Сварка меди и ее сплавов

При дуговой сварке меди следует учитывать, что теп­лопроводность меди примерно в 6 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. Медь плавится при температуре 1083°С.

Свариваемость меди в значительной степени зависит от наличия в металле примесей — висмута, свинца, сурь­мы и мышьяка. Чистая электролитическая медь обладает наилучшей свариваемостью.

Расплавленная медь легко окисляется, образуя оксид меди Си20, 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 межкристал - литных 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 угольным или металлическим электродом. При сварке угольным или гра­фитовым электродом в качестве присадочного материала применяют прутки из меди Ml, из бронзы БрОФ6,5—0,15 или латуни J1K62—0,5, а также медные прутки MCpl, со­держащие до 1% серебра.

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 прокаленной — 68%, кислого фосфорнокислого натрия — 15%, кремниевой кислоты — 15%, древесного угля — 2%; 2) буры прока­ленной — 50%, кислого фосфорнокислого натрия — 15%, кремневой кислоты — 15%, древесного угля — 20%. Можно также применять одну буру, но лучше с присад­кой 4—6% металлического магния.

Листы толщиной до 4 мм можно сваривать с отбортов - кой 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 тока 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. Если толщи­на 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 с быстрым охлаж­дением в воде.

При сварке металлическим электродом подготовка кро­мок и обработка шва производится так же, как и при уголь­ном электроде. Металлические электроды изготовляют из меди Ml. Покрытие имеет следующий состав: ферромар­ганца — 50%, ферросилиция 75%-ного — 8%, полевого шпа­та — 12%, плавикового шпата — 10%, жидкого стекла — 20%. Толщина покрытия составляет 0,4 мм.

Применяют также электроды марки ЗТ со стержнем из бронзы БрКМц-3—1 и покрытием следующею содержания: марганцевой руды — 17,5 %, ферросилиция 75%-ного — 32%, плавикового шпата — 32%, графита серебристого — 16%, алюминия — 2,5%. Связующим 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 (аргон, гелий или азот) применяют для изделий толщиной 1,5—20 мм и выполня­ют постоянным током прямой полярности. При диаметре вольфрамового электрода 2,5—5 мм и присадочной прово­локи марки Ml или БрКМц-3—1 диаметром 2—6 мм сва­рочный ток составляет 200—500 А.

Автоматическую сварку меди производят под флюсами АН-348-А или АН-20 проволокой диаметром 1,6—4 мм марки Ml или БрКМц-3—1. Напряжение составляет 38 —40 В, сварочный ток принимают из расчета 100 А на 1 мм диаметра проволоки. Ток — постоянный обратной поляр­ности, скорость сварки — 15—25 м/ч. Листы толщиной более 8 мм требуют предварительного подогрева.

При газовой сварке меди 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), для листов толщиной свыше 10 мм — 200 л/(ч-мм). Реко­мендуется производить сварку одновременно двумя горел­ками: одна служит 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 изделия закрывают листовым асбестом. Пламя должно быть строго нормаль­ным. Избыток ацетилена вызывает появление пор и тре­щин, а окислительное пламя приводит к окислению ме­талла шва. Мундштук горелки устанавливают под углом 80—90°. Нагрев и плавку меди производят восстановитель­ной зоной в месте максимальной температуры. Сварку про­изводят 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 производят от­жиг с нагревом до температуры 500—550°С и охлаждени­ем в воде.

Латунь (сплав меди с цинком) сваривают всеми спосо­бами, указанными 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 ЛМц-58—2 и флюс из моло­того борного шлака или буры. Применяют также прутки из латуни типа ЛК, содержащей, кроме меди и цинка, крем­ний.

При сварке плавящимея электродом применяют провс -

локу из латуни, содержащую 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 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 мае. ч. (массовых частей) борной кислоты и 20 мае. ч. кальцинированной соды на 100 мае. ч. флюса. Сварка ведется постоянным током прямой полярнос­ти. Напряжение тока — 38—42 В, сварочньій ток при диамет­ре проволоки 2 мм составляет 300—480 А.

Латунь при газовой сварке-нормальным пламенем вы­деляет пары, в результате чего шов получается пористым. Поэтому применяют пламя с избытком кислорода (до 30— 40%). Кислород 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 с помощью 10 % - ного водного раствора азотной кислоты, с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо. Удельная мощность пламени — 100 —150 л/(ч-мм). Мундштук горелки устанавливают под уг­лом 80—90°, а присадочный пруток — под углом 80° к мундштуку горелки. Чтобы не допустить интенсивного окисления, сварку производят быстро, без перерывов и в один проход. Расстояние ядра пламени от ванны 7—10 мм. Латунь толщиной более 15 мм рекомендуется предвари­тельно подогревать до 500—550°С. После сварки шов про­ковывают. Если латунь содержит меди более 60%, то про­ковку шва производят в холодном состоянии. Если меди менее 60%, то швы проковывают при температуре 700°С. После проковки швы подвергают отжигу при температуре 600—650°С с последующим медленным охлаждением.

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 меди — 95—96%, кремния — 3—4 %, фосфора — 0,25%. 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: оло­ва — 10—12%, фосфора — 0,15—0,45%, остальное — медь. Для свинцовых бронз применяют прутки из сплава, со­держащего, %: свинец — 21, олово — 8, цинк — 1,5; 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 подогрев свариваемых деталей до температуры 250—300°С. Допускается легкая проковка сварного шва для улучшения качества наплавлен­ного металла.

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 максимально быстро и 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 мощности 100 л/(ч-мм). После сварки изделие нагревают до температуры 400—450°С и затем ох­лаждают в воде.

Оставить комментарий