Сварка меди и стали – аргоном, инвертором, полуавтоматом, как варить в домашних условиях, чем сваривать с другими металлами

Содержание

Сварка меди со сталью








При сваривании меди со сталью возникает, ряд проблем, которые следует учитывать. Эти проблемы в свою очередь возникают из-за особенностей физико-химического поведения меди, также ее взаимодействие с кислородом. Все эти факторы являются затруднительными для получения качественного сварного соединения. Также низкая температура плавления меди, поглощения ею газов и разность коэффициентов теплопроводности отрицательно сказываются на качестве получаемого соединения.


Но если учесть все особенности металла и выбрать наиболее подходящую сварку к тому или иному виду соединений, вполне возможно получить качественное соединение с высокими производственными характеристиками. Медь, а также медные сплавы с содержанием бронзы и латуни совершенно прекрасно свариваются со стальными деталями всеми известными видами сварки. Но, тут учитывая характеристики металлов свариваемых между собой, немного смешают, сварную дугу со стыка уводя ее в сторону от меди или ее сплавов.


При наплавлении меди на сталь с использованием флюсов в среде защитных газов, получается надежное сварное соединение, обладающее удовлетворительной пластичностью.
Также получаемое покрытие получается достаточно равномерным при действии на него статической нагрузки.


Самое высокое качество соединений получается при наплавлении меди с помощью аргоннодуговой сварки. Это обуславливается тем, что содержания шва в железе минимально и составляет не более 10%, по сравнению с холодной сваркой оно в разы ниже, так как в том случае это значение достигает без малого половину соотношения содержания всех других металлов в получаемом шве.


Поэтому специалисты рекомендуют использовать аргонодуговую сварку для соединения меди и ее сплавов с другим сталями. Выполнять сварку необходимо вольфрамовыми электродами. А при необходимости осуществления наплавки меди на сталь рекомендуется использовать плазменную струю с использованием присадочной проволоки. Выполнение таким способом соединения отличаются высокой прочностью.


Также существует метод выполнения сварных работ дуговым методом под керамическим флюсом. Для качественного выполнения подобных работ необходимо использовать электрод, выполненный в форме лопатки и имеющий плоский вид.






3g-svarka.ru

СВАРКА СТАЛЕЙ С МЕДЬЮ И ЕЕ СПЛАВАМИ

СВАРКА разнородных металлов и сплавов

При изготовлении испарителей, эжекторов, фурм доменных пе­чей и конвертеров, кристаллизаторов, химической аппаратуры, электровакуумных приборов и во многих других случаях возникает необходимость соединения сталей различных классов с медью и ее сплавами —латунью, бронзой.

По вопросам сварки сталей с медью и ее сплавами опубликовано довольно большое количество работ [123, 145, 181, 185 и др.]. Это объясняется прежде всего разнообразием и трудностью задач, кото­рые приходится решать в каждом конкретном случае. Помимо непо­средственной сварки медных деталей со стальными, в целях эконо­мии цветных металлов целесообразна наплавка меди, бронзы или латуни на стальные поверхности. В промышленности используют также стали, плакированные медью и ее сплавами, например биме­талл сталь—латунь, в котором высокая прочность и достаточная пластичность сочетаются с коррозионной стойкостью, хорошей тепло­проводностью и электропроводностью, высокими антифрикционными свойствами. Эти биметаллы могут подвергаться самым различным технологическим операциям —штамповке, гибке, сварке и др.

Из диаграммы состояния бинарной системы железо—медь сле­дует, что железо с медью сплавляется во всех соотношениях. При этом максимальная растворимость меди в 8-железе составляет 6,5 %, в у-железе 8 %, в а-железе 1,4 % при 850 °С. Медь растворяет в себе железо в следующих количествах: при температуре 1094 °С 4 %; при 650 °С 0,2 %. Рассмотрим характерные особенности взаимодей­ствия этих двух металлов. При наплавке меди на аустенитную сталь 12Х18Н9Т и их сварке наблюдается проникание меди в сталь. Нали­чие ферритной фазы в стали уменьшает проникание в нее меди, а со­держание феррита более 30 % в аустенитно-ферритной стали — пол­ностью устраняет. Предварительный подогрев стали 12Х18Н9Т до температуры 800 °С вызывает выделение ферритной фазы. Проникание меди при этом снижается [6, 7].

Была высказана следующая гипотеза [7 ]: трещины при наплавке меди на сталь образуются в результате совместного действия жидкой меди, проникающей в микронадрывы, которые возникают при кри­сталлизации матричной фазы —стали (эффект Ребиндера), и терми­ческих напряжений растяжения. Необходимым условием возникнове­ния этого эффекта является смачивание стенок капилляра. Из двух фаз, присутствующих в рассматриваемых сталях, жидкая медь сма­чивает аустенит (у-фазу) и не смачивает феррит (a-фазу). Определено, что расклинивающее давление жидкой меди на сталь равно ~25 МПа.

Проникание меди в сталь на глубину от нескольких микрометров до нескольких десятков миллиметров при наплавке, сварке и пайке

Рис. 59. Сопротивление усталости биметаллических образцов

отмечено в работах [16,35,128 и др. ]. При этом допустимая глубина прони­кания, не влияющая на механиче­ские свойства стали, ограничивается 0,3—0,5 мм. Считают, что на прони­кание меди в сталь при наплавке, сварке, пайке оказывают влияние следующие факторы: время контак­тирования расплавленной меди со сталью, с увеличением которого увеличивается глубина проникания; напряженное состояние металла при наплавке, сварке и пайке; структур­ное состояние, химический состав стали.

В работе [16] показано, что проникание сплава МНЖКТ5-1- -0,2-0,2 в сталь 20, СтЗсп и т. п. на глубину 0,8 мм практически не влияет на статическую и циклическую прочность биметаллических образцов. В то же время при наплавке оловянной бронзы на сталь глубина проникания 2—13 мм существенно снижает временное со­противление и сопротивление усталости биметалла [39, 164].

При исследовании влияния проникания медного сплава в сталь толщиной 30 мм с ав = 900 —1000 МПа на свойства биметаллических образцов в качестве наплавляемого металла применяли проволоку из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2 диаметром 2 мм. Наплавку выполняли сжатой дугой на обратной полярности с токоведущей присадочной проволокой на режиме: ток в цепи вольфрамовый электрод — изде­лие 200—220 А, в цепи вольфрамовый электрод — присадочная про­волока 80—100 А, амплитуда колебаний сварочной головки 20 мм, ча­стота колебаний 35—40 в минуту, скорость наплавки 6—7 м/ч. На­плавка сжатой дугой была выбрана потому, что она обеспечивает отсутствие включений железа и кристаллизационных прослоек в на­плавленном металле, что может иметь место при других способах наплавки, когда происходит расплавление стали.

Установлено, что проникание медного сплава в высокопрочную сталь на глубину 1,2 мм практически не сказывается на статической и циклической прочности при растяжении, статическом и ударном изгибе биметаллических образцов, а также на прочности сцепления наплавленного металла со сталью. В качестве примера на рис. 59 приведены результаты испытания на установке ГРМ-1 при пульси­рующем растяжении с частотой 400—600 циклов в минуту.

Сварка и наплавка трением. Возможность получения качествен­ного соединения меди и медно-никелевого сплава с различными угле­родистыми сталями показана в работе [177]. Для сварки трением меди МЗр, М2, медно-никелевого сплава МН95-5 (95 % Си, 5 % Ni) со сталями 20, 45 и 60 использовали серийное оборудование (МСТ-31, МСТ-23, МСТ-2001).

Режимы сварки трением

Свариваемые сплавы

Диаметры

свариваемых

заготовок,

Рк

Рпр

Место разрушения

мм

МПа

М2 + сталь 45 М2 + сталь 45 М2 + сталь 45 МН95-5 + сталь 60

25+ 25 40+40 25+40 20+ 20

182

168

262

257

212

230

Основной металл Частично стык Стык

Основной металл

Один из основных параметров, определяющих качество сварного соединения, — максимальная температура в стыке. Последняя за­висит от скорости скольжения и состава свариваемых металлов. Так, при сварке трением стали 20 с той же сталью максимальная темпера­тура составляет —1200 °С, при сварке стали с медью ~700—800 °С и при сварке меди с медью ~400 °С. Во всех^случаях максимальная температура в стыке ниже температуры плавления более легкоплав­кого металла. Увеличение скорости вращения приводит не только к повышению максимальной температуры в стыке, но и к возрастанию градиента температур.

При отработке режимов сварки цилиндрических образцов различ­ных диаметров удалось получить соединения с механическими свой­ствами, соответствующими свойствам отожженной меди (табл. 19).

Для получения стабильного качества режимы сварки (давление при нагреве рн, время нагрева и давление проковки /?пр) варьиро­вали в широких пределах. Металлографические исследования пока­зали, что образование соединения происходит за счет совместного перемешивания поверхностных слоев меди и стали.

Контактная сварка. Сварку стали 10 с латунью Л63 выполняли на контактных машинах МТПК-251 и КТ-801. Стальные образцы (толщиной 1,2—1,6 мм) перед сваркой обезжиривали, а латунные (толщиной 1,2—1,6 мм) механически зачищали.

При сварке меди и ее сплавов требуются определенные техноло­гические приемы, обеспечивающие высокую концентрацию теплоты в месте контакта деталей [128]. Один из этих приемов — установка теплового экрана, например молибденовой пластины толщиной 0,6 мм, между латунным листом и медным электродом для создания необходимой концентрации теплоты в месте контакта деталей, при этом рост ядра точки ускоряется примерно на 20 %.

Образцы, выполненные точечной сваркой с помощью молибдено­вого экрана, при испытании на разрыв во всех случаях разрушались с вырывом точки из латунной или стальной пластины, что свидетель­ствует об удовлетворительном качестве сварного соединения.

Сварка взрывом. Изучены строение и свойства биметалла сталь 16ГС + медь М1б, полученного сваркой взрывом [161]; толщина плакирующего слоя составляла 4—10 мм. Для назначения оптималь-

ных режимов последующей (после сварки) горячей прокатки для листов заданных размеров необходимо знать закономерности измене­ния строения и физико-механических свойств при нагреве биметалли­ческих заготовок в процессе сварки взрывом. Образцы для испытаний вырезали из различных участков по длине и ширине двухслойной заготовки.

При изучении строения биметалла при температуре 20 °С установ­лено наличие плотного соединения слоев биметалла (лишь в 3 % образцов были обнаружены поры и микротрещины в зоне сварки). Предел*прочности при срезе составлял 153—310 МПа, при отрыве 234—342 МПа; более 80 % образцов выдержали испытания на изгиб, пластические свойства биметалла после сварки низкие (б = 8,0-ь

17,5 %). Металлографическое исследование образцов выявило типичную для сварки взрывом картину на контактирующих поверх­ностях: волнообразная граница раздела слоев с отдельными участ­ками, где движение металла в момент сварки носило турбулентный характер [161].

Микрорентгеноспектральный анализ показал, что в зонах пере­мешивания, расположенных во впадинах волн, содержится 40—50 % Си и 45—55 % Fe, а в зонах, расположенных на гребнях волн, 55— 65 % Си и 30—40 % Fe. Поскольку взаимная растворимость меди и железа в твердом состоянии в равновесных условиях невелика, об­разование фазы, содержащей столь значительные количества железа и меди, возможно лишь при расплавлении соприкасающихся при взрыве участков и последующей их закалке за счет высокой скорости теплоотвода [38].

Одночасовой отжиг при температуре 700 или 900 °С приводит к росту относительного удлинения до 25 % при соответственном снижении временного сопротивления до 380—420 МПа. При этом уменьшаются различия в свойствах образцов, вырезанных из раз­ных зон двухслойной заготовки. Изменение свойств биметалла после отжига связано с развитием рекристаллизации как в основном, так и в плакирующем слоях. В стали и меди обнаружены участки рекри — сталлизованных зерен, пластически деформированные зоны и участки с равновесной структурой.

Диффузионная сварка. Одним из наиболее перспективных спо­собов соединения разнородных металлов давлением является диффу­зионная сварка в вакууме, которая обеспечивает получение вакуум­но-плотных, термостойких, вибропрочных сварных соединений при сохранении высокой точности геометрических размеров и форм из­делий (табл. 20) [58].

Микроструктурный анализ соединений, сваренных по разрабо­танным оптимальным режимам, показал отсутствие непроваров, микротрещин и других внутренних дефектов.

Сварка плавлением. Коррозионно-стойкая сталь типа 18-8 с одно­фазной аустенитной структурой при наплавке на нее меди и сплавов на медной основе обладает повышенной склонностью к образованию макротрещин [6, 7], чему способствует проявление так называемого адеорбционно-расклинивающего эффекта. Для устранения появле-

Режимы диффузионной сварки меди со сталью

Свариваемые сплавы

Т, °С

р.

МПа

t,

мин

Вакуум,

мПа

ав, МПа

Медь М16 + сталь Э

650

16

40

0,080

140

700

12

30

0,266

150

Медь М16+ сталь 12Х18Н9Т

650

16

40

0,106

190

700

12

40

0,266

190

ния трещин рекомендуется предварительно наплавлять на сталь подслой аустенитно-ферритного металла или применять промежуточ­ную вставку [128]. Кроме этих вариантов, в работах [1, 2] описаны эксперименты по непосредственной сварке стали с медью.

В связи с необходимостью расширения области применения сварных соединений стали с медью и ее сплавами, в частности при изготовлении изделий, работающих в условиях циклического нагру­жения, проведены исследования прочности таких соединений [2]. Проводили сравнительную оценку циклической прочности разнород­ных сварных соединений стали 12Х18Н10Т, содержащей 2,5 % фер — ритной фазы, с медно-никелевым сплавом МНЖ5-1 и с медью МЗр. На торцы стальных пластин толщиной 10 мм аустенитно-ферритной проволокой 08Х19Н9Ф2С2 предварительно наплавляли три слоя (каждый толщиной 1,5—2,5 мм). Наплавленные поверхности подвер­гали механической обработке для подготовки V-образных кромок к сварке. При этом следили за тем, чтобы в процессе механической обработки не был удален третий наплавленный слой. Сварку необ­ходимо производить по этому третьему слою. Другие пластины под­готовляли к сварке без предварительной наплавки торцов. Затем производили аргонодуговую сварку стальных пластин с пластинами из сплава МНЖ5-1 и медью присадочной проволокой из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2.

Результаты испытания образцов на усталость при циклическом растяжении, выполненном на вибраторе в условиях постоянства ам­плитуды нагрузок, представлены на рис. 60 [2]. Циклическая проч­ность (на базе 2-Ю5 циклов нагружений) сварных соединений меди МЗр и сплава МНЖ5-1 со сталью, выполненных без предварительной наплавки, такая же, как прочность сварных соединений сплава МНЖ5-1 со сплавом МНЖ5-1 и меди с медью.

Предварительная наглазка кромок аустенитной стали аустенит- но-ферритными сварочными материалами не повышает циклической прочности сварных соединений меди и сплава МНЖ5-1 со сталью. Результаты исследований позволили рекомендовать применение непо­средственной аргонодуговой сварки соединений меди МЗр и сплава МНЖ5-1 со сталью 12Х18Н10Т с использованием проволоки МНЖКТ5-1-0,2-0,2 даже в тех случаях, когда сваренные изделия ра­ботают в условиях повторно-переменного (циклического) нагруже­ния.

Рис. 61. Угловой шов стыково­го соединения сплава БрХ1 со сталью

Рис. 60. Кривые усталости сварных соеди­нений:

1 — сплав МНЖ5-1 со сталью 08Х18Н10Т без предварительной наплавки; 2 — то же, с предварительной наплавкой; 3 — медь МЗр со сталью 08Х18Н10Т без предвари­тельной наплавки; 4 — то же, с предвари­тельной наплавкой

Аргонодуговую сварку неплавящимся электродом применяют главным образом для соединения деталешнеболыних толщин. Медь со сталью больших толщин сваривают вручную угольным или метал­лическим электродом. Сварное соединение надежно при небольшом проплавлении стали и, следовательно, малом содержании железа в ме­талле шва. Это достигается путем соответствующего регулирования нагрева и плавления меди и стали: теплоту дуги концентрируют на меди, а сталь разогревается и оплавляется благодаря теплоте, посту­пающей от ванны расплавленного металла. На основании этого прин­ципа разработана технология автоматической сварки под флюсом меди со сталью больших толщин металлическим электродом без предварительного подогрева [50].

Образцы из меди М2 со сталью СтЗ толщиной 18 мм (стыковое соединение) и сплава БрХ1 толщиной 30 мм со сталью СтЗ толщиной 40 мм (угловой шов стыкового соединения) сваривали за один про­ход электродной проволокой БрХ1 диаметром 5 мм под флюсом АН-26. Режимы выбирали из условия сквозного проплавления меди в соответствии с режимами сварки меди тех же толщин. Опытным путем установлено, что для получения качественного соединения меди со сталью электрод в процессе сварки должен быть смещен от линии стыка в сторону меди на величину, равную половине толщины свариваемых заготовок. Меньшее смещение приводит к заметному оплавлению стали, большее — к неполному провару. Сварку можно выполнять как с разделкой кромок со стороны стали, так и без раз­делки. На качество сварки существенно влияет зазор между свари­ваемыми образцами, который не должен превышать 1—1,5 мм, в противном случае образуется непровар.

Таблица 21 Механические свойства сварных соединений меди со сталью

Свариваемые

сплавы

Толщина,

мм

<тт

<*в

б

■ф

МПа

%

БрХ1 + СтЗ

30+40

127

262

24,7

71,9

М2 + СтЗ

18

103

254

27,0

76,3

БрХ1

30

99

211

54,5

80,9

М2

18

85

219

51,9

84,6

Сварку под флюсом стыковых соединений меди со сталью выпол­няют на флюсовой подушке, угловых швов — на графитовой или остающейся стальной подкладке. Для предотвращения вытекания жидкого металла при сварке угловых швов устанавливают формиру­ющие графитовые блоки со стороны меди. Используют то же обору­дование, что и для сварки толстолистовой меди под флюсом (рис. 61).

По данным химического анализа, в металле шва содержится до 2,3 % Fe, которое распределено в виде дисперсных включений по сечению шва.

Разрыв образцов происходит обычно по меди, что свидетельствует о высокой прочности зоны сплавления (для сравнения в табл. 21 даны также механические свойства используемых меди и бронзы в со­стоянии поставки). Повышение прочности сварного соединения по сравнению с основным металлом объясняется наличием железа в ме­талле шва.

Другим способом соединения меди со сталью является электрон­но-лучевая сварка. Особенности формирования структуры и механи­ческие свойства сварных соединений меди М1б с низкоуглеродистой сталью 20 изучены применительно к наконечникам фурм кислород­ных конвертеров [162, 189]. Режимы электронно-лучевой сварки (универсальная установка ЖЭЛС-5) выбирали, исходя из заданной глубины проплавления для каждого типоразмера наконечников фурм кислородных конвертеров вместимостью 100—350 т. Исследовали плоские и кольцевые образцы. Плоские образцы подвергали механи­ческим испытаниям, кольцевые — гидравлическим под давлением

2,5 МПа. Установлена целесообразность двух проходов, поскольку в процессе сварки обнаружено явление смещения электронного пучка на сталь в случае установки его на медь (скачки электронного пучка). За основу был взят вариант, когда первым проходом достигается заданная глубина провара, вторым — при расфокусированном на 10 % луче обеспечивается необходимая плотность шва (заливание, «залечивание» жидкой медью микротрещин в стали).

Для устранения кристаллизационных трещин, а также избежа­ния необходимости в двух проходах сварки в сварочную ванну до­ба

msd.com.ua

Сварка меди и ее сплавов со сталью

В
равновесном состоянии при комнатной
температуре медь рас­творяется в
а-Ре в количестве до 0,3 %, а железо в меди
в количестве до 0,2 %. Хрупких интерметаллидов
не образуется. В связи с большими
скоростями охлаждения при сварке в
переходном слое возникает пере-

сыщенный
твердый раствор меди с железом, но даже
при содержании железа до 2-3 % структурно
свободное железо не обнаруживается.
Гра­ница сплавления между сталью и
медью резкая, с включениями фазы,
обогащенной железом. Ухудшает взаимную
растворимость железа и меди наличие в
стали углерода, а улучшает марганец и
кремний.

Затруднения
при сварке и наплавке меди на сталь
связаны с высо­ким сродством меди к
кислороду, низкой температурой плавления
меди, значительным поглощением жидкой
медью газов, разными величинами
коэффициентов теплопроводности,
линейного расширения. Одним из возможных
основных дефектов при сварке следует
считать образование в стали под слоем
меди трещин, заполненных медью или ее
сплавами, что объясняется расклинивающим
эффектом жидкой меди, проникаю­щей
в микронадрывы в стали по границам
зерен при одновременном действии
термических напряжений растяжения.
Однако на углероди­стых и низколегированных
сталях (Ст3, 10ХСНД и др.) трещин мало и
размеры их невелики. В сталях, содержащих
повышенное количество легирующих
элементов (например, 18-8), число и размеры
трещин рез­ко возрастают. Чтобы
уменьшить опасность образования в
стали тре­щин, рекомендуется вести
сварку на минимальной погонной энергии,
в качестве присадки применять никелевый
сплав МНЖ5-1 или бронзу БрАМц 9-2. Наличие
никеля и алюминия в жидком металле
снижает его поверхностную активность,
что уменьшает опасность образования
глу­боких трещин в стали.

