Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка меди. Способы и технология сварки. Как варить медь?

Разнообразные методы соединения меди

Сварка медных труб. Медные коммуникации обладают массой преимуществ. Трубопроводы, изготовленные из меди, обладают отличным сроком службы, прекрасными эксплуатационными характеристиками, выдерживают высокие нагрузки, перепады температур, давление, трубопровод из меди можно смело прятать в пол или стены, не боясь при этом за его целостность.

Трубы из меди применяются во множестве отраслей промышленности — от самолетов до водопроводов, а также в бытовых целях. Медь легко перерабатывается, почти не портится со временем — срок службы коммуникаций из меди может легко превысить срок службы самого здания.

Соединение медных труб — достаточно ответственная задача. Обычно для этой цели используется сварка, что мы и рассмотрим в этой статье.

Скажем сразу, что сварка медных труб — достаточно сложное занятие, поскольку медь сама по себе сваривается достаточно сложно — в частности, для этого необходимы специальные электроды и защитная атмосфера.

Идеальный материал для трубопровода

Способы сварки медных труб

Технология сварки меди, оборудование и электроды выбираются, прежде всего, в зависимости требуемой герметичности шва, назначения свариваемых труб и прочих желаемых характеристик соединения.

Как правило, применяется два метод соединения медных труб — это газовая (ацетиленовая) и электродуговая сварка. В качестве электродов для электродуговых работ могут применяться как плавкие, так и неплавкие электроды — мы рассмотрим оба вида.

Помимо этого, для соединения медных труб могут использоваться такие технологии, как соединение прессованием и соединение разъемными соединениями — для этого применяются различные соединительные элементы, фитинги и так далее.

Несмотря на то, что эти способы позволяют достичь достаточно прочного и надежного соединения, в данной статье они рассматриваться не будут, поскольку она посвящена именно соединению медных труб.

Сварка медных труб плавкими электродами

Ручная сварка медных труб с использованием плавких покрытых электродов дает возможность получать удовлетворительные свойства сварного соединения, однако состав шва будет иметь существенные отличия от состава металла самих труб — это происходит за счет легирования меди раскислителями во время сварочного процесса.

Раскислители для соединения меди вводятся в проволоку электрода и в его покрытие. При этом для добавок в проволоку электрода могут применяться кремний, марганец, олово, фосфор, цинк и так далее; в покрытие же добавляются такие материалы, как плавиковый и полевой шпаты, ферросилиций, ферромарганец, кремнистая медь и так далее, само же покрытие замешивается, как правило, на жидком стекле.

Недостатки этого метода сварочных работ — это сниженная тепло- и электропроводность сварного шва, особенно при работе медными электродами, сильное разбрызгивание, повышенная пористость шва и отличия его химического состава от основного металла.

В качестве плавких электродов используются такие электроды, как «Комсомолец-100», «МН-5», для бронз — «МНЖ5-1».

Возможна сварка меди плавкими электродами с использованием флюсового покрытия — в частности, может применяться керамический флюс типа ЖМ-1. Для того, чтобы повысить характеристики соединения, могут использоваться электроды из бронзы — это, например, электроды БрКМЦ3-1.

Сварка неплавкими электродами

Ручная и автоматизированная сварка медных труб может проводиться в защитной среде с использованием неплавкого электрода — чаще всего используются

вольфрамовые электроды толщиной до 10мм и присадочная проволока, помимо этого,
возможно использование и плавких электродов.

В качестве защитных газов используются аргон, гелий, азот. Последний наиболее целесообразен в использовании, так как такая сварка дешевле, а КПД разряда выше. При соединении труб малой толщины лучше использовать аргон, так как дуговой разряд в нем более устойчив.

Для сварки меди вольфрамовым электродом используется постоянный ток прямой полярности, материал электрода — чаще всего лантанированный вольфрам (электроды ЭВЛ) либо вольфрам с добавлением иттрия (ЭВИ), а также торированный вольфрам. Электрод располагается в плоскости стыка под необходимым углом, при необходимости трубы подогреваются до нужной температуры.

Сварка меди и ее сплавов угольным и графитовым электродом применяется ограниченно, в основном для соединения малоответственных изделий. Электроды затачиваются на конус, ток прямой, полярность обратная. Возможно использование присадочных материалов с добавкой фосфора в качестве раскислителя, а также добавка в сварочную ванну флюса — как правило, для этого используется бура.

Газовая сварка медных труб

Сварка меди и ее сплавов может проводиться с использованием кислородно-ацетиленовой горелки.

Процесс газовой сварки меди

Рассмотрим этот способ подробнее.

До недавнего времени ацетиленовая сварка являлась основным процессом для сварки меди и медных сплавов, но сейчас ее вытеснили более совершенные сварочные процессы.

Существенный недостаток метода — значительная деформация труб за счет высокой температуры, а также повышенная зернистость соединения.

С помощью ацетиленовой сварки возможно соединение труб диаметром до 120мм и с толщиной стенок до 4 мм. Для сварки применяются присадочные стержни диаметром до 12 мм марок Св-08 и Св-08А.

Поворотные стыки сваривают за один проход, поворачивая трубу. Пламя при сварке делают нейтральным, расход ацетилена — около 100 литров в час на миллиметр толщины стенки.

Контактная сварка меди

Помимо вышеперечисленных методов, возможна и контактная сварка меди. Для контактной сварки меди широко применяются тугоплавкие электроды — их изготавливают из вольфрама и молибдена. При контактной работе с медью важно использовать качественный присадочный материал, поскольку сама по себе медь об
ладает плохими литейными свойствами.

Для того, чтобы шов, полученный контактной сваркой, обладал наилучшими характеристиками, рекомендуется использовать присадочный материал из чистой меди с добавлением раскислителей — это позволит добиться наилучших результатов контактной сварки.

Заключение

Мы рассмотрели различные способы сварки меди. Как несложно заключить, наиболее перспективной технологией является дуговая сварка в защитной среде с использованием неплавкого вольфрамового электрода и с добавлением присадочной проволоки подходящего состава — то есть с добавлением раскислителей, позволяющих добиться оптимальных характеристик сварного шва.

Технология и способы сварки меди в домашних условиях

Медь, а также ее сплавы (бронза, латунь) человечество освоило задолго до железа. На сегодня основной потребитель этого металла — электротехническая промышленность. Пользуется спросом она и в других отраслях, а также для бытовых нужд.

Сплавы меди хорошо паяются, но сварные соединения предпочтительнее. Они вдвое прочнее, устойчивы к высокой температуре. Однако варить ее задача не менее сложная, чем детали из нержавейки, либо чугуна.

Она легкоплавка (1080-1083ºС), имеет теплопроводность в шесть раз выше железа и в полтора алюминия. Расплав ее текучестью может поспорить с водой. При трехстах градусах приобретает высокую ломкость.

Вдобавок ко всему легко окисляется, активно растворяет водород, с последующим образованием водяного пара. Все это вызывает остаточные напряжение, образует трещины.

Сварное соединение медных заготовок сложнее чем для других металлов.

Тем не менее, все эти проблемы решаемы, а сварка меди распространенный способ получения изделий из нее.

Ручная дуговая металлическими электродами

Самый распространенный способ соединения — дуговая сварка плавкими электродами. Ее ведут с использованием обычного сварочного аппарата либо инвертора.

До начала работы детали по всей длине стыка зачищают до металлического блеска, и обезжиривают. Детали толщиной до 4 мм варят без разделки кромок, более толстые от 5 до 10 мм разделывают.

Заготовки большей толщины разделывают Х – образным способом, т.е. не только сверху, но и с обратной стороны.

Прежде чем сваривать медь тонкими листами «в стык» сначала выполняют так называемую отбортовку. Эта операция будет заключаться в отгибании края листов 3-5 мм под прямым углом, для предотвращения прожигания заготовок.

[stextbox разделке кромок острые углы обязательно скругляют, как говорят сварщики — «притупляют» на 1,5-2,5 мм.[/stextbox]

Электроды представляют собой медный стержень, с рутиловым покрытием имеющим, основную реакцию (как правило).

Долгое время основным типом рекомендованным ГОСТ были разработанные еще при СССР «Комсомолец – 100», АНЦ-1 и 2. Для бронзы и других сплавов АНЦ-3, АНЦ-3М. На сегодня рынок в дополнение к ним предлагает изделия зарубежных фирм. В основном это ZELLER и ESAB.

Работают на постоянном токе. Полярность устанавливают обратную, т.е. «+» к электроду, «–» к заготовке, на «короткой» дуге, высоким током.

Толстые заготовки (от 6 мм) рекомендуется предварительно прогревать до 250-400ºС.

Качество стыка сильно зависит от того, какой квалификацией обладает сварщик, поэтому ответственные детали этим способом предпочитают не соединять.

Особенностью меди является высокая текучесть из-за чего шов ведут в нижнем положении, либо под небольшим углом. По этой же причине, при сварке трубопроводов желательно обеспечить поворачивание деталей. При невозможности такой операции ручные электродные швы лучше не применять.

Угольными или графитовыми электродами

Подобную методику применяют при создании изделий, не испытывающих значительные нагрузки, толщиной до 15 мм. Работу ведут на длинной дуге, для уменьшения степени контакта наплавляемого металла с образующимся при работе оксидом углерода.

Присадочный материал не погружают непосредственно в сварочную ванну, а подают в дугу на 5-6 мм от ее поверхности.

Листы до 3 мм варят по отбортовке, для более толстого металла дополнительно применяют присадочный пруток. Кроме того, для снижения появления оксидов применяют предварительное покрытие места стыка флюсом из буры, борной кислоты и борного ангидрида.

Массивные заготовки варят графитом, на постоянном токе прямой полярности. Для получения точной дуги их затачивают под 30 градусов.

Пластины от 5 мм соединяют с предварительной разделкой кромок. Во избежание вытекания металла из расплава используют подкладки из графита или асбеста.

Чтобы повысить качество готового шва его проковывают за один, реже за два раза. При этом, толстые заготовки предварительно нагревают до 600-800ºС, а по завершению проковки быстро охлаждают.

[stextbox или графитовым электродом можно быстро и удобно заварить кончик скрутки медных проводов, просто оплавив его. Обеспеченный таким образом контакт превосходит по надежности пайку.[/stexbox]

Аргонодуговая

Этот тип соединения заготовок превосходит надежностью ручную сварку плавкими электродами, а также обычную дуговую. С помощью этого способа также возможна сварка стали медью в домашних условиях, что позволяет произвести ремонт большинства видов бытовой техники.

Для аргонодуговой технологии используют неплавящиеся электроды из вольфрама. Варят металл на постоянном токе прямой полярности.

Для обеспечения полного провара кромки заготовок разделывают V, либо X – образным способом, под углом до 70 градусов.

Цельность сварочной ванны обеспечивают асбестовыми либо графитовыми обечайками и подкладками.

Учитывая легкую окисляемость металла, для повышения качества присадочные прутки и проволоку применяют с наличием в составе раскисляющих добавок — олова, цинка, фосфора и т.п.).

Для работы используют присадочные прутки следующих марок:

  • МНЖКТ-5 — медно-никелевый сплав, оптимален для работы по чистой меди;
  • БрКМцЗ-1 и БрКМцЗ-2 — бронзовый сплав, используется для работы по сплавам (латунь, бронза);
  • DT-CuZn, и аналоги — для изготовления комбинаций с другими металлами, работы по меди и ее сплавам;
  • TIG CuSi3 и аналоги (напр. БАРС CuSi3) — применение по чистой меди, сплавам, работы по наплавке слоя на низколегированные стали.
Читать еще:  Сварочный шлак как предпосылка возникновения шлаковых включений

Помимо аргона при сварных работах используют гелий, либо гелиево-аргоновую смесь, где второго газа содержится порядка 70%.

На автоматах или полуавтоматах под флюсом

Сварка под флюсом обеспечивает самый качественный шов по сравнению с вышеперечисленными способами.

Сварка меди полуавтоматом ведется в среде углекислого газа. Подачу флюса при этом способе осуществляют специальной присадочной проволокой.

Автоматическая сварка под слоем флюса требует стационарного дорогостоящего оборудования, поэтому при скорости и качестве используется только на предприятиях.

Технологически процесс предельно прост: будущий стык засыпают флюсовым порошком, после чего ведут процесс с подачей присадочной проволоки. При этом часть порошка расплавляется, образуя слой шлака. Излишки флюса собирают для повторного использования.

Технологический режим полуавтоматической сварки определяет сам работник, исходя из толщины заготовок, марки металла, окружающих условий, вида стыка, а также других параметров. Сюда входят:

  • диаметр электрода;
  • скорость подачи электрода;
  • скорость движения сварочной горелки;
  • объем и характеристики флюса
  • размерность импульса (при использовании импульсного тока) и т.п.

Автоматическая сварка дает возможность использования не одного, а двух и более электродов. Таким образом даже массивный шов осуществляется за один проход. Кроме того, флюсовая подушка позволяет удержать на месте расплавленный металл сварочной ванны.

Для сварки используют как неплавленые, так плавленые флюсы. Первые, их еще называют керамическими, смесь порошков различных веществ. Вторые изготавливают помолом расплава заранее смешанных добавок. Плавленые флюсы стабильнее по свойствам, поэтому для меди и ее сплавов чаще применяют их. Наиболее популярный тип А20 состоит из кремнезема, глинозема, окиси магния, фтористого натрия и раскисляющих добавок.

Стык полученный под флюсом прочностью не уступает основному металлу.

[stextbox сплавов, содержащих цинк, сопровождается выделением ядовитых паров. Кроме того, сам флюс при плавлении образует вредные газообразные вещества. Наличие эффективной вентиляции либо изолирующего противогаза в подобных случаях обязательное условие.[/stextbox]

Газовая

Помимо электрической дуги для соединения изделий из меди и ее сплавов используют газовые горелки, работающие на ацетилене и кислороде.

Подготовку металла стыка выполняют аналогично электросварке: очищают от грязи, обезжиривают, зачищают до блеска.

Горелку ведут под углом 40-50, а сварочной проволоки 30-40 градусов по отношению к плоскости свариваемых деталей. Мощность ее подбирают по специальным формулам, учитывающим высокую теплопроводность металла.

Присадки используют медные, либо соответствующего сплава. Для повышения качества при изготовлении к ней добавляют раскисляющие вещества.

Контактная

Мы рассмотрели практически все способы того, как сварить медь. Существует и еще один — контактный способ соединения металлов, однако распространения для сварки меди он не получил.

Одна из причин: шов получается не сплошным, поэтому использование для изготовления с его помощью герметичных стыков невозможно. Но главное сложно обеспечить необходимый режим.

В основном этим способом сваривают медные сплавы, в частности бронзу.

На практике распространение получил метод соединения проволоки высоковольтным разрядом. Для него в качестве дополнительного звена сварочной цепи используют мощные конденсаторы, обеспечивающие кратковременный импульс тока.

Контактно – стыковым способом соединяют бруски, трубы, различные погонажные изделия. Но и в этом случае применение ограничивается необходимостью использования сложных приспособлений, сочетающих давление с электрическим разрядом.

В завершение полезное видео о сварке меди в домашних условиях:

Сварка меди и ее сплавов

Медь отличается от стали и других цветных металлов цветом, высокой плотностью – много выше чем у стали. Именно из-за высокой этого имеются многочисленные особенности сварки меди.

Бронза — это сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, железом. Основным легирующим элементом бронзы является олово, называются оловянными. Бронзы есть ещё алюминиевые, кадмиевые. Сплав меди с никелем — мельхиор, сплав с никелем и цинком – нейзильбер. Мельхиор и бронза устойчивы к активному воздействию воды и, поэтому, применяются в основном судовой промышленностью.

Перечислим основные трудности при сварке меди и ее сплавов:

  1. повышенная окисляемость при нагреве до расплавленного состояния
  2. высокая чувствительность к вредному влиянию водорода
  3. склонность к росту зернистости и охрупчиванию свариваемых изделий вследствие нагрева в зоне термической обработки
  4. влияние примесей, которые приводят к трещинообразованию и охрупчиванию сварочного шва
  5. сварку меди затрудняют высокая теплоемкость, жидкотекучесть.

При сварке основная задача не допустить растворение газов в меди и ее сплавах. С этой целью используют защитные инертные газы, флюсы и разные покрытия с содержанием борных соединений. Кроме того, при сварке меди и сплавов используют сварочную проволоку с активными раскислителями — кремнием и марганцем.

Дуговая сварка в защитных газах (аргонодуговая сварка) может быть выполнена в среде аргона, гелия и их смесей вольфрамовым неплавящимся электродом и плавящейся присадочной проволокой.
При сварке в качестве присадочного материала используют медную сварочную проволоку с добавкой фосфора и кремния. Фосфор и кремний хорошо раскисляют сварочную ванну, снижают пористость и обеспечивают высокие физико-механические свойства сварных швов.

При сварке в небольших объемах медь можно варить газовой сваркой — ацетиленовой газовой горелкой. Ацетиленовые горелки используют в связи с тем, что температура нагрева ацетиленовой горелки выше, чем пропановой. Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов. Легирование металла производится присадочной проволокой для меди и ее сплавов. Во время сварки тяжелых конструкций (более 10 мм толщиной) используется две горелки: одна для прогрева металла, вторая для самой сварки.

Кроме того, медь и ее сплавы можно варить ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Для этого применяются специальные электроды. Для ручной дуговой сварки и наплавки изделий из технически чистой меди марок М1, М2, МЗ предназначены электроды марки ЛЭЗ Комсомолец-100 со специальным покрытием. Дуговую сварку покрытыми электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности, стремясь поддерживать короткую дугу без колебаний электрода. Силу тока на сварочном аппарате выбирают в зависимости от диаметра электрода.
Физические и механические свойства швов обеспечивают подбором химического состава присадочной проволоки для меди и ее сплавов.

Сварку проводит в основном в нижнем положении. При сварке в среде аргона присадочная проволока соответствует составу сплавов или чистой меди. Обычно присадочная проволока от 2 до 7 миллиметров в диаметре. Состав присадочной проволоки должен быть аналогичным свариваемому металлу. При этом получают наилучшее качество шва все виды латуни хорошо свариваются аргонодуговыми сварочными аппаратами. Кроме того при сварке меди и латуни используется автоматическая сварка под флюсом который выполняется на постоянном токе обратной полярности. Специфика сварки латунных изделий заключается в возможном выпаривании цинка в процессе сварки — температура испарения цинка близка к температуре плавления латуни. Снижение содержания цинка в металле шва ухудшает механические свойства соединения. Для предотвращения выгорания цинка необходима сварка на пониженной мощности и применение кремниевых присадочных материалов, которые препятствуют испарения цинка.

При сварке бронз мешает их повышенная жидкотекучесть. При сварке бронз, содержащих алюминий, возникают трудности, вызванные образованием вследствие взаимодействия с атмосферным кислородом оксида алюминия, поэтому способы и технологию выполнения сварки выбирают такие же, как и при сварке алюминия, а режимы —характерные для сварки медных сплавов.

Есть еще много трудностей при сварке цветных металлов, которые рассмотрим в последующих статьях.

Сварка меди

Когда разговор заходит о сварке меди, то необходимо понимать, что этот металл обладает уникальными свойствами. А именно: отличной пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, высочайшей коррозионной стойкостью. Плюс великолепные эстетические качества. Поэтому медь сегодня используется в самых разных сферах. А так как с ней всем приходится встречаться часто, то велика вероятность, что и процессом сварки этого металла будет интересоваться большой круг людей. Поэтому вопрос, а может ли проводиться сварка меди в домашних условиях, сегодня интересует многих.

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.

Читать еще:  Соблюдение техники безопасности при сварке оцинкованной стали

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).

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка меди аргоном – это еще один вариант соединения медных заготовок. Для этого используется постоянный ток прямой полярности, вольфрамовый неплавящийся электрод и присадочный материал из меди, бронзы или медно-никелевого сплава марки МНЖКТ.

Перед началом работ кромки стыка прогревают до 800С. Сварку ведут справа налево, присадочный пруток впереди горелки. Дуга короткая.

Сваривание угольными и графитовыми электродами

Эта разновидность сварки медных сплавов применяется редко. Угольные электроды используются при соединении заготовок толщиной до 15 мм, графитовые больше данной величины. Режим сварки:

  • Ток постоянный.
  • Полярность прямая.
  • Присадочный стержень в сварочную ванну не погружают. Расстояние 5-6 мм.
  • Процесс производится в защитном флюсе. Его наносят на присадочный стержень, который предварительно обмакивается в жидкое стекло.
  • Зазор – 0,5 мм.
  • Используется подкладка асбестовая или графитовая.
  • Медь толщиною до 5 мм варится без предварительного подогрева.
  • Сваривание необходимо проводить за один проход.

Сварка меди и алюминия

Два этих металла можно сварить двумя способами: контактной сваркой и замковым соединением. В первом случае необходимо учитывать, что алюминиевый материал обладает низшей температурой плавления, чем медь. Поэтому при стыковке нужно алюминиевую заготовку брать длиною больше, на поправку плавления.

При сварке рекомендуется проводить обдув зоны сваривания, используя для этого азот. Воздух здесь не пойдет, он тут же будет образовывать оксидную пленку. Если свариваются медные и алюминиевые трубки, то их необходимо надеть на стержень, состыковав в одной точке.

Замковое соединение – это когда на пластину из алюминия накладывается плоская деталь из меди. При этом производится сварка медной заготовки по периметру. При этом ширина шва должна быть равна толщине медной накладки. Процесс проводится с использованием графитовых вставок, которые и будут формировать шов соединения.

Сварка меди со сталью

Варить медь со сталью сложно, но можно. Для этого используются все те же методы, что и при сварке двух стальных заготовок. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это разная температура плавления металлов. Поэтому при формировании кромок нужно кромку стальную делать более длиной (в 3,5 раза) и тонкой, чтобы в процессе сварки тонкий металл начинал быстрее плавиться.

Если сварка производится угольными электродами, то процесс проводится на постоянном токе прямой полярности. Длина дуги 14-20 мм, ее напряжение 40-55 вольт, а сила тока 300-550 ампер. Сварка проводится в защитном флюсе, который имеет точно такой же состав, как и при сварке медных сплавов. Сам флюс засыпается в зазор между заготовками.

Иногда встречаются ситуации, когда надо приварить медную шпильку к стальной детали. Для этого нужно применять обратную полярность, сам процесс проводится под флюсом без предварительного прогрева кромок. Стальные шпильки к медным деталям привариваются плохо, поэтому на шпильку надевают в натяг медное кольцо, которое и приваривается к медной заготовке.

Вот такие способы сварки медных сплавов и заготовок, которые сегодня применяются в промышленности и в домашних мастерских. Обязательно посмотрите видео, размещенное на этой странице сайта.

Как сварить медь с медью: технология и особенности

Нередко при монтаже конструкций или ремонте предметов из меди требуется выполнение сварочных работ. Однако из-за неординарных характеристик сварка меди не так проста, как стали. Поэтому не каждый сможет сделать надежное соединение. После освоения технологии сварки меди и ее сплавов можно без затруднений работать с любым металлом.

Особенности сварки меди и ее сплавов

Сложность работы с этим металлом обусловлена рядом негативных свойств:

  1. Высокая химическая активность, особенно при нагреве, приводит к быстрому появлению на поверхности оксидной жаропрочной пленки. Если ее частицы попадут в шов, то станут причиной образования трещин.
  2. Из-за высокого коэффициента температурного расширения, сварное соединение при усадке в процессе остывания может деформироваться и растрескаться.
  3. При нагревании медь начинает активно насыщаться водородом, от которого остаются поры, и кислородом, окисляющим поверхность.
  4. Быстрый нагрев и охлаждение делает соединение хрупким.
  5. Из-за высокой текучести осложняется создание надежных вертикальных и потолочных швов.
  6. Для компенсации высокой теплопроводности работа проводится большим током. Иначе из-за быстрого рассеивания тепла появятся наплывы, подрезы и другие дефекты.

Электроды для сварки меди

Для соединения меди без присадочной проволоки используются плавящиеся электроды со специальным покрытием. При расплавлении оно создает слой шлака, который защищает место сварки от соприкосновения с воздухом. Присадки, входящие в состав обмазки, соединяясь с металлом, улучшают качество шва. Слой шлака замедляет остывание стыка, что способствует удалению большего количества газов.

