Технология сварки меди и ее сплавов
Температура плавления меди 1083°С
Марка |
Свариваемость |
Технологические особенности сварки |
Медь катодная |
Электродная проволока Бр.КМц 3-1; МНЖКТ-5-1 -0,2-0,2; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ 4-3; БР.Х 0,7 При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С |
|
М00к, М0к, М1к |
Хорошая | |
Медь раскисленная |
||
Mlp, М2р, МЗр |
Хорошая |
|
Медь рафинированная |
||
М2, М3 |
Хорошая | |
Бронзы оловянные литейные |
Электродная проволока той же марки, что и основной металл При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С Защитные газы Ar, Не, N2 |
|
Бр03Ц12С5, Бр05Ц5С5, Бр08Ц4, Бр010Ф1, Бр010Ц2 |
Удовлетворительная |
|
Бр03Ц7С5Н1, Бр04Ц7С5, Бр010С10 |
Плохая |
|
Бронзы безоловянистые литейные |
||
БрА9Ж3Л |
Хорошая |
|
БрА9Мц2Л, БрА10ЖЗМц2, БрА11Ж6Н6, БрА7Мц15Ж3Н2ц2 |
Удовлетворительная |
|
Бронзы деформируемые |
||
Бр0ф7-0,2, БрХ1, БрКМц3-1, БрБ2 |
Хорошая |
|
БрАМц9-2, БрАЖН9-5-2, БрАЖ9-4, БрСр1 |
Удовлетворительная |
|
БрА5, БрА7 |
Плохая |
|
Латуни деформируемые |
Электродная проволока Бр.ОЦ 4-3; Бр.КМц 3-1; ЛК62-0,5; ЛК80-3; ЛМц59-0,2 При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С |
|
JI96, ЛА77-2, ЛК80-2 |
Хорошая |
|
ЛМцС58-2, ЛС3, Л062-1 |
Удовлетворительная |
|
ЛС59-1, ЛС60-1 |
Плохая |
Медь и сплавы на ее основе - бронзы, латуни, медно-никелевые сплавы качественно свариваются способом MIG/MAG в инертных газах.
Трудности при сварке
Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) осложняет сварку соединений с несимметричным теплоотводом;
Большая жидкотекучесть (в 2--2,5 раза выше, чем у стали) затрудняет сварку вертикальных и потолочных швов;
Интенсивное окисление с образованием закиси меди (Cu2О), хорошо растворяемой в расплавленном металле, приводит к образованию трещин;
Активная способность меди поглощать газы (кислород и водород) при расплавлении приводит к пористости шва и горячим трешинам
Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше чем у стали) влечет та собой значительные деформации и напряжения
Подготовка к сварке
Разделку меди и ее сплавов на мерные заготовки можно выполнять шлифовальной машинкой, труборезом, на токарном или фрезерном станке, а также плазменно-дуговой резкой.
Кромки под сварку подготавливают механическим способом. Для меди толщиной 6-18 мм рекомендуются V- и X-образные разделки.
Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Механическую зачистку кромок выполняют наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать наждачную бумагу и абразивный камень с крупным зерном не рекомендуется.
Главное при сварке меди - защита сварочной ванны от кислорода. Она достигается при помощи раскисления фосфором, алюминием и серебром. Поэтому следует использовать электродную проволоку, легированную этими раскислителями.
Свариваемые кромки и присадочную проволоку можно очищать травлением в растворе, состоящем из:
- 75 см3/л HNO2;
- 100см3/л H2SO4:
- 1 см3/л НСl
с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом.
Предварительный подогрев конструкций с толщиной стенки 10-15 мм возможен газовым пламенем, рассредоточенной дугой или другими способами.
Сборку стыков под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор в стыкуемых заготовках соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и осмотреть, чтобы на них не было горячих трещин. При сварке в нижнем положении используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.
Выбор параметров режима сварки
Плавящимся электродом в защитных газах эффективнее всего сваривать медь толщиной не менее 6-8 мм. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности.
Медь хорошо сваривается плавящимся электродом в аргоне, азоте, в смеси аргона с азотом и в гелии. Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления кромок детали подогревают до 200-500°С. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине металла более 4,5 мм, а в азоте - более 8 мм
Одним из важнейших параметров режима сварки меди плавящимся электродом является длина дуги. Шов качественно формируется при длине дуги 4-5 мм.
Стыковые соединения сваривают на подкладных элементах. Импульсно-дуговая сварка (ИДС) в аргоне дает возможность выполнять вертикальные и потолочные швы, позволяет сваривать тонкий металл. При сварке в азоте процесс идет с короткими замыканиями (КЗ) с повышенным разбрызгиванием или крупнокапельным переносом (КР)
Техника сварки
Для повышения стойкости металла шва к образованию горячих трещин рекомендуются проволоки Бр.АЖНМц 8,5-4-5-1,5; Бр.МцФЖН 12-8-3-3; ММц40, Механические свойства сварных соединений в этом случае соответствуют свойствам основного металла.
Ориентировочные режимы сварки меди в нижнем положении
Вид соединения |
Размеры, мм |
Процесс сварки |
Газ |
Сварочный ток, А |
Напряжение на дуге, В | Скорость сварки, м/ч | Диаметр электрода, мм | Вылет электрода, мм | Расход газа, л/мин | |
S |
b |
|||||||||
0,8-1 |
0+0,5 |
ИДС |
Ar |
80-110 |
18-20 |
30-45 |
0,8-1,2 |
10-14 |
7-9 |
|
2-3 |
1-1,5 |
ИДС |
Ar |
140-210 |
19-23 |
25-35 |
0,8-1,6 |
10-18 |
8-10 |
|
5-6 |
2-3 |
КЗ |
N2 |
250-320 |
24-27 |
22-28 |
1-1,4 |
10-16 |
10-12 |
|
8-10 |
3-3,5 |
СТР |
Ar |
350-550 |
32-37 |
18-20 |
2-3 |
20-35 |
14-16 |
|
12-14 |
1,5-2,5 |
СТР |
Ar |
300-500 |
28-36 |
16-18 |
2-4 |
20-40 |
14-18 |
|
16-20 |
3-4 |
СТР |
Ar |
350-680 |
32-39 |
16-18 |
2-4 |
20-40 |
14-18 |
Медь сваривают с минимальным числом проходов.
Сварку ведут "углом вперед" справа налево. Для формирования обратной стороны шва стыковых соединений используют графитовые или медные водоохлаждаемые подкладки. Двухсторонние соединения выполняют с формированием шва на весу или по подварочному шву наложенному ручной аргонодуговой сваркой W-электродом.
Бронзы
Бронзы - сплавы меди с алюминием. Их обозначают двумя буквами "Бр" начальными буквами русских названий легирующих элементов и рядом чисел, указывающих содержание этих элементов в %.
Так, марка БрАЖМц 10-3-1,5 означает, что бронза содержит 10% алюминия, 3% железа, 1,5% марганца. В конце некоторых марок литейных бронз ставится буква "Л".
Ориентировочные режимы сварки бронз Бр.АМц 9-2, Бр.АЖМц 9-5-2 и латуни ЛМНЖ 55-3-1 в аргоне в нижнем положении (постоянный ток, обратная полярность, проволока Бр. АМц 9-2)
Вид соединения |
Размер, мм |
Процесс сварки |
Сварочный ток, А |
Напряжение на дуге, В |
Скорость сварки м/ч |
Диаметр электрода, мм |
Вылет электрода, мм |
Расход газа, л/мин |
|
S |
b |
||||||||
3 |
0+1 | ИДС |
150-190 |
23-26 |
20-25 |
1-1,5 |
10-16 |
8-10 |
|
4-5 |
0+1,5 | ИДС |
140-220 |
23-26 |
20-22 |
1-1,5 |
10-16 |
10-12 |
|
8-10 |
0+1,5 0+2 |
СТР |
300-400 |
29-33 |
25-32 |
2-4 |
20-35 |
12-16 |
|
14-16 |
0+2 | СТР |
400-650 |
33-38 |
20-25 |
2-5 |
20-40 |
16-20 |
|
24-26 |
0+2 | СТР |
400-800 |
33-42 |
18-30 |
2-5 |
20-40 |
16-20 |
Трудность сваривания бронз объясняется их повышенной жидкотекучестью. При сварке бронз возникают трудности, вызванные образованием окиси алюминия, поэтому способ и технологию сварки выбирают такими, как и при сварке алюминия, а режимы - характерные для медных сплавов.
Латуни
Сплавы меди с цинком - это латуни, или медноцинковые латуни. Для улучшения свойств в сплав добавляют Al, Mn, Ni, Fe, Sn, Si и др. Такие латуни называются специальными.
Латуни обозначают буквой "Л", справа от которой пишут буквенное обозначение специально вводимых элементов (кроме Zn). затем цифру, указывающую процент меди, и наконец, проценты специально вводимых добавок в той же последовательности, в какой записаны сами элементы. В маркировке элементы обозначаются русскими буквами: Л - алюминий, Б -бериллий, О - олово, С - свинец, Н - никель, Мц - марганец, К - кремний, Мг - магний, X - хром, Ц - цинк.
ЛТ 96 - (томпак) означает медно-цинковую латунь с содержанием 96% меди и 4% цинка.
Л 68 - медноцинковая латунь с содержанием 68% меди и 32% цинка.
ЛАЖМц 70-6-3-1 - это специальная латунь с содержанием 70% меди, 6% алюминия, 3% железа, 1% марганца, 20% цинка.
Особенность сварки латуней - интенсивное испарение цинка при температуре 907°С. При этом ухудшаются механические свойства сварного соединения. Для уменьшения выгорания цинка эффективны сварка на пониженной мощности дуги, применение присадочной проволоки с кремнием, который создает на поверхности сварочной ванны окисную пленку (SiO2), препятствующую испарению цинка.