Медь,
латунь и бронза успешно сваривается
со сталями всеми способами сварки
плавлением на тех же режимах, что и
стальные со­единения соответствующих
сечений. Однако дуга несколько смещается
в сторону меди или ее сплавов. При этом
необходимо учитывать сле­дующее.
Оптимальные условия наплавки меди на
сталь требуют, чтобы не было расплавления
стали и она хорошо смачивалась (для
этого ее температура не должна превышать
1100 °С), и длительность контакти­рования
меди со сталью при этой температуре
должна быть не менее

  1. 01-0,05
    секунд. Для соединения меди и ее сплавов
    со сталью лучше всего применять
    аргонодуговую сварку, а для наплавки
    цветных метал­лов на сталь — наплавку
    плазменной струей с токоведущей
    присадочной проволокой.

Для
сварки меди, бронзы БрАМц 9-2, бронзы
БрКМц 3-1, латуни Л90 со сталями типа Ст3,
10, 09Г2С применяют: при ручной дуговой
сварке электроды «Комсомолец», для
сварки под флюсом ОСЦ-45 про­волоку
БрКМц 3-1, под флюсом АН-26 проволоку
БрХ0,5, а при сварке в защитных газах
проволоки БрКМц 3-1, БрАМц 9-2, МНЖ 5-1. В
ряде случаев необходим предварительный
подогрев изделия. Режимы сварки во всех
случаях назначаются такими же, как и
при сварке меди и ее сплавов. При
указанных сварочных материалах и
способах сварки обеспечи­вается
равнопрочность сварного соединения
(по цветному металлу) при ста­тической
нагрузке. Для сварного соединения медь
М3С + Ст ав=21-24 кг/мм . Сварные
соединения обладают удовлетворительной
пластичностью: при ручной дуговой
сварке угол загиба 40-85°, при аргонодуговой
сварке — 110-180°. Более высокое качество
сварных соединений при аргонодуго­вой
сварке объясняется тем, что в этом
случае в металле шва содержа­ние
железа не превышает 8-10 %, а при ручной
дуговой сварке достига­ет 50-55 %.
Указанные способы обеспечивают также
достаточно высо­кую усталостную
прочность сварных соединений.

Иногда
применяют способ электрошлаковой
наплавки, наплавки бронзы на сталь
трением, диффузионную сварку меди со
сталью. Медь и ее сплавы хорошо свариваются
со сталью сваркой взрывом. Так, прочность
сварного соединения меди М3 со сталью
1Х18Н9Т составля­ет 16,8 кг/мм при
отсутствии резкого повышения
микротвердости в зо­не сплавления.

studfiles.net

Сварка стали с медью и медными сплавами


Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!


При нормальной температуре сплавы железа с медью представляют собой твердые растворы железа в меди (ε-фаза, содержание Fe≤0,2%), меди в α-железе (<0,3% Сu) и смеси этих растворов (α + ε). Растворимость меди в α-железе меньше, чем в γ-железе. При 20 °С при равновесных условиях в α-железе растворяется менее 0,3 % Сu. При 850 °С максимальная растворимость меди в δ-, γ- и α-железе составляет соответственно 6,5; 8 и 1,4%. Растворимость железа в меди уменьшается с понижением температуры с 4 % при 1094 °С до 0,4 % при 750 °С, при 650 °С падает до 0,2 % и с дальнейшим снижением температуры изменяется незначительно.

Введение углерода в железомедные сплавы несколько снижает растворимость меди. Марганец и кремний улучшают растворимость Марганец расширяет область γ-твердого раствора, в котором медь растворяется интенсивнее.

физико-химические свойства Сu и Fe близки (строение кристаллической решетки, атомные радиусы и т. д.), что дает возможность получения непосредственного соединения меди (медных сплавов) с железом (сталью). Осложняющим фактором является различие в температурах плавления, сильная разница в теплопроводности и теплоемкости, высокая сродство меди к кислороду, ее высокая жидкотекучесть, склонность к пористости, появление эвтектики Сu + Сu2O, охрупчивающей металл.

Типичным дефектом, сопровождающим сварку стали с медью (медными сплавами), наплавку, пайку сталей медьсодержащими припоями, т. е. процессы, в которых имеет место контакт стали с жидкой медью, является межкристаллитное проникновение меди в сталь (МКП). Дефект представляет собой трещины в виде «клиньев», заполненных медью, часто охватывающей группу зерен. Его глубина от 0,01 до 40 мм. Локализация в районе действия напряжения растяжения, у концентраторов напряжений. Частота появления дефекта от единиц до десятков на одном квадратном сантиметре. Дефект существенно снижает механические свойства стали (σ0,2, σв, σ-1, δ) и особенно пластические. Трудно или вовсе невозможно обнаружить его неразрушающими методами контроля. Избежать появления дефекта для многих марок сталей без применения специальных методов не удается. Механизм МКП объясняется на основе представлений об адсорбционном понижении прочности, межзеренной коррозии и диффузии под напряжением, расклеивающего действия жидкой меди. Исследования показали общность условий образования МКП меди в сталь и горячих трещин (ГТ) в стали.

Все пути и приемы, способствующие предотвращению появления ГТ в стали, способствуют и предотвращению МКП меди.

Сокращение времени контакта жидкой меди со сталью, ведение процесса в твердой фазе при возможно более низкой температуре, легирование металла шва элементами, повышающими стойкость ГТ, применение барьерных подслоек и подставок, повышение содержания ферритной фазы в стали способствуют предотвращению появления этого дефекта.

Сварка трением дает сварные соединения с прочностью на уровне основного материала в отожженном состоянии. Нет МКП меди в сталь, что связано со спецификой процесса: максимальные температуры развиваются на соединяемых поверхностях и обычно составляют 700—800 °С (ниже температуры плавления более легкоплавкого металла).

Сварка взрывом дает соединение высокой прочности. Появления пор и микротрещин в зоне сварки крайне редки. Поверхность контакта имеет чаще всего типичные для сварки взрывом волнообразный характер. Вблизи границы имеет место наклеп, а на стороне стали возможно появление в узкой зоне закалочных структур вследствие высокой скорости охлаждения. Толщина плакирующего слоя (медный сплав) обычно 4—10 мм. Отжиг при температуре 700—900 °С сваренных биметаллических листов приводит к росту пластических свойств, некоторому снижению предела прочности и уменьшению анизотропии свойств по площади листа. Метод применяется для получения слоистых листов и лент.

Сваркой прокаткой применяется для получения биметаллических листов и лент сталь + медь, сталь + латунь, сталь + монель-металл и других сочетаний. В большинстве случаев соединение равнопрочно основному металлу. В результате термической обработки (нормализация при 750 °С в течение 30 мин) биметалла сталь — медь в углеродистой стали наблюдается скопление углерода непосредственно у медного слоя, а вблизи ее находится зона, обедненная углеродом.

Диффузионная сварка позволяет получать сварные соединения медных сплавов со сталями на большой номенклатуре пар (БрОЦС5—5—5 + сталь 20ХНР, бронза БрОЦ10—10 + сталь 10, бронза БрОЦ8—12+сталь 12ХН3А, бронза БрХ0,8 + сталь Э, латунь Л59 + сталь, константан+12Х18Н10Т, бронза БрАЖМЦ10-3—1,5 + сталь 30ХГСА, медь М1 + армко-железо и т. д.).

Температура сварки зависит от состава медного сплава и лежит в диапазоне 700—1000 °С. Сварка меди МБ, МОБ, M1 с армко-железом ведется при 7—1000 °С. Этот температурный режим при соединении БрОСНЮ-2-3 со сталью 40Х вследствие наличия в сплаве свинца приведет к оплавлению поверхности уже при температуре 760—780 °С. В таких случаях целесообразна предварительная наварка на сталь медной прокладки малой толщины (порядка 1 мм) при температуре 900 °С, а затем сваркой получают заготовки с бронзой БрОСН10-2-3 при 7 = 750 °С. Сварка стали с медной прокладкой при предварительном нанесении на медь слоя никеля (200 мкм) повышает качество соединения и позволяет производить закалку стали. К применению прослойки никеля прибегают тогда, когда необходимо добиться повышения прочности соединения.

Контактная сварка ведется с применением подкладок под электрод, обеспечивающих интенсификацию тепловыделения в зоне сварки и высокие градиенты температур (например, листовой молибден толщиной 0,6 мм со стороны медного сплава при сварке стали 10 с латунью Л63).

Возможна ультразвуковая сварка деталей малых толщин. Колебания подводятся со стороны меди.

Сварка плавлением выполняется различными методами — ручная электродуговая плавящимся и неплавящимся электродами, полуавтоматическая и автоматическая сварка под флюсом и в среде аргона, электронно-лучевая, газопламенная и др.

Для получения качественных соединении используются различные приемы: процесс ведут с преимущественным плавлением медного сплава (смещение пятна нагрева на медь), используют концентрированный источник тепла, применяют наплавки и проставки из материалов, не склонных к образованию трещин и т. п.

При изготовлении изделий из листового биметалла, получаемого сваркой взрывом и прокаткой, соединения выполняются послойно. В случае, если глубина ванны превосходит толщину свариваемого слоя, возможен переход меди в стальной шов и стали— в медный. В местах расплава контакта меди со сталью может иметь место МКП меди. Все это ведет к ухудшению механических свойств и коррозионной стойкости биметалла. Для явлений прибегают к использованию специальной конструкции сварного соединения (рис. 33.2).

При сварке биметалла и его использовании в качестве проставки в результате нагрева в зоне перехода сталь — медь может иметь место снижение прочности. Термическая обработка такого материала показала, что кратковременный нагрев до 5 мин вплоть до 950 °С и длительный до температуры 250°С не оказывают существенного влияния на механические свойства биметалла. Это необходимо учитывать при выборе размеров проставки.

www.autowelding.ru

Сварка меди и нержавейки

Сварка нержавеющей стали с медью

3g-svarka.ru

Электроды для сварки меди с нержавейкой

В сварных работах при соединении разнородных материалов возникает немало сложностей. Однако это не мешает изготавливать из них разнообразные конструкции в самых разных вариантах. В криогенной технике, ракетной технике, энергетических установках без таких соединений просто не обойтись. Если рассматривать вариант сварки нержавеющей стали и меди, то главные трудности возникают из-за разности в физико-маханических свойствах материалов.

Мешает высокая степень родства меди к кислороду, низкая температура плавления меди и ее способность к поглощению различных газов. Также помехами являются разные коэффициенты расширения и теплопроводности. В обычных условиях коэффициент растворения меди в стали составляет до 0.4%. При образовании сварного шва граница оплавления между медью и сталью формируется резкая, и из-за больших скоростей остывания шва с крупными зернами, перенасыщенными стальными вкраплениями.

Многие задаются вопросом можно ли сварить медь с нержавейкой электродами, или выполнить наплавку методом электродуговой сварки. Да, однозначно можно. Электроды для сварки меди с нержавейкой можно использовать те же, что и для сварки сталей соответственной марки. При сварке следует использовать постоянный ток обратной полярности. Если необходимо выполнить сварку встык, толщина свариваемых деталей не может быть меньше 4 мм. Следует учитывать, что одним из потенциальных дефектов может стать образование в стали подслоя с микротрещинами, заполненными медью или ее сплавами. Чтобы этого избежать, дугу при сварке меди с нержавейкой электродуговой сваркой, следует немного смещать в сторону медной детали, подавая в зону шва расплав меди.

Как один из самых эффективных методов сварки меди и нержавеющей стали признан метод аргонодуговой сварки с вольфрамовым электродом и использованием медной присадки. В отдельных направлениях вместо аргона для сварки предлагается использовать азот. Но в этом случае, из-за взаимодействия вольфрама с азотом значительно увеличивается расход электрода, и его лучше заменить на графитовый. Перед сваркой кромки шва должны быть хорошо зачищены, и обработаны 10% раствором каустической соды.

Стоит также отметить, что при работе с медью нужно соблюдать некоторую технику безопасности. При сварке меди от воздействия с флюсом и электродами в воздух выделяются различные соединения в газообразной форме. Которые могут представлять для человеческого организма определенную опасность. Все работы, сопряженные со сваркой меди, необходимо проводить в хорошо проветриваемом помещении, или на рабочем месте, оборудованном вытяжкой. В крайнем случае, сварщику следует использовать индивидуальные средства защиты дыхательных путей.

elektrod-3g.ru

Пайка нержавейки с медью

Соединение двух различных металлов, куда относится и пайка нержавейки с медью, всегда является достаточно сложной процедурой. С учетом того, что нержавеющая сталь имеет довольно сложное поредение при температурной обработке, а также плохо взаимодействует с остальными металлами, то для качественного результата спаивания нужно подбирать четко выверенную технологию. Если с медью, как правило, проблем не возникает, то с нержавеющей сталью это бывает нередко.

Пайка нержавейки с медью

Сам процесс регулируется ГОСТ 17349-79, но здесь есть одна очень важная особенность. Ведь у каждого металла свои особенности соединения при данном процессе, так что для них требуется использовать различный припой и флюс, подобранный под их параметры. Но при соединении различных металлов требуется брать какие-либо средние или узкоспециализированные материалы.

Такой вид пайки применяется как в домашних условиях, так и в промышленных, для создания герметичных емкостей, припаивания медных трубок и прочих вещей. Данный процесс встречается не так часто, как остальные виды пайки, но при необходимости следует знать все особенности такого метода.

Можно ли спаять нержавейку с медью?

Пайка меди с нержавейкой хоть и является достаточно сложным процессом, но и это все же возможно. Дело в том, что соединение нержавейки с нержавейкой и меди с медью происходит намного чаще, так как итоговое качество соединение выходит значительно лучше. Но в различных ситуациях, когда требуется сделать такое соединение, то приходится уступать качеством. Специально для подобных случаев выпускают особые припои, которые позволяют сделать надежное соединение, отвечающее эксплуатационным требованиям. Если для других типов пайки использование флюса далеко не всегда обязательно, то здесь требуется провести полный спектр процедур, включая лужение, а также использовать все дополнительные материалы.

Преимущества

  • Данный метод позволяет решать сложные технологические операции;
  • Это один из немногих способов достичь подобного соединения;
  • Сама процедура происходит достаточно быстро и не требует дополнительных инструментов, так как для этого достаточно обыкновенной горелки;
  • Современные разработки припоев обеспечивают относительно высокую совместимость металлов при спаивании;
  • Процесс доступен как для домашнего проведения, так и для промышленных потребностей.
Недостатки
  • Качество пайки уступает другим методам по надежности;
  • Трудно подобрать правильный припой;
  • Флюс быстро окисляется, так что действия приходится проводить, не затягивая начало температурной обработки;
  • Зачастую используются легкоплавные припои, что делает процесс обработки более сложным, так как нужно четко отрегулировать температуру и следить, чтобы ничего не растеклось.
Способы

Существует несколько способов, как сделать соединение такого рода и зависят они больше не от того какой используется припой для пайки нержавейки с медью, а от инструмента обработки. Таким образом, в качестве основных выделяются два – пайка паяльником и горелкой.

В первом случае, при использовании паяльника, данный инструмент используется для относительно небольших деталей. Им удобней соединять небольшие вещи, так как нет риска перепалить их слишком большой температурой. В то же время сам паяльник уступает по мощности горелке и не может работать с твердоплавными материалами. Также им неудобно обрабатывать большие поверхности, так как в данном случае процесс будет слишком длительным и флюс может окислиться уже к тому времени.

Горелка является более часто используемым способом. Ею может проводиться пайка нержавейки с медью латунью и другими припоями. Здесь можно легко обрабатывать большие поверхности, делать герметические соединения. Сам процесс происходит намного быстрее, чем с паяльником, а также появляется возможность подогреть заготовки до нужной температуры. Скорость проведения процедур не позволяет флюсу окисляться.

Пайка меди с нержавейкой горелкой

Выбор припоя

От правильного подбора припоя зависит итоговый результат работы, так как он обеспечивает заполнение места соединения, которое должно быть полностью покрыто материалом, что должен быть хорошо схвачен на поверхности. Одним из самых простых вариантов является пайка нержавейки латунью. Ведь это очень распространенный припой, который используется также и для пайки нержавейки с нержавейкой. В некоторых случаях его можно использовать без флюса.

«Обратите внимание!

Он уступает другим по своим свойствам, но является более распространенным и доступным, так что он подходит преимущественно для простых соединений, на которых не лежит большая ответственность.»

Также проходит пайка нержавейки медно-фосфорным припоем, который улучшает качества соединения с медью. Это более дорогостоящий материал, но для ответственных соединений подходит лучше.

Оловянно-серебряный припой, такой как Castolin 157, является отличным способом пайки, но стоимость материала является более высокой, чем у остальных.

В самых простых случаях может использоваться радиотехнический припой, но по технологии производства лучше выбирать специализированные расходные материалы.

Технология пайки нержавейки с медью

Пайка нержавеющей стали латунью, или другими припоями, начинается с подготовки поверхности.

  • Материал нужно очистить от всего лишнего и снять все налеты, очистить от жира и возможной ржавчины;
  • Затем подготовить флюс, подвергнуть лужению места соединения заготовок и сам припой;
  • После того, как флюс будет нанесен на места соединения, следует приставить в нужное место заготовку и выложить припой;

«Важно!

Не следует затягивать этот процесс, так как флюс имеет свойство окисляться.»

  • Затем следует постепенно подогревать все горелкой, пока припой не начнет плавиться;
  • Нужно следить, чтобы он равномерно растекся по поверхности соединения;
  • Дать остыть естественным способом.

Контроль качества

Качество пайки контролируется по ГОСТ 19249-73. Существует несколько основных профессиональных методов, которые включают:

  • Радиоскопический метод;
  • Радиационный контроль;
  • Технический осмотр.
Техника безопасности

При работе с горелкой следует следить за соединением баллона с газом и его местом положения, так как он представляет собой наибольшую опасность. Также нужно аккуратно обращаться с горячими предметами, которые могли не остыть после пайки. Не стоит контактировать с флюсом непосредственно, а лучше использовать защитные перчатки.

svarkaipayka.ru

Как сварить медь со сталью, нержавейкой, алюминием

Сварка меди со сталью и другими металлами имеет ряд тонкостей, которые необходимо учитывать при производстве сварочных работ. Медь при взаимодействии с другими элементами, в частности, с кислородом, ведет себя отлично от других металлов. Кроме того, она имеет низкую температуру плавления, большую разность коэффициентов теплопроводности с другими металлами и невысокую способность к газопоглощению. Именно из-за этих особенностей нужно соблюдать некоторые условия, чтобы получить качественное сварное соединение меди с другими металлами.

Как сварить медь со сталью

При сварке меди со стальными деталями стоит немного смещать в сторону сварную дугу со стыка и отводить ее от меди.

Когда медь наплавляется на сталь с применением флюсов и сварка идет в среде защитных газов, можно получить качественное соединение с хорошими показателями пластичности и устойчивостью к статическим нагрузкам.

Наиболее высокое качество соединений получают, наплавляя медь на сталь с применением аргонодуговой сварки: тогда содержание железа в шве будет минимальным (до 10%, что гораздо ниже, чем при холодном методе сварки). Такая сварка обязательно должна выполняться вольфрамовыми электродами, и в процессе желательно использовать плазменную струю с присадочной проволокой. Инертный газ, подаваемый во время сварки, будет обеспечивать защиту металлов и электрода от окисления, и полученное соединение окажется достаточно прочным.

Часто возникает вопрос, как сварить медь с нержавейкой. Эти металлы также сваривают с использованием аргонодуговой сварки с применением тугоплавких вольфрамовых электродов. Иногда вместо аргона можно использовать азот, но тогда вольфрамовый электрод меняется на графитовый, так как у вольфрама будет большой расход. Перед началом сварки нужно обработать кромки шва каустической содой (10% раствор).

Сварка алюминия и меди

В вопросе, как сварить алюминий с медью, нередко возникают сложности, однако конструкции из этих двух металлов встречаются довольно часто, особенно в энергетической отрасли.

  • Метод холодной сварки используют для местного плакирования алюминия медью точечной сваркой, например, в шинопроводах, токоведущих частях трансформаторов.
  • Ультразвуковая сварка меди и алюминия хороша тем, что из зоны сварного шва удаляются интерметаллиды – нежелательные элементы в соединении. Соединение производится внахлест, сварка ведется точечно либо непрерывно.
  • Дуговая сварка плавлением используется, когда нужно обеспечить плавление алюминия. С ее помощью получают в шве металл с невысоким содержанием меди, что гарантирует его прочность – обычно для этого шов дополнительно легируется цинком. Данный способ наиболее распространен для соединения этих двух металлов.

Все расходные материалы, необходимые для сварки меди со сталью, алюминием и нержавейкой, предлагает приобрести компания Welding Materials. В нашем каталоге представлен широкий ассортимент высококачественных сварочных материалов, которые мы предлагаем по доступным ценам.

weldingmaterials.ru

Нержавейка и медь – достаточно разные по составу металлы, которые в основном свариваются аргонодуговой сваркой. Аргонодуговое сваривание является чем-то средним между обычным свариванием и газовой сваркой. Подача материала и техника сваривания очень схожа с газовой сваркой, но тепло для расплавления металла происходит не от химического горения, а от электрической дуги. Между изделием и тугоплавкими вольфрамовыми электродами горит дуга, которая является источником тепла. Чтобы защитить расплавленный металл и электрод от окисления, через специально предназначенную горелку подается инертный газ. Сварочное соединение может образовываться за счет расплавления кромок соединяемых деталей или же с помощью присадочного прутка, который подается в сварочную ванну.

За счет того, что нержавеющая сталь обладает антикоррозионными свойствами, она занимает важное место в сфере деятельности человека, потому как данный металл используется, начиная пищевой и заканчивая тяжелым машиностроением.

Нержавеющая сталь является практичным и долговечным материалом, поэтому сварочный процесс данного металла очень важен для современного производства. Аргонодуговое сваривание является самым высокотехнологичным способом сваривания. Суть метода сварки заключается в образовании сварного шва за счет расплавки присадочного материала и металла. Аргон автоматическим образом подается в сварочную ванну и защищает ее от неблагоприятного воздействия атмосферы, что предупреждает образование дефектов в сварочном шве. Сваривание металла, которое производится данным способом, позволяет дать отличные результаты и не требует использования флюса. Данный способ сваривания подходит не только для сварки нержавейки, но и других металлов.

Аргон не взаимодействует с металлом и газами в зоне образования дуги. Он на 38% тяжелее самого воздуха, благодаря чему он способен вытеснить его из зоны сваривания, что позволяет изолировать процесс сварки от действия атмосферы.

При аргонодуговом сваривании происходит крупнокапельный перенос металла. Рабочий процесс сопровождается разбрызгиванием металла, что возникает из-за достаточно небольшого давления.

Сила тока при аргонодуговом сваривании варьируется от 120 до 240 Ампер. При силе тока, которая превышает 260 А, появляется стабильность процесса и разбрызгивание значительно уменьшается. Высокая сила тока может не соответствовать технологическим требованиям к использованию сварочного оборудования. Стабильность процесса можно обеспечивать с помощью импульсного источника питания, который обеспечивает переход к струйному переносу металла, если сила тока составляет около 100 Ампер.

Основным предназначением аргонодугового сваривания является изготовление сварных конструкций из цветных металлов и легированных сталей, например нержавейки и меди. Аргонодуговое сваривание обеспечивает надежное соединение металлов, благодаря чему оно широко используется для решения бытовых проблем, а также применяется в промышленных масштабах.

www.samsvar.ru

Аргонодуговая сварка меди и стали







Медь – это металл, который имеет много особенностей, препятствующих качественному свариванию. Затруднения работы с медью вызывают такие свойства материала:


— Легкая окисляемость под воздействием высоких температур;


— Высокая теплопроводность;


— Повышенная текучесть;


— Высокий коэффициент расширения металла при воздействии на него температуры;


— Пониженная стойкость металла от образования пор. Образование пор происходит в том случае, если из металла выделяется водяной пар и водород при кристаллизации сварочного шва;


Несмотря на это медь используется во многих отраслях промышленности и для более широкого применения были разработаны способы сваривания этого металла между собой и другими материалами, например со сталью.


Стабильность сваривания меди и стали обеспечивается многими существующими способами сварки плавлением. Сваривать медь и сталь можно ручной аргонодуговой сваркой плавящимися и неплавящимися электродами, а также полуавтоматической и сваркой под слоем флюса. В некоторых случаях применяется газовая сварка и сваривание в среде защитных газов.


Ручное дуговое сваривание меди со сталью должно производиться с использованием короткой дуги без колебаний или же с минимальными колебаниями. Скорость сваривания должна быть наибольшей для данного способа сварки. В месте, где оборвалась сварочная дуга, перед продолжением сваривания нужно очистить металл стальной щеткой так, чтобы на нем появился металлический блеск. Сваривание деталей прихваткой производится такими же способами и сварочными материалами, что и режимы для сваривания плавлением. При подготовке к свариванию детали нужно тщательно очищать механическим путем до появления металлического блеска, а после этого обезжирить. Также нужно обезжиривать присадочную проволоку, особенно если сваривание будет производиться в среде защитных газов.


Ручное дуговое сваривание меди со сталью производится с использованием электродов «Комсомолец». Данный способ сваривания используется для произведения сваривания стыковых и угловых швов в нижнем и наклонном положении, если толщина свариваемых деталей более 2-х миллиметров. Сваривание может производиться как с дополнительным подогревом, так и без него. Сила тока при сваривании используется примерно такая же, как и при сваривании металлических изделий такой же толщины. При сваривании меди стоит помнить, что ее теплопроводность в несколько раз больше теплопроводности стали. Также сварочный электрод при сваривании может смещаться в сторону плавящейся меди. При толщине свариваемого металла более 3-х миллиметров может применяться автоматическая сварка с использованием флюса.


Аргонодуговое сваривание меди и стали производится во всех пространственных положениях с использованием углекислого газа. При сваривании в горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях применяется электродная проволока диаметром 1,2 миллиметра.





3g-svarka.ru

Виды сварки меди и природные особенности металла

Плавление меди происходит путем контакта изделия с высокими температурами в 1080—1083°С. Если интервал температур находится в диапазоне 300—500°, медь и ее сплавы обладают ломкостью. Медь в жидкой консистенции способна растворять газы, в том числе кислород и водород, что значительно затрудняет ее сварку.

С кислородом этот металл образует закись меди, дающую промежуточный сплав Cu + Cu20, который располагается по границам зерен. Поскольку температура плавления промежуточных сплавов на 20° ниже температурной границы плавления чистой меди, то в результате контактной сварки образуются горячие трещины при кристаллизации шва. Мелкие трещины могут образоваться в результате сварки в расплавленной меди, где содержится закись меди, в контактном режиме с водородом.

Это явление называют «водородной болезнью меди», так как она возникает в результате контакта меди с водородом с участием кислорода, причем в результате дополнительно образуется водяной пар, способствующий образованию трещин в металле шва при расширении.

Высокая теплопроводность (в 6-7 раз выше теплопроводности стали) и жидкость консистенции в расплавленном состоянии также значительно затрудняют произведение сварочных работ с медью и ее сплавами. Чем меньше кислорода содержится в меди в виде закиси, тем лучше металл поддается контактной сварке.

Сварка медных шин и других изделий может быть затруднена примесями свинца, мышьяка, сурьмы и висмута. Наилучшим образом поддается сварке электролитическая медь, в которой содержится не более 0,4% примесей. А вот литейная медь, в составе которой содержится до 1% примесей, не так хорошо сваривается.

Повысить прочность шва при сварке можно при помощи хрома, марганца, железа, никеля и тантала. Существуют различные виды сварки меди, каждый из которых характеризуется некоторыми особенностями.

Газовая сварка меди

В этом случае используется ацетилено-кислородная сварка, которая обеспечивает самое высокое нагревание ядра пламени. Газовая горелка является тепловым источником малой сосредоточенности, что влияет на поддержание оптимальных размеров сварочной ванны.

Для изделия с размером, не превышающим 10 мм в толщину, рекомендуют использовать две горелки, одна из которых выполняет подогрев, а вторая используется для сварки. При двусторонней сварке с применением двух горелок подогрев не выполняется. Для сварки меди и бронзы используется нормальное пламя. Защита металлической основы сварочной ванны от окисления, наряду с защитой окружающей среды от негативного воздействия продуктов сгорания, производится путем извлечения закиси меди при помощи флюсов или присадочной проволоки.

Флюсы для сварки меди содержат некоторые соединения бора (борную кислоту, борный ангидрид и др.), которые способны растворять закиси меди, в результате чего образуется легкоплавкая эвтектика, впоследствии выводящаяся в шлак. Кроме соединений бора, во флюсах могут присутствовать фосфаты. Флюсы наносятся на обезжиренные и зачищенные свариваемые кромки, на сторону – по 10-12 мм. В качестве дополнения при помощи присадочного металла можно наносить компоненты флюса и жидкое стекло с добавками древесного угля в качестве покрытий (10—20%).

В процессе сварки алюминиевых бронз надо вводить в состав флюсов фториды и хлориды, прекрасно растворяющие А12О3, получающийся при окислении алюминиевых сплавов в составе бронзы. Для  меди, а особенно для латуни, очень удобно использовать газообразные флюсы в виде азеотропного раствора борно-метилового эфира и метилового спирта. Пары такого раствора поступают в горелку через специальную деталь, пламя приобретает зеленый цвет, органическая часть подвергается сгоранию, а В2О3 не наносит вреда сварочной ванне.

Газовая горелка должна соответствовать требованиям безопасности, особенно если производится спайка медных труб большого диаметра, когда требуется использовать значительные объемы газа. При выполнении сварки изделий из чистой меди до 3-4 мм в толщину применяется медная проволока М1 или М2, поскольку медь не успевает хорошо окислиться. При условии большой толщины изделий из меди, для выполнения сварочных работ необходимо применять специальную присадочную проволоку, легированную окислителями (до 0,2% Р и 0,3% Si).

Состав такой проволоки должен совпадать с веществами, содержащимися в основном металле. Использование окислителей для выполнения работ с другими металлами не лимитируется так строго, как для сварки меди. Например, при сварке латуни с целью уменьшения потерь цинка применяют кремнистую латунь в качестве присадочного материала (ЛК 80-3).

Проковку шва после сварочных работ выполняют в холодном состоянии для медных изделий толщиной до 4-5 мм для повышения прочностных и пластических свойств. При условии большей толщины проковка производится после нагревания до 400—3000С и с последующим отжигом.

Сварка меди при помощи угольного электрода

Сварка меди и сплавов осуществляется дугой, которая горит между самим изделием и угольным электродом, а также при помощи независимой дуги пламени между двумя отдельными угольными электродами.

Дуговой разряд – это источник энергии для сварки. Технологические приемы, составы сварочных флюсов и присадочного металла остаются аналогичными газовой сварке. С использованием проволоки БрКМцЗ-1 можно производить сварку меди даже на воздухе.

Полученные в результате сварки соединения соответствуют требованиям к механическим свойствам, однако тепло- и электрофизические свойства могут быть резко снижены. Сварка меди и соответствующих медных сплавов при помощи угольных электродов применяется достаточно редко, поскольку этот процесс является малопроизводительным.

Ручная дуговая сварка с использованием покрытых электродов

Ручная электродуговая  производится с использованием электродов и позволяет в результате получить соединения с удовлетворительными механическими свойствами, однако состав металла на швах будет отличен от состава основного металла по причине легирования окислителями в процессе сварке.

При сварке меди и медных сплавов окислители вводят в электродную проволоку и в электродное покрытие. Электродные покрытия в своем составе одержат сухую шихту, замешанную на жидком стекле (класс А), — она составляет 20—25% от массы шихты. Однако тепло- и электропроводность полученных соединений ниже, чем у чистой меди, особенно если это – медные сплавы. В процессе сварки покрытыми электродами отмечается значительное разбрызгивание, а металл шва очень часто содержит поры.

Для выполнения сварки меди и медных сплавов более 4-5 мм в толщину рекомендуют выполнить подогрев до 300—5000 с.

 Дуговая сварка меди под флюсом

Дуговая сварка меди и медных сплавов под флюсом может осуществляться под слоем плавленого флюса при помощи неплавящегося угольного или графитового электрода, плавящегося электрода и плавящегося электрода, покрытого слоем керамического флюса.

При выполнении сварки под флюсом с помощью угольного электрода, его затачивают, придавая вид плоской лопатки. Сборка под сварку производится с закладкой присадочного металла встык (латунь, томпак) для окисления металла шва.

Необходимо засыпать прокаленный флюс ОСЦ-45. Сварка производится на постоянном токе с обратной полярностью; подогрев тока создают в результате замыкания определенного электрода на изделие. Сварка меди и медных сплавов под плавлеными флюсами плавящимися электродами является достаточно высокопроизводительным способом. Состав металла на швах в результате  изменяется незначительным образом, а металл сохраняет практически все свои физические свойства.

Самые лучшие результаты характерны для сварки под флюсом АН-М1 со следующим составом: 55% фтористого магния, 40% фтористого натрия, и 5% фтористого бария. В качестве хорошего электродного металла используются медные проволоки М1 или МО. С целью повышения механических свойств сварных соединений применяются легированные проволоки из сплавов меди БрКМцЗ-1; БрАЖМцЮ-3-1,5, однако в этом случае значительно снижаются тепло- и электропроводность состава металлов на швах.

Выполняется на постоянном токе с обратной полярностью; коэффициент расплавления проволоки составляет примерно 20 г/(А-ч). При применении сварки к изделиям толщиной выше 15 мм рекомендуют выполнить разделку под углом 900 с притуплением, а в других случаях – применить сварку расщепленным электродом.

Работы производятся на графитовой подкладке или флюсовой подушке. Подготовку кромок и электродной проволоки необходимо выполнить особенно тщательно, зачистив до металлического блеска и обезжирив.

Флюс следует прокалить при температуре 300-400 0С. Сварка производится при жестком закреплении или с использованием прихваток контактным способом. Для выполнения сварки латуни Л63 и Л062-1 применяется медная проволока с использованием плавленых флюсов МАТИ-5 или АНФ-5. Этот способ предусматривает получение соединений меди со сталью.

Сварка в таком случае предусматривает смещение электрода на медь и подбор такого режима, при котором бы соблюдался контактное взаимодействие со сталью в течение минимального периода времени, чтобы можно было избежать хрупких прослоек, так называемой диффузии меди между крупинками стали.

Керамический флюс К-13 МВТУ применяется в процессе сварки меди, меди со сталью и наплавки меди на сталь. Флюс содержит следующие компоненты, %: плавиковый шпат — 20; глинозем — 20; бура безводная — 15—19; мел — 15; магнезит — 15; кварцевый песок — 8-10; порошок алюминия 3-5. Шихта замешивается на жидком стекле, гранулируется, после сушки прокаливается в течение 1-2 ч при температуре 450 0С. Сварка производится на постоянном токе с обратной полярностью контактным способом, при закреплении на подкладке из охлажденной меди или на графите.

Электрошлаковая сварка меди и медных сплавов

Сварку меди значительной толщины (30—55 мм) можно производить электрошлаковым процессом при помощи пластинчатого электрода.

В ИЭС Е. О. Патона были разработаны флюсы для такого процесса, которые содержат фториды щелочных и щелочноземельных металлов.

Температура плавления меди должна быть выше температуры контактного плавления флюсов.

Дуговая в защитных газах

Автоматическая, полуавтоматическая и ручная сварка меди среди различных защитных газов могут производиться с использованием плавящегося и неплавящегося (вольфрамового) электрода.

В большинстве случаев для чистой меди применяется сварка вольфрамовым электродом (если толщина не превышает 10 мм) при подаче присадочной проволоки, и значительно реже используют плавящийся электрод. Применяют следующие газы: аргон высшего сорта (ГОСТ 10157—73), гелий особой чистоты (в соответствии с МРТУ 6-02-274—66), азот особой чистоты (на основе МРТУ 6-02-375—66).

Какой бы способ  вы ни использовали, необходимо придерживаться техники безопасности.

Похожие статьи

goodsvarka.ru

Опубликовано в категории: Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о