ГлавнаяСтатьи

Сварка меди и ее сплавов

Сварка меди. В жидком .состоянии медь растворяет кислород и водород. С кислородом она образует закись меди, которая при дальнейшем соединении с медью дает промежуточный сплав, располагающийся по границам зерен. Температура плавления сплава ниже, чем меди, поэтому при затвердевании металла сварочной ванны сплав способствует образованию трещин. В меди, предназначенной для изготовления сварных конструкций, содержание кислорода не должно превышать 0,03% а для ответственных изделий — 0,01

Водород, соединяясь с кислородом закиси меди, образует водяной пар, который является причиной появления ^трещин (водородная болезнь) и пор в металле шва. -тонкость металла шва против пор при сварке меди ниже. чем стали. Самые хорошие результаты получаются пРи использовании односторонних стыковых швов со сквозным проплавлением кромок. Примеси свинца мышьяка, висмута и сурьмы затрудняют сварку меди! Наилучшая свариваемость имеет электролитическая медь, содержащая не более 0,4% примесей. Высокая теплопроводность меди требует применения ‘концентрированных источников нагрева, в ряде случаев предварительного и сопутствующего подогревов, а высокий коэффициент линейного расширения •— принятия дополнительных мер против коробления конструкции. Сварные соединения собираются без зазора ввиду большой жид-котекучести меди, общий угол разделки кромок 60—70°. Для изделий толщиной 1—3 мм используют сварные соединения с отбортовкой, заваривая их без присадочного металла. При толщине 4—10 мм применяется V-образ-ная разделка с притуплением 1,5—3 мм, при больших толщинах — Х-образная. Изделия толщиной более 6 мм сваривают с предварительным подогревом. Для получения металла шва и околошовной зоны с мелкозернистым строением сварные соединения подвергают проковке в холодном состоянии (толщина до 6 мм) и при температуре 200—300 °С (толщина свыше 6 мм), а пластичность и вязкость металла обеспечиваются последующим нагревом до 500—550 °С и быстрым охлаждением в воде.

Ручная сварка покрытыми электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности с местным подогревом до 250—300 °С. Сварка ведется быстро, короткой дугой без поперечных колебаний конца электрода. Стыковые соединения свариваются на графитовых или металлических подкладках. Для защиты обратной стороны шва от окисления в канавку подкладки насыпают флюс, представляющий собой шихту электродного покрытия.

Ручная сварка в защитных газах ведется в аргоне, гелии или азоте вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности. Изделия толщиной более 4 мм свариваются с предварительным подогревом. Сварку следует выполнять с максимально возможной скоростью за один проход. Для улучшения качества сварного соединения применяют раскисляющие флюсы, которые наносятся на поверхность присадочного металла или засыпаются на подкладку. При сварке в азоте необходима защита вольфрамового электрода аргоном.

Для предотвращения образования закиси меди сварку необходимо выполнять быстро, без остановок и перерывов, со скоростью не менее 0,25 м/мин. Сечение присадочного прутка должно быть не меньше 20—25 мм2. В этом случае расплавленный металл прутка не перегревается и предохраняется от интенсивного окисления. Конец присадочного прутка должен находиться между концом электрода и сварочной ванной, а сам присадочный пруток наклоняется под углом 30° к свариваемому изделию. Электрод располагается углом вперед под 20—30° к вертикали, стыковые швы рекомендуется сваривать за один проход, так как повторное воздействие термического цикла на металла шва приводит к снижению его прочности. Для раскисления металла шва в качестве флюса применяют плавленую ‘буру или борный шлак. Флюс обычно наносится на смоченную жидким стеклом поверхность прутка присадочного металла или на свариваемые кромки в виде пудры с последующей просушкой на воздухе. Перед нанесением флюса кромки необходимо тщательно очистить от загрязнений механическим способом или промывкой 10-процентным раствором каустической соды.

Сварка бронзы. Свариваемость (бронз зависит от их состава. Различают деформируемые бронзы (легирующего элемента до 7—8%) и литейные (легирующего элемента свыше 8%). Изделия из деформируемых бронз толщиной до 4 мм свариваются всеми способами дуговой сварки без предварительного подогрева, а литейные бронзы — с подогревом. Однако чрезмерный подогрев может привести к расплавлению избыточного олова, расположенного по границам зерен, и разрушению изделия. При высоких температурах прочность бронзы понижается, поэтому изделие перед сваркой следует тщательно закрепить, чтобы не повредить в результате ударов или толчков.

Ручная сварка покрытыми электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности или на переменном токе. В первом случае сварочный ток берется из Расчета 30—40А, во втором — 75—80А на 1 мм диаметра электрода. Сварку необходимо вести без перерывов и поперечных движений электрода. После сварки изделия из^ литой бронзы отжигают при 450—500°С, из прокатанной бронзы — проковывают сварные соединения в голодном состоянии.

Сварка угольными или графитовыми электродами производится на постоянном токе прямой полярности. В качестве присадочного металла применяют литые бронзовые стержни диаметром 5—12 мм того же химического состава, что и свариваемый металл. В качестве флюса используют сухую шихту электродных покрытий. Флюс посыпают в сварочную ванну.

Наплавка бронзы. Для .восстановления изношенных стальных или бронзовых деталей на их поверхность наплавляют слой бронзы. Поверхность перед наплавкой очищают, обезжиривают и посыпают прокаленной бурой толщиной 0,5 мм. Наплавку ведут электродами из бронзы ОЦС-5-3-20 или АЖ-9-4 без покрытия на постоянном токе обратной полярности. Вместо наплавки стержнями из бронзы АЖ-9-4 можно применять покрытые электроды, предназначенные для сварки алюминиевой бронзы. Ток берется постоянный обратной полярности из расчета 40А на 1 мм диаметра электрода. В процессе сварки поверхность посыпается сухой шихтой покрытия электродов. Наплавку ведут непрерывно, отдельными валиками, длина дуги 3—4 мм. После зачистки каждый валик подвергается проковке. Наплавку можно производить угольным или графитовым электродом диаметром 10—12 мм на токе 300—350А. Длина дуги 7—8 мм.

Сварка латуни. Основным затруднением при сварке латуни является испарение цинка из основного и электродного металлов, приводящее к пористости шва и снижению его прочности, а также поглощение расплавленным металлом водорода, который, не успевая выделиться при затвердевании жидкого металла, тоже образует поры.

Ручная сварка покрытыми электродами. Этот способ в основном находит применение для исправления брака литья. В зависимости от типа покрытия сварка производится на постоянном токе прямой или обратной полярности без колебания конца электрода наиболее короткой дугой, что способствует уменьшению выгорания цинка. Для предотвращения появления трещин сварку рекомендуется выполнять за один проход. Сварка ведется в нижнем положении со скоростью 0,3—0,4 м/мин. Ток выбирается из расчета 50—55А на 1 мм диаметра электрода. После сварки шов проковывается, а затем отжигается при 600—650°С.

Сварка графитовым или угольным электродом для изделий толщиной до 10 мм производится без подогрева, для большей толщины рекомендуется местный или общий сопутствующий подогрев до 300—350°С. Сварка выполняется на режимах и с применением флюсов, таких же как для сварки меди. Флюс наносится на стержни присадочных прутков диаметром 6—8 мм. В целях снижения выгорания цинка при сварке латуни небольшой толщины конец электрода погружается в расплавленный металл. В этом случае дуга горит в атмосфере из паров цинка. Сварные соединения, полученные таким способом, отличаются высокими механическими свойствами.

Хорошие результаты дает также сварка с присадочной проволокой марки МЦМ-40-4,5, содержащей 40%; цинка и 4,5%: марганца, с флюсом из борного шлака или буры. Для сварных соединений при толщине металла 3—16 мм применяют У-образную разделку кромок под углом 70° с притуплением 1,5—2 мм, при толщине более 16 мм рекомендуется рюмкообразная разделка.

Инертная при обычных температурах медь при нагреве вступает в реакцию с кислородом, серой, фосфором. С азотом медь не реагирует, что позволяет его использовать как защитный газ при сварке чистой меди. Газы, образующиеся в результате реакций, в твердой меди не растворяются и нарушают металлическую связь, приводя к образованию трещин, так называемой «водородной болезни». Водород вызывает пористость в металле шва и образование трещин.