Неплавящиеся угольные и графитовые электроды используются совместно с присадочной проволокой, необходимой для создания шва. При выборе следует учитывать что:

  • для ручной сварки меди цвет обмазки красный;
  • марки с серым покрытием предназначены для цветных металлов;
  • синими электродами варят тугоплавкие металлы;
  • с желтой обмазкой жаропрочную легированную сталь.

Подготовка деталей к сварке

Независимо от способа медные заготовки нужно очистить от грязи с последующим обезжириванием. Оксидную пленку удаляют металлической щеткой или мелкозернистой наждачной бумагой осторожными движениями, чтобы не было глубоких царапин. Очистку рекомендуется завершать травлением свариваемых деталей и проволоки в водном растворе азотной, соляной или серной кислоты. Затем промыть приточной водой и высушить горячим воздухом.

С кромок заготовок толщиной 0,6 — 1,2 см снимают фаски, чтобы между ними получился угол 60 — 70⁰. При сварке с обеих сторон его уменьшают до 50⁰. Если толщина деталей больше 12 мм кромки разделывают в виде буквы Х для двухстороннего соединения. Если это невозможно делают глубокую V-образную разделку. Но для заполнения стыка потребуется больше расходных материалов и времени, так как сваривать медь придется широким швом.

Для предотвращения деформаций при усадке между заготовками, в зависимости от толщины, оставляют зазор 0,5 — 2 мм. Чтобы его ширина была неизменна по длине стыка, детали прихватывают с интервалом 30 см. При доведении шва до временного соединения его сбивают молотком, иначе на этом месте стык будет с дефектами.

Чтобы медь не протекала на обратную сторону, под стык подкладывают пластины из стали или графита шириной 4 — 5 см. Для компенсации температурного расширения детали предварительно нагревают до 300 — 400⁰C. При работе на улице потребуются переносные экраны, защищающие от ветра.

Способы сварки меди

Негативные свойства меди, препятствующие сварке, обходят многими способами, применяя различные расходные материалы и оборудование. Не все можно применить в домашних условиях, но некоторые вполне доступны.

Сварка меди аргоном

Этим способом выполняют сварку меди полуавтоматом или ручным аргонодуговым методом. Работа проводится постоянным током прямой полярности. Его величина устанавливается из расчета, что на каждый миллиметр толщины нужно 100 А. Значение можно корректировать в процессе работы в зависимости от состава металла. При сварке меди аргоном расход газа не должен превышать 10 л/мин.

В качестве присадочной проволоки можно использовать медные провода или жилы кабеля, очищенные от изоляции и лака. Ее подают по краю сварочной ванны впереди электрода, чтобы при плавлении металл не прилипал к нему. Для заготовок толщиной меньше 0,5 см предварительный подогрев не нужен.

Чаще всего выполняют сварку меди угольными электродами, так как вольфрамовые приходится часто менять. Заготовки толщиной больше 1,5 см соединяют графитовыми электродами. Допустимый вылет электрода не больше 7 мм, длина дуги 3 мм. В отличие от других способов сваркой меди аргоном можно качественно соединять вертикальные стыки.

Газовая сварка

Для этой технологии не требуется сложное оборудование как для аргонодуговой. Достаточно горелки и баллона с ацетиленом. Чтобы обеспечить нормальное протекание процесса, потребуется расход газа 150 л/час для заготовок толщиной до 10 мм, свыше ― 200 л/час. Для замедления остывания заготовки с обеих сторон обкладывают листовым асбестом. Диаметр присадочной проволоки выбирается равным 0,6 толщины металла, но не более 8 мм.

Выполняя газовую сварку меди, пламя направляется перпендикулярно к стыку. При этом нужно следить, чтобы проволока плавилась раньше основного металла. Чтобы снизить вероятность появления горячих трещин, работу проводят без остановок. Завершенный стык проковывают без нагрева, если детали тоньше 5 мм, или при температуре 250⁰C, когда толще. Затем проводят отжиг при 500⁰C и быстро охлаждают водой.

Ручная дуговая сварка

Этим способом соединяют заготовки толщиной больше 2 мм, используя плавящиеся электроды и постоянный ток обратной полярности. Процесс практически не отличается от сварки стали, только электрод ведут без поперечных колебаний, поддерживая короткую дугу. Шов формируется возвратно-поступательными движениями.

Читать еще:  Как сделать полуавтомат из инвертора своими руками

Для сварки меди в домашних условиях лучшими признаны электроды АНЦ-1, которыми можно соединять металл толщиной до 15 мм без подогрева. Аналогичными характеристиками обладают марки EC и EG польского производства. При ремонте трубы с горячим носителем следует учитывать, что тепло и электропроводность швов, сделанных этим способом, в 5 раз меньше, чем у меди.

