Назовите способы сварки цветных металлов

Назовите способы сварки цветных металлов

СПОСОБЫ СВАРКИ

Цветные металлы и их сплавы широко применяются в техни­ке для изготовления сварных конструкций и отдельных деталей машин и механизмов. Путем сварки ликвидируются дефекты от­ливок из цветных металлов и их сплавов, что также имеет боль­шое значение для производства. Сварка цветных металлов и их сплавов требует тщательной подготовки и правильного подбора электродов, присадочного металла, флюсов или покрытий, а также режимов сварки и по­следующей термической, термомеханической или механической обработки. При сварке необходимо учитывать высокую теплопроводность большинства цветных металлов и их сплавов, что может приве­сти к непроварам и появлению пор. Кроме того, при температу­ре плавления цветные металлы быстро окисляются. Это приво­дит к загрязнению наплавленного металла окислами, что может снизить прочность сварного соединения. Сварка цветных металлов производится металлическими электродами с применением флюсов, электродами со специаль­ными покрытиями, угольными (графитовыми), а также вольфра­мовыми электродами в среде защитных газов. Сваривают изделия из меди, латуни (сплава меди с цинком), бронзы. Сварку широко применяют также для изделий из алю­миния, силумина (сплава алюминия с кремнием), дюралюминия (сплава алюминия с медью, магнием и марганцем). В последние годы сварные изделия изготовляются из алюминиево-марганцовых и алюминиево-магниевых сплавов.

СВАРКА МЕДИ

Медь обладающая высокой теплопроводностью, электропро­водностью и химической стойкостью, применяется при изгото­влении кристаллизаторов для непрерывных процессов разливки металла, электрошлакового переплава и электроалюминиево-марганцоличного рода электрических устройств, узлов химических аппаратов, доменных фурм и других изделий. При ручных способах медь сваривают угольными или метал­лическими электродами с применением флюсов и покрытий, а также применяют сварку в среде защитных газов. Сварка угольным электродом. При сварке меди угольным электродом в качестве присадочного металла следует применять прутки с содержанием до 0,2% фосфора, до 1%’ серебра, осталь­ное медь. В качестве флюса берется смесь состава (в % повесу). Обезвоженная бура Борная кислота. Поваренная соль70 10 20

В случае применения в качестве присадки проволоки из обыч­ной электролитической меди необходимо применять флюс следующего состава (в % по весу): Обезвоженная бура. Борная кислота. Фосфорнокислый натрий Наличие во флюсе фосфорнокислого натрия обеспечивает более полно удалении кислот из расплавленного металла. При сварке меди для обеспечения хорошего проплавления основного металла и следующего с присадочным применяют предварительный подогрев. Когда сваривают простые узлы не­больших размеров (приварка наконечников, сварка шин), подо­грев может быть выполнен непосредственно угольной дугой Изделия громоздкие следует предварительно подогревать до температуры 500° С в электрических печах с защитной атмосфе­рой. В качестве защитного газа может быть использован азот. Необходимость нагрева в защитной атмосфере вызывается тем, что медь интенсивно окисляется при нагреве выше 400° С. Обра­зующаяся при этом закись меди (СигО) растворяется в металле и медь становится хрупкой. 50 35 15 Сварка угольным электродом меди толщиной до 4 мм про­изводится без скоса кромок «левым» методом. При этом методе сварки электрод размещается между наплавленным и присадоч­ным металлом. Медь толщиной более 4 мм сваривают «правым» методом, со скосом кромок. Угол разделки в этом случае берет 704-90°. При «правом» методе сварки присадочный металл раз­мещают между наплавленным металлом и электродом. Сборка узлов и изделий из меди должна обеспечить в местах наложения швов минимальные зазоры, не превышающие 0,5 мм. Для предупреждения протекания металла и сквозных прожогов Заказ 323 Толщина металла в мм Присадочный металл Диаметр электрода в мм. диаметр в мм сечение в мм угольного графитового стержня.

Сварка производится в нижнем положении с соблюдением следующей последовательности: после предварительного подогрева поверхности в месте сварки осыпает флюсом на участок, прогревается электрической дугой до оплавления, затем производится подача металла.

В процессе заполнения шва концом присадочного металла в сва­рочную ванну дополнительно вносится флюс. При этом присадочный металл, расплавленный теплом дуги, должен хорошо сплавляться с основным металлом. При недостаточной температуре прогрева места сварки при­садочный металл свертывается в шарики, что приводит к непроварам. Заполнение шва следует производить по возможности за один проход. В случае многослойной сварки в наружных слоях шва возможно образование пор. После сварки наплавленный металл следует проковать и подвергнуть отжигу с нагревом до 500-550° С и охлаждением в воде. Проковка и отжиг с быстрым охлаждением повышают вязкость наплавленного металла. Сварка металлическим электродом. При сварке меди металлическим электродом подготовка, подогрев изделия и по­следующая обработка сварного соединения производятся так же, как и при сварке угольным электродом. Для сварки меди могут быть рекомендованы электроды марки ЗТ Балтийского завода [И], представляющие собой стержень из бронзы КМц-3-1 (3% кремния, 1%марганца, остальное медь) с покрытием следующее го состава (в % по весу):Металл, наплавленный электродами ЗТ, имеет несколько большую прочность, чем медь и хорошую пластичность. При не­обходимости получения наплавленного металла, близкого по со­ставу с основным, для сварки меди могут быть рекомендованы электроды завода «Комсомолец». При изготовлении этих электродов применяется проволока марок М1Ч-МЗ и покрытие состава (в % по весу): Плавиковый шпат Полевой шпат Ферромарганец Ферросилиций (75-процентный)

Толщина покрытия 0,4 . сварка меди электродами ЗТ и «Комсомолец» производится на постоянном токе обратной полярности, короткой дугой при перемещении электрода лишь по­ступательно (без колебаний). Сила тока должна быть достаточ­ной для обеспечения сваривания.

Цель питание постов следует осуществлять от генераторов ПС-500 или многопостовых генераторов. При этом для повышения качества рекомендуется применять в качестве флюса борный шлак. Борный шлак получают путем сплавления без доступа воздуха 5% магния и 95% прокаленной буры. Сварка в среде аргона и азота производится вольфрамовым или угольным электродом с помощью специального электродного держателя, обеспечивающего подачу в зону горения дуги защит­ного газа. Схема процесса сварки меди в среде защитных газов представлена.

СВАРКА ЛАТУНИ

Латунь сплав, содержащий меди 554-75%’и цинк. Специ­альные сорта латуни могут содержать небольшое количество кремния, олова и других элементов,При сварке латуни основное затруднение связано с выгора­нием цинка, который начинает кипеть и интенсивно испаряться при температуре выше 905° С. Пары цинка быстро окисляются на воздухе и выпадают в виде белого налета на окружающие предметы. Окислы цинка ядовиты, что вызывает необходимость применять специальные меры по технике безопас­ности, рассматриваемые в гл. XIII. Сварка латуни может быть выполнена всеми способами, применяемы­ми для сварки меди. Сварку латуни уголь­ным электродом следует производить с применением прессованных или литых прутков из латуни типа ЛК, содержащих, кроме меди и цинка, кремний. Содержание меди в присадочных прутках должно быть примерно таким же, как и в основном металле. Содержание кремния должно составлять до 3%. При сварке латуни необходимо применять флюсы. В каче­стве флюса используется смесь состава (в % по весу): хлористый калий.

На первый слой после просушки его и прокала наносится второй, толщиной 9-1 1 мм, из сборного шлака и жидкого стекла.-2 производят электродами ОБ-5. Литые стержни этих электродов имеют следующий состав (в % по весу).

На 107 г сухой смеси берется 354-40 г, а плотно­стью 1,3. Смесь тщательно перемешивается с добавлением воды и наносится на стержень. После сушки, которая производится при температуре 20-25° С до полного затвердевания покрытия, электроды прокаливаются в течение 1 часа при температуре 200-250° С. Дефекты на деталях из латуни марки ЛМцС-58-2-2, после их тщательной подготовки, завариваются без подогрева детали. Сварка производится в нижнем или полувертикальном поло­жении на постоянном токе обратной полярности, при силе тока 2004-225 а для электрода диаметром 6 мм.

СВАРКА БРОНЗЫ

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, мар­ганцем и цинком. В зависимости от содержания этих добавок бронзы подразделяются на оловянные бронзы, содержащие 8- 10% олова, 2-4% цинка, остальное медь, и специальные бронзы, к которым относятся алюминиевые, железомарганцевые, марган­цовые, кремнистые и др. Сварка бронз может производиться как угольными, так и ме­таллическими электродами. Бронзовые детали перед сваркой рекомендуется подогревать до 200-550° С. При этом более вы­сокая температура подогрева берется для деталей сложной кон­фигурации. Для простых деталей в виде втулок температура предварительного подогрева может быть взята меньшей. Сварка бронз производится при исправлении дефектов отливок, ремон­те поломанных и изношенных деталей, а также при соединении частей изделий сложной формы. Такие изделия называют сварнолитыми. Сварка бронз производится в нижнем или полувертикальном положении. При сварке стыковых швов и заварке сквозных де­фектов следует применять подкладки для предупреждения про­текания металла. Подкладки делают из стальных листов, асбес­та, огнеупорной глины. Форма подкладок должна соответст­вовать конфигурации внутренней стороны детали в месте сварки. Сварка оловянных бронз. При сварке оловянных бронз уголь­ным электродом в качестве присадочного металла следует брать прутки, отлитые в кокиль, следующего состава: 95-96% меди, 3-4% кремния, 0,25% фосфора. В качестве флюса применяют прокаленную буру или борный шлак. При сварке металлическим электродом бронз типа Бр. ОЦСН-3-7-5-1 (оловянная-цинковая-свинцовая-никелевая), Бр. ОСЦ-6-6-3, Бр. ОЦН-Ю-2-1,5 на Уралмашзаводе применяют электроды ОБ-5, рассмотренные в предыдущем параграфе. После заварки деталь укрывается асбестом для медленного охлаждения, что предотвращает образование трещин и снижает остаточные напряжения. Сварка специальных бронз. При сварке специальных бронз угольным электродом в качестве присадочного металла чаще всего берут прутки состава, одинаково о с основным металлом. При сварке кремнистых бронз в качестве флюса рекомендуется применять прокаленную буру, при сварке фосфористых бронборный шлак. При сварке алюминиевых бронз необходимо при­менять флюс, рекомендованный для сварки алюминия и его сплавов (см. параграф 5 настоящей главы). При сварке специальных бронз металлическим электродом состав электродного стержня выбирается в зависимости от со­става основного металла. Так, в случае сварки фосфористой брон­зы рекомендуется применять стержни состава: 0,5-1,0% фосфо­ра; 9,0-11,0% олова, не более 0,75% примесей и остальные медь. При сварке алюминиевой бронзы применяются прутки соста­ва: одинаковое количество с основным металлом алюминия, мар­ганца 1,5-2,5%, остальное железо и медь. Состав применяемых покрытий см. в параграфе 5 настоящей главы. Сварку бронз металлическим электродом рекомендуется производить на постоянном токе обратной полярности. Сила тока принимается из расчета 40 а на 1 мм диаметра электрода.

Источник

Сварка цветных металлов. Применяемые ГОСТы. Особенности процесса, основные виды и технология их сварки

Требования, типы соединений и другая информация, относящаяся к процессу сварки цветных металлов, содержится в ГОСТах, обязательных для выполнения.

ГОСТы

Дуговая сварка алюминия и сплавов в инертных газах:

Дуговая сварка трубопроводов из меди и медно-никелевого сплава:

Отличительные черты

Сварочный процесс (тип соединения и технология) цветных материалов зависит от их свойств, а именно:

• плотности;
• температуры плавления;
• химической активности;
• механических показателей;
• температуры кипения;
• теплопроводности.

Некоторые особенности поведения цветных металлов и сплавов при сварке отражены в таблице.

Свойства	Возможные проявления и действия	Материалы
Невысокая температура плавления и кипения	перегрев и испарение металла; возникновение пор и изменение состава материала в сплавах	Цирконий, латунь, титан, алюминий, бронза
Легкое окисление с возникновением тугоплавких оксидов	затруднение сварочного процесса; снижение физико-механических характеристик сварного шва; загрязнение оксидами сварочной ванны
Повышенная восприимчивость расплавленного сплава или металла к поглощению газов	Пористость сварного шва	Все, особенно – молибден, титан, ниобий, цирконий, тантал
Большая теплопроводность и удельная теплоемкость	Быстротечное охлаждение зоны сварки, что приводит к потребности в предварительном нагреве предмета перед сваркой и повышению теплового режима сварки	Магний, медь, алюминий
Высокий коэффициент линейного расширения	Возникновение: значимых внутренних напряжений; деформаций; трещин шва и околошовной зоны
Внезапное снижение механических качеств во время нагрева	Легкое разрушение металла при ударе
	Проваливание сварочной ванны в результате воздействия своего веса	Алюминий и бронза

Оборудование

Применяемое оборудование для сварки цветных металлов зависит от их вида и метода сварки.

К сварочным принадлежностям и инструментам относятся:

• стол сварочный или устройство для сборки и закрепления элементов;
• источник тока;
• сварочный прибор;
• дополнительные элементы и устройства (в зависимости от типа сварки);
• кабель;
• вещи сварщика (костюм, маска);
• различные инструменты;
• средства пожаротушения.

Технология процессов

Методы сварки цветных металлов выбираются в соответствии с их физико-химическими свойствами. При выборе способа учитывают наличие:

• необходимой оснастки;
• сварочных материалов.

Также учитывается экономическая и техническая целесообразность метода и квалификация технологов и сварщиков.

Таблица свариваемых цветных металлов и применяемых типов сварки.

Наименование металла	Дуговая	Аргонодуговая	Электрошлаковая	Электронно-лучевая в вакууме	Газовая
Алюминий	+	+	+	+
Магний	+	+
Медь	+	+	+
Никель	+	+	+
Титан	+	+
Тантал	+	+
Цирконий	+	+
Гафний	+	+
Молибден	+	+
Вольфрам	+	+
Ниобий	+	+
Цинк	+	+
Серебро	+	+
Ванадий	+
Свинец	+	+	+

Подготовка к работе

Процесс подготовки к проведению сварочных работ цветных металлов зависит от вида соединяемых материалов и типа сварки.

Перед началом работы производится подготовка деталей. Выполняется зачистка плоскостей и кромок в соединяемых местах от загрязнений и пленки окиси. В случае необходимости поверхность обезжиривается, промывается и просушивается.

Сварка алюминия

Сложность процесса заключается в наличии на поверхности алюминия и его сплавов оксидной тугоплавкой пленки, которую перед началом работ необходимо удалить.

• дуговая;
• автоматическая и полуавтоматическая по слою флюса;
• в инертных газах;
• газовая;
• электрошлаковая.

Наиболее часто применяемый вид – ручная и механизированная сварка в защитных газах. Особенности процесса:

• электроды – вольфрамовые и плавящиеся;
• инертные газы: аргон (1 или 2 сорта), высокой чистоты гелий или их смесь.

В соответствии с маркой сплава подбирается присадочная проволока.

Ручной аргонодуговой метод неплавящимся электродом применяется при толщине алюминия до 10 мм и ведется на переменном токе. Способ плавящимся электродом проводится в аргоне или смеси гелия и аргона, ток – постоянный, обратной полярности. Процесс механизированной сварки проводится с фторидно-хлоридными флюсами. Метод автоматической сварки по флюсу одним электродом выбирают при толщине алюминия 5-10 мм. При толщине, превышающей этот диапазон, берут расщепленный электрод, обеспечивающий надежный провар.

При работе с металлами более 10 мм толщиной уместен метод полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде защитного газа. В процессе работы швы большой протяженности разбиваются на небольшие участки.

Метод автоматической сварки вольфрамовым электродом в инертных газах может быть однодуговым (толщина материала до 12 мм) или трехфазным (более 12 мм). С целью получения высококачественных швов работу выполняют одним проходом.

Электрошлаковая сварка производится пластинчатым электродом. Ток — переменный, используют флюсы.

Особенности сварки ручной дуговой покрытыми электродами:

• толщина алюминия – более 4 мм;
• ток – постоянный, полярность – обратная.

Необходим предварительный подогрев металла.

Ручная дуговая сварка угольными электродами на постоянном токе прямой полярности применяется для соединения неответственных конструкций. На присадочный пруток и соединяемые кромки накладывается слой флюса.

Газовая сварка выполняется с флюсами, левым способом. Применяется для соединения элементов встык.

Соединение меди и никеля

Медь и никель относятся к тяжелым цветным металлам.

Сварка меди

Плохая свариваемость обусловлена:

• чрезмерной склонностью к образованию трещин;
• жидкотекучестью;
• высокой теплопроводностью.

Поэтому основная сложность – получение сварного шва без трещин, пор и окисных включений.

Наиболее используемые методы сварки:

1. Ручная дуговая— проводится короткой дугой, электрод – плавящийся покрытый. Ток – постоянный, полярность – обратная. Сплавы до 4 мм соединяются без проведения подогрева. Медь толщиной 5-10 мм заблаговременно подвергается подогреву до 250-300° С.
2. В защитных газах проводится неплавящимся электродом. Ток – постоянный прямой полярности (для меди) и переменный (для бронзы). Дуга при работе защищается азотом, гелием, аргоном или их смесью.
3. Под флюсом угольными электродами используется для работы с малоответственными деталями, толщина которых менее 15 мм. Графитовые электроды используют при толщине выше 15 мм. Ток – постоянный, прямой полярности.

Сварка никеля

1. Дуговая вольфрамовым электродом (прямой полярности постоянный ток). Защитный газ – аргон 1 сорта, присадочная проволока с содержанием марганца. Сварка никеля толщиной более 4-5 мм проводится плавящимся электродом.
2. Механизированная под флюсом сварка (ток постоянный, полярность – обратная). Применяемые флюсы – бескислородные или безокислительные, реже – керамические.
3. Метод ручной дуговой сварки толстопокрытыми электродами (постоянный ток обратной полярности). Работа с тонким металлом производится угольным электродом с флюсом.
4. Газовая – для сварки деталей небольших размеров до 4 мм толщиной.

Сварка свинца

Основные причины сложности сварки свинца – его низкая температура плавления и образование тугоплавких окислов с высокой температурой плавления. Применяемые типы сварки:

1. Газовая ацетилено-кислородная. Применяют флюсы и присадочную свинцовую проволоку или полосы листового свинца.
2. Ручная дуговая угольным электродом в среде защитных газов неплавящимися и плавящимися электродами. Производится короткой дугой. Ток – постоянный, полярность – прямая.

Соединение сплавов из титана

Химическая активность материала к газам при высокой температуре является основной проблемой сварки титана. Поэтому при работе требуется защита от атмосферного взаимодействия всех участков материала, нагретого выше 500° С.

1. Дуговая в среде инертных газов неплавящимся и плавящимся электродом. С постоянным током прямой полярности. Газ – аргон или гелий.
2. Сварка плавящимся электродом проводится за два прохода с постоянным током обратной полярности.
3. Способ под флюсом производится на оборудовании с постоянным током, полярность – обратная.
4. Электрошлаковая с использованием бескислородных флюсов применяется для соединения титана толщиной более 40 мм.

Источник