Способы сварки по меди

Как сварить медь с медью: технология и особенности

Нередко при монтаже конструкций или ремонте предметов из меди требуется выполнение сварочных работ. Однако из-за неординарных характеристик сварка меди не так проста, как стали. Поэтому не каждый сможет сделать надежное соединение. После освоения технологии сварки меди и ее сплавов можно без затруднений работать с любым металлом.

Особенности сварки меди и ее сплавов

Сложность работы с этим металлом обусловлена рядом негативных свойств:

1. Высокая химическая активность, особенно при нагреве, приводит к быстрому появлению на поверхности оксидной жаропрочной пленки. Если ее частицы попадут в шов, то станут причиной образования трещин.
2. Из-за высокого коэффициента температурного расширения, сварное соединение при усадке в процессе остывания может деформироваться и растрескаться.
3. При нагревании медь начинает активно насыщаться водородом, от которого остаются поры, и кислородом, окисляющим поверхность.
4. Быстрый нагрев и охлаждение делает соединение хрупким.
5. Из-за высокой текучести осложняется создание надежных вертикальных и потолочных швов.
6. Для компенсации высокой теплопроводности работа проводится большим током. Иначе из-за быстрого рассеивания тепла появятся наплывы, подрезы и другие дефекты.

Электроды для сварки меди

Для соединения меди без присадочной проволоки используются плавящиеся электроды со специальным покрытием. При расплавлении оно создает слой шлака, который защищает место сварки от соприкосновения с воздухом. Присадки, входящие в состав обмазки, соединяясь с металлом, улучшают качество шва. Слой шлака замедляет остывание стыка, что способствует удалению большего количества газов.

Неплавящиеся угольные и графитовые электроды используются совместно с присадочной проволокой, необходимой для создания шва. При выборе следует учитывать что:

• для ручной сварки меди цвет обмазки красный;
• марки с серым покрытием предназначены для цветных металлов;
• синими электродами варят тугоплавкие металлы;
• с желтой обмазкой жаропрочную легированную сталь.

Подготовка деталей к сварке

Независимо от способа медные заготовки нужно очистить от грязи с последующим обезжириванием. Оксидную пленку удаляют металлической щеткой или мелкозернистой наждачной бумагой осторожными движениями, чтобы не было глубоких царапин. Очистку рекомендуется завершать травлением свариваемых деталей и проволоки в водном растворе азотной, соляной или серной кислоты. Затем промыть приточной водой и высушить горячим воздухом.

С кромок заготовок толщиной 0,6 — 1,2 см снимают фаски, чтобы между ними получился угол 60 — 70⁰. При сварке с обеих сторон его уменьшают до 50⁰. Если толщина деталей больше 12 мм кромки разделывают в виде буквы Х для двухстороннего соединения. Если это невозможно делают глубокую V-образную разделку. Но для заполнения стыка потребуется больше расходных материалов и времени, так как сваривать медь придется широким швом.

Для предотвращения деформаций при усадке между заготовками, в зависимости от толщины, оставляют зазор 0,5 — 2 мм. Чтобы его ширина была неизменна по длине стыка, детали прихватывают с интервалом 30 см. При доведении шва до временного соединения его сбивают молотком, иначе на этом месте стык будет с дефектами.

Чтобы медь не протекала на обратную сторону, под стык подкладывают пластины из стали или графита шириной 4 — 5 см. Для компенсации температурного расширения детали предварительно нагревают до 300 — 400⁰C. При работе на улице потребуются переносные экраны, защищающие от ветра.

Способы сварки меди

Негативные свойства меди, препятствующие сварке, обходят многими способами, применяя различные расходные материалы и оборудование. Не все можно применить в домашних условиях, но некоторые вполне доступны.

Сварка меди аргоном

Этим способом выполняют сварку меди полуавтоматом или ручным аргонодуговым методом. Работа проводится постоянным током прямой полярности. Его величина устанавливается из расчета, что на каждый миллиметр толщины нужно 100 А. Значение можно корректировать в процессе работы в зависимости от состава металла. При сварке меди аргоном расход газа не должен превышать 10 л/мин.

В качестве присадочной проволоки можно использовать медные провода или жилы кабеля, очищенные от изоляции и лака. Ее подают по краю сварочной ванны впереди электрода, чтобы при плавлении металл не прилипал к нему. Для заготовок толщиной меньше 0,5 см предварительный подогрев не нужен.

Чаще всего выполняют сварку меди угольными электродами, так как вольфрамовые приходится часто менять. Заготовки толщиной больше 1,5 см соединяют графитовыми электродами. Допустимый вылет электрода не больше 7 мм, длина дуги 3 мм. В отличие от других способов сваркой меди аргоном можно качественно соединять вертикальные стыки.

Газовая сварка

Для этой технологии не требуется сложное оборудование как для аргонодуговой. Достаточно горелки и баллона с ацетиленом. Чтобы обеспечить нормальное протекание процесса, потребуется расход газа 150 л/час для заготовок толщиной до 10 мм, свыше ― 200 л/час. Для замедления остывания заготовки с обеих сторон обкладывают листовым асбестом. Диаметр присадочной проволоки выбирается равным 0,6 толщины металла, но не более 8 мм.

Выполняя газовую сварку меди, пламя направляется перпендикулярно к стыку. При этом нужно следить, чтобы проволока плавилась раньше основного металла. Чтобы снизить вероятность появления горячих трещин, работу проводят без остановок. Завершенный стык проковывают без нагрева, если детали тоньше 5 мм, или при температуре 250⁰C, когда толще. Затем проводят отжиг при 500⁰C и быстро охлаждают водой.

Ручная дуговая сварка

Этим способом соединяют заготовки толщиной больше 2 мм, используя плавящиеся электроды и постоянный ток обратной полярности. Процесс практически не отличается от сварки стали, только электрод ведут без поперечных колебаний, поддерживая короткую дугу. Шов формируется возвратно-поступательными движениями.

Для сварки меди в домашних условиях лучшими признаны электроды АНЦ-1, которыми можно соединять металл толщиной до 15 мм без подогрева. Аналогичными характеристиками обладают марки EC и EG польского производства. При ремонте трубы с горячим носителем следует учитывать, что тепло и электропроводность швов, сделанных этим способом, в 5 раз меньше, чем у меди.

Сила тока и диаметр электрода в зависимости от толщины деталей приведены в таблице:

Источник

Особенности проведения сварки меди

Сварка меди используется в различных сферах промышленности благодаря особым свойствам металла. Однако для получения надёжных сварных швов нужно точно соблюдать все требования технологии, использовать подходящее оборудование и расходные материалы.

Сварка меди паяльником

Особенности сварки меди

Особенности сваривания медных конструкций:

• нагретый металл реагирует с кислородом и образует тугоплавкую оксидную плёнку, поэтому необходимо использовать различные методы противодействия протеканию такой реакции;
• медь имеет высокий коэффициент теплового расширения, превышающий величину для стальных сплавов в 1,5 раза, поэтому после остывания наплавленный металл подвержен значительной усадке;
• при прямом контакте с кислородом расплавленная медь поглощает кислород и водород, что приводит к формированию неоднородной хрупкой фазы с порами и дефектами;
• по причине хорошей теплопроводимости медные конструкции быстро нагреваются и охлаждаются, что негативно сказывается на механических свойствах сварного шва;
• высокая текучесть усложняет процесс сваривания массивных деталей — невозможно обеспечить полную проплавку с одной стороны конструкции, а также создать вертикальный или потолочный шов;
• пластические и прочностные характеристики при повышении температуры нагрева выше +200 0 С снижаются и к +550 0 С полностью теряются.

Влияние примесей на свариваемость меди

Примеси в меди негативно сказываются на её свойствах, так как могут приводить к охрупчиванию, снижению пластичности, созданию внутренних дефектов. При сварке в материале могут находиться фазы с отличной от чистого металла температурой плавления, что повышает сложность сварных работ.

Примеси в чистом металле присутствуют практически всегда, поэтому фактически выполняется сваривание сплавов обязательно в защитной атмосфере или с применением флюсов. Важно применять присадки на основе алюминия, марганца, кремния. Они позволят получить однородную структуру и добиться необходимых технических характеристик сварного шва.

Основные способы сварки меди

Чтобы сварить медные конструкции, необходимо соблюдать требования технологий сварки меди. Доступны следующие способы сваривания медных заготовок:

Инвертором

Варить медь инвертором относительно просто, так как он обеспечивает стабильные параметры по току и напряжению, может иметь ряд предустановок. Также он компактный по размерам и имеет небольшой вес.

Шов формируют небольшими участками, длина которых составляет от 30 до 40 мм. Важно делать перерывы в работе, чтобы не допустить перегрева металла с проплавлением и деформацией. Углы наклона электрода над поверхностью должны составлять от 10 0 до 20 0 .

Инверторы вырабатывают постоянное напряжение, допустимо подключение проводов по схеме прямой или обратной полярности. При сваривании требуется правильно задать параметры по току и напряжению в зависимости от параметров заготовок.

Полуавтоматом

Для создания длинных швов рекомендуется выполнять сварку меди полуавтоматом. За счёт равномерной подачи проволоки формируется надёжное однородное соединение. Для исключения образования пор нельзя допускать поперечных колебаний проволоки или заготовок.

Полуавтоматическая сварка деталей толщиной более 6 мм производится только после снятия кромки с выполнением притупления менее 4 мм. Обычно применяют проволоку диаметром 2 мм. Рекомендуемые параметры:

• напряжение 30 В;
• сила сварочного тока 300А;
• флюс марки К-13 или АН26;
• тип проволоки М1-3.

Полуавтомат для сварки

Аргоном

При сварке в аргоновой защитной среде используется проволока из вольфрама, подключение питания по схеме обратной полярности. Стыковка тонких конструкций производится без предварительного подогрева.

Шов формируют справа-налево, при этом электрод держат под прямым углом к поверхности заготовки, а прутка — 15 0 . Средний расход газа составляет от 7 до 18 л/мин. Ток сварки подбирается самостоятельно в диапазоне 80-500А.

Сварка аргоном режим TIG

Режим TIG применяется при автоматической или полуавтоматической сварке. Преимущества:

• небольшая зона прогрева;
• исключение образования дефектов в структуре;
• высокая скорость создания сварного шва;
• простота технологии.

Газовая сварка

Газовая сварка выполняется горелкой. Технология достаточно сложная для формирования высококачественных точных швов, поэтому она в основном используется для соединения массивных деталей. Сложностью процесса является подбор оптимального расхода газа:

• для заготовок с толщиной до 1 см расход составляет до 150 л/мин.;
• при толщине более 1 см расход должен быть увеличен до 200 л/мин.

Для обеспечения равномерного прогрева массивных деталей допускается одновременное применение двух горелок. Чтобы повысить качество шва, нужно применять содержащие бор флюсы.

Состав присадочной проволоки должен быть идентичным составу свариваемых конструкций. При отсутствии полных аналогов, нужно выбрать максимально близкий.

Угольным электродом

Процесс сваривания угольными электродами универсален, так как допускается поджиг дуги между двумя электродами, заготовкой и электродом, электродом и массой. Технология схожа с процессом сваривания горелкой.

Используется проволока марки БрКМц3-1. Параметры по току и напряжению подбираются в зависимости от технических особенностей конструкций и их состава.

Угольные электроды для сварки

Инвертором угольным электродом

Сваривание меди угольными электродами требуют наличия навыков проведения подобных работ. Особенности процесса следующие:

• наклон электрода над поверхностью заготовки не более 30 0 ;
• диапазон сварочных токов от 35 до 130 А.

Материалы и оборудование

Для сваривания меди потребуется следующее оборудование и материалы:

• инвертор или сварочный аппарат;
• электроды;
• припой или баллоны с защитным газом.

Что нужно знать об электродах для сварки меди

Сваривание меди выполняется электродами с защитными покрытиями. Применяют стержни легированные бронзой, кремнием или марганцем. Такие составы позволяют исключить раскисление меди и обеспечить однородность металла.

Защитные покрытия выбираются такие, которые обеспечивают стабильное горение дуги, предотвращают раскисление металла, образование раковин или шлаков.

Сварочный аппарат для меди

Для выполнения сварочных работ можно применять следующее оборудование:

• аппараты автоматические или полуавтоматические;
• инверторы;
• TIG-оборудование.

Рекомендуется использовать аппараты следующих производителей:

Виды припоев

Сварка медных заготовок на флюсах позволяет улучшить качество швов, увеличить их прочность, снизить количество дефектов. По температуре нагрева бывают такие виды припоев:

• низкотемпературные;
• высокотемпературные.

Флюс для сварки меди

Низкотемпературные припои

Низкотемпературные припои применяются при температурах разогрева до +450 0 С для сваривания легкоплавящихся сплавов меди. Изготавливаются на оловянной или свинцовой основе, с добавкой сурьмы. С целью повышения коррозионной стойкости в составе присутствует цинк.

Высокотемпературные припои

Флюсы для высокотемпературной сварки способны сохранять свои свойства до +1100 0 С. В составе применяются следующие элементы: фосфор, цинк, медь, серебро, кремний. Большинство составов пригодны для сварки меди с другими металлами.

Подготовка материала очистка

Перед выполнением сварки нужно подготовить металл следующим образом:

• растворителем очистить поверхность вдоль и вблизи шва;
• абразивным инструментом зачистить оксидную плёнку;
• удалить пыль, грязь, убрать контактирующие посторонние предметы или материалы;
• при толщине 6–10 мм срезать фаски с одной стороны, а при более 10 мм – срезать фаски с двух сторон шва.

Этапы сваривания

Этапы сварки меди в домашних условиях:

1. Собирается электрическая цепь: к держателю подсоединяется электрод, подсоединяются провода для сварки на токе обратной полярности.
2. Вокруг детали прокладывается защитный экран, предотвращающий быстрый нагрев или охлаждение. Это требуется для того, чтобы шов был равномерным и на нём после остывания отсутствовали трещины.
3. Включается инвертор с подходящими для работы параметрами, которым предполагается сваривать две медные заготовки.
4. Поджигается дуга вне области с заготовкой.
5. Наносится на стержень флюс.
6. Выполняется формирование шва за один проход.
7. Выключается инвертор.
8. Проводится естественное охлаждение детали.

При сваривании медных заготовок с толщиной до 5 мм предварительный нагрев проводить не требуется. Массивные конструкции требуют обязательного прогрева перед выполнением сварочных работ.

Источник