Сила тока и диаметр электрода в зависимости от толщины деталей приведены в таблице:

Сварка меди угольным электродом

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Дуговая сварка угольным электродом (способ Бенардоса) принципиально отличается от сварки металлическим электродом. При дуговой сварке угольным электродом дуга горит между свариваемыми элементами и электродом. Электрод в этом случае является только проводником электричества, присадочный же металл по мере надобности вводится в сварочную ванну дополнительно.

Род тока. Сварку меди угольной дугой выполняют только с применением постоянного тока на прямой полярности (положительный полюс машины присоединяется к изделию, а отрицательный — к электроду). На переменном токе сварку выполнить невозможно, так как дуга горит неустойчиво.

Сварка меди угольной дугой на обратной полярности не выполняется, так как в этом случае дуга горит неустойчиво и происходит быстрое сгорание угольного (графитового) электрода. При обратной полярности положительный полюс машины подключается к держателю, а отрицательный — к изделию. После запуска сварочной машины необходимо проверить ее полярность, не доверяясь маркировке на главных зажимах, так как генераторы часто перемагничиваются.

Каждый сварщик должен уметь определять полярность машины. Внешними признаками для определения полярности являются: а) при обратной полярности затруднено возбуждение дуги, дуга горит неустойчиво — «блуждает» по изделию, поддержание дуги возможно при небольшой ее длине, наблюдается чрезмерно быстрый разогрев электрода до светлокрасного каления, и на поверхности пробной планки образуется черный налет угольных частиц; б) при прямой полярности дуга горит устойчиво, дугу можно «растягивать» примерно до 50 мм, в процессе сварки конец электрода «самозатачивается», в то время как при обратной полярности конец электрода делается тупым. При прямой полярности угольный налет отсутствует.

Электроды. Сварку меди угольной дугой можно выполнять угольным и графитовым электродами. Необходимое поперечное сечение электродов зависит от материала, из которого они изготовлены, и силы применяемого сварочного тока. Рекомендуемые в литературе сечения для угольных и графитовых электродов в зависимости от силы сварочного тока приведены в табл. 15.

Таблица 15. Диаметр присадочных прутков для сварки меди угольным электродом

Угольные электроды применяются круглого сечения, а графитовые — прямоугольного или квадратного и реже круглого сечения. Длина электродов может быть различной и зависит главным образом от площади их поперечного сечения, а также от удобства выполнения сварки. Чем больше площадь поперечного сечения, тем больше может быть длина электрода.

Практикой установлена длина электрода порядка 120—150 мм. При слишком большой длине рабочей части возрастает омическое сопротивление электрода, что вызывает его перегрев и быстрое сгорание.

В целях экономии времени на перестановку электродов в держателе, а также меньшего нагрева электрода в процессе сварки электрод может быть заточен с обоих концов.

По мере сгорания или чрезмерного нагрева одного конца электрода держатель поворачивается, и сварка производится другим концом.

При сварке угольной дугой целесообразно применять два параллельно подключенных электрододержателя, что дает возможность избежать перегрева электрода и держателя, так как сварка в этом случае производится попеременно то одним, то другим держателем.

Присадочный металл. Из рекомендуемых марок присадочного металла для сварки меди угольной дугой широкое применение получила бронза марки БрОФ9-0,3, как обеспечивающая высокие механические свойства сварного соединения; худшие результаты дает применение бронзы марки БрКМцЗ-1 и меди марки M1.

Все сварные соединения, в которых требуется высокая механическая прочность и плотность сварного шва, должны выполняться с присадкой марки БрОФ9-0,3. Применение марки БрКМцЗ-1 в качестве присадочного металла может быть рекомендовано для приварки вспомогательных элементов, штуцеров и наварышей.

Сварка контактов тока проводящих шин выполняется с присадкой марки M1, так как в этом случае металл шва мало чем будет отличаться от основного, что имеет большое значение для электропроводности.

На качество сварного соединения оказывает существенное влияние сечение присадочного прутка, которым выполнялась сварка. При больших сечениях прутка возможен непровар кромок, а при малых — пережог наплавленного и основного металла.

Выбор диаметра прутка зависит от толщины свариваемых деталей и формы подготовки кромок под сварку.

В литературе рекомендуются диаметры прутков в зависимости от толщины свариваемых деталей (табл. 15).

Там же рекомендуется пользоваться следующими формулами: для малой толщины (до 4 мм)

для большой толщины (больше 4 мм)

где d — диаметр присадочной проволоки в мм;

S — толщина свариваемой меди в мм.

Длина присадочных прутков может быть различной: для литых — не менее 300 мм; для проволоки — порядка 450—500 мм.

Применяемые прутки перед сваркой должны быть освобождены от окислов, масла, жира и других загрязнений, иначе неизбежно появление пор в металле шва.

В процессе сварки необходимо следить, чтобы флюс полностью расплавлялся и не оставался в металле шва, а равномерно покрывал Шов и околошовную зону на расстояние не менее 10—15 мм по обе стороны.

Режимы сварки. Сила сварочного тока не является величиной постоянной и не может быть заранее задана для всех случаев сварки. Сварочный ток колеблется в значительных пределах и определяется в зависимости от толщины и размеров свариваемых элементов, формы подготовки кромок под сварку, удобства выполнения сварки и квалификации сварщика. В процессе выполнения сварочных работ ток корректируется самим сварщиком.

Режимы сварки меди угольным и графитовым электродом, с применением в качестве присадки медных прутков, рекомендуемые в литературе, приведены в табл. 16.

Рекомендуемые режимы сварки меди встык угольной дугой с применением присадочного металла марки БрOФ9-0,3 и БрКМцЗ-1 даны в табл. 17.

Режимы, приведенные в табл. 17, несколько отличаются от данных табл. 16 в сторону снижения тока, что может быть объяснено более низкой температурой плавления марок БрОФ9-0,3 и БрКМц3-1.

Таблица 16. Режимы для ручной сварки меди угольным и графитовым электродом

Таблица 17. Режимы сварки меди встык угольной дугой

Приемы сварки стыковых швов. Сварка стыковых соединений может быть выполнена только в «нижнем» положении или при небольшом угле подъема — до 15—20° с обязательной подфор-мовкой вершины шва и предварительным местным или общим подогревом до температуры 250÷350° С. Сварку необходимо выполнять длинной дугой порядка 25÷40 мм при напряжении на дуге 35÷45 в. Выполняя сварку длинной дугой, следует увеличивать ее мощность, так как с увеличением длины дуги растет напряжение на ней, а мощность находится в прямой зависимости от напряжения. При сварке на короткой дуге в зоне, находящейся на расстоянии порядка до 12 мм от конца электрода, выделяется окись углерода, которая при высокой температуре легко проникает внутрь твердой меди и при наличии в ней закиси меди восстанавливает ее, образуя углекислый газ.

Углекислый газ нерастворим в меди; находясь под высоким давлением, он разрывает металл, образуя крупные и мелкие межкристаллические трещины. При сварке на длинной дуге образовавшаяся окись углерода успевает сгореть в углекислый газ, который, находясь снаружи, не оказывает вредного влияния на сварное соединение. Сварку меди угольной дугой можно выполнять «правым» и «левым» способом сварки. При «правой» сварке электрод движется слева направо вдоль оси шва, а присадочный пруток находится между швом и электродом. При «левой» сварке электрод движется справа налево, присадка находится впереди электрода, а шов позади электрода.

Схема «левой» и «правой» сварки показана на рис. 21.

Рис. 21. Схема сварки:
а — „левая» сварка; б — „правая» сварка. 1 — присадка; 2 — угольный (графитовый) электрод.

Несмотря на то, что «правая» сварка в сравнении с «левой» сваркой имеет некоторые преимущества, например наиболее эффективное использование тепла электрической дуги и возможность сваривать медь большей толщины без разделки фаски, что повышает скорость сварки на 20—25%, в практике наиболее широко применяется «левая» сварка.

При «левой» сварке сварщику лучше наблюдать за процессами, происходящими в сварочной ванне; держа присадочный пруток в левой руке, сварщик его концом может легко удалять с поверхности жидкого металла окислы и шлаки.

В процессе сварки дугу необходимо направлять на сварочную ванну, не выходя на основной металл; в момент подачи присадочного металла в дугу следует делать небольшие петлеобразные движения электродом. Конец присадочного прутка должен быть погружен в сварочную ванну и должен расплавляться под действием теплоты металла ванны и дуги. По мере расплавления присадка подается в сварочную ванну; одновременно с присадкой сварочная ванна перемешивается.

Если присадка находится вне сварочной ванны, возможно окисление присадочного металла в момент перехода его в сварочную ванну через воздушный промежуток.

Скорость сварки должна быть такой, при которой свариваемые кромки только слегка оплавляются по поверхности, а жидкий металл во время сварки не должен забегать на холодный основной металл. Для предупреждения возможных ожогов теплом электрической дуги руки сварщика, а которой находится присадочный металл, и более полного использования последнего, необходимо пруток присадочного металла зажимать в держатель, свободный от провода, тем самым удаляя руку от пламени электрической дуги.

Выполнить сварку угловых швов угольным электродом качественно не представляется возможным. Хорошее качество сварки может быть получено только при положении шва «в лодочку».

При сварке угольная дуга легко отклоняется от своей продольной оси под действием магнитных полей. Особенно это проявляется, когда сварка ведется на больших силах тока.

Отклонение дуги от продольной оси затрудняет и осложняет выполнение сварки. Для уменьшения «блуждания» дуги могут применяться специальные держатели с соленоидом.

Эти держатели практического применения не находят, так как вес держателя увеличивается, и сварщик быстрее утомляется.

В процессе сварки магнитное «дутье» может быть уменьшено путем изменения наклона электрода и места подключения обратного провода. Для уменьшения магнитного дутья приспособления, применяемые при сварке угольной дугой, должны изготовляться из немагнитного материала.

Источник: «Электрическая дуговая сварка меди», А.И. Мальмстрем. Машгиз, 1954

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector