Технічні науки > Ручне дугове і газове зварювання кольорових металів і їхніх сплавів

Ручне дугове і газове зварювання кольорових металів і їхніх сплавів

Зварювання міді і її сплавів

Зварюваність міді. Мідь зварюється погано через її високу теплопровідність, водопровідність і підвищеної схильності до утворення тріщин при зварюванні.

Теплопровідність міді при кімнатній температурі в шість разів більше теплопровідності технічного заліза, тому зварювання міді і її сплавів повинна вироблятися зі збільшеною погонною тепловою енергією, а в багатьох випадках з попереднім і супутнім підігрівом основного металу.

При переході з твердого стану в рідке мідь виділяє велика кількість теплоти (схована теплота плавлення), тому зварювальна ванна підтримується в рідкому стані більш тривалий час, чим при зварюванні стали. Підвищена водопровідність міді утрудняє її зварювання у вертикальному, горизонтальному й особливо в стельовому положеннях.

Водень у присутності кисню робить негативна дія на властивості міді. Водень, що проникає в мідь при підвищених температурах зварювання, реагує з киснем оксиду міді (Сu2О + 2Н Н2О + 2Сu), утворить водяна пара, що, прагнучи розширитися, приводить до появи дрібних тріщин. Це явище при зварюванні міді називають «водневою хворобою». Якщо зварювати мідь покритими мідними електродами без підігріву виробу, що зварюється, (зі швидким охолодженням), то виникають гарячі тріщини.

Однак при зварюванні з підігрівом, що створює умови повільного охолодження, водяна пара в більшості випадків до затвердіння металу виходить назовні; невелика частина водяної пари залишається між шаром зварювального шлаку і поверхнею металу шва. У результаті цього поверхня металу шва після видалення ще гарячого шлаку стає нерівної з дрібними поглибленнями, що можна уникнути при дуже повільному охолодженні шва і шлаку.

Чим більше утримується кисню в міді, що зварюється, тим значніше виявляється «воднева хвороба».

Домішки в міді миш'яку, свинцю, сурми, вісмуту і сірки утрудняють зварювання. Вони практично не розчиняються в міді, не утворять з нею легкоплавкі хімічні сполуки, що, знаходячись у вільному стані, розташовуються по границях зерен і послабляють міжатомні зв'язки. У результаті під дією усадочної сили, що розтягує, у процесі охолодження звареного з'єднання утворяться гарячі тріщини. Тому зміст кожної зі шкідливих домішок (кисню, вісмуту, свинцю в міді й у зварювальних матеріалах) не повинне бути більш 0,03 %, а для особливо відповідальних зварених виробів — 0,01 %.

Коефіцієнт лінійного розширення міді більше коефіцієнта лінійного розширення заліза, у зв'язку з чим зварювальні деформації при зварюванні конструкцій з міді і її сплавів трохи більше, ніж при зварюванні сталей.

Основні види зварювання міді плавленням: дугова покритими електродами; дугова порошковим дротом, дугова в газі, автоматична дугова під флюсом, плазменна зварювання, газове зварювання й ін.

Зварювання міді покритими металевими електродами дає задовільну якість у випадках, якщо мідь, що зварюється, містить кисню не більш 0,01 %. При змісті в міді кисню в кількостях більш 0,03 % зварені з'єднання мають низькі механічні властивості.

Для зварювання міді застосовують покриті електроди марок ДО-100 (завод «Комсомолець»), ОМЗ-1 (досвідчений Московський завод) і ін. Склад електрода марки ДО-100 наступний: стрижень з металу марки М1; покриття — плавиковий шпат 12,5%, польовий шпат—15%, феромарганець Мn1, Мn2 — 47,5%, кремениста мідь (73 — 75% міді, 23 — 25% кремнію й інше домішки) — 25 %.

Зварювання ведуть у нижнім положенні на постійному струмі зворотної полярності. При зварюванні аркушів товщиною більш 6 мм потрібен попередній підігрів основного металу до 300 — 400 °С.

Газове зварювання мідних аркушів товщиною до 10 мм виконується полум'ям потужністю 150 дм3 ацетилену/год на 1 мм товщини металу. Аркуші

більшої товщини зварюють полум'ям з розрахунку 200 дм3/год на 1 мм товщини металу. Зварювання краще робити одночасно двома пальниками з двох сторін відбудовним полум'ям, для того щоб не допускати утворення в зварювальній ванні оксидів міді. Зварювання міді на вуглевоживаючим полум'ям не допускаються, тому що при цьому утворяться пори і тріщини у шві внаслідок утворення З2 і Н2О по реакціях: З + Сn2О-+З2 + 2Сn; Н2 + Сn2ОН2О + 2Сn.

Шов заповнюється за один шар. Багатошарове газове зварювання викликає перегрів металу і тріщини у швах. Щоб уникнути перегріву міді, зварювання варто вести з високими швидкостями нагрівання й охолодження зварених з'єднань.

Метал товщиною до 2 мм зварюють встик без присадочного матеріалу, при товщині 3 мм і більш застосовують скіс крайок з кутом оброблення 90° і притупленням 1,5 - 2 мм. Толсті мідні аркуші зварюють встик з обробленням крайок у вертикальному положенні одночасно з двох сторін двома пальниками. Присадочний дротом служить чиста мідь або мідь зі змістом розкислювачів: фосфору — до 0,2 % і кремнію — до 0,15 - 0,30%. Дріт підбирають діаметрами від 1,5 до 8 мм у залежності від товщини аркушів, що зварюються; дріт діаметром 8 мм уживається для аркушів товщиною 15 мм і більш.

Газове зварювання міді виконується з флюсами, що складаються в основному з бури.

Висока якість звареного з'єднання одержують, застосовуючи газофлюсового зварювання, при якій порошкоподібний флюс засмоктується ацетиленом і подається безпосередньо в полум'я пальника від спеціальної установки КГФ-2-66.

Застосуванню проковування металу шва (краще околошовного металу) ще більш поліпшує механічні властивості зварених з'єднань.

Зварювання латуні. Латунь являє собою сплав міді з цинком; температура плавлення латуні 800-1000 С.

При дуговому зварюванні з латуні інтенсивно випаровується цинк; розплавлений метал поглинає водень, що не устигає виділитися при затвердінні рідкого металу в зварювальній ванні, у результаті чого у шві утворяться газові пори. Водень попадає в зварювальну ванну з покриття, флюсу або повітря.

Зварювання латуней покритими електродами знаходить обмежене застосування, в основному для виправлення шлюбу лиття. Це порозумівається сильним випаром цинку в порівнянні насамперед з газовим зварюванням або дуговий під флюсом, або дуговий у захисному газі.

Для дугового зварювання латуні застосовують електроди з покриттям виду ЗТ. Склад електрода наступний: стрижень із кремніємарганцевої бронзи Бр КМц 3-1, що містить 3% кремнію і 1% марганцю; покриття з 17,5% марганцевої руди, 13% плавикового шпату, 16% сріблистого графіту, 32% ферросилиция 75 %-ного, 2,5 % алюмінію в порошку. Зварювання ведеться постійним струмом при зворотній полярності короткою дугою з метою зниження вигоряння цинку. Від витікання металу зі зварювальної ванни стик захищають прожареною азбестовою підкладкою зі зворотної сторони стику. При товщині аркушів до 4 мм оброблення крайок така ж, як і для сталі. Після зварювання шов проковують, а потім випалюють при 600-650 °С для вирівнювання хімічного складу і додання металові дрібнозернистої структури.

Зварювання латуні можна виконувати вугільним електродом на постійному струмі прямої полярності з застосуванням флюсу.

Дугове зварювання латуней порошковим дротом і в газі; в останні роки стали застосовувати плазменно-дугове зварювання латуней, міді й ін.

Газове зварювання латуней забезпечує кращу якість зварених з'єднань, чим дугова покритими електродами. Для зменшення випару цинку зварювання латуні ведуть окисним полум'ям; при цьому на поверхні зварювальної ванни утвориться рідка плівка оксиду цинку, що перешкоджає його випарові. Надлишковий кисень окисляє частина водню полум'я, тому поглинання рідким металом водню зменшується.

Для видалення оксидів міді і цинку при газовому зварюванні користуються флюсом, складеним на основі бури.

Для зменшення випару цинку і поглинання зварювальною ванною водню кінець ядра полум'я повинний знаходитися від металу, що зварюється, на відстані в 2 - 3 рази більшому, ніж при зварюванні стали.

Для газового зварювання латуней застосовують присадочний дріт марки ЛК62-0,5 (ДСТ 16130-72), що містить 60,5-63,5% міді, 0,3-0,7% кремнію, інше — цинк. Як флюс при зварюванні цієї присадочним дротом застосовують прожарену буру. Без застосування флюсу можна користуватися самофлюсуючийся присадочний дротом марки ЛКБ062-004-05.

Гарна якість газового зварювання латуней досягається застосуванням флюсу БМ-1 (розроблений ВНИИавтогенмаш), що складається з 25% метилового спирту і 75% метилбората або флюсу БМ-2, що складається з одного метилбората. Ці флюси вводяться в зварювальну ванну у виді пар. Ацетилен пропускається через рідкий флюс, що знаходиться в особливій судині (флюсопитателі), насичується парами флюсу і подається в пальник. У полум'ї флюс згоряє по реакції: 2В(СН3О)3 + 9О2 = В2О3 + 6З2 + 9Н2О. Борний ангідрид В2О3 є речовиною, що флюсує. Застосування флюсу БМ-1 підвищує продуктивність зварювання, дає метал шва з високими механічними властивостями і забезпечує майже повну нешкідливість процесу для зварника.

Зварювання бронзи. Бронза — це сплави міді з оловом (3 —14% — оловянисті бронзи), кремнієм (до 1 % — кременисті бронзи), марганцем, фосфором, бериллієм і ін. Звичайно бронзи застосовуються для виготовлення литих деталей.

Зварені з'єднання марганцевої бронзи (0,2 - 1 % — марганцю) відрізняються високою пластичністю і міцністю, що трохи перевищує міцність зварених з'єднань міді.

Берилієві бронзи, що містять до 0,05% бериллія, утворять зварені з'єднання з задовільною міцністю.

1	2	3

Назва: Ручне дугове і газове зварювання кольорових металів і їхніх сплавів
Дата публікації: 2005-03-24 (2075 прочитано)