Ручная сварка неплавящимся электродом применяется в среде аргона и азота. Наиболее целесообразно использовать азот высокой чистоты, в котором эффективный и термический КПД дугового разряда, глубина проплавления выше, чем при сварке в аргоне или гелии, но устойчивость дугового разряда ниже. Поэтому для сварки тонколистового металла или для сварки в труднодоступных местах рекомендуется аргон, обеспечивающий устойчивость дугового разряда. Дуга зажигается на графитовой пластине, а сварка ведется с максимальной скоростью в один проход на постоянном токе прямой полярности электродом из лантанированного вольфрама. Для уменьшения отвода тепла и нормального формирования шва сварку выполняют на асбестовых или графитовых подкладках с канавками. При сварке меди толщиной более 4 мм рекомендуется подогрев до 300—400 °С. Электрод располагают строго в плоскости стыка под «углом назад» (60—80 °). Для аргонодуговой и азотнодуговой сварки применяется присадочный металл различного состава, так как в азоте возможно образование нитридов. Для удаления оксидов рекомендуется использовать флюс, который можно наносить на присадочную проволоку, свариваемые кромки или в канавку подкладки.

Сварка покрытыми электродами позволяет получить удовлетворительные механические свойства сварных соединений, но состав металла шва существенно отличается от состава основного металла из-за легирования при сварке раскислителями. Без подогрева и разделки кромок сваривают изделия из меди толщиной до 4 мм, при толщине 5—10 мм следует применять предварительный подогрев до 250—500 °С и V-образную разделку кромок с углом 60—70° и притуплением 1,5— 3 мм. При больших толщинах требуется Х-образная разделка. Для изделий толщиной более 20 мм швы хорошего качества можно получить только при подогреве до 700—750 °С. Наиболее широкое распространение получили электроды «Комсомолец-100», ЗТ, ОМЗ-1 и ММЗ-2. Сварку ведут электродами диаметром 4 •—6 мм на постоянном токе обратной полярности. Электроды ММЗ-2 можно использовать и при переменном токе. Сварку выполняют короткой дугой без колебаний конца электрода. Стыковые швы сваривают на графитовых или медных пластинах. После сварки рекомендуются проковка и быстрое охлаждение водой.

Сварка графитовым или угольным электродом рекомендуется преимущественно для малоответственных изделий. Плотность тока на электродах 200—400 А/см2, кварку ведут на постоянном токе прямой полярности в нижнем положении длинной дугой (20—25 мм) при напряжении на дуге 40 В и наклоне электрода «углом вперед» на 10—20° к вертикали. Присадочным материалом служат прямоугольные или круглые прутки сечением 20—25 мм2 из меди марок Ml, М2, МЗ или из меди с присадкой фосфора, являющегося его активным раскислителем. Для улучшения качества шва и лучшего протекания процесса применяют нейтральные шлаки, которые обычно наносят на присадочные прутки или кромки изделия, смоченные жидким стеклом. При толщине металла до 5 мм стыковые соединения сваривают без разделки кромок, при большей толщине делают разделку под углом 70—90°. Сварку ведут на графитовой или асбестовой подкладке с зазором не более 0,5 мм. Сварка стыковых соединений должна производиться за один проход на максимальной скорости (не менее 15 м/ч). Присадочный пруток располагают впереди дуги под углом 15—30° к плоскости свариваемых деталей, а расстояние от его конца до металла должно равняться 5—6 мм. После сварки рекомендуется проковка швов. Соединение из металла толщиной до 5 мм проковывают без подогрева, при большей толщине — с подогревом до 800 °С и последующим быстрым охлаждением.

Плазменная сварка применяется для соединения деталей толщиной 30 — 40 мм и более без разделки кромок. Этот способ варки позволяет вводить в сварочную ванну тепловые потоки большой величины без ухудшения условий формирования сварного шва и нарушения стабильности горения дуги.

Газовая сварка. В этом виде сварки газовая горелка является тепловым источником малой сосредоточенности, что затрудняет поддержание сварочной дуги нормальных размеров. Поэтому мощность пламени при сварке изделий из меди толщиной до 4 мм выбирают из расчета 150— 175 дм 3/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла, при толщине до 8—10 мм мощность увеличивают до 175—225 дм3/ч. При больших толщинах рекомендуется сварка двумя горелками — одной ведется подогрев, а другой — сварка. Для уменьшения теплоотвода и компенсации тепла, уходящего в околошовную зону, применяют асбестовые подкладки и предварительный подогрев. Газовой сваркой сваривают стыковые и угловые соединения. При толщине до 3 мм разделку кромок не делают, а при больших толщинах выполняют Х-образную разделку под углом 45 ° с каждой стороны стыка с притуплением 0,2 толщины свариваемого металла. Тонкие листы сваривают без зазора, а листы толщиной свыше 6 мм сваривают на графитовых или угольных подкладках. Свариваемые изделия устанавливают под углом 10° к горизонтальной плоскости. Сварку ведут «на подъем» за один проход. Детали прихватками не скрепляют, а длинные швы сваривают в свободном состоянии обратноступенчатым способом. Диаметр присадочной проволоки равен 0,5 — 0,75 толщины свариваемого металла, но не более 8 мм. Для предохранения меди от окисления, а также для раскисления и удаления в шлак образующихся окислов сварку выполняют с флюсом в виде порошка, пасты или газа. Для улучшения механических свойств наплавленного металла, повышения плотности и пластичности металл шва рекомендуется проковывать в холодном состоянии при толщине до 4 мм и при нагреве до 550 — 600 °С для большей толщины. После проковки можно применить термическую обработку (нагрев до 550 — 600°С и охлаждение в воде), что дополнительно улучшит свойства шва.

Сварка сплавов на основе меди. Латунь небольшой толщины сваривают графитовым электродом на постоянном токе прямой полярности короткой дугой без присадки с погружением конца электрода в расплавленный металл. С увеличением количества цинка в латуни дугу уменьшают, что снижает его испарение и выгорание. При толщине латуни более 10 мм требуется предварительный подогрев до 300 — 350 °С. Сварку ведут только с разделкой кромок: под углом 70 ° и притуплением 1,5 — 2 мм при толщинах 3—16 мм и рюмкооб-разная разделка при больших толщинах. Присадкой служат стержни из металла ЛК80— 3 диаметром 6 — 8 мм, на которые наносят специальный флюс. Сварку покрытыми электродами выполняют, если нельзя применять другие способы, так как при этом способе сварки происходит наиболее интенсивное выгорание и испарение цинка. Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности электродами ЗТ на возможно короткой дуге без колебаний конца электрода. При толщине металла 4—10 мм делают V-образную разделку кромок, а при больших толщинах — Х-образную с углом раскрытия 60 — 709. Сварку производят на асбестовой прокаленной подкладке.

Латунь можно сваривать вольфрамовым электродом в защитных газах. В этом случае для деталей толщиной более 10 мм, а также разных по толщине деталей требуется предварительный подогрев. Газовую сварку латуни выполняют окислительным пламенем с применением специальных флюсов и присадочного металла, легированных кремнием и бором. Конец ядра сварочного пламени должен находиться на расстоянии 70 — 100 мм от свариваемой поверхности. Пламя направляют на присадочную проволоку, устанавливаемую под углом 90° к мундштуку. Конец присадочной проволоки должен всегда находиться в зоне пламени. Мощность пламени берется из расчета 100— 120 дм 3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Металл толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок, свыше 1 до 5 мм — без скоса кромок, от 6 до 15 мм — с V-образной разделкой кромок под углом 70 — 90°, от 15 до 25 мм — с Х-образной разделкой кромок под углом 70 — 90 0 и притуплением 2 — 4 мм.

Изделия из деформируемых бронз толщиной до 4 мм сваривают всеми способами дуговой сварки без подогрева. Литейные бронзы сваривают с подогревом. В основном бронзы сваривают угольными или покрытыми электродами. Для электродных стержней или присадочного металла используют металл, аналогичный основному. Флюсы и покрытия для сварки оловянистых бронз изготовляют на борной основе, а для сварки безоловя-нистых бронз — флюсы из фтористых и хлористых солей щелочных и щелочно-земельных элементов и криолита. При газовой сварке оловянистых бронз пламя берется строго нормальным, так как окислительное пламя приводит к выгоранию олова, а науглероживающее — к увеличению пористости в металле шва. Мощность пламени до 70— 120 дм 3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Сварку выполняют восстановительной зоной пламени. Для сварки оловянистых бронз используют те же флюсы, что и для сварки меди. Для сварки алюминиевых бронз применяют тоже нормальное пламя мощностью 120— 170 дм 3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла и специальные флюсы для удаления тугоплавкой окисной пленки. Пламя для сварки кремниевых бронз берется строго нормальное мощностью 100 дм 3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Флюсы применяют те же, что для меди и латуни.



Читать далее:
Горячая сварка чугуна
Холодная сварка чугуна
Сварка свинца
Сварка никеля и его сплавов
Сварка титана и его сплавов
Сварка высоколегированных сталей различных групп
Общие вопросы ручной дуговой сварки покрытыми и вольфрамовыми электродами
Общие вопросы сварки высоколегированных сталей
Cварка среднелегированных сталей
Cварка низколегированных сталей



Ваш отзыв


 



Главная