Сварка меди и её сплавов

Медь получила большое примене­ние в технике благодаря высокой элек­тропроводности и теплопроводности, а также хорошей химической стойко­сти. При дуговой сварке меди сле­дует учесть, что теплопроводность меди примерно в шесть раз больше теплопроводности железа. При темпе­ратуре 500…600°С медь приобретает хрупкость, а при 700…800 °С проч­ность меди настолько снижается, что уже при легких ударах образу­ются трещины. Плавится медь при температуре 1083 °С.


Свариваемость меди в значитель­ной степени зависит от наличия в ме­талле различных примесей: висмута, свинца, сурьмы, мышьяка. Чистая электролитическая медь обладает на­илучшей свариваемостью. Расплавленная медь легко окисляется, обра­зуя оксид меди Си2О(I), и легко поглощает водород и оксид углерода. При охлаждении в объеме ме­талла выделяются пузырьки паров воды и углекислого газа, которые не растворяются в меди. Эти газы, расширяясь, создают большое внут­реннее давление и приводят к образо­ванию мелких межкристаллитных тре­щин. Это явление получило название водородной болезни меди. Сварку меди и ее сплавов производят только в нижнем положении или при очень малых углах наклона.

Ручная дуговая сварка меди вы­полняется плавящимся или неплавящимся электродом. При сварке уголь­ным или графитовым электродом в качестве присадочного материала применяют прутки из меди марки Ml, прутки из бронзы БрОФ6,5-0,15, латуни ЛК62-0,5 или медные марки MCpl (1% Ag).

Для предохранения меди от окис­ления и улучшения процесса свар­ки применяют флюсы, которые на­носят на разделку шва и на присадочные прутки. Флюсы применя­ют следующих составов:

  1. буры про­каленной68%, кислого фосфорно­кислого натрия15%, кремниевой кислоты15%, древесного угля2%;
  2. буры прокаленной50%, ки­слого фосфорнокислого натрия15%, кремниевой кислоты15%, древесного угля20%.

Можно также применять только буру, но лучше с присадкой 4…6% металлического магния.

Листы толщиной до 4 мм можно сваривать с отбортовкой без приса­дочного металла, а более 4 мм — со скосом кромок под углом 35…45°.   Сборка под сварку должна обеспечить минимальные зазоры (до 0,5 мм), чтобы предупредить про­текание расплавленного металла шва. Рекомендуется также использовать подкладки из графита, асбеста или керамики. По концам шва следует сделать формовку. Сварку производят постоянным током прямой полярности. Длина дуги должна составлять 10…13 мм, напряжение 45…60 В. Сварку ведут со скоростью не менее 0,2…0,3 м/мин и при возможности за один проход.

Режимы сварки угольным электро­дом зависят от толщины сварива­емых кромок. При толщине листов до 4 мм используют угольные элек­троды диаметром 4…6 мм, а сварочный ток выбирают в пределах 140…320 А. При толщине листов более 4 мм применяют электроды диаметром 8… 10 мм при свароч­ном токе 350…550 А. После сварки металл шва проковывают (тонкие листы — в холодном, а тол­стые — в нагретом до температуры 200…350°С состоянии). Для повы­шения вязкости металла шов под­вергают отжигу с нагревом до температуры 500…550 °С и быстрым охлаждением в воде.

При сварке металлическим элек­тродом подготовка кромок и обработ­ка шва производится так же, как и при сварке угольным электродом. Метал­лические электроды изготовляют из меди марки Ml. Покрытие имеет следующий состав (в %): ферромар­ганца50, ферросилиция (75%-но­го) — 8, полевого шпата12, плави­кового шпата10, жидкого стекла20. Толщина покрытия — 0,4 мм.

Применяют также электроды мар­ки ЭТ со стержнем из бронзы БрКМцЗ-1 и покрытием следующего состава (в %): марганце­вой руды17,5, ферросилиция (75%- ного) — 32, плавикового шпата32, графита серебристого16 и алю­миния 2,5. Связующим веществом является жидкое стекло. Покрытие наносят на стержень диаметром 4…6 мм слоем толщиной 0,2… 0,3 мм. Сварку выполняют возможно короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Сварочный ток определяют из расчета 50…60 А на 1 мм диаметра электрода.

Сварку меди в защитных газах вы­полняют угольным или вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности. Защитными газами служат аргон, гелий или азот. Приса­дочную проволоку применяют марки Ml или БрКМцЗ-1.

Автоматическую сварку меди про­изводят под флюсом ОСЦ-45, АН- 348-А или АН-20 проволокой диамет­ром 1,6…4 мм марки Ml или БрКМцЗ-1. Напряжение — 38…40 В, сварочный ток 100 А на 1 мм диаметра проволоки. Ток—постоян­ный, обратной полярности. Скорость сварки 15…25 м/ч. Листы толщиной более 8 мм требуют предваритель­ного нагрева. После сварки произ­водится обычная обработка шва.

