ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ.

Особенности сварки цветных металлов и их сплавов обусловлены их физико-химическими и механическими свойствами: температурами плавления и кипения, теплоемкостью, теплопроводностью, способностями к окислению, поглощению газов и т. д. Температуры плавления и кипения цветных металлов относительно невысокие, поэтому при сварке легко получить перегрев и даже испарение металла. Если сваривают сплав металлов, то перегрев и испарение его составляющих может привести к образованию пор и изменению состава сплава. Способность цветных металлов и их сплавов легко окисляться с образованием тугоплавких окислов значительно затрудняет процесс сварки, загрязняет сварочную ванну окислами, снижает физико-механические свойства сварного шва. Ухудшению качества сварного соединения способствует также повышенная способность расплавленного металла (сплава) поглощать газы (кислород, азот, водород), что приводит к пористосtdти металла шва. Большая теплоемкость и высокая теплопроводность цветных металлов и их сплавов вызывают необходимость повышения теплового режима сварки и предварительного нагрева изделия перед сваркой. Сравнительно большие коэффициенты линейного расширения и большая литейная усадка приводят к возникновению значительных внутренних напряжении, деформаций и к образованию трещин в металле шва и околошовной зоне. Резкое уменьшение механической прочности и возрастание хрупкости металлов при нагреве могут привести к непредвиденному разрушению изделия. Для выполнения качественного сварного соединения применяют различные технологическе меры, учитывающие особенности каждого металла (сплава) и обеспечивающие получение шва с требуемыми физико-механическими свойствами.

Сварка меди и ее сплавов Медь получила большое применение в технике благодаря высокой электропроводности и теплопроводности, а также хорошей химической стойкости. При дуговой сварке меди следует учесть, что теплопроводность меди примерно в шесть раз больше теплопроводности железа. При температуре 500...600°С медь приобретает хрупкость, а при 700...800° С прочность меди настолько снижается, что уже при легких ударах образуются трещины. Плавится медь при температуре 1083° С. Свариваемость меди в значительной степени зависит от наличия в металле различных примесей: висмута, свинца, сурьмы, мышьяка. Чистая электролитическая медь обладает наилучшей свариваемостью. Расплавленная медь легко окисляется, образуя закись меди Cu₂О, и легко поглощает водород и окись углерода. При охлаждении в объеме металла выделяются пузырьки паров воды и углекислого газа, которые не растворяются в меди. Эти газы, расширяясь, создают большое внутреннее давление и приводят к образованию мелких межкристаллитных трещин. Это явление получило название водородной болезни меди. Сварку меди и ее сплавов производят только в нижнем положении или при очень малых углах наклона. Ручная дуговая сварка меди выполняется угольным или металлическим электродом. При сварке угольным или графитовым электродом в качестве присадочного материала применяют прутки из меди Ml, прутки из бронзы Бр.(ЭФ6,5-0,15 или медные прутки MCpl, содержащие до 1% серебра. Применяют также прутки из латуни ЛК62-0Д Для предохранения меди от окисления и улучшения процесса сварки применяют флюсы, которые наносят на разделку шва и на присадочные прутки. Флюсы применяют следующих составов: 1) буры прокаленной-68%, кислого фосфорнокислого натрия - 15%, кремниевой кислоты-15%, древесного угля - 2%; 2) буры прокаленной-50%, кислого фосфорнокислого натрия - 15%, кремниевой кислоты-15%, древесного угля - 20%. Можно также применять только буру, но лучше с присадкой 4...6% металлического магния. Листы толщиной до 4 мм можно сваривать с отбортовкой без присадочного металла, а более 4 мм - со скосом кромок под углом 35... ...45°. Сборка под сварку должна обеспечить минимальные зазоры (до 0,5 мм), чтобы предупредить протекание расплавленного металла шва. Рекомендуется также использовать подкладки из графита, асбеста или керамики. По концам шва следует сделать формовку. Сварку производят постоянным током прямой полярности. Длина дуги должна составлять 10... 13 мм, напряжение тока 45...60 В. Сварку ведут со скоростью не менее 0,2...0,3 ад/мин и при возможности за один проход. Режимы сварки угольным электродом зависят от толщины свариваемых кромок. При толщине листов до 4 мм используют угольные электроды диаметром 4...6 мм, а величину сварочного тока выбирают в пределах 140...320 А. При толщине листов более 4 мм применяют электроды диаметром 8... 10 мм при сварочном токе 350...550 А. После сварки металл шва проковывают (тонкие листы - в холодном состоянии, а толстые - в нагретом до температуры 200...350° С). Для повышения вязкости металла шов подвергают отжигу о нагревом до температуры 500...550° С и быстрым охлаждением в воде. При сварке металлическим электродом подготовка кромок и обработка шва производится так же, как и при угольном электроде. Металлические электроды изготовляют из меди Ml. Покрытие, рекомендуемое заводом «Комсомолец», имеет следующий состав: ферромарганца - 50%, ферросилиция (75%-ного) - 8%, полевого шпата - 12%, плавикового шпата - 10%, жидкого стекла - 20%. Толщина покрытия составляет 0,4 мм. Применяют также электроды марки ЭТ Балтийского завода со стержнем из бронзы Бр. КМц-3-1 и покрытием следующего содержания: марганцевой руды - 17,5%, ферросилиция (75%-ного) - 32%, плавикового шпата -32%, графита серебристого - 16% и алюминия - 2,5%. Связующим веществом является жидкое стекло. Покрытие наносят на стержень диаметром 4...6 мм слоем толщиной 0,2...0,3 мм. Сварку выполняют возможно короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Величину сварочного тока определяют из расчета 50...60 А на 1 мм диаметра электрода. Сварку меди в защитном газе выполняют угольным или вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности. Защитными газами служат аргон, гелий или азот. Присадочную проволоку применяют марки Ml или Бр.КМц-3-1. Автоматическую сварку меди производят под флюсом ОСЦ-45, АН-348-А или АН-20 проволокой диаметром 1,6...4 мм марки Ml или Бр. КМц-3-1. Напряжение тока составляет 38...40 В, величину сварочного тока принимают из расчета 100 А на 1 мм диаметра проволоки. Ток постоянный обратной полярности. Скорость сварки 15...25 м/ч. Листы толщиной более 8 мм требуют предварительного подогрева. После сварки производится обычная обработка шва.

Латунь - сплав меди с цинком - сваривают всеми способами, указанными выше для меди. Основное затруднение при сварке латуни связано с кипением и интенсивным испарением цинка, пары которого в воздухе образуют ядовитые окислы. При сварке латуни угольным электродом применяют присадочные прутки из латуни ЛМц-58-2 и флюс из молотого борного шлака или буры. Применяют также прутки из латуни типа Л К, содержащие кроме меди и цинка еще и кремний. При сварке плавящимся электродом применяют проволоку из латуни, содержащей цинка 38,5...42,5%, марганца 4...5%, алюминия 9,5%, железа 0,5...1,5% (остальное медь). Покрытие наносят в два слоя. Первый слой толщиной 0,2...0,3 мм состоит из марганцевой руды (30%), титанового концентрата (30%), ферромарганца (15%), мела (20%) и сернокислого калия (5%). Связующим веществом является жидкое стекло. Второй слой толщиной 0,8... 1,1 мм состоит из борного шлака, замешанного на жидком стекле. Автоматическая сварка латунных изделий производится электродной проволокой марки Ml под флюсом АН-348-А или ОСЦ-45 с добавкой 10 массовых частей борной кислоты и 20 массовых частей кальцинированной соды на 100 массовых частей флюса. Сварка ведется постоянным током прямой полярности. Напряжение тока 38...42 В. Величина сварочного тока при диаметре проволоки 2 мм составляет 300... ...480 А.

Бронза - сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, цинком и свинцом. При сварке угольным электродом оловянистых бронз в качестве присадочного материала применяют прутки из сплава, содержащего 95...96% меди, 3...4% кремния, 0,25% фосфора. Флюс - прокаленная бура или борный шлак. При сварке специальных бронз применяют прутки, изготовленные из бронз свариваемых марок или близких им по химическому составу. Ток постоянный прямой полярности. Сварку металлическим электродом фосфористой бронзы выполняют прутками следующего состава: 10... 12% олова, 0,15...0,45% фосфора, остальное - медь. Для свинцовых бронз применяют прутки из сплава, содержащего 21% свинца, 8% олова, 1,5% цинка, остальное - медь. Прутки покрывают различными защитными покрытиями. Ток постоянный прямой полярности. При диаметре прутка 6...8 мм величина сварочного тока составляет 200...300 А. Рекомендуется предварительный подогрев свариваемых деталей до температуры 250...300 С. Допускается легкая проковка сварного шва для улучшения качества наплавленного металла.