Технология сварки меди

Температура плавления меди 1883°С

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

Медь катодная

Присадок БрКМц 3-1 МНЖКТ-5-1-0,2-0,2 БрОЦ 4-3, БрХ 0,7 При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С

М00к, М0к, М1к

Хорошая

Медь раскисленная

М1р, М2р, М3р

Хорошая

Медь рафинированная

М2, М3

Хорошая

Бронзы оловянные литейные

Присадок той же марки, что и основной металл

При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С

Бр03Ц12С5 Бр05Ц5С5, Бр08Ц4 Бр010Ф1, Бр010Ц2

Удовлетворительная

Бр03Ц7С5Н1
Бр04Ц7С5
Бр010С10

Плохая

Бронзы безоловянистые литейные

БрА9Ж3Л

Хорошая

БрА9Мц2Л
БрА10Ж3Мц2
БрАПЖ6Н6
БрА7Мц15ЖЗН2ц2

Удовлетворительная

Бронзы деформируемые

Бр0ф7-0,2, БрХ1 БрКМцЗ-1, БрБ2

Хорошая

БрАМц9-2 БрАЖ9-4, БрСр1

Удовлетворительная

БрА5, БрА7

Плохая

Латуни деформируемые

Присадок БрОЦ4-3 БрКМц 3-1, ЛК62-0,5 ЛК80-3, ЛМц 59-0,2 При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С

Л96, ЛА77-2, ЛК80-2

Хорошая

ЛМцС58-2, ЛС3 Л062-1

Удовлетворительная

ЛС59, ЛС60-1

Плохая

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

Рекомендуемые сварные 
соединения меди

Нерекомендуемые сварные соединения меди

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

Приспособления из графита или меди

При сварке на открьтом воздухе стык обустраивают съемными экранами

Съемные экраны

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

Технология сварки меди

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

Стыковое соединение

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

Стыковое соединение

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

Стыковое соединение

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