Технологія зварювання міді, Будівельний довідник, матеріали - конструкції

Технологія зварювання міді

Мідь у чистому вигляді практично не застосовується, наявність домішок ускладнює зварювальний процес. Введення домішок та легуючих елементів у міді поділяє її на сплави, до яких відносять: латунь, бронзу та мідно-нікелеві сплави.

Латунь - сплав міді з цинком.Медно-нікелевими сплавами називають сплави міді з нікелем або із залізом та марганцем.Бронзою вважають сплави, у яких основними легуючими елементами є нікель чи цинк.

Наявність домішок визначають фізико-хімічні властивості сплаву, до яких відносять:

• високу теплопровідність сплаву, яка призводить до великих швидкостей охолодження зварювальної ванни, що в свою чергу спричиняє зростання зерен та погіршення якості шва. Боротися із цим явищем допомагає зварювання із використанням підвищеної погонної енергії;
• високий коефіцієнт термічного розширення, що викликає великі залишкові напруження та деформації;
• високу ливарну усадку металу, що остигає, що тягне за собою деформації зварювального шва і навколошовної зони, а у випадках жорсткого закріплення деталей - високі залишкові напруги і деформації;
• інтенсивне випаровування цинку з розплавленого металу, що сприяє появі пористості шва;
• висока чутливість розплавленої міді до водню, що сприяє появі бульбашок води, що є причиною численних пор та тріщин. Це явище називають водневою хворобою міді;
• легка окислюваність міді за високих температур, що призводить до утворення тугоплавких оксидів;
• високу плинність розплавленої міді, що призводить до додаткових труднощів при зварюванні (особливо у вертикальних істельових швах).

Підготовчий етап включає ретельну обробку і очищення поверхонь безпосередньо перед зварюванням. Для цього кромки, що зварюються, і навколошовну зону зачищають шабером або металевою щіткою до блиску, після чого виконують знежирення бензином, уайт-спіритом або іншим розчинником. Зазор між поверхнями, що зварюються, не повинен перевищувати 2 мм, тому деталі стискають між собою або виконують прихватки.

Зварювальний дріт перед вживанням піддають очищенню травленням. Для цього застосовують водний розчин азотної кислоти (75 см³/л) або суміш сірчаної та соляної кислоти у співвідношенні 100:1 з подальшим промиванням у воді, потім у лугу, після чого знову в чистій проточній воді. Після промивання дріт сушать гарячим повітрям. Мідні електроди перед зварюванням прожарюють, що знижує можливість прояву водневої хвороби.

Зварювання міді та її сплавів виконують серед захисних газів, в якості яких служать азот, аргон або гелій, а також їх суміші. Найбільша ефективність зварювання досягається при використанні азоту, що забезпечує високий ККД дугового розряду. Ручне зварювання вугільним електродом застосовується для маловідповідальних деталей та виробів. Вугільні електроди доцільно використовувати при товщині міді до 15 мм. При товщині міді більше цього значення мають графітові або вольфрамові електроди. Зварювання виконують на постійному струмі прямої полярності щільністю 200 - 400 А/см2. Електроди заточують на конус (на ⅓ довжини).

Перед початком зварювання, а також у процесі її метал завтовшки до 5 мм піддають попередньому підігріву: мідь -250 - 300 ° С, латунь - 300 - 350 ° С і бронзу - 500 - 600 ° С.

Взаємне розташування присадного дроту, пальника та зварювальної ванни: 1- Дріт; 2 - зварювальна ванна; 3 - електрод; 4 - зварювальний шов.

Схема взаємного розташування пальника, дроту присадки і зварювальної ванни наведена на малюнку. Для того, щоб уникнути попадання розплавленого металу на електрод, що не плавиться, присадний дріт вводять не в стовп дуги, а подають до краю і кілька збоку, що одночасно забезпечує рівномірне розплавлення. Довжину зварювальної дуги підтримують не більше 1,5 —3 мм, а виліт кінця електрода — 3 — 5 мм. Електрод розташовують під кутом 75 - 90 ° до виробу, що зварюється, присадковий дріт - під кутом 10 - 15 °. Якщо захисний газ недостатньо захищає метал від окиснення, присадковий матеріал застосовують із розкислювачем. Режими ручного дугового зварювання серед аргону наведені у таблиці.

Режими ручного дугового зварювання міді

Тип зварної сполуки	Товщина металу, що зварюється, мм	Діаметр, мі	Витрата аргону, л/хв	Сила зварювального струму,А	Кількість проходів
Вольфрамовий електрод	Присадильного дроту
Стикове без скосу кромок	1	2-3	1-2	4-5	75-90	1
1,5	2-3	2-3	4-5	80-100	1
2	2-3	2-3	4-5	90-120	1
3	3-4	3-4	5-6	120-140	1
4	3-4	3-4	5-6	150-200	2
Теж, зі скосом двох країв	4 5-6	3-4 4-5	3-4 4-5	9-12 9-12	120-150 1 80-200	2 3
8-10	4-5	4-5	9-12	250-300	3-4
Стикове двостороннє зі скосом кромок	20	4-5	5-6	12-14	300-400	6
25	4-5	5-6	12-14	350-500	6
Нахльосткове та кутове	1 1,5 2-3 3-4	3 3 3-4 4-5	2 2-3 3-4 4-5	5-6 5-6 6-8 8-10	100-110 110-140 150-200 200-300

Перші шари зварювального шва накладають без вагань електрода, стежачи за тим, щоб усі прихватки були повністю проварені. Зварювання ведуть без перерви, особливу увагу приділяючи проварюванню кореня шва. У разі вимушених перерв необхідно стежити за тим, щоб переріз був заповнений металом не менш як на половину стінки. Відновлюють зварювання тільки після зачистки та попереднього підігріву, перекриваючи раніше накладений шов на 10-20 мм.

Після зварювання шов проковують, а потім відпалюють при температурі 600 - 660 ° С для вирівнювання хімічного складу та отримання дрібнозернистої структури