в чем трудности сварки меди
Сварка меди
Необходимость сварки меди возникает из-за массового употребления меди для изготовления конструкций разного назначения: трубопроводов, электрических приборов, химической аппаратуры и т. д. Широкое использование меди обусловлено ее особенными физическими свойствами. Медь имеет высокую электропроводность. Теплопроводность меди в 6 раз выше чем у железа. Температура перехода в жидкое состояние — 1083° C.
Медь относиться к группе трудносвариваемых материалов, поэтому требует высокой квалификации сварщика и соблюдения технологии сварки.
Трудности при сварке меди
Подготовка меди к сварке
Для разделки меди и сплавов на мерные заготовки могут использоваться шлифовальная машинка или труборез. Детали могут также формироваться на фрезерном или токарном станке, либо методом плазменно-дуговой резки.
Кромки для сварки формируются механическим способом. Для меди, имеющей толщину от 6 до 18 мм, рекомендованы Х- и V-образные разделки.
Перед началом сварочных работ сами детали и присадочную проволоку необходимо до металлического блеска очистить от окислов и всяческих загрязнений, а также обезжирить.
Для механической зачистки кромок используются наждачная бумага, металлические щетки и другие подобные приспособления. Не рекомендовано использовать абразивный камень и наждачную бумагу с крупным зерном.
Можно выполнять очистку методом травления в растворе, включающем:
После этой процедуры детали необходимо тщательно промыть в воде и щелочи, а также высушить горячим воздухом.
При сварке меди крайне важно защитить сварочную ванну от кислорода, что возможно путем раскисления фосфором, серебром или алюминием. Стоит применять электродную проволоку, легированную названными раскислителями.
Конструкции, толщина стенки которых составляет 10-15 мм, чаще всего предварительно подогреваются газовым пламенем или рассредоточенной дугой, но возможны и другие способы.
Стыки под сварку собираются в специальных приспособлениях или при помощи прихваток минимального сечения. Важно соблюдать одинаковый на всем протяжении заготовки зазор.
Перед использованием поверхность прихваток тщательно очищается и осматривается с тем, чтобы убрать те из них, на которых имеются горячие трещины. Для сварки в нижнем положении выбираются графитовые подкладки. Можно также использовать медные пластины, которые охлаждаются водой.
Ручная дуговая сварка меди покрытыми электродами
Метод ручной дуговой сварки меди используют для сварки деталей толщиной более 2 мм. Покрытые электроды для сварки меди выпускают диаметром 3-6 мм. Пруток электрода изготавливают из меди или бронзы. Покрытие электродов — фтористо-кальциевое. Ручная дуговая сварка меди ведется на постоянном токе обратной полярности. Сварку выполняют в нижнем положении. Сварочный ток рассчитывают по соотношению 50-60 А на 1 мм диаметра электрода. Детали перед сваркой подогревают к 300-400° C. Сварка толстостенных конструкций из меди более 16 мм выполняет с сопутствующим подогревом до 300-400° C.
Сварку выполняют короткой дугой без колебательных движений концом электрода. После сварки шов проковывают и быстро охлаждают в воде.
Технология сварки меди
Температура плавления меди 1883°С
Марка
Свариваемость
Технологические особенности сварки
Медь катодная
Присадок БрКМц 3-1 МНЖКТ-5-1-0,2-0,2 БрОЦ 4-3, БрХ 0,7 При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С
Медь раскисленная
Медь рафинированная
Бронзы оловянные литейные
Присадок той же марки, что и основной металл
При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С
Бр03Ц12С5 Бр05Ц5С5, Бр08Ц4 Бр010Ф1, Бр010Ц2
Бр03Ц7С5Н1
Бр04Ц7С5
Бр010С10
Бронзы безоловянистые литейные
БрА9Мц2Л
БрА10Ж3Мц2
БрАПЖ6Н6
БрА7Мц15ЖЗН2ц2
Бронзы деформируемые
Бр0ф7-0,2, БрХ1 БрКМцЗ-1, БрБ2
БрАМц9-2 БрАЖ9-4, БрСр1
Латуни деформируемые
Присадок БрОЦ4-3 БрКМц 3-1, ЛК62-0,5 ЛК80-3, ЛМц 59-0,2 При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С
Трудности при сварке
Активная способность поглощать при расплавлении газы (кислород и водород), приводящая к пористости шва и горячим трещинам, требует надежной защиты металла шва и сварочных материалов от загрязнений вредными примесями.
Из-за склонности меди к окислению с образованием тугоплавких окислов необходимо применять присадочный материал с раскисли гелями, главные из которых фосфор, кремний и марганец.
Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше, чем у стали) влечет за собой значительные деформации и напряжения, образование горячих трещин. Устранить их можно за счет предварительного подогрева конструкций: из меди до 250-300°С, из бронзы до 500-600°С
Подготовка к сварке
Медь или ее сплавы разрезают на мерные заготовки шлифовальной машиной, труборезами, на токарных и фрезерных станках, а также плазменно-дуговой резкой. Кромки под сварку подготавливают механическими способами. Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Кромки обрабатывают мелкой наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать абразивы с крупным зерном не рекомендуется. Возможно травление кромок и проволоки в растворе кислот:
75 см 3 на 1 л воды азотной;
100 см 3 на 1 л воды серной;
1 см 3 на 1 л воды соляной
с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом. Конструкции с толщиной стенки 10-15 мм предварительно подогревают газовым пламенем, рассредоточенной дугой и другими способами. Сборку стыков деталей под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор между стыкуемыми заготовками соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и убедиться в отсутствии поверхностных горячих трещин.
Если сварка ведется в нижнем положении, то для улучшения теплоотвода используют специальные приспособления из графита или меди
При сварке на открьтом воздухе стык обустраивают съемными экранами
Выбор параметров режима
Сварку ведут на постоянном гоке прямой полярности. Сварочный ток (А) ориентировочно определяют по формуле:
Iсв=100?S,
Защитными газами могут быть аргон, гелий, азот и их смеси. Длина дуги в аргоне и гелии должна быть не более 3 мм. В азоте ее увеличивают до 12 мм. Поэтому возрастают напряжение на дуге и ее мощность (в 3-4 раза) но сравнению со сваркой в аргоне. В гелии же мощность дуги по сравнению со сваркой в аргоне повышается вдвое.
Расход защитного газа:
Техника сварки
Сварку в аргоне ведуг «углом вперед» при выпуске электрода 5-7мм. В качестве присадочной проволоки используют:
Для повышения стойкости металла шва против горячих трещин применяют сварочные проволоки:
Чтобы расплавленный металл не попал на конец W-электрода, присадочную проволоку вводят не в столб дуги, а подают к краю сварочной ванны и несколько сбоку
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РЕЖИМЫ СВАРКИ МЕДИ В АРГОНЕ
Вид разделки кромок
Толщина металла, мм
Сварочный ток, А
Диаметр электрода, мм
Диаметр присадка, мм
Расход аргона, л/мин
Число проходов без подварочного шва
Сварка меди и ее сплавов
Содержание:
В строительной технике, ювелирном производстве и промышленности широко используется медь, обозначаемая Cu. Она представляет собой металл красноватого цвета. Он хорошо знаком любому взрослому человеку и даже школьнику. Его популярность обусловлена высокой тепло- и электропроводностью, отличной коррозионной стойкостью в определенных агрессивных средах.
При этом с возрастанием чистоты металла повышаются его перечисленные свойства. Из-за такой особенности предъявляются особые требования к сварке меди. Их необходимо учитывать особенно во время соединения изделий, созданных из чистого металла. Если же используются при сварке его сплавы, то в этом случае существуют свои особенности процесса.
Свариваемость меди
Медная сварка представляет собой сложную операцию. Для ее правильного выполнения человек обязан хорошо понимать свойства и химическую чистоту этого красноватого металла и его сплавов, которые получаются в результате соединения популярных элементов с ним. Поэтому всем заинтересованным лицам полезно будет знать особенности сварки меди и ее сплавов.
Прежде всего, на свариваемость красноватого металла влияет присутствие легирующих элементов, которые бывают токсичными и летучими. Поэтому во время выполнения работ требуется наличие исправной и эффективной вентиляции для защиты персонажи.
Примечание! На производстве сварные процессы выполняются в специально оборудованном месте. Оно оснащается комплектом оборудования, которое технологически связано между собой. Такое стационарное место также комплектуется всем нужным инструментом и приспособлениями. При выполнении работ в домашних условиях используется сварной пост для пайки меди. Он укомплектован баллонами с газовыми смесями, редукторами и горелкой.
Для улучшения различных свойств меди в ее состав чаще всего вводит следующие легирующие элементы:
На свариваемость как меди, так и ее сплавов влияют и другие факторы:
Состояние поверхности меди и ее сплавов является еще одним фактором, влияющим на свариваемость. Перед работами с металла должны быть удалены все окислы и жиры. Обычно для этих целей применяется проволочная щетка. Зная перечисленные особенности сварки меди удается выполнить качественные соединения. Однако для достижения положительного результата еще требуется выбрать правильную технологию осуществления сварочных работ.
Трудности во время сварки
Для качественного выполнения работ нужно точно выяснить, в чем заключается сложность при сварке меди. Выполнить процесс качественно мешают следующие особенности металла:
Провести качественные работы также мешает существенные коэффициент линейного расширения мидии. По сравнению со сталью он в 1,5 раза больше. Из-за него возникают напряжения и деформации.
Ручная дуговая сварка
Данная технология сварки меди и ее сплавов является одной из самых распространенных способов. На популярность этого метода повлияли его технико-экономические преимущества. Этот вариант при использовании металлических электродов позволяет повысить скорость проведение работ. Ее величина существенно выше по сравнению с другими способами сварки меди.
Подготовка свариваемых деталей
V-образную разделку торцов металла рекомендуется проводить, если сваривается медь, толщина которой составляет от 6 до 12 мм. При этом общий угол раскрытия торцов детали должен составлять от 60 до 70 градусов.. Его значение можно уменьшить до 50 градусов в том случае, если с обратной стороны будет создаваться подварочный шов.
Перед началом работы две детали раздвигаются. Зазор между ними обязан составлять 2-2,5% от длины свариваемых листов или полос. Работаю также можно выполнить без предварительного раздвигания деталей, но в этом случае необходимо их зафиксировать с помощью небольших слов, длина которых обычно составляет 30 мм. Они должны располагаться друг от друга на расстоянии 300 мм. Для прихваток используются электроды, имеющие меньше диаметр. В результате зазор между двумя деталями должен получиться от 2 до 4 мм.
Примечание! Если не выполнить зазор, тогда существенно возрастает риск появления многочисленных горячих трещин.
При выполнении дуговой сварки меди, отличающуюся толщиной 12 мм, нужно проводить X-образную разделку торцов металла. При этом придется создавать шов с 2-х сторон. Однако не всегда удается раскрыть кромки таким образом.
Поэтому нередко осуществляется все та же V-образная разделка. Однако при этом возрастает время проведения работы и увеличивается число необходимых электродов почти в 1,5 раза. Если же все-таки удалось выполнить нужную разделку, тогда прихватки делаются с обратной стороны 1-го шва. После его создания они удаляются.
Соединения с V-образными торцами или без них осуществляются на подушке из флюса. Используются также подкладки из меди, графита или стали с толщиной от 40 до 50 мм. Их плотно прижимают к cтыку. При этом всегда создается формирующая канавка.
Электроды для дугового ручного сварочного процесса
Данная технология сварки меди осуществляется при использовании электродов с покрытием. В противном случае шов будет окисляться, и горение дуги станет нестабильным. В результате не удастся качественно выполнить соединение, так как в нем образуются дефекты.
Другими словами, шов станет пористым. Используемые электроды имеют вид проволоки из меди. Нередко она имеет в своем составе магний и кремний. Электроды также могут быть бронзовыми. Часто используют марку Бр.КМц 3-1.
Благодаря использованию электродов с покрытием металл, где выполняется шов, лигируется марганцем, кремнием и фосфором. Стержни создают раскисляющий эффект. Состав покрытия электродов нужно подбирать, чтобы при работе была стабильная дуга, и образовывались шлаки. Это позволит провести качественную сварку меди и ее сплавов, сформировав отличный шов.
Режимы дугового ручного сварочного процесса
Во время работы используется постоянный ток, имеющие обратную полярность. Если он будет переменным, тогда не удастся обеспечить требуемую стабильность дуги. Положительный результат достигается исключительно в том случае, когда используются электроды, в состав покрытия которых входит железо. Кроме того, придется увеличить силу тока примерно до 50%.
Примечание! Во время применения переменного электротока нередко электродный металл разбрызгивается.
Режим дуговой ручной сварки листов из меди встык при использовании медных электродов и постоянного электротока подбирается в зависимости от толщины металла. Зная эту величину, выбирается диаметр электрода, сила тока и рабочее напряжение.
Техника дугового ручного сварочного процесса
Если сваривается медь, имеющая значительную толщину, тогда работы осуществляются с помощью нескольких слоев. Любой шов всегда нужно хорошо зачищать перед направлением следующего. Когда толщина меди небольшая или даже средняя, то в этом случае работу проводят за один раз.
Во время проведения работ электрод наклоняется в сторону противоположную от сварки. Он обязан располагаться под углом от 15 до 20 градусов. Нередко создаваемый шов приходится поправлять при помощи молотка, так как часто сварные кромки вспучиваются, если зазор уменьшается между соединяемыми деталями.
Ручная сварка труб из меди
Процесс осуществляется на постоянном токе, который должен иметь обратную полярность. При этом плотность электротока обязана составлять 50 а/мм2. Во время работы также осуществляется предварительный подогрев. Температура разогрева обычно составляет не более 300 °C. При этом полный подогрев проводится во время соединения труб, максимальный диаметр которых равен 50 мм. Если же диаметр трубопровода больше 5 см, тогда выполняется местный разогрев. Во время сварки также создают прихватки, но они вырубаются при заваривании конкретного участка. В противном случае металл станет пористым, так как он будет второй раз нагрет.
Сварка ручным способом труб из меди осуществляется на скорости примерно 15 м/час. Во время работы нельзя перегревать основной металл. Температура не должна превышать 350 °C.
Ручная сварка при использовании угольных электродов
Во время сварки меди в домашних условиях угольным электродом или на производстве не выполняется погружение присадочного стержня в сварочную ванну. Между ними должно быть расстояние примерно 5 мм.
Присадочный пруток также обязан находиться под углом к изделию. Его величина составляет 30 градусов. При этом электрод тоже следует держать под углом, но уже от 75 до 90 градусов. Во время работы еще используется флюс. Он защищает металл от окисления. В его состав обязана входить плавленная бура в количестве минимум 94% и 6% металлического магния. Перед нанесением флюса на пруток последний всегда смачивается в жидкообразном стекле.
Когда сваривается металл, толщина которого больше 5 мм, тогда перед основным процессом выполняется разделка кромок. Их суммарный угол должен составлять от 70 до 90 градусов. При этом зазором между ними обязан быть 0,5 мм. Сам сварочный процесс выполняется на подкладке из асбеста или графита. Электрод нужно держать под углом от 10 до 20 градусов направленным вперед.
Если сваривается металл, толщина которого не превышает 5 мм, тогда подогрев не осуществляется. В противном случае сначала выполняется разогрев до температуры 800 °С, а потом проводится быстрое охлаждение участка. Рекомендуется сварочные работы осуществлять за один проход. Это позволит создать шов с наилучшими механическими свойствами.
Ручная дуговая аргоновая сварка
Сварка меди аргоном проводится при использовании вольфрамовых электродов. При этом ток должен быть постоянным и иметь прямую полярность в аргоне, отличающимся высокой чистотой. Во время работы нужно выполнять подогрев, если толщина металла превышает 4 мм. Металл разогревается до 800 градусов.
Сварка также выполняется при использовании медного прутка. Он является присадочном материалом. В его качестве также может использоваться медно-никелевый сплав или бронза. Технология сварки меди аргоном при толщине металла более 6 мм подразумевает предание кромкам деталей V-образной формы. Их общий угол раскрытия должен составлять от 60 до 70 градусов.
Сама сварка осуществляется слева направо. При этом электрод должен быть наклонен вперед. Угол между ним и вертикалью обязан составлять от 80 до 90 градусов. В то же время присадочный пруток должен быть наклонен от 10 до 15 градусов. При этом величина вылета электродного стержня обязана составлять от 5 до 7 мм.
Сварка полуавтоматом
Если применяется полуавтомат, то работы выполняются при использовании медной проволоки. Несмотря на то, что она имеет небольшую толщину, итоговый шов получается высокого качества. Вовремя сваривания металла толщиной более 6 мм выполняется подготовка кромок. Им придают V-образную форму. При этом кромки могут иметь притупление до 4 мм. Для уменьшения пористости шва сварка меди полуавтоматом осуществляется без колебаний в поперечном направлении.
Во время выполнения работы разрешено использовать проволоку М2. Ее толщина составляет 2 мм. При этом рекомендуется обеспечить напряжение 30 В, 300 А. Во время проведения сварочного процесса выполняются движения в поперечном направлении. Рекомендуется дополнительно использовать флюс. После правильной сварки полуавтоматом получается шов, показатели которого не уступают основному металлу.
Газовая сварка
Соединение листов из меди, толщина которых не превышает 10 мм, проводится при помощи сварочного пламени. Его мощность выбирают в зависимости от толщина медных деталей. Для сварки одного миллиметра меди требуется мощность количестве 150 л/час. Если процесс будет выполнен науглероживающим пламенем, тогда в сварном шве появятся поры и трещины.
Газовая сварка меди проводится в один слой. В противном случае образуются трещины. Для предотвращения перегрева меди сварку выполняют при быстром нагреве и охлаждении. Во время работ также применяется флюс. Это может быть чистая бура.
Точечная контактная сварка
Одним из видов контактной сварки меди является точечное соединение деталей. Во время использования данного метода металл нагревается до температуры, при которой он начинает плавиться, с помощью тепла, образующегося при прохождении большого электротока в конкретной точке соединения изделий. Во время процесса и спустя некоторое время после его завершения также выполняется сжатие 2-х свариваемых деталей. Это позволяет металлу изделий сплавиться.
Точечная сварка меди отличается следующими нюансами:
Точечная сварка чаще всего используется для соединения медных листов внахлест. Очень редко ее применяют для материалов в виде стержней. Обычно толщина свариваемой меди колеблется в диапазоне от 0,1 до 6 мм.
Во время точечной сварки не нужно использовать электроды, присадочные прутки флюсы и другие материалы. При этом работы выполняются достаточно быстро и удобно. В результате их осуществления получаются аккуратные соединения. Процесс всегда проводится при использовании специального сварочного автомата для сварки меди, отличающегося высокой производительностью.
Особенности сварки меди с другими металлами
Для соединения меди и различных металлов необходимо знать ряд тонкостей. Прежде всего, нужно учитывать ее свойства. Именно их нужно принимать во внимание, чтобы в итоге получить качественный шов.
Медь и сталь
При необходимости выполнить сварку меди со сталью нужно смещать в сторону на небольшое расстояние сварную дугу от стыка. Требуется также ее отводить от медной детали. Если выполняется наплавление меди на сталь с использованием флюса, а сам процесс осуществляется в защитных газах, то в этом случае удастся создать качественное соединение. Она будет отличаться хороший стойкость перед нагрузками и неплохой пластичностью.
Лучше всего сварку меди и стали осуществлять аргонодуговым методом. В этом случае в шве будет содержаться минимум железа. В его количество не превысит 10%. Это значение намного ниже по сравнению с холодным способом соединения. Сварка меди с железом обязана проводиться при использовании вольфрамовых электродов.
Еще рекомендуется во время работы применять плазменную струю специальную проволоку в качестве присадки. В этом случае металлы и электрод будут защищены от окисления инертным газом, который подается во время процесса.
Медь и нержавейка
Нередко требуется выполнить сварку меди с нержавейкой. Для осуществления такого процесса также используется аргонодуговой метод соединения. Работа выполняется посредством сварки меди электродом из тугоплавкого вольфрама.
В некоторых случаях вместо аргона применяют азот. Если используется такой способ соединения металла, тогда вольфрамовый стержень меняют на графитовый электрод. Это делается из-за большого расхода вольфрама. Во время сварки меди и нержавейки необходимо использовать 10-процентный раствор каустической соды. С его помощью проводится обработка кромок 2-х металлов.
Примечание! Трудности при сварке медно-никелевых сплавов такие же, как и во время соединения чистой меди. Это водородная болезнь и появление пор. Нужно еще принимать меры для предотвращения попадания в расплавленный металл воды, которая выделяется из обмазки и флюса.
Это достигается с помощью просушки присадочного материала и добавления раскислителей, к которым относится кремний марганец. Сам процесс соединения медно-никелевых сплавов осуществляется лучше всего газовой сваркой.
Еще можно использовать ручной дуговой метод вместе с электродом из металла. Также применяют полуавтоматическую дуговую сварку под флюсом и способ соединения в среде защитного газа, которым является аргон. Помимо этого, используют контактную сварку.
Сварка меди дома
В домашних условиях соединять медь приходится во время монтажа система отопления и водопровода. Для проведения этого процесса можно использовать газовый или аргонодуговой метод. Однако нужно знать, что сварка меди в домашних условиях выполняется гораздо труднее, чем ее пайка. Это утверждение особенно актуально, если речь идёт о трубах с тонкими стенками. Для осуществления такой работы рекомендуется заранее подготовить:
Пост для пайки медных труб применяется при выполнении высокотемпературных соединений. Для осуществления этого процесса приходится создавать температуру, минимальное значение которой составляет 450 градусов. Благодаря этому получаются прочные соединения. Однако во время процесса происходит выжигание меди.
Высокотемпературная пайка всегда выбирается, когда нужно выполнить монтаж отопления. В то же время для устройства водопроводных систем с холодной водой можно использовать низкотемпературный способ соединения труб. Этот же метод пайки применяется, если монтируются медные трубы диаметром до 40 мм.
Сам процесс пайки меди в домашних условиях проводится в следующей последовательности:
С процессом пайки медных трубопроводов сможет справиться человек без опыта. Особенно если у неё под рукой будет весь необходимый инструмент. Он сегодня доступен по демократичной цене от разных производителей. Поэтому выполнить нужные работы дома сможет практически каждый человек.