, после сушки прокаливается в течение 1-2 ч при температуре 450 0С. Сварка производится на постоянном токе с обратной полярностью контактным способом, при закреплении на подкладке из охлажденной меди или на графите.

Электрошлаковая сварка меди и медных сплавов

Сварку меди значительной толщины (30—55 мм) можно производить электрошлаковым процессом при помощи пластинчатого электрода.

В ИЭС Е. О. Патона были разработаны флюсы для такого процесса, которые содержат фториды щелочных и щелочноземельных металлов.

Температура плавления меди должна быть выше температуры контактного плавления флюсов.

Читайте также:  Пайка микросхем: что следует знать о тонкостях процедуры?

Дуговая в защитных газах

Автоматическая, полуавтоматическая и ручная сварка меди среди различных защитных газов могут производиться с использованием плавящегося и неплавящегося (вольфрамового) электрода.

Источник: http://GoodSvarka.ru/metalov/medj/

Особенности сварки меди

Темы: Сварка меди, Технология сварки.

Медь и сплавы на ее основе широко применяются во многих отраслях современной техники, что объясняется в первую очередь их специфическими физико-механическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью против коррозионных и эрозионных разрушений в ряде агрессивных сред, высоким уровнем механических свойств при низких температурах и др.

Особенность сварки меди в том, что 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 Сu2С2; с азотом практически не реагирует, что позволяет использовать его в качестве защитного газа при сварке чистой меди.

В промышленности используют медь различных марок в зависимости от чистоты по ГОСТ 859-2001.

: взаимодействие с кислородом

Кислород, если не при менять соответствующих защитных мер, окисляет медь при высоких температурах. Темп окисления существенно возрастает при температуре меди >900оС и особенно тогда, когда она расплавлена.

Кислород в меди находится в связанном состоянии – в виде закиси меди (Сu20), которая образует с медью эвтектику (Сu + Сu2O) с температурой плавления 1065oС, несколько меньшей температуры плавления меди.

Поэтому при охлаждении расплавленной меди, затвердевая, эвтектика располагается по границам кристаллитов меди, тем самым ухудшая ее механические и технологические свойства. В то же время при нагревании до 1065ос твердой меди, содержащей кислород, эвтектика оплавляется на границах кристаллитов меди, охрупчивая металл.

Все это может привести к образованию трещин в металле при его нагружении, в том числе вызванном сварочными напряжениями.

Температура плавления закиси меди (не в виде эвтектики) 1235oС, выше температуры плавления меди. При охлаждении закись меди также затвердевает по границам кристаллитов меди, снижая ее механические свойства.

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

Особенности сварки меди: взаимодействие с серой.

Сера хорошо растворима в жидкой меди и практически нерастворима в твердой. Содержание серы в меди регламентирует ГОСТ 859-2001, и ее присутствие в ограниченном количестве [до 0,1 % (мас.)] существенно не отражается на сварке.

Особенности сварки меди: взаимодействие с водородом.

Водород влияет на качество сварных соединений из меди и ее сплавов, вызывая пористость в металле шва и образуя трещины. 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 при кристаллизации изменяется почти в 2 раза сильнее, чем в железе.

Это приводит к тому, что при высокой скорости кристаллизации сварочной ванны в процессе сварки меди газ не успевает выделяться из металла, образуя поры или концентрируясь в микронесплошностях, и создает высокое давление, при котором зарождаются трещины.

При сварке не исключена возможность образования дефектов в результате термической диффузии водорода из основного металла к шву. Накапливаясь вблизи линии сплавления, водород создает пористость в ОШЗ.

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.

Источник: http://weldzone.info/technology/materials/144-cu/673-osobennosti-svarki-medi

Особенности сварки цветных металлов

Главная » Статьи » Особенности сварки цветных металлов

Особенности сварки цветных металлов

Цветные металлы и сплавы по своим физико-химическим свойствам резко отличаются от сталей, что необходимо учитывать при выборе вида сварки и технологии.

По химической активности, температурам кипения и плавления, теплопроводности, плотности, механическим характеристикам, от которых зависит свариваемость, цветные металлы можно разделить на группы: легкие (алюминий, магний, бериллий); активные и тугоплавкие (титан, цирконий, ниобий, молибден, тантал, хром); тяжелые (медь, никель); драгоценные (золото, серебро, платина).

Специфика физико-химических свойств цветных металлов определяет особенности их поведения в условиях разных видов обработки, в первую очередь при сварке.

Температуры плавления и кипения цветных металлов относительно невысокие, поэтому при сварке легко получить перегрев и даже испарение металла.

Если сваривают сплав металлов, то перегрев и испарение его составляющих может привести к образованию пор и изменению состава сплава.

Способность цветных металлов и их сплавов легко окисляться с образованием тугоплавких оксидов значительно затрудняет процесс сварки, загрязняет сварочную ванну оксидами, снижает физико-механические свойства сварного шва. Ухудшению качества сварного соединения способствует также повышенная способность расплавленного металла (сплава) поглощать газы (кислород, азот, водород), что приводит к пористости металла шва.

Большая теплоемкость и высокая теплопроводность цветных металлов и их сплавов вызывают необходимость повышения теплового режима сварки и предварительного нагрева изделия перед сваркой.

Сравнительно большие коэффициенты линейного расширения и большая литейная усадка приводят к возникновению значительных внутренних напряжений, деформаций и к образованию трещин в металле шва и околошовной зоны.

Резкое уменьшение механической прочности и возрастание хрупкости металлов при нагреве могут привести даже к непредвиденному разрушению изделия. Для выполнения качественного сварного соединения принимают различные технологические меры, учитывающие особенности каждого металла (сплава).

Следующая глава

info.wikireading.ru

Особенности сварки цветных металлов и сплавов

Объёмы применения цветных металлов с каждым годом становятся всё больше и больше. Наиболее популярные из них – титан, медь, алюминий и никель, используются в различных отраслях промышленности, как в чистом виде, так и в форме сплавов. При этом, обладая рядом особенностей, эти материалы достаточно трудно плавятся и варятся.

Хотя сварка цветных металлов и сплавов является наилучшим способом соединения изготавливаемых из них конструкций.

Особенности цветных металлов

Особенности и технология сварки цветных металлов бывают такими:

  • Все эти материалы обладают сродством к кислороду, благодаря чему некоторые из них даже используются как раскислители.
  • Окислы, образующиеся в процессе плавки этих металлов, более тугоплавкие, чем сам материал, в результате чего сварочный шов засоряется ими. При меньшей температуре плавления окислов на сваренной поверхности могут возникнуть трещины.
  • Часть таких металлов (а именно, алюминий, магний и медь) быстро остывают, а, значит, требуют и большей мощности источника, при помощи которого производится сварка.
  • В сплавах разные компоненты имеют и различную температуру плавления, что создаёт опасность испарения более лёгких веществ.
  • Тяжёлые сплавы могут проваливать под своим весом сварочные ванны, а слишком непрочные – разрушается при незначительном ударе.
  • Каждый цветной сплав активнее, чем чёрные металлы, взаимодействует с газовой средой.

Таким образом, получается, что газовая сварка цветных металлов должна учитывать ряд их особенностей, которые являются различными для каждого материала.

Сварка меди и сплавов

Основным предназначением, как самой меди, так и созданных на её основе сплавов является химическое машиностроение, где из них изготавливают различные трубопроводы, сосуды и ёмкости.

При необходимости сварки меди угольными или графитовыми электродами процесс выполняется при помощи токов прямой полярности. Дуга должна иметь длину от 35 до 40 мм, а сечению присадочного прутка лучше быть равным по ширине 20–25 мм. Флюсом при этом служат смесь из металлического магния (5%) и прокаленной буры (95%), а сама сварка стыков производится на прокладке из асбеста или графита

При выполнении ручной сварки медных изделий (обычно делается для изделий толщиной более 2 мм) используются постоянные токи обратной полярности, а температура изделий достигает 400 градусов. Сварка в защитных газах производится с применением аргона и гелия. В качестве присадочного материала обычно берётся бронзовая проволока.

Сварка алюминия и сплавов

Алюминиевые сплавы и сам этот металл необходимы, как правило, в пищевой или химической промышленности. За счёт высокой прочности, коррозионной стойкости и лёгкости их применяют также и в машиностроении, и в строительстве.

Электроды для сварки используют в основном угольные.

Ручная сварка такого типа целесообразна при толщинах металла 1,5–20 мм, а также при необходимости заварки дефектов алюминиевых изделий. Если материал не толще 2 мм присадочная проволока не нужна.

Дуговой тип сварки алюминия и изделий из него производится при помощи металлических электродов. Сварка ведётся постоянными токами обратной полярности, а листы металла предварительно подогревают: если толщина составляет 6–8 мм, до 200 градусов, для листов 8–16 мм – до 400 градусов. Для толщин металла более 20 мм дополнительно требуется разделка кромок.

Сварка аргоном цветных металлов в случае с алюминием производится с использованием аргона 1-го и высшего сорта.

Материал электрода в этом случае – вольфрам, а необходимость в разделке кромок определяется, исходя из толщины металла: до 4 мм – не нужна, более 4 мм – кромки разделываются.

Величину силы тока в первом случае выставляют в амперах в 50 раз больше толщины металла в мм, во втором – в 35-40 раз больше.

Сварка никеля и сплавов

Для никеля, прочного и пластичного, а также жаростойкого материала, в современном мире нашлось применение, как для одного из важнейших легирующих элементов. Впрочем, используют его и в химической, и в электрохимической промышленности.

Сварка никеля может быть связана с возникновением в районе шва трещин и пор, причиной чего являются растворяемые при высокой температуре газы. Для предотвращения подобного в металл вводят специальные элементы, например, типа Mn и Mg, образующие тугоплавкие соединения с серой и, таким образом, связывающие её.

Читайте также:  Чем же хорош станок для резки арматурной стали?

Для сварки никеля используют, как правило, металлические электроды и постоянный ток обратной полярности. Марка электродов, которые требует аппарат для сварки цветных металлов в данном случае, «Прогресс-50» или же Н37к.

Для сплавов, в состав которых входит не только никель, но и медь, необходимы электроды марки МЗОК. Для никель-молибденовых сплавов лучше всего подойдут электроды марки ХН-1.

Если же существует необходимость в проведении аргонодуговой сварки, необходимы вольфрамовые электроды, а также введение в состав свариваемого материала кремния, ниобия и алюминия.

Сварка титана и его сплавов

Титан пользуется популярностью в специализированных технических отраслях. Применяют его и в самолетостроении, машиностроении и даже в атомной энергетике.

Сварка цветных металлов типа титана и его сплавов связана с некоторыми особенностями. Например, с высоким сродством титана с кислородом, а также появление трещин при остывании материала ниже 100 градусов. Пластичность титана увеличивается за счёт воздействия не только с кислородом, но и с азотом. При этом, правда, снижается пластичность и повышается стойкость к воздействию коррозии.

Качественный титан можно получить, ограничив содержание в нём азота, водорода и кислорода. Большая же прочность требует выбора рационального режима варки.

При сварке титана аргоном потребуется этот газ только самого лучшего (1-го или высшего) сорта, а сам процесс ведётся постоянными токами с прямой полярностью. Для того чтобы результат сварки был как можно лучше, применяются герметичные камеры с инертным газом.

steelguide.ru

Особенности сварки цветных металлов – тема заинтересует людей так или иначе имеющих отношении к сварочным работам. Статья полностью посвящена особенностям сварки цветных металлов.

Особенности сварки цветных металлов – в различных отраслях промышленности

Сварочные работы являются необходимым этапом производства не только в строительстве и металлургии, но и во многих других отраслях промышленности.

При этом в электронике, электротехнике, приборостроении, точном машиностроении, а также аэрокосмических и военных областях довольно часто посредством сваривания приходится соединять элементы из цветных металлов.

В этом случае процесс отличается некоторыми особенностями сварки цветных металов, речь о которых пойдёт далее.

Медь и латунь – особенности сварки

Медь и её сплавы широко распространены в электротехнике, так как медь обладает высокой электропроводностью.

Для сварочных работ с этими материалами обычно используются медные шарики, диаметр которых не превышает 0,5 мм.

Обязательным элементом сварочного процесса является наличие защитной среды (азота), которая препятствует контакту разогретой меди с содержащимися в воздухе кислородом, водородом, серой, фосфором и галогенами.

Особенности сварки цветного метала латунь, немного отличается от медной сварки. Латунь — это сплав меди с цинком. Последний выгорает и испаряется в процессе сварки, из-за чего в сварных швах могут образовываться микротрещины.

Испарения цинка ядовиты, поэтому все работы необходимо проводить исключительно в респираторе. Перед началом работ с использованием латунной проволоки свариваемые поверхности предварительно обезжириваются, а сам процесс проводится под флюсами, температура плавления которых должна быть ниже, чем у меди.

Для укрепления полученного таким образом шва необходима проковка, осуществляющаяся при температуре 650 С.

Особенности сварки алюминиевых сплавов

В процессе сваривания компонентов из алюминия и его сплавов применяется алюминиевая сварочная проволока. Для получения особо прочных швов используется легированная проволока, позволяющая дополнительно не утяжелять готовые изделия.

Сложности при сварке алюминиевых заготовок обуславливается наличием на обрабатываемых поверхностях тугоплавкой оксидной плёнки, препятствующей сплавлению основного материала с присадочным.

Помимо этого, при нагревании оксидных плёнок некоторые входящие в их состав вещества могут испаряться, что в свою очередь может повлечь образование пустот в сварных швах.

Для минимизации толщины оксидных плёнок на поверхностях сварные швов, во время сварки рекомендуется повышать температуру и проводить ее в среде защитных газов с применением специализированных флюсов.

Сварка титана и её особенности

Из-за высокой химической активности титан и его сплавы варят неплавящимся электродом в защитной среде инертных газов аргона или его смеси с гелием. При этом защиту рекомендуется снимать не ранее, чем материалы остынут ниже 400 С.

Сварка производится вольфрамовыми электродами, причём металл толщиной от 0,5 до 1,5 мм сваривается встык без зазора и без присадок, а если его толщина превышает 1,5 мм, то в качестве присадки используется титановая проволока, подаваемая по мере плавления.

Качество шва оценивается по цвету — он должен быть серебристым и однотонным. Наличие наплывов после сварки не допускается. Для улучшения качества сварных швов применяются флюсы-пасты на основе фтористого кальция с различными добавками, а при толщине свариваемых деталей менее 2 мм рекомендуется работать в режиме импульсного тока.

Последнее позволяет снизить температуру обрабатываемых поверхностей, что положительно сказывается на пористости швов, приводя к снижению значений этого параметра.

Как мы видим, особенности сварки цветных металлов отличаются друг от друга, но и имеют некоторые общие моменты.

sovetinfo.com

Особенности сварки цветных металлов

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

К цветным относят большинство конструкционных металлов за исключением железа и его сплавов с углеро­дом (сталь, чугун). Цветные металлы и их сплавы при на­греве вступают во взаимодействие с окружающим возду­хом гораздо сильнее, чем черные.

Результат этого взаимо­действия — ухудшаются физико-механические свойства сварных соединений, что накладывает отпечаток на тех­нологию сварочных работ. Как правило, большинство цветных металлов образуют систему оксидов, тугоплав­кость которых значительно больше, чем самого металла.

Это приводит к появлению окисных включений в масси­ве шва, что отражается на его качестве. Большинство цветных металлов обладает значительно большей тепло­проводностью, чем сталь, что способствует быстрому ох­лаждению сварочной ванны.

Это обстоятельство накла­дывает отпечаток на подбор источников сварочной дуги, режимов сварки, а в ряде случае требует предварительно­го и сопутствующего подогрева. Количество цветных ме­таллов, используемых для технологических целей, очень велико. Поэтому остановимся только на некоторых из них, наиболее часто применяемых в конструкционных целях.

Медь является одним из первых металлов, который человек начал использовать для своих нужд. Этот металл обладает теплопроводностью, в шесть раз превышающую теплопроводность железа. Чистая медь обладает низкой прочностью, но достаточно высокой пластичностью.

По­этому даже в холодном состоянии чистая медь легко под­вергается деформациям, что накладывает ограничения на ее использование в конструкционных целях.

Сплавы меди (брогіза, латунь) резко меняют ее физико-механические свойства, что значительно расширяет возможности их использования в-технологических целях.

Алюминий — один из самых распространенных в земной коре металлов. Это химически активный металл, легко вступающий в реакцию с атмосферными газами.

Однако оксидная пленка, быстро появляющаяся на поверхности алюминия, имеет защитные свойства и предохраняет ме­талл от дальнейшего атмосферного воздействия. Агрессив­ные среды (кислота, щелочь и т. д.) активно воздейству­ют на алюминий, разрушая его структуру.

Для нужд че­ловека алюминий используется повсеместно, поэтому технология сварочных работ в конструкциях этого метал­ла имеет очень важное значение.

Особенно это значение возросло с увеличением количества различных профилей из сплавов алюминия, позволяющих быстро и эффектив­но возводить достаточно прочные и долговечные ограж­дающие конструкции (оконные и дверные конструкции, различные типы раздвижных перегородок, зимние сады и т. д.).

Титан — металл с высокой прочностью и относитель­но небольшой (в два раза ниже, чем у железа) плотнос­тью.

Его прекрасные физико-механические свойства и высокая коррозионная стойкость позволяют применять титан во многих областях машиностроения, пищевой промышленности и т. д.

Температура плавления титана достаточно высока, поэтому для сварочных работ требу­ются значительные энергетические затраты. В расплавлен­ном состоянии титан становится химически активным, поэтому его сварка требует соблюдения специальных тех­нологических процессов.

Никель — жаропрочный металл с высокой коррозион­ной стойкостью и большим электрическим сопротивле­нием. Высокая химическая стойкость никеля позволяет его применение для конструкционных целей в агрессив­ных средах. Так, никель достаточно устойчив к воздей­ствию щелочных растворов, а также многих солей кислот. Никель часто используют в сплавах железа, меди, цинка, кобальта и других металлов.

Цинк отличается относительной мягкостью и высокой антикоррозийной стойкостью. В сухой среде практически не окисляется. При повышенной влажности на поверхно­сти цинка образуется пленка, защищающая металл от дальнейшего вредного воздействия.

Любой сварочный аппарат это электрический прибор, который получая ток из сети, преобразует его до нужных параметров и выдает электрическую дугу постоянного тока с высокой его силой (сто – двести ампер). …

Пожарная безопасность

Сварочные работы могут стать причиной пожара, если не выполняются элементарные требования противопо­жарной защиты. Причиной пожара могут стать искры и капли расп­лавленного металла, небрежное обращение с огнем сва­рочной горелки, наличие на …

Технология кислородной резки

Суть кислородной резки заключается в сгорании разре­заемого металла под воздействием струи кислорода и удале­нии из разреза шлаков, образованием которых неизбежно сопровождается этот процесс (рис. 95). Рис. 95. Схема выполнения газовой …

msd.com.ua

Источник: http://www.samsvar.ru/stati/osobennosti-svarki-cvetnyh-metallov.html

Сварка меди и ее сплавов: способы, технологии и оборудование

Медь и ее сплавы находит применение в самых разных отраслях народного хозяйства. Данный металл востребован благодаря своим физико химическим свойствам, которые также затрудняют и процессы обработки его структуры. В частности, сварка меди требует создания особых условий, хотя в основе процесса лежат довольно распространенные технологии термического воздействия.

Читайте также:  Сварка газопроводов - сложный, но необходимый процесс

Специфика сварки заготовок из меди

В отличие от многих других металлов и сплавов, медные изделия характеризуются высокой теплопроводностью, которая обуславливает необходимость увеличения тепловой мощности сварочной дуги. Вместе с этим требуется обеспечение симметричного теплоотвода из рабочей зоны, что минимизирует риски образования дефектов.

Еще один недостаток меди – жидкотекучесть. Это свойство становится препятствием при формировании потолочных и вертикальных швов. При больших сварочных ваннах подобные операции и вовсе не возможны.

Даже малые объемы работы требуют организации специальных условий с применением ограничительных подкладок на основе графита и асбеста.

Склонность металла к окислению также требует, чтобы в некоторых режимах с образованием тугоплавких окислов задействовались специальные присадки наподобие кремниевых, марганцевых и фосфорных гелей.

К особенностям сварки меди относят и поглощение газов – например, водорода и кислорода. Если не подобрать оптимальный режим термического воздействия, то шов получится некачественным.

В его структуре останутся крупные поры и трещины из за активного взаимодействия с газом.

Взаимодействие меди с примесями

Учитывать характер взаимодействия меди с разными примесями и химическими элементами в целом необходимо по той причине, что в процессе сварки этого металла часто используются электроды и проволока из разных материалов.

К примеру, алюминий может растворяться в медном расплаве, повышая его антикоррозийные качества и снижая окисляемость. Бериллий – повышает механическую стойкость, но снижает электропроводность. Впрочем, конкретные эффекты будут также зависеть от характера защитной среды и температурного режима.

Так, сварка меди при 1050 °C будет способствовать вхождению железного компонента в структуру заготовки с коэффициентом порядка 3,5%. Но в режиме порядка 650 °C этот показатель сократится до 0,15%.

При этом железо как таковое резко снижает коррозионную стойкость, электро и теплопроводность меди, но зато повышает ее прочность. Из металлов, которые не оказывают влияния на такие заготовки, можно выделить свинец и серебро.

Основные способы сварки меди

В разных конфигурациях допускаются все распространенные методы сварки, в том числе ручные и автоматические. Выбор того или иного способа определяется требованиями к соединению и характеристиками заготовки.

Среди наиболее производительных процессов можно отметить электрошлаковую и электродуговую сварку под флюсом. Если планируется получить высококачественный шов при единичной операции, то целесообразно обращаться к газовой технологии.

Данный подход к сварке меди и ее сплавов при малых температурных градиентах создает благоприятные условия для раскисления и легирования заготовки. В итоге шов получается положительно модифицированным и прочным.

Для чистой меди могут применяться техники дуговой сварки с вольфрамовыми электродами и защитными газовыми средами. Но, чаще всего работают именно с производными меди.

Какое оборудование применяется?

Предварительно медные изделия могут подвергаться обработке на токарных, шлифовальных и фрезерных станках с целью формирования мерных заготовок для сварки. В промышленности также используется техника плазменно дуговой резки, которая позволяет выполнять раскрой почти с идеальными кромками.

Непосредственно сварка меди осуществляется аргонно дуговыми установками, полуавтоматами, а также инверторными аппаратами. Сила тока оборудования может варьироваться от 120 до 240 А в зависимости от размеров заготовки.

Толщина электродов обычно составляет 2,5 4 мм – опять же, зависит от сложности и объемов работы.

Сварка меди аргоном

Один из самых популярных методов. В частности, применяется упомянутая техника аргонно дуговой сварки, предусматривающая использование вольфрамовых электродов. В процессе нагрева медь взаимодействует с кислородом, формируя на поверхности заготовки диоксидный покров.

На этом этапе заготовка становится податливой и требует подключения неплавящегося электрода. Например, прутки марки ММЗ 2 обеспечивают оптимальное качество шва при сварке меди аргоном с защитными средами.

Если не стоит задача сильного провара заготовки, то можно применить облегченный вариант сварки в азотной среде.

Это неплохой метод термического воздействия при невысоких показателях напряжения, но еще большего эффекта с точки зрения качества шва можно добиться при использовании комбинированных газов. Опытные сварщики, например, часто применяют смеси, на 75% состоящие из аргона.

Сварка с применением газа

В данном случае применяется ацетиленокислородная среда, благодаря которой значительно возрастает температура пламени. В рабочем процессе используют газовую горелку. Данный аппарат хорош своей производительностью, но его ограниченные возможности регулировки не позволяют тонко корректировать параметры сварочной ванны.

Нередко применяется и способ разделенного термического воздействия с подключением двух горелок. Одна служит для прогрева рабочей зоны, а вторая – непосредственно для газовой сварки целевой заготовки.

Такой подход рекомендуется использовать в отношении толстых 10 миллиметровых листов. Если же второй горелки нет, то можно выполнить двухсторонний прогрев по линии будущего шва.

Эффект получается не столь качественным, но основная задача реализуется.

Допускает газовая техника сварки и введение флюса для получения чистой структуры соединения. В частности, используются газообразные флюсы наподобие азеотропных растворов борнометилового эфира с метилом. Активные пары таких смесей направляются в горелку, модифицируя характеристики сварочной ванны. Пламя в этот момент обретает зеленоватый оттенок.

Особенности сварки угольным электродом

Способ дуговой сварки, который оптимально подходит для медных сплавов. Его главной отличительной чертой можно назвать эргономичность и универсальность – по крайней мере, во всем, что касается механики выполнения физических действий оператором.

К примеру, сварщик может осуществлять манипуляции прямо на воздухе, задействуя минимальный набор вспомогательных средств защиты. Связано это с тем, что угольные электроды в процессе нагрева отдают достаточный объем тепловой энергии, на которой и выполняется сварка меди низкой мощности.

Процесс получается малопроизводительным, но соединение обретает все необходимые механические качества.

Ручная дуговая сварка

Технология этого метода сварки предусматривает использование покрытых электродов. Это означает, что соединение получит достойные прочностные характеристики, однако состав структуры изделия в итоге будет отличаться от первичной заготовки.

Конкретные параметры модификации определяются свойствами легирующих раскислителей, которые как раз присутствуют в покрытии электрода. Например, в активном составе могут применяться такие компоненты, как низкоуглеродистый ферромарганец, плавиковый шпат, порошковый алюминий и т. д.

Допускает данная технология сварки меди и самостоятельное изготовление покрытий. Обычно для этого применяется сухая шихта, которую замешивают в жидком стекле. Такое покрытие делает шов более плотным, но электропроводность структуры значительно снижается.

Общий процесс сварки с покрытыми электродами характеризуется сильным разбрызгиванием, что нежелательно для меди.

Дуговая сварка под флюсом

Сам по себе флюс для сварочных работ с медью нужен в качестве стабилизатора дуги и, что особенно важно, как защитный барьер перед негативным влиянием атмосферного воздуха.

Процесс организуется с помощью неплавящихся графитовых или угольных электродов, а также с плавящимися прутьями под керамическим флюсом. Если используются угольные расходники, то электроды для сварки меди затачиваются до образования плоского наконечника в форме лопатки.

К рабочей зоне сбоку также подводится присадочный материал из томпака или латуни – это нужно для раскисления структуры шва.

Операция производится на постоянном токе с подогревами.

За счет нескольких барьеров защиты удается сохранить основную структуру заготовки, хотя чаще всего опытные сварщики стремятся улучшить состав материала благодаря легированной проволоке.

И вновь, предотвращая нежелательные течения расплава, рекомендуется изначально предусмотреть графитовую подложку, которая также выступит формой для флюса. Оптимальная рабочая температура для этого метода составляет 300 400 °C.

Дуговая сварка в защитной среде

Сварочные мероприятия с подключением инверторов и других полуавтоматических аппаратов осуществляют в газовых средах с подачей проволоки.

В данном случае помимо аргона и азота может использоваться гелий, а также различные комбинации газовых смесей.

К преимуществам данной техники относят возможность эффективного проплавления толстых заготовок при высокой степени сохранения механических свойств заготовки.

Мощное термическое воздействие объясняется высокоэффективными плазменными потоками в горящей газовой среде, но и эти параметры будут определяться характеристиками конкретной модели инвертора.

При этом техника аргонодуговой сварки меди более предпочтительна в отношении заготовок толщиной 1 2 мм. Что касается защитной функции газовой среды, то полностью на нее положиться нельзя. Остается риск окислов, пористости и негативного воздействия присадок от проволоки.

С другой стороны, аргоновая среда эффективно защищает заготовку от кислородного воздействия в воздухе.

Заключение

У меди немало особенностей, отличающих ее от других металлов. Но и внутри общей группы ее сплавов есть множество различий, которые в каждом случае обуславливают необходимость поиска индивидуального подхода к выбору оптимальной технологии формирования шва.

Например, газовая сварка подойдет в случаях, если нужно получить прочное соединение в крупной заготовке. Однако новичкам этот метод использовать не рекомендуется из за высоких требований к безопасности в работе с горелками и газовыми баллонами.

Высокоточные мелкоформатные операции сварки поручаются удобным и производительным полуавтоматам. С такой аппаратурой вполне управится и неопытный оператор, полностью контролируя параметры рабочего процесса. Не стоит забывать и о значимости газовых сред.

Их можно применять не только в качестве изолятора заготовки на время сварки, но и как способ повышения некоторых технико физических свойств материала. Это же касается и электродов, которые могут вносить положительный легирующий эффект.

Источник: https://autogear.ru/market/article.php?post=/article/58669/uu-svarka-medi-i-ee-splavov-sposobyi-tehnologii-i-oborudovanie

Ссылка на основную публикацию