Технология сварки меди

Температура плавления меди 1883°С

Трудности при сварке

Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) требует применять сварочную дугу с увеличенной тепловой мощностью и симметричным отводом тепла из зоны сварки. Рекомендуемые типы сварных соединений - стыковые и схожие с ними по характеру теплоотвода.

Большая жидкотекучесть меди (в 2-2,5 раза выше ,чем устали) осложняет сварку вертикальных и потолочных швов. Она возможна лишь при минимальных размерах сварочной ванны и коротком времени пребывания металла в жидком состоянии. При сварке стыковых соединений в нижнем положении с гарантированным проплавлением во избежание прожогов необходимо применять подкладки из графита, сухого асбеста, флюсовых подушек и т.н.

Активная способность поглощать при расплавлении газы (кислород и водород), приводящая к пористости шва и горячим трещинам, требует надежной защиты металла шва и сварочных материалов от загрязнений вредными примесями.

Из-за склонности меди к окислению с образованием тугоплавких окислов необходимо применять присадочный материал с раскисли гелями, главные из которых фосфор, кремний и марганец.

Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше, чем у стали) влечет за собой значительные деформации и напряжения, образование горячих трещин. Устранить их можно за счет предварительного подогрева конструкций: из меди до 250-300°С, из бронзы до 500-600°С

Подготовка к сварке

Медь или ее сплавы разрезают на мерные заготовки шлифовальной машиной, труборезами, на токарных и фрезерных станках, а также плазменно-дуговой резкой. Кромки под сварку подготавливают механическими способами. Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Кромки обрабатывают мелкой наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать абразивы с крупным зерном не рекомендуется. Возможно травление кромок и проволоки в растворе кислот:

75 см³ на 1 л воды азотной;

100 см³ на 1 л воды серной;

1 см³ на 1 л воды соляной

с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом. Конструкции с толщиной стенки 10-15 мм предварительно подогревают газовым пламенем, рассредоточенной дугой и другими способами. Сборку стыков деталей под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор между стыкуемыми заготовками соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и убедиться в отсутствии поверхностных горячих трещин.

Если сварка ведется в нижнем положении, то для улучшения теплоотвода используют специальные приспособления из графита или меди

При сварке на открьтом воздухе стык обустраивают съемными экранами

1 - поток газа; 2 - шов; 3 - экран.

Выбор параметров режима

Сварку ведут на постоянном гоке прямой полярности. Сварочный ток (А) ориентировочно определяют по формуле:

Iсв=100?S,

где S - толщина металла, мм

Защитными газами могут быть аргон, гелий, азот и их смеси. Длина дуги в аргоне и гелии должна быть не более 3 мм. В азоте ее увеличивают до 12 мм. Поэтому возрастают напряжение на дуге и ее мощность (в 3-4 раза) но сравнению со сваркой в аргоне. В гелии же мощность дуги по сравнению со сваркой в аргоне повышается вдвое.

Расход защитного газа:

• аргон - 8-10 л/мин
• гелий -10-20 л/мин
• азот - 15-20 л/мин

Скорость сварки выбирают из условий формирования шва с нужной геометрией. Конструкции толщиной 4-6 мм сваривают без предварительного подогрева в аргоне, а до 6-8 мм - в гелии и азоте. Для сварки металла большей толщины требуется предварительный подогрев от 200 до 300°С.

Техника сварки

Сварку в аргоне ведуг "углом вперед" при выпуске электрода 5-7мм. В качестве присадочной проволоки используют:

• раскисленную медь
• медно-никелевый сплав МНЖКТ-5-1-0,2-0,2
• бронзы БрКМц 3-1, Бр ОЦ 4-3
• специальные сплавы с эффективными раскислителями.

Для повышения стойкости металла шва против горячих трещин применяют сварочные проволоки:

• БрАЖНМн 8,5-4-5-1,5
• БрМц АЖН 12-8-3-3
• М Мц 40

Чтобы расплавленный металл не попал на конец W-электрода, присадочную проволоку вводят не в столб дуги, а подают к краю сварочной ванны и несколько сбоку

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РЕЖИМЫ СВАРКИ МЕДИ В АРГОНЕ

Вид разделки кромок	Толщина металла, мм	Сварочный ток, А	Диаметр электрода, мм	Диаметр присадка, мм	Расход аргона, л/мин	Число проходов без подварочного шва
	1,2 1,5 2,5 3	120-130 140-150 220-230 230-240	2,5-3 2,5-3 3,5-4 3,5-4	1,6 2 3 3	7-8 7-8 8-9 8-9	1
	10	1-й проход 200-350 2-й проход 200-350 3-й проход 200-400 Подварочный шов 250-350	4-4,5	3 5 6 3	7-8 7 7 7	3
	12	1-й проход 250-350 2-й проход 250-400 3-й проход 300-450 4-й проход 300-450 Подварочный шов 250-350		3 5 6 6 3	8-10	4
	20	1 и 2-й проходы 250-400 3 и 4-й проходы 250-450 5 и 6-й проходы 300-550 Подварочный шов 250-350	5-5,5	3 5 6 3	10-12	6
	25	1 и 2-й проходы 250-400 3 и 4-й проходы 300-450 5 и 6-й проходы 300-550 7 и 8-й проходы 350-600 Подварочный шов 250-350		3 5 6 6 3	12-14	8

Сварка в азоте, который по отношению к меди является инертным газом, ведется угольным или графитовым стержнем. Использовать W-электроды нецелесообразно, так как их расход в азоте слишком велик. Азотнодуговую сварку угольным электродом ведут на постоянном токе прямой полярности при напряжении дуги 22-30 В. При токе 150-500 А диаметр электрода должен быть 6-8 мм. Расход азота - 3-10 л/мин