Сварка меди и медных сплавов

Категория:
Сварка металлов


Сварка меди и медных сплавов

Количество цветных металлов и их сплавов, применяемых в технике, чрезвычайно велико. Рассмотрим особенности лишь тех цветных металлов и сплавов, со сваркой которых приходится встречаться наиболее часто.

Температура плавления технически чистой меди равна 1083° С. Медь имеет наивысшую теплопроводность среди металлов, широко применяемых в технике. Теплопроводность меди примерно в 6 раз выше теплопроводности низкоуглеродистой стали. Медь весьма пластична в холодном состоянии и становится очень хрупкой при высоких температурах, теряя одновременно и прочность. Медь дает большую литейную усадку и плохую пористую отливку, поэтому отливки из технически чистой меди почти не применяются. Для улучшения литейных качеств меди достаточно небольшой присадки к ней олова, цинка и т. п.

Расплавленная медь хорошо растворяет газы, выделяя их при затвердевании, что может служить причиной пористости литого металла.

Молекулы паров воды, имеющие значительные размеры, уже не могут диффундировать сквозь металл, накапливаются в больших количествах в местах скопления окислов, куда продолжается непрерывный приток водорода, вызывают значительное повышение давления и в конечном счете разрывают металл, образуя сеть микротрещин и делая металл хрупким и механически непрочным.

Медь образует с кислородом два окисла: закись меди Cu20 и окись меди СиО. Закись меди хорошо растворяется в расплавленной меди и выпадает при затвердевании металла, образуя эвтектику меди — закись меди с температурой плавления 1064° С, т. е. ниже температуры плавления металла. Поэтому при затвердевании расплавленной меди кислородная эвтектика выпадает в последнюю очередь, располагаясь преимущественно по границам зерен металла. Достаточно содержания кислорода в меди всего несколько сотых долей процента, чтобы эвтектика вызвала заметное уменьшение прочности и вязкости литой меди.

Обычные сорта меди, в том числе и самая чистая электролитическая медь, со степенью чистоты более 99,9%, по условиям производства никогда не освобождаются полностью от кислорода и содержит его в количестве нескольких сотых долей процента. Это содержание в большинстве случаев не имеет большого практического значения,поскольку отливки чистой меди ‘в технике почти не применяются, а при прокатке или протяжке меди для изготовления труб, листов, проволоки и т. п. включения эвтектики раздробляются и распределяются вдоль вытянутых волокон металла. В этом состоянии кислородные включения не оказывают большого влияния на механическую прочность и пластичность меди. Но достаточно расплавить металл медного прокатанного листа, как это происходит при сварке, и в наплавленном металле получаются приблизительно равноосные крупные кристаллические зерна металла, по границам которых снова собирается кислородная эвтектика, понижая прочность и пластичность наплавленного металла.

Восстановить механические свойства металла можно лишь механической обработкой давлением, прокаткой или проковкой, раздробляющей включения и уменьшающей их вредное влияние. Весьма желательно иметь для изготовления сварных изделий специальную медь, свободную от кислородных включений, так называемую раскисленную медь, которая получается введением в металл небольшого количества сильных раскислителей, связывающих кислород.

Раскислители, которыми могут служить, например, фосфор, кремний, вводят в металл при выплавке в таком количестве,

чтобы по окончании процесса раскисления остаток раскислителя металле не превышал нескольких сотых долей процента. Раскисленная медь сваривается всеми способами значительно лучше, чеМ обычная, нераскисленная медь.

Ввиду плохих литейных свойств меди важное значение при сварке меди плавлением имеет присадочный материал. В качестве присадочного материала для сварки меди рекомендуются сплавы меди, содержащие избыток раскислителей, и присадки, способствующие получению плотного и прочного литого металла. В качестве раскислителя для присадочного металла чаще всего применяется фосфор; для улучшения литейных свойств применяются олово, цинк, иногда серебро и т. д.

Медь достаточно успешно сваривается ацетилено-кислородным пламенем. Существенное значение для сварки меди и медных сплавов имеют флюсы, растворяющие окислы меди, очищающие поверхность металла и защищающие его от окисления. Наиболее важной составной частью флюсов для сварки меди являются соединения бора: бура Na2B407, борная кислота В(ОН)3, борный ангидрид В2Оа. Часто применяется смесь прокаленной безводной буры и борной кислоты.

Затруднения вызываются высокой теплопроводностью меди. При сварке меди, несмотря на ее сравнительно низкую температуру плавления, приходится применять значительно более мощный источник нагрева, чем для стали той же толщины. Рекомендуется при ацетилено-кислородной сварке подбирать горелку исходя из расхода ацетилена 150—200 л1ч на 1 мм толщины металла, т. е. в 1,5—2 раза больше, чем при сварке стали.

Медь достаточно хорошо сваривается и угольной дугой на постоянном токе. В качестве присадочного материала рекомендуются прутки из фосфористой бронзы с содержанием олова 4—10%. Сварку меди рекомендуется вести угольной дугой, длиной не менее 10—12 мм, дающей хорошие результаты. Поверхность основного металла в зоне сварки покрывают порошкообразным флюсом того же состава, что и для газовой сварки. Возможна сварка меди и медными электродами с обмазкой, по составу близкой к флюсам для сварки меди. Сила тока при сварке меди медным электродом примерно такая же, как для сварки стали стальными электродами. Хорошо сваривается медь дугой в защитных инертных газах или в азоте. Успешно проводится дуговая сварка под флюсом.

Большие трудности представляет сварка плавлением латуни, т. е. медноцинковых сплавов. Основным затруднением в этом случае является легкая испаряемость цинка, содержащегося в латуни. При температуре плавления около 420° С цинк имеет темпе-ратуру кипения 907° С, что близко к температуре плавления латуни. При расплавлении основного металла и неизбежном его Перегреве в сварочной ванне наблюдается значительное испарение цинка. Дым, состоящий из частиц окиси цинка ZnO, ядовит, поэтому при сварке меди и ее сплавов необходима хорошая вентиляция рабочего места, а в более тяжелых условиях работы — применение респираторов.

Латунь сваривается газом или угольной дугой; металлическая дуга дает неудовлетворительные результаты. Газовая сварка латуни ведется окислительным ацетилено-кислородным пламенем со значительным избытком кислорода; при этом на поверхности ванны появляется пленка тугоплавкой окиси цинка, уменьшающая дальнейшее испарение и выгорание цинка. При достаточном навыке сварщика и осторожной работе можно свести выгорание цинка к минимуму и получить наплавленный металл,по составу, цвету и механическим свойствам достаточно близкий к основному. Возможна дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертных газах.

Достаточно хорошо свариваются оловянные бронзы, которые обладают хорошими литейными свойствами. Бронзы чаще всего свариваются дугой. Возможна сварка угольной дугой с прутками присадочного металла из фосфористой броизы: применение флюсов и подогрева необязательно. Хорошие результаты дает также сварка металлическим электродом, в качестве которого применяется обычно литой бронзовый стержень.

При газовой сварке применяются прутки фосфористой бронзы или латуни; необходим хороший флюс того же состава, что и при сварке меди; пламя применяется нейтральное.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум