Интернет журныл о промышленности в Украине

Технология сварки меди | Строительный справочник | материалы - конструкции - технологии

Опубликовано: 06.09.2018

Медь в чистом виде практически не применяется, в наличие примесей осложняет сварочный процесс. Введение примесей и легирующих элементов в меди разделяет ее на сплавы, к которым относят: латунь, бронзу и медно-никелевые сплавы.

Латунь — сплав меди с цинком. Медно-никелевыми сплавами называют сплавы меди с никелем или с железом и марганцем. Бронзой считают сплавы, в которых основными легирующими элементами являются никель или цинк.

Наличие примесей определяют физико-химические свойства сплава, к которым относят:

высокую теплопроводность сплава, которая приводит к большим скоростям охлаждения сварочной ванны, что в свою очередь влечет за собой рост зерен и ухудшение качества шва. Бороться с этим явлением помогает сварка с использованием повышенной погонной энергии; высокий коэффициент термического расширения, что вызывает большие остаточные напряжения и деформации; высокую литейную усадку остывающего металла, что влечет за собой деформации сварочного шва и околошовной зоны, а в случаях жесткого закрепления деталей — высокие остаточные напряжения и деформации; интенсивное испарение цинка из расплавленного металла, что способствует появлению пористости шва; высокая чувствительность расплавленной меди к водороду, способствующая появлению пузырьков воды, что является причиной многочисленных пор и трещин. Это явление называют водородной болезнью меди; легкая окисляемость меди при высоких температурах, что приводит к образованию тугоплавких оксидов; высокую текучесть расплавленной меди, что приводит к дополнительным трудностям при сварке (особенно в вертикальных и потолочных швах).

Подготовительный этап включает в себя тщательную разделку и очистку поверхностей непосредственно перед сваркой. Для этого свариваемые кромки и околошовную зону зачищают шабером или металлической щеткой до блеска, после чего выполняют обезжиривание бензином, уайт-спиритом или другим растворителем. Зазор между свариваемыми поверхностями не должен превышать 2 мм, поэтому детали сжимают между собой или выполняют прихватки.

Сварочную проволоку перед употреблением подвергают очистке травлением. Для этого применяют водный раствор азотной кислоты (75 см³/л) или смесь серной и соляной кислоты в соотношении 100:1 с последующей промывкой в воде, затем в щелочи, после чего снова в чистой проточной воде. После промывки проволоку сушат горячим воздухом. Медные электроды перед сваркой прокаливают, что снижает вероятность проявления водородной болезни.

Сварку меди и ее сплавов выполняют в среде защитных газов, в качестве которых служат азот, аргон или гелий, а также их смеси. Наибольшая эффективность сварки достигается при использовании азота, обеспечивающего высокий КПД дугового разряда. Ручная сварка угольным электродом применяется для малоответственных деталей и изделий. Угольные электроды целесообразно использовать при толщине меди до 15 мм. При толщине меди больше этого значения пользуются графитовыми или вольфрамовыми электродами. Сварку выполняют на постоянном токе прямой полярности плотностью 200 — 400 А/см². Электроды затачивают на конус (на ⅓ длины).

Перед началом сварки, а также в процессе ее металл толщиной до 5 мм подвергают предварительному подогреву: медь —250 — 300°С, латунь — 300 — 350°С и бронзу — 500 — 600°С.

 

Взаимное расположение присадочной проволоки, горелки и сварочной ванны: 1 — проволока; 2 — сварочная ванна; 3 — электрод;  4 — сварочный шов. 

Схема взаимного расположения горелки, присадочной проволоки и сварочной ванны приведена на рисунке. Для того, чтобы избежать попадания расплавленного металла на неплавящийся электрод, присадочную проволоку вводят не в столб дуги, а подают к краю и несколько сбоку , что одновременно обеспечивает равномерное расплавление. Длину сварочной дуги поддерживают в пределах 1,5 —3 мм, а вылет конца электрода — 3 — 5 мм. Электрод располагают под углом 75 — 90° к свариваемому изделию, присадочную проволоку — под углом 10 — 15°. Если защитный газ недостаточно защищает металл от окисления, присадочный материал применяют с раскислителем. Режимы ручной дуговой сварки в среде аргона приведены в таблице.

Режимы ручной дуговой сварки меди

Тип сварного соединения Толщина свариваемого металла, мм Диаметр, ми Расход аргона, л/мин Сила сварочного тока,А Число проходов
Вольфрамового электрода Присадочной проволоки
Стыковое без скоса кромок 1 2-3 1-2 4-5 75-90 1
1,5 2-3 2-3 4-5 80-100 1
2 2-3 2-3 4-5 90-120 1
3 3-4 3-4 5-6 120-140 1
4 3-4 3-4 5-6 150-200 2
Тоже, со скосом двух кромок 4

5-6
3-4

4-5
3-4

4-5
9-12

9-12
120-150 1

80-200
2

3
8-10 4-5 4-5 9-12 250-300 3-4
Стыковое двустороннее со скосом кромок 20 4-5 5-6 12-14 300-400 6
25 4-5 5-6 12-14 350-500 6
Нахлёсточное и угловое 1

1,5

2-3

3-4
3

3

3-4

4-5
2

2-3

3-4

4-5
5-6

5-6

6-8

8-10
100-110

110-140

150-200

200-300

1

1

1

1-2

Первые слои сварочного шва накладывают без колебаний электрода, следя за тем, чтобы все прихватки были полностью проварены. Сварку ведут без перерыва, особое внимание уделяя проварке корня шва. В случае вынужденных перерывов необходимо следить за тем, чтобы сечение было заполнено металлом не менее чем на половину стенки. Возобновляют сварку только после зачистки и предварительного подогрева, перекрывая ранее наложенный шов на 10—20 мм.

После сварки шов проковывают, а затем отжигают при температуре 600 — 660°С для выравнивания химического состава и получения мелкозернистой структуры шва. 

rss