ГАЗОВАЯ СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ. И СПЛАВОВ

Наиболее часто в домашнем хозяйстве возникает не­обходимость в сварке деталей (изделий) из цветных ме­таллов, поэтому начнем с описания технологии именно этих работ. На первом месте по статистике стоят работы с металлами и сплавами медной группы (медь, латунь, бронза). За ними следуют алюминий и его сплавы.

Работы с медью. Первое, что надо помнить — медь сильно окисляется. Образующийся оксид снижает пла­стичность и механическую прочность сварного шва. По­мимо всего, появляются мелкие трещины в расплав­ленном металле (упомянутая «водородная болезнь»). Это й объясняет необходимость обязательного использова­ния флюсов при работах с медью. Роль флюсов заключа­ется в растворении образующихся оксидов. Оксиды трансформируются в легкоплавкие шлаки. А чтобы за­писи меди (Си20) не образовывались в металле шва, Необходимы присадки (марганец, кремний). Для указан­ных целей рекомендуется и использование меди с по­ниженным содержанием кислорода (до 0,01%).

! Флюсы и присадочные металлы даны в таблицах.

Флюсы для газовой сварки меди

флюса

Состав, %

Бура

прокален­

ная

Борная

кислота

Калий

фосфор­

нокислый

Квар­

цевый

песок

Древес­

ный

уголь

Пова­

ренная

соль

Углекис­лый калий (поташ)

і

100

2

100

3

50

50

4

75

25

—-

5

50

35

15

6

50

15

15

20

7

70

10

20

S

56

-

22

22

Назначение

Марка меди

Состав

Для ответственных конструкций неболь­шой толщины

М-1

Медь чистая электролитическая

Для ответственных конструкций

МСр-1

Медьс 0,8—1,2% серебра

То же

МНЖ-5-1

Медь с раскислителем — 0,2% фосфора

Тоже

МНЖК. Т-5- 1-0,2-0,2

Медьс раскислителем — 0,2% фосфора и 0,3% кремния, 0,2% марганца

Для слабонагружен - ных конструкций

М-0

Медь для раскислигелей

Дополнительные трудности возникают при газовой сварке меди из-за ее уникальных теплофизических свойств. Медь обладает высокой теплоемкостью и тепло­проводностью (в 6—7 раз выше, чем у стали), повы­шенным коэффициентом линейного расширения при нагревании (в 1,5 раза выше, чем у стали).

Эти свойства обусловливают большую, чем при свар­ке стали, зону термического влияния и приводят к по­явлению значительных тепловых деформаций, которые могут вызывать при охлаждении сварного шва значи­тельные напряжения.

Некоторыми технологическими приемами можно устранить нежелательные последствия при сварке меди. К примеру, сварку можно вести на увеличенных скоро­стях. Это уменьшит время соприкосновения пламени с жидким металлом. Для этого надо предварительно подо­греть свариваемые кромки. Наконечник для сварки меди всегда будет на 1—2 номера больше, чем наконечник для сварки стали. Это общее правило, и его надо знать без обращения к специальным источникам. Разрушить оксидные прослойки: после сварки можно путем про­ковки шва в горячем состоянии. Обычно медь сваривает­ся в виде стыковых и угловых соединений. Сварка впри­тык (тавровое соединение) и сварка в кромку приме-

няется только при ремонте. Внахлестку медь не свари­вается. И последнее — медь сваривается только в один слой. При накладывании второго слоя большая вероят­ность появления трещин. При сварке меди надо соблю­дать технологическую последовательность операций. В противном случае полученный сварной шов не будет со­ответствовать предъявляемым требованиям. Опишем все стадии процесса сварки.

Первое — подготовка свариваемых деталей. Для этого надо зачистить как кромки свариваемых изделий (дета­лей) , так и прилегающую к ним поверхность металла. Очищать можно как механическим, так и химическим путем. Затем надо собрать свариваемые детали, закре­пить их (лучше всего в кондукторе) и сделать прихватки. Прихватки — это короткие швы (не более 5 мм) с ин­тервалом между ними в 70—100 мм. Если свариваются детали, имеющие значительную толщину, то длина прихваток составит не менее 20 мм при интервале меж­ду ними в 400—500 мм.

Второе — установка свариваемой детали (сваривае­мых деталей). Свариваемые детали надо располагать под углом 7—10° к горизонтальной плоскости, чтобы лучше заполнялись зазоры кромок (разделка кромок).

Третье — установка режима сварки. Мощность горел­ки регулируется, исходя из следующего расчета — 155— 175 л/ч ацетилена на 1мм свариваемой толщины (при толщине 3—4 мм). Если толщина больше, порядка 8— 10 мм — 175—225 л/ч на 1 мм толщины. Пламя должно быть нормальным, мягким.

Четвертое — сам процесс сварки. Свариваемые кром­ки нагреваются, на них в виде пасты наносится флюс. Флюсом покрывается и присадочный пруток.

Расплавить присадочный пруток, расположив его над местом сварки близко от сварочной ванны для умень­шения ее оксидирования.

Установить горелку под утлом наклона к сваривае­мому изделию 30—40°, присадочной проволоки — 30— 40°, расположить ядро пламени на расстоянии 6—10 мм от расплавленного металла и выполнить сварку восстановительной зоной пламени в один проход снизу

вверх: левым способом при толщине листов до 5 мм, а при большей толщине — правым способом.

Во время сварки периодически добавлять флюс непо­средственно в зону сварки на кончике присадочной про­волоки, непрерывно перемешивая жидкий металл при­садкой, извлекая ее возможно реже из ванночки.

Пятое — завершение процесса сварки.

После сварки шов проковать: при толщине листов до 4 мм — в холодном состоянии, при больших толщинах — при температуре до 500°С; принять меры предосто­рожности против резкого охлаждения сварного соеди­нения под воздействием сквозняков или притока холод­ного воздуха. Очистить шов 2% раствором серной или азотной кислоты и промыть водой для удаления остат­ков флюса.

Работы с латунью. Латунь, как уже упоминалось, это сплав меди с цинком (цинка может быть до 55%). Если речь идет о специальных латунях, то это означает, что в сплав включаются дополнительно различные легиру­ющие добавки (свинец, никель, олово). Как и медь, ла­тунь является трудносвариваемым сплавом. Основные трудности процесса — это выгорание цинка и поглоще­ние газов расплавленным металлом. Последствия — об­разование пор и снижение механической прочности соединения. К тому же, сплав с содержанием цинка бо­лее 20% очень часто растрескивается после деформации в холодном состоянии. Чтобы добиться устранения это­го, применяются особые технологические приемы. По­пытаемся объяснить это в доходчивой форме. Обратимся к таблице.

Обработка сварных соединений из латуни после свар­ки производится так же, как при сварке меди. Однако в отличие от меди, температура проковки латуни зависит не от толщины свариваемой детали, а от содержания цинка в основном металле. Холодную проковку латуней алюминиевым молотком или лневмомолотком приме­няют для латуней, содержащих менее 40% цинка.

Латуни, содержащие более 40% цинка, подвергают проковке при температуре 650?С, что соответствует на­греву металла до темно-красного цвета,

Дефект

Методы устранения

Результат

1

2

3

Образование

трещин

Производить многослой­ную сварку методом сту­пенчатой и обратносту­пенчатой сварки Легировать шов кремнием и бором применением со - ответствуюших марок при­садочного металла (ЛК62- 0,5 и ЛКБО)

Подвергать сварное соеди­нение после сварки низко­температурному отжигу При температуре 270—300"С

Уменьшение горячелом - кости латуни

Уменьшение горячелом - кости латуни в интервале температур 200—600"С

Снятие остаточных напря­жений, возникающих при изготовлении сварныхкон - струкций

Предохранение латуни от коррозионного растекания

Выгорание

цинка

Использовать присадочные проволоки типов ЛК и ЛКБО, содержащие добав­ки кремния и бора

Выполнять сварку левым способом

Вести сварку окислитель­ным пламенем с соотно­шением кислорода к аце­тилену 1,3—1,4 Применять специальные флюсы на основе бористых соединений с добавками кремния, алюминия, оло­ва и т. д.

Нагревать металл не ядром пламени, а с расположе­нием его на расстоянии 7 — 10 мм от сварочной ванны

На поверхности сварочной ванны образуется пленка шлакового покрова, кото­рая затрудняет испарение цинка, 'но не является пре­пятствием для выделения газов из расплава Уменьшается перегрев ме­талла шва, а следователь­но, и испарение цинка, так как пламя не направ­лено на сваренную часть шва

На поверхности расплав­ленного металла образует­ся пленка оксцдов, кото­рая уменьшает угар цинка

На поверхности жидкой ванны образуется защит­ная пленка, предохраня­ющая металл от испарения цинка

Уменьшается перегрев жидкого металла и испаре­ние из него цинка

1

2

3

Образование

пор

Применять присадочные металлы и флюсы на основе бористых соединений

Производить сварку окис­лительным пламенем

На поверхности расплав­ленного металла образу­ется шлаковый покров, который не является пре­пятствием для выделения водорода и других газов из расплава при кристалли­зации шва

Избыточный кислород связывает свободный водо­род пламени и способст­вует уплотнению металла шва

Не следует забывать, что пары цинка, содержащиеся в латуни, ядовиты и это требует принятия мер для за­щиты органов дыхания. Лучше всего применять респи­ратор или постараться обеспечить бездымный техноло­гический процесс. В заключение данной темы — о порошкообразных флюсах, применяемых при сварке ла­туни:

флюс № 1 состоит исключительно из прокаленной буры;

флюс № 3 состоит из 80% борной кислоты и 20% прокаленной буры;

флюс № 200 состоит из 70% борной кислоты, 21% прокаленной буры и 9% фтористого кальция.

Работы с бронзой. Бронза — это сплав меди с оловом (оловянные бронзы) алюминием (алюминиевые брон­зы), кремнием (кремнистые бронзы) и т. д. В состав брон­зы могут входить и другие элементы.

Процесс газовой сварки применим преимуществен­но для оловянной бронзы, алюминиевые и кремнистые бронзы свариваются в основном дуговой или аргоноду­говой сваркой.

Есть необходимость подробнее остановиться на су­ществующих марках различных бронз и изложить в виде таблицы способы их сварки.

Группа

Марка

Применение

Способы сварки

Оловянные брон­зы с содержанием олова до 20%

БрОЦ8-4

БрОЩО-2

БрОЦС6-6-3

Фасонное литье и арматура

Газовая сварка

Алюминиевые бронзы. Состав — алюминий до 10%, легированный марганцем, желе­зом, никелем

БрАМ 10-3-7-5 БрАЖ9-4 БрАЖН-10-4-4 БрАЖН-11-б-б

Фасонное литье и арматура

Йз-за понижен­ной сваривае­мости сварку луч­ше вести уголь­ным электродом. Газовая сварка применяется редко

Кремнистые брон­зы, кремнемар- ганцовистые, брон­зы легир ова иные кремнием и мар­ганцем, с добав­кой железа, никеля идр.

БрКМцЗ-1

Применяются в химической и пищевой про­мышленности (возможно при­менение и в дру­гих отраслях).

Хорошая сва­риваемость. Хо­рошо соединя­ются дуговой сварной. Газовая сварка приме­няется крайне редко

Практика показывает, что хорошее знание техноло­гических подробностей всегда дает хороший результат при выполнении сварочных работ. В быту и в объеме ра­бот небольших сварочных мастерских большое место занимают оловянные бронзы. Поэтому есть необходи­мость глубже вникнуть в вопрос газовой сварки оловян­ных бронз.

Первое, что мы делаем, готовясь к сварке — готовим соединяемые детали. Это очистка поверхности от окали­ны, от остатков формовочной смеси (если таковые име­ются), других отложений. Зачистку надо проводить ме­таллической щеткой до появления блеска металла. Затем следует этап разделит кромок V-образного профиля под 70—90°. После этого, учитывая вредность испарений оло­вянных бронз, закрепить соединяемые детали в зоне действия вытяжной вентиляции в нижнем положении, т. к. бронза обладает большой текучестью в расплавлен­ном состоянии. Под будущий шов необходимо подвести подкладки из графита или асбеста. Сварку производить лучше всего ацетиленом, но можно применить и га-

зы-заменители (бутан, пропан). На горелке отрегулиро­вать мягкое нормальное пламя из расчета 70—120 лит­ров в час на 1 мм свариваемой толщины. На кромки деталей и на присадочный металл нанести флюс. Флюсы используются те же, что и при сварке меди. Если металл холодный, подогреть его до температуры'250—300°С. За­тем располагаем мундштук горелки под прямым углом к поверхности металла и расплавляем соединяемые кром­ки и присадочный материал. Ядро пламени горелки должно находиться на расстоянии 7—10 мм от уровня расплавленного металла (сварочной ванны). Это необхо­димо для того, чтобы сварочная ванна не перегрелась и не началось выгорание олова. Хорошо перемешивать сва­рочную ванну присадочным прутком и периодически до­бавлять в жидкий металл флюс, который будет удалять образующиеся окислы. В качестве присадочного материа­ла при сварке оловянных бронз надо использовать про­волоку БрОФб,5-0,4 или БрОЦ4-3 с добавкой фосфора. Если таковых нет под рукой, можно использовать брон­зовые полоски, но только обязательно той же марки, что и свариваемый металл.

По окончании сварочных работ произвести термооб­работку детали (изделия) и удалить остатки флюса пу­тем промывки шва 2% раствором серной или азотной кислоты.

Работы с алюминием и его сплавами. Уже упомина­лось, что сварка алюминия затруднена из-за того, что на расплавленном участке сразу образуется тугоплавкая пленка оксида алюминия. Для устранения этого явления используется присадочная проволока со специальными флюсами, которые растворяют пленку, преобразуя ее в шлак.

Алюминиевые сплавы делятся на две группы: дефор­мируемые и литейные.

Наиболее распространенные деформируемые спла­вы — это сплавы алюминия с марганцем (АМц) и маг­нием (АМг), а также термоупрочняемые сплавы с ме­дью типов Д1 и Д6 (дюралюминий). Из литейных спла­вов чаще всего применяются различные виды силумина (сплава алюминия с кремнием) типов Ал2. Ал4 и Ал9.

В последние годы сварка деформируемых алюминиег вых сплавов производится преимущественно дуговыми методами и, в частности, аргонодуговой сваркой. Газо­вая сварка используется при отсутствии такой возмож­ности.

Литейные алюминиевые сплавы хорошо поддаются газовой сварке и этот метод, наравне с аргонодуговой сваркой, широко применяется при заварке дефектов ли­тья и при ремонте.

Еще одна особенность, которую проявляют алюми­ниевые сплавы при сварке — это наличие высокого ко­эффициента линейного расширения (почти в два раза боль­ше, чем у низкоуглеродистой стали). Следствием явля­ется то, что возникающие при сварке напряжения и деформации при сочетаний с чрезмерно быстрым охлаж­дением ведут к появлению трещин. Поэтому всякое от­клонение от правильного режима сварки и охлаждения может привести к браку всего изделия. Итак, еще раз о правильном режиме охлаждения:

Укрыть отливку асбестом или засыпать песком и обес­печить после сварки медленное ее охлаждение, не ос­тавляя ее на сквозняке или в холодном помещении. Про­извести проковку отливки, совмещая ее с отжигом при температуре 300—350°С и с выдержкой в печи в течение 2—5 ч для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств сварного соединения

Наконец, при сварке алюминиевых сплавов необхо­димо учитывать их склонность к порообразованию из-за растворения водорода, содержащегося в пламени. Для уменьшения вероятности возникновения пористости не­обходимо уменьшить скорость сварки и использовать предварительный подогрев свариваемых деталей.

При газовой сварке алюминия и его сплавов чаще всего применяют ацетилен, но может быть применен и водород (для толщин до 1,2 мм), пропан-бутан (для тол­щин до 3 мм) и другие газы-заменители.

Сварка должна производиться мягким (при давлении кислорода 0,15—0,2 МПа) нормальным пламенем. Ис­пользование пламени с избытком ацетилена приводит к увеличению пористости сварного соединения, а при-

менение окислительного пламени недопустимо, так как оно благоприятствует образованию оксида алюминия.

Основной вид соединений алюминия и его сплавов при газовой сварке — стыковой. Разделка кромок может быть самая различная. Нахлесточные и тавровые соеди­нения не рекомендуются, т. к. из них трудно устранять флюсы и шлаки.

Если свариваются пластины, то начало сварки надо производить, отступив от края на 80 мм. Сварочный про­цесс при этом вести обратноступенчатым методом. Это значит, что пропущенный участок надо сваривать в об­ратном направлении.

Если деталь достигает толщины 10 Мм и более, надо прогреть ее перед сваркой до температуры 300°С.

Заканчивая тему газовой сварки алюминия и его сплавов рекомендуем внимательно ознакомиться с тре­мя таблицами по режиму сварки, по применяемым при­садочным материалам, по степени свариваемости газом.

Таблица режимов сварки сплавов алюминия

Способ

сварки

Толщина

детали

Номер

наконеч­

ника

горелки

Диаметр присадоч­ной про­волоки

Давление

кислорода

(МПа)

Расход ацетилена (литр в час)

Правый

5,0-10,0

3-5

4,0—6,0

0,25-0,3

400—700

10,0-15,0

3-6

5,0—8,0

0,3—0,35

700—1200

15,0-25,0

5-6

5,0-8,0

0,35—0,4

900—1200

более 2'5,0

5-6

8,0-10,0

0,4-0,6

900—1200

Левый

до 1,5

0-1

1,5-2,5

0,15

50-100

-- »-

1,5—3,0

1-2

2,5-3,0

0,2 .

100—200

3,0-5,0

2-3

3,0-4,0

0,2

200-400

Свариваемые материалы

Основное назначение присадки

Марка присадки

При сочетании сплавов АМциАМгЗ, а также сплавов АМгЗ с алюми­нием А13

Для сварки деформиру­емых сплавов

Св-АмгЗ

Чистый алюминий типов А1, А2, АЗ

Для сварки чистого алю­миния

Св-АГ

Чистый алюминий тшіов А1, А2, АЗ

То же

Св-АВ00

Деформируемые сплавы системы

Для сварки деформиру­емых сплавов

Св-АМг5

Тоже

То же

Св-АМгб

Тоже.

Тоже

Св-АМг7

Св-АКЗ

Литейные алюминиевые сплавы системы

Для сварки литейных сплавов

СВ-АК5

То же

То же

Св-АКЮ

СВ-АК12

Степень свариваемости газом алюминия и его сплавов

Группа

Марка

Характеристика

свариваемости

Литейные сплавы

Алюминиево-кремнистые (типа

Ал2

Удовлетворительная

силумин) с содержанием от 4

Ал4

Удовлетворительная

до 13% кремния

Ал9

Удовлетворительная

Деформируемые сплавы

Алюминиево-марганцевые с

АМц

Хорошая

содержанием от 1 до 1,6 %

марганца

Алюминиево-магниевые с

АМг1

Удовлетворительная

содержанием от 2 до 6% магния

АМгЗ

Хорошая

АМг5

Удовлетворительная

АМгб

Удовлетворительная

Алюминиево-медные (липа

Д1

Плохая

дюраяюмина)

Діб

Плохая

Термоупрочняемые сплавы

АВ

Плохая

АК.

Плохая

В95

Плохая

Комментарии закрыты.