Сварка меди и ее сплавов
Медь отличается от стали и других цветных металлов цветом, высокой плотностью – много выше чем у стали. Именно из-за высокой этого имеются многочисленные особенности сварки меди.
Бронза — это сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, железом. Основным легирующим элементом бронзы является олово, называются оловянными. Бронзы есть ещё алюминиевые, кадмиевые. Сплав меди с никелем - мельхиор, сплав с никелем и цинком – нейзильбер. Мельхиор и бронза устойчивы к активному воздействию воды и, поэтому, применяются в основном судовой промышленностью.
Перечислим основные трудности при сварке меди и ее сплавов:
- повышенная окисляемость при нагреве до расплавленного состояния
- высокая чувствительность к вредному влиянию водорода
- склонность к росту зернистости и охрупчиванию свариваемых изделий вследствие нагрева в зоне термической обработки
- влияние примесей, которые приводят к трещинообразованию и охрупчиванию сварочного шва
- сварку меди затрудняют высокая теплоемкость, жидкотекучесть.
При сварке основная задача не допустить растворение газов в меди и ее сплавах. С этой целью используют защитные инертные газы, флюсы и разные покрытия с содержанием борных соединений. Кроме того, при сварке меди и сплавов используют сварочную проволоку с активными раскислителями - кремнием и марганцем.
Дуговая сварка в защитных газах (аргонодуговая сварка) может быть выполнена в среде аргона, гелия и их смесей вольфрамовым неплавящимся электродом и плавящейся присадочной проволокой.
При сварке в качестве присадочного материала используют медную сварочную проволоку с добавкой фосфора и кремния. Фосфор и кремний хорошо раскисляют сварочную ванну, снижают пористость и обеспечивают высокие физико-механические свойства сварных швов.
При сварке в небольших объемах медь можно варить газовой сваркой - ацетиленовой газовой горелкой. Ацетиленовые горелки используют в связи с тем, что температура нагрева ацетиленовой горелки выше, чем пропановой. Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов. Легирование металла производится присадочной проволокой для меди и ее сплавов. Во время сварки тяжелых конструкций (более 10 мм толщиной) используется две горелки: одна для прогрева металла, вторая для самой сварки.
Кроме того, медь и ее сплавы можно варить ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Для этого применяются специальные электроды. Для ручной дуговой сварки и наплавки изделий из технически чистой меди марок М1, М2, МЗ предназначены электроды марки ЛЭЗ Комсомолец-100 со специальным покрытием. Дуговую сварку покрытыми электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности, стремясь поддерживать короткую дугу без колебаний электрода. Силу тока на сварочном аппарате выбирают в зависимости от диаметра электрода.
Физические и механические свойства швов обеспечивают подбором химического состава присадочной проволоки для меди и ее сплавов.
Сварку проводит в основном в нижнем положении. При сварке в среде аргона присадочная проволока соответствует составу сплавов или чистой меди. Обычно присадочная проволока от 2 до 7 миллиметров в диаметре. Состав присадочной проволоки должен быть аналогичным свариваемому металлу. При этом получают наилучшее качество шва все виды латуни хорошо свариваются аргонодуговыми сварочными аппаратами. Кроме того при сварке меди и латуни используется автоматическая сварка под флюсом который выполняется на постоянном токе обратной полярности. Специфика сварки латунных изделий заключается в возможном выпаривании цинка в процессе сварки - температура испарения цинка близка к температуре плавления латуни. Снижение содержания цинка в металле шва ухудшает механические свойства соединения. Для предотвращения выгорания цинка необходима сварка на пониженной мощности и применение кремниевых присадочных материалов, которые препятствуют испарения цинка.
При сварке бронз мешает их повышенная жидкотекучесть. При сварке бронз, содержащих алюминий, возникают трудности, вызванные образованием вследствие взаимодействия с атмосферным кислородом оксида алюминия, поэтому способы и технологию выполнения сварки выбирают такие же, как и при сварке алюминия, а режимы —характерные для сварки медных сплавов.
Есть еще много трудностей при сварке цветных металлов, которые рассмотрим в последующих статьях.