При газовой сварке следует учиты­вать высокую теплопроводность меди и поэтому для сварки требуется пламя повышенной мощности. Для листов толщиной до 10 мм удельная мощность пламени должна быть равна 150 л/(ч·мм), а для листов толщи­ной свыше 10 мм200 л/(ч·мм). Ре­комендуется производить сварку одно­временно двумя горелками: одна для подогрева свариваемых кромок с удельной мощностью 150… 200 л/(ч·мм) и вторая — для сварки с удельной мощностью 100 л/(ч·мм). Для уменьшения отвода теплоты изделие закрывают листовым ас­бестом. Пламя должно быть строго нормальным. Избыток ацетилена вызывает появление пор и трещин, а избыток кислорода приводит к окислению металла шва. Мундштук горелки устанавливают под углом 80…90°. Нагрев и плавку меди производят восстановительной зоной пламени. Сварку производят быстро, без перерывов, в один проход. В процессе сварки подогретый конец присадочного прутка периодически об­макивают во флюс и таким образом переносят налипший флюс в сварочную ванну. Для получения мелкозер­нистой структуры и уплотнения метал­ла производят проковку шва. Металл толщиной до 5 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине — в горячем состоянии при температуре 200…300 °С. После про­ковки следует произвести отжиг с нагревом до 500…550 °С и охлаж­дением в воде. При этом шов по­лучается более пластичным.

Латунь — сплав меди с цинком — сваривают всеми способами, указан­ными выше для меди. Основное затруднение при сварке латуни связа­но с кипением и интенсивным испаре­нием цинка, пары которого в воздухе образуют ядовитые оксиды.

При сварке латуни угольным элек­тродом применяют присадочные прут­ки из латуни ЛМц58-2 и флюс из молотого борного шлака или буры. Применяют также прутки из латуни типа ЛК, содержащей кроме меди и цинка еще и кремний.

При сварке плавящимся электро­дом применяют проволоку из латуни, содержащей цинка 38,5…42,5%, марганца 4…5%, алюминия 9,5%, железа 0,5…1,5% (остальное — медь). По­крытие наносят в два слоя. Первый слой толщиной 0.2…0.3 мм состоит из марганцевой руды (30%), титано­вого концентрата (30%), ферромарганца (15%), мела (20%) и серно­кислого калия (5%). Связующим веществом является жидкое стекло. Второй слой толщиной 0,8…1,1 мм со­стоит из борного шлака, замешанного на жидком стекле.

Автоматическая сварка латунных изделий производится электродной проволокой марки Ml под флюсом АН-348-А или ОСЦ-45 с добавкой 10 мас. ч. борной кислоты и 20 мас. ч. кальцинированной соды на 100 мас. ч. флюса. Сварка ведется постоянным током прямой полярности. Напряже­ние тока 38…42 В. Сварочный ток при диаметре проволоки 2 мм составляет 300…480 А.

Латунь при газовой сварке нор­мальным пламенем выделяет пары цинка, в результате чего шов получается пористым. Поэтому приме­няют пламя с избытком кислорода (до 30…40%). Избыток кислорода окисляет часть цинка. Образующаяся на поверхности сварочной ванны оксидная пленка защищает расплав­ленный металл от дальнейшего окисле­ния. Свариваемые кромки зачищают до металлического блеска. Оксиды удаляют травлением 10%-ным вод­ным растворрм азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо. Удельная мощность пламени 100… 150 л/(ч·мм). Мундштук горелки устанавливают под углом 80…900, а присадочный пруток — под углом 80° к мундштуку горелки. Чтобы не допустить интенсивного окисления, сварку произ­водят быстро, без перерывов, в один проход. Расстояние от ядра пламени до ванны — 7… 10 мм. Латунь толщи­ной более 15 мм рекомендуется предварительно нагревать до 500… 550 °С. После сварки шов проко­вывают. Если латунь содержит меди более 60%, проковку шва производят в холодном состоянии. Если же в латуни меди менее 60%, то швы про­ковывают при температуре 700 °С. После проковки швы подвергают от­жигу при температуре 600…650 °С с последующим медленным охлажде­нием. Получаются пластичные швы с мелкозернистой структурой.

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, цинком и свинцом. При сварке угольным электродом оловянистых бронз в качестве присадочного ма­териала применяют прутки из сплава, содержащего 95.. .96% меди, 3…. 4% кремния, 0,25% фосфора. Флюс — прокаленная бура или борный шлак. При сварке специальных бронз при­меняют прутки, изготовленные из бронз свариваемых марок или близких им по химическому составу. Ток постоянный, прямой полярности. Сварку металлическим электродом фосфористой бронзы выполняют прут­ками следующего состава: 10… 12% олова, 0,15…0,45% фосфора, остальное — медь. Для свинцовых бронз применяют прутки из сплава, содержащего 21 % свинца, 8% олова, 1,5% цинка, остальное — медь. Прут­ки покрывают различными защитными покрытиями. Ток постоянный, обрат­ной полярности. При диаметре прутка 6…8 мм сварочный ток составляет 200…300 А. Рекомендуется предва­рительный нагрев свариваемых де­талей до температуры 250…300 °С. Допускается легкая проковка сварного шва для улучшения качества наплавленного металла.

Бронза имеет различные примеси которые при сварке легко выгорают, вследствие чего образуется пористый шов. Поэтому газовую сварку бронзы производят нормальным пламенем. Удельная мощность горелки — 100…150 л/(ч·мм). Свариваемые кромки подготавливают так же, как и при сварке меди. Сварку ведут возможно быстро, без перерывов, в один про­ход. Конец ядра пламени должен быть на расстоянии 7…10 мм от поверхно­сти сварочной ванны. Как и при сварке меди, допускается применение второй подогревающей горелки удельной мощностью 100 л/(ч·мм). После сварки изделие нагревают до температуры 400…450 °С и затем охлаждают в воде.

Поделись статьёй с друзьями! Пусть и другие узнают о нас!

1 комментарий

  1. Сергей:

    Скажите пожалуйста, какие виды термической обработки применяемой после сварки?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *