Сварка меди

Медь получила большое применение в технике благодаря высокой электро- и теплопроводностям, 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 лёгких ударах образуются трещины. Плавится медь при температуре 1083°С.

Свариваемость меди в значительной степени зависит от наличия в металле различных примесей: висмута, свинца, сурьмы и мышьяка. Чистая электролитическая медь обладает наилучшей свариваемостью. Расплавленная медь легко окисляется, образуя оксид меди Сu₂О, и легко поглощает водород и оксид углерода. При охлаждении в объёме металла выделяются пузырьки паров поды 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 её 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 M1, из бронзы БрОФ6,5-0,15 или латуни ЛК62-0,5, а также медные прутки MCp1, содержащие до 1 % серебра.

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 %, кремневой кислоты— 15 %, древесного угля — 2%; 2) буры прокаленной — 50%, кислого фосфорнокислого натрия — 15 %, кремневой кислоты — 15 %, древесного угля — 20%. Можно также применять одну 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 м/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 сварочный ток 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, а толстые — в нагретом до температуре 200...350 °С состоянии). Для повышения вязкости металла шов подвергают отжигу с нагревом до температуры 500...550 °С с 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 М1. 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 ЗТ Балтийского завода со стержнем из бронзы БрКМц-3-1 и покрытием следующего содержания: марганцевой руды — 17,5 %; ферросилиция (75 %-ного) —32%; плавикового шпата—32%; графита серебристого — 16 %; алюминия — 2,5 %. Связующим 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. Сварочный ток определяют из расчета 50...60 А на 1 мм диаметра электрода.

Сварку меди в защитных газах (аргон, гелий или азот) применяют для изделий толщиной 1,5...20 мм и выполняют постоянным током прямой полярности. При диаметре вольфрамового электрода 2,5...5 мм и присадочной проволоки марки M1 или БрКМц-3-1 диаметром 2...6 мм сварочный ток составляет 200...500 А.

Автоматическую сварку меди производят под флюсом ОСЦ-45, АН-348-А или АН-20 проволокой диаметром 1,6...4 мм марки M1 или БрКМц-3-1. Напряжение составляет 38...40 В, сварочный ток 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.

При газовой сварке меди следует учитывать высокую теплопроводность меди и поэтому для сварки требуется пламя повышенной мощности. Для листов толщиной до 10 мм удельная мощность пламени должна быть равна 150 л/(ч_хмм); для листов толщиной свыше 10 мм — 200 л/(ч_хмм). Рекомендуется производить сварку одновременно двумя горелками; одна для подогрева свариваемых кромок с удельной мощностью 150... 200 л/(ч_хмм) и вторая для сварки с удельной мощностью 100 л/(ч_хмм).

Для уменьшения отвода теплоты изделия закрывают листовым асбестом. Пламя должно быть строго нормальным. Избыток ацетилена вызывает появление пор и трещин, а окислительное пламя приводит к окислению металла шва. Мундштук горелки устанавливают под углом 80...90°. Нагрев и плавку меди производят восстановительной зоной в месте максимальной температуры. Сварку производят быстро без перерывов, в один проход. В процессе сварки подогретый конец присадочного прутка периодически обмакивают во флюс и таким образом переносят налипший флюс в сварочную ванну. Для получения мелкозернистой структуры и уплотнения металла производят проковку шва. Металл толщиной до 5 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине — в горячем состоянии при температуре 200...300 °С. После проковки следует произвести отжиг с нагревом до температуры 500...550 °С и охлаждением в воде. При этом шов получается более пластичным.