Технология сварки меди и ее сплавов.

  Техническая медь в зависимости от марки может иметь раз­личное количество примесей: Вi, SЬ, Аs, Fе, Ni, Рb, Sn, S, Zn, Р, О. Сплавы на медной основе в зависимо­сти от состава легирующих элементов относятся к латуням, брон­зам, медно-никелевым сплавам.

Сложная композиция сплавов на медной основе, наличие разнообразных компонентов в виде примесей в технической меди обу­словливают определенные трудности при сварке этих металлов.

Необходимо учитывать следующие особенности меди и ее сплавов, влияющие на технологию сварки.

1. В связи с высокой теплопроводностью, затрудняющей ло­кальный разогрев, требуются более концентрированные источни­ки нагрева и повышенные режимы сварки. Однако в связи со склонностью меди к росту зерна при сварке многослойных швов после каждого прохода для измельчения зерна металл проковывают при температурах 550-800 °С.

2. Легкая окисляемость меди при высоких температурах приводит к засорению металла шва тугоплавкими окислами.

В связи с этим необходимо введение энергичных раскислителей — фосфора, марганца, кремния и др. при ограничении содержания кислорода до 0, 03%;

Однако применение фосфора для целей раскисления следует ограничивать, так как он также дает легкоплавкие эвтектики. Раскислитель, участвуя в металлургическом процессе сварки, не только раскисляет металл, но одновременно и легирует его, что может снизить его коррозионную стойкость и электропроводность.

3. Наличие некоторых примесей может способствовать склонности сварных соединений к образованию трещин. По указанной причине должно быть резко ограничено содержание этих примесей либо они должны быть свя­заны в тугоплавкие соединения введением в сварочную ванну таких элементов, как церий, цирконий, играющих одновременно роль модификаторов.

При сварке алюминиевых бронз легко образуется тугоплавкий окисел А12О3, засоряющий сварочную ванну, ухудшающий сплавление металла и свойства сварного соединения. Для его разрушения применяют флюсы, состоящие из фторидов и хлоридов, щелочных и других металлов.

4. При сварке латуней возможно испарение цинка (температура кипения 907 °С, т.е. ниже температуры плавления меди). Образующийся окисел цинка ядовит, поэтому при сварке требуется хорошая вентиляция. Испарение цинка может привести к пористости металла шва. Это осложнение удается преодолеть предварительным подогревом металла до температуры 200-300 °С и повышением скорости сварки, уменьшающим растекание жидкого металла и испарение цинка.

5. Высокий коэффициент линейного расширения (в 1, 5 раза больше, чем у стали) может вызвать при сварке повышенные температурные и остаточные сварочные напряжения и деформации. Сочетание высоких температурных напряжений со снижени­ем механических свойств может способствовать образованию трещин. Для уменьшения деформации конструкции сварку ведут в жестком закреплении, по прихваткам. При повышенной толщине металла регулируют величину зазора.

6. Медь в расплавленном состоянии поглощает значительные количества водорода. При кристаллизации металла сварочной ванны с большой скоростью ввиду высокой теплопроводности меди и резким уменьшением растворимости водорода в металле атомарный водород не успевает покинуть металл за счет десорбции. Закись меди восстанавливается водородом с образованием паров воды, что приводит к образованию в шве пор и трещин.

Это явление получило название«водородной болезни» меди. Для предупреждения «водородной болезни» меди следует снижать количество водорода в зоне сварки (прокалка электродов и флюсов, применение осушенных защитных газов).

7. Повышенная жидкотекучесть расплавленной меди и ее сплавов (особенно бронзы) затрудняет сварку в вертикальном и потолочном положениях, поэтому чаще всего сварку ведут в нижнем положении. Для формирования корня шва без дефектов необходимы подкладки.

Для меди и сплавов на ее основе могут быть использованы все основные способы сварки плавлением.

Сварка в защитных газах. Этот способ позволяет получать сварные соединения с наиболее высокими свойствами (механическими, коррозионными и т.д.), так как металл шва содержит минимальное количество примесей.

Сварку выполняют неплавящимся (вольфрамовым) и пла­вящимся электродами. Используют инертные по отношению к меди газы: аргон, гелий, азот.

Используют вольфрамовые лантанированные или иттрированные электроды диаметром до 6 мм. В качестве присадочного металла при сварке плавящимся и неплавящимся электродом пригодна проволока из меди и ее сплавов, которые по составу идентичны основному металлу, но содержат раскислители (медь марок МО, М1, М2; медно-кремнистая бронза БрКМц 3-1; хромистая бронза БрХО, 7)

Свариваемые кромки и сварочную проволоку тщательно очищают от окислов и загрязнений: кромку — механическим пу­тем (наждаком, металлической щеткой и т.п.), проволоку — травлением в растворе, состоящем из азотной, серной и соляной кислот, с последующей промывкой в воде, щелочи, воде и сушкой горячим воздухом.

Металл толщиной до 5 мм сваривают с подогревом до тем­пературы 350 °С. С увеличением толщины металла подогрев увеличивают до температуры 600-800 °С.

При неплавящемся электроде сварку выполняют на пере­менном токе или на постоянном токе прямой полярности. При сварке плавящимся электродом используют постоянный ток об­ратной полярности.

При сварке плавящимся электродом в инертных газах ис­пользуют обычные полуавтоматы для сварки в защитных газах и сварочную проволоку диаметром 1-2 мм; сила сварочного тока 150-200 А для проволоки диаметром 1 мм и 300-450 А для прово­локи диаметром 2 мм; напряжение дуги 22-26 В; скорость сварки зависит от сечения шва. При сварке латуней, бронз и медно-никелевых сплавов наиболее широко используют вольфрамовый электрод, так как при сварке плавящимся электродом происходит более интенсивное испарение цинка, олова и др.

Другие способы сварки. Среди других способов сварки меди и ее сплавов наиболее важное значение имеют ручная дуговая сварка плавящимся толстопокрытым электродом и механизированная дуговая сварка под флюсом.

Для механизированной сварки плавящимся электродом под флюсом используют стандартные автоматы и флюсы типа ОСЦ-45, АН-348А и АН-20. Применяется сварочная

проволока диаметром 3-5 мм из меди марок Ml, M2 или бронзы КМц 3-1, БрОЦ 4-3 и ДР.

Однопроходную сварку и первые слои при многопроходной сварке выполняют на графитовой подкладке или флюсовой подушке.

Флюс, используемый для сварки и подкладки перед свар­кой, должен быть прокален при температуре 300-400 °С. При ис­пользовании для сварки присадочной медной проволоки состав металла шва и его свойства незначительно отличаются от свойств основного металла. Легирование металла шва раскислителями при сварке с использованием присадочного металла из бронз сильно снижает его тепло- и электропроводность.

Для сварки латуней используют флюсы марки АНФ-5 и электроды из медной проволоки, что уменьшает угар цинка.

Для ручной дуговой сварки используют толстопокрытые электроды. Для стержней электродов применяют медь марки Ml и М2; толстое покрытие имеет состав: плавиковый пшат 15%, полевой шпат 12, 5%, кремнистая медь 25%, ферромарганец 47, 5% (жидкое стекло — 20% от массы сухих компонентов).

Сварка покрытыми электродами позволяет получить швы с хорошими прочностными свойствами, но ввиду применения раскислителей происходящее легирование металла шва ухудшает его теплофизические и электрические свойства (электропроводность шва составляет 20-25% электропроводности основного металла).

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: