Медь — мягкий ковкий металл (предел прочности 220 МПа, относительное удлинение 60 %) с температурой плавления 1083,4 °С и плотностью 8,92 г/см3. После обработки давлением за счет наклепа предел прочности меди возрастает до 400- 450 МПа. Медь широко используют в машиностроении благодаря ее высокой теплопроводности, низкому электросопротивлению и высокой коррозионной стойкости в ряде агрессивных сред. Все указанные свойства меди тем выше, чем выше чистота металла. Это предъявляет особые требования к сварке изделий из чистой меди. В машиностроении используют медь различных марок (см. приложение табл. ПІ 1) в зависимости от чистоты по ГОСТ 859-78. Заметим, что ГОСТ 859-2001 на территории Украины не введен. В сварных конструкциях медь используют в виде листов, лент, полос, труб и проволоки.

В зависимости от способа изготовления она разделяется на четыре группы: бескислородную, катодную переплавленную, раскисленную и огневого рафинирования.

Медь маркируют буквой <?М» и цифрами, которые обозначают максимально допустимые количества вредных примесей в данной марке, но численно с ними не связанные, т. е. являются порядко­выми номерами марок. С увеличением порядкового номера марки меди повышается максимально допустимое содержание примесей (см. приложение табл. П11). При маркировке бескислородная и раскисленная медь дополнительно содержат буквы «б» (бескисло­родная) и «р» (раскисленная).

Примеси, оказывающие существенное влияние на физико­химические и механические свойства меди, условно разделяют на три группы:

• элементы с очень малой (десятитысячные и тысячные доли процента) растворимостью в твердой меди (висмут, свинец), которые резко снижают пластичность в температурном интер­вале 400-800 °С и вызывают растрескивание металла при го­рячей обработке;

• элементы, ограниченно растворимые в твердой меди ( кислород, фосфор, сера), образующие (при содержании в десятых долях процента) хрупкие фазы по границам кристаллитов;

• элементы, образующие при их относительно высоком содер­жании (до одного и более процента) твердые растворы (железо, никель, мышьяк).

Примеси всех трех групп снижают тепло - и электропроводность меди. Особенно вредное влияние оказывает кислород, снижаю­щий механические и технологические свойства меди, а также ее коррозионную стойкость.

При нагреве медь реагирует с кислородом, серой, фосфором и галогенами. С водородом она образует гидрид СиН, с углеро­дом — ацетиленистую медь С112С2 (взрывчатую), с азотом медь не реагирует.

Свариваемость меди. Медь можно сваривать всеми способами плавления. Однако при этом следует учитывать специфические свойства этого металла, в частности, высокую теплопроводность, большую жидкотекучесть и значительную активность металла при взаимодействии с кислородом и водородом в расплавленном сос­тоянии. В связи с высокой теплопроводностью меди (в б раз выше, чем у стали) для сварки необходимо применять источники нагрева с большой тепловой мощностью. Высокая теплопроводность при­водит также к существенной скорости охлаждения металла шва и ЗТВ и малому времени пребывания сварочной ванны в жидком состоянии, что ухудшает формирование шва. Хорошо сформиро­ванный шов можно получить с помощью предварительного подог­рева, который обеспечивает более равномерное распределение теплоты в сварочной ванне. Предварительный и сопутствующий подогрев, помимо снижения вероятности образования дефектов (подрезов, наплывов, трещин, пористости), улучшает условия кристаллизации сварного шва, снижает внутренние напряжения и устраняет склонность металла шва к образованию трещин.

Особенно отрицательное влияние на свариваемость оказывает кислород, снижающий механические и технологические свойства меди, а также ее коррозионную стойкость. В процессе взаимо­действия меди с кислородом образуется хорошо растворимый в жидком металле оксид меди (СигО), создающий с медью легкоп­лавкую эвтектику (Cu-Cu'iO), которая при кристаллизации рас­полагается по границам зерен, охрупчивая металл шва.

Вредные примеси также образуют с медью легкоплавкие эв­тектики, которые охрупчивают основной и наплавленный металл: сера (Cu~Cu2S), свинец (Cu-РЬО-РЬОг-РЬОз), висмут (Си— ВІО-ВІ2О3-ВІ2О5) и др.

При содержании в меди более 0,01 % кислорода не удается получить металл шва без пор. Механические свойства сварных соединений также находятся в прямой зависимости от содержания кислорода в металле шва. Поэтому ответственные металлоконст­рукции следует изготавливать из бескислородной (МОб) или раскисленной (М1р-М3р) меди. Аналогичные требования необ­ходимо предъявлять и к присадочному материалу.

Отрицательное влияние на свариваемость меди оказывает так­же водород, который хорошо растворяется в жидкой меди и вы -

зо зывает образование пор в швах и трещины в околошовной зоне, так называемую водородную болезнь. Это обусловлено тем, что растворившийся в металле шва водород диффундирует в около - шовную зону и при наличии в металле оксида меди взаимодейст­вует с ним по реакции

Си20 + Н2 о Си + НгО.

Образующиеся пары воды скапливаются между кристаллитами в газообразные прослойки и при охлаждении способствуют возникновению трещин в температурном интервале 300-350 °С (интервал хрупкости меди).

Отрицательное влияние на свариваемость меди оказывает также ее большой коэффициент теплового расширения (в 1,5 раза выше, чем у углеродистых и легированных сталей), кроме того, большая усадка, которая вызывает повышенные деформации и остаточные сварочные напряжения. Это способствует образо­ванию трещин в температурном интервале 250-550 °С, когда ме­талл обладает минимальной пластичностью и прочностью. Для предотвращения образования трещин, вызванных деформациями и напряжениями, следует избегать жесткого закрепления сварива­емых элементов, а также проводить проковку при выполнении многослойных швов каждого слоя (после первого) при темпера­туре металла шва не выше 200 °С, когда он имеет повышенную пластичность. ■ п - к..'. .М

■-■Ні ' tj) , *>- ■ ' 'Uu ‘ j