14.4. Сварка заготовок из меди и сплавов на ее основе

Медь обладает высокими электропроводностью, теплоемкос­тью, теплопроводностью, пластичностью и коррозионной стойко­стью При нагреве до 600...800 °С пластичность и прочность меди резко снижаются. Расплавленная медь интенсивно растворяет га­зы, особенно кислород и водород. Оксид меди Си20, выпадая по границам зерен, способствует образованию горячих трещин, охрупчиванию и снижению коррозионной стойкости. Взаимодей­ствуя с водородом, легко проникающим в расплав (СигО+Нг-*- -»-С2 + Н20), он образует водяные пары, являющиеся причиной «водородной болезни». Сущность последней состоит в том, что водяные пары в затвердевшем металле создают высокое давле­ние и вызывают появление волосяных трещин.

Медь можно сваривать всеми основными способами. Из всех видов сварки плавлением наиболее распространенной является дуговая сварка (угольным электродом, плавящимся электродом, под флюсом и в защитных газах), однако она вызывает опреде­ленные трудности в связи с тем, что медь обладает высокой теп­лопроводностью, в 6 раз превышающей теплопроводность низко­углеродистой стали. Вследствие этого сварку меди следует вы­полнять с предварительным и сопутствующим подогревами и с увеличенной погонной энергией. Свойства и свариваемость меди зависят от ее чистоты (с уменьшением содержания вредных при­месей свариваемость улучшается). Соединение заготовок выпол­няют с минимальным зазором из-за высокой жидкотекучести ме­ди. Заготовки толщиной менее 6 мм сваривают без предваритель­ного подогрева и проковывают в холодном состоянии: при свар­ке заготовок толщиной свыше 6 мм используют предварительный подогрев до 150...250 °С. После сварки изделие нагревают до

200.. .400 °С и проковывают. Ковку выполняют молотком со сфе­рическим бойком с двух сторон сварного соединения, нанося уда­ры сначала по зонам сплавления, затем — по средней части и в конце — по зоне термического влияния. Во избежание образова­ния трещин от наклепа повторять удары по одному месту не ре­комендуется. Для придания металлу шва вязкости и пластично­сти осуществляют нагрев изделия до 550...600 °С с последующим быстрым охлаждением в воде.

Ручную дуговую сварку медных заготовок угольными и графитовыми электродами выпол­няют на постоянном токе прямой полярности. В качестве приса­дочного материала используют пруток из меди Ml или М2, а так­же медные прутки с присадкой фосфора, являющегося активным раскислнтелем (площадь поперечного сечения прутков — 20... ...25 мм2). Длина дуги должна составлять 35...40 мм. Сварку ве­дут под флюсом из буры или смеси из буры (95 %) и металличе­ского порошкообразного магния (5 %) на графитовой или асбе­стовой подкладке. Присадочный пруток и кромки свариваемых заготовок перед нанесением флюса зачищают металлической щет­кой или промывают 10 %-ным раствором каустической соды. Ори­ентировочные режимы стыковой сварки угольными и графит< вы - ми электродами на асбестовой подкладке указаны в табл. 1” 1.

17.1. Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки медных заготовок угольными и графитовыми электродами

Ручную дуговую сварку медных заготов покрытыми электродами осуществляют на постоя; и, токе обратной полярности с использованием электродов ма{ «Комсомолец-100», ЭТ, АНУ-1 и АНЦ-2 в нижнем положенні: Стыковые соединения заготовок толщиной до 4 мм выполняют

Кіез разделки кромок; если толщина заготовок составляет 5... >(.12мм, применяют одностороннюю разделку кромок с углом рас­крытия 60...70°; при большей толщине кромки подвергают дву­сторонней разделке. Сварку выполняют короткой дугой с воз­вратно-поступательными движениями электрода без поперечных колебаний. Удлинение дуги ухудшает формирование шва, увели­чивает разбрызгивание металла и снижает механические свойства сварных соединений. Ориентировочные режимы сварки приведены в табл. 17.2.

17.2. Ориентировочные режимы ручной однопроходной сварки медных заготовок покрытыми электродами

Механизированную сварку медных загото­вок в защитных газах (аргоне и азоте) выполняют не - плавящимся вольфрамовым или плавящимся электродом. В ка­честве материала для присадочного прутка или плавящегося электрода применяют проволоку из бронзы марок БрЦ0,8; БрКМцЗ-1; БрОЦ4-3, а также из меди Ml и М2. Ориентировоч­ные режимы аргонодуговой сварки приведены в табл. 17.3.

Ручную дуговую сварку латунных загото­вок угольными электродами выполняют в тех же режимах, что и медных. В качестве присадочного металла приме­няют прутки из латуней ЛКб2-0,5; ЛМШО-4,5; ЛК80-3; ЛМц58-2; ЛМпЖ55-3-1 или из бронзы БрМн8-0,7-07.

Ручную дуговую сварку латунных загото­вок покрытыми электродами выполняют на постоян­ном токе прямой полярности. Электродные стержни выбирают из ранее перечисленных, применяемых в качестве присадочных прут­ков На электродные стержни наносят покрытие следующего со­става: марганцевая руда (30%); титановый концентрат (30%); ферромарганец (15' 1: мел (20%); сернокислый калий (6 %)■ Указанные материалы измельчают, перемешивают и разводят на жидком стекле, затем наносят на электрод толщиной 0,2...0,3 мм. После просушки на воздухе в течение 4...5 ч электроды прокали-

вают 1,5...2 ч при 180...200 °С. Затем наносят второй слой покры­тия (борный шлак, разведенный на жидком стекле) толщиной 0,8... 1,1 мм, который сушат в таком же режиме, как и первый слой Силу сварочного тока назначают в зависимости от диамет­ра электрода (см. ниже).

Диаметр электрода, мм.5 6 8

Сила тока, А. , . . 250...280 280...320 350 . 4С0

Ручную дуговую сварку бронзовых загото­вок выполняют в тех же режимах и теми же технологическими приемами, что и сварку заготовок из меди и латуни. При свинке бронзы применяют присадочный металл в виде литых стерни ;й 0 6...8 мм, имеющих, как правило, состав основного металла.

14.5. Сварка заготовок из алюминия и сплавов на его основе

Высокая электро - и теплопроводность, малая плотность. . - сокая коррозионная стойкость, низкий порог хладноломкоет сравнительно невысокая себестоимость алюминия обеспечили г можность его широкого применения в качестве конструкііионні'*0 материала.

Температура плавления алюминия составляет 658 °С, плотность— 2,7 г/см3, ав = 80...Ю0 МПа. По сравнению с низкоугле­родистой сталью алюминий имеет в 3 раза большую теплопровод­ность и в 2 раза более высокий коэффициент линейного расши­рения. Вследствие того, что алюминий обладает большим хими­ческим сродством с кислородом, его поверхность всегда покрыта плотной оксидной пленкой (АІ2О3), температура плавления кото­рой составляет 2050 °С. Алюминий и сплавы на его основе ши­роко применяют в авиационной промышленности для изго - чтовления проводников тока, в химическом аппаратостроении, в строительстве для изготовления оконных и дверных перепле­тов и т. д.

I Основными способами дуговой сварки алюминия и сплавов на его основе являются аргонодуговая сварка, а также сварка под флюсом и покрытыми электродами. Основные трудности сварки связаны со следующим: на поверхности расплавленного ■металла постоянно появляется тугоплавкая пленка оксида алю­миния А1205, препятствующая образованию единой жидкой вэк - 1ны; алюминий не изменяет своего цвета при нагревании, что крайне затрудняет контроль над температурным режимом свар­ки; высокая теплопроводность алюминия и. сплавов на его основе I требует применения источников питания с высокой концентраци­ей энергии.

Подготовка под сварку. Свариваемые поверхности и приса - j дочный металл не более чем за 2...4 ч до сварки обезжиривают и І удаляют оксидную пленку химическим травлением в растворе сле­дующего состава: 45...55 г едкого натрия и 40...50 г фтористого I иатрия на 1 л воды. После травления последовательно выполняют I промывку в проточной воде (0,5...! мин), нейтрализацию в 25...

I ...30 %-ном растворе азотной кислоты (1...2мин), промывку в проточной воде, промывку в горячей воде и сушку.

Заготовки толщиной до 20 мм сваривают без предваритель­ного подогрева. Заготовки толщиной свыше 20 мм подогревают до 300...400 °С, а отливки из силумина — до 250...300 3С. Сварку заготовок толщиной менее 5 мм выполняют без разделки кромок.

Аргонодуговуго сварку можно осуществлять как неплавящим - ся, так и плавящимся электродом.

Сварка не" давящимся электродом, выполняемая на переменном г же, хотя по производительности и уступает свар­ке под флюсом и плавящимся электро.' м является лучшим спо­собом благодаря высокой устойчивости горения дуги, что обес­печивает высокое качество соединения 3 к. г:-ч::е дугг произво­дится от осциллятора. Ориентировочные режимы сварки приведены в табл. 17.4.

Аргонодуговую сварку плавящимся электродом выполняют на постоянном токе обратной полярности на вес;, ила на подкладке (в зависимости от толщины заготовок). Ориенти­ровочные режимы сварки приведены в табл. 17.5.

Сварку под флюсом выполняют на постоянном токе обратной полярности сварочной проволокой Св-А97 или Св-Амц 0 мм. Для сварки применяют флюсы АН-А1, АН-Н4, АФОН и и МАТИ-1. Толщина слоя флюса составляет 15...30 мм. Орне» тлро- вочные режимы сварки приведены в табл. 17.6.

17.6. Ориентировочные режимы автоматической дуговой стыковой сварки под флюсом заготовок из алюминия и сплавов на его основе

Ручную дуговую сварку покрытыми электродами ОЗЛ-1,

ОЗА-2 и АФ-4аКР выполняют на постоянном токе обратно!' лярности. Этот способ используют главным образом для изго­товления малонагруженных конструкций из технического алю • ния, силумина, сплавов с присадками магния и марганца. Св. : рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного элекм да (так как образующаяся на конце электрода и кратера си. ная пленка препятствует повторному зажиганию дуги) корі. ' дугой без поперечных колебаний при силе таке 2Г ;2 А. диаметра электрода

Обработка сварных швов после сварки. ГЪ окончании шов немедленно промывают горячей воде,: я очищают ста • щеткой от остаков шлака. Сварные соединения заготовок и; : алюминия и силумина для получения мелкозернистой структ} рш

•подвергают отжигу при 300...370 °С в течение 1,5...2 ч с после­дующим медленным охлаждением. Сварные соединения загото­вок из деформируемых термически упрочняемых сплавов реко­мендуется закаливать с температуры 500.„510 °С с охлаждением в воде и последующим естественным или искусственным старе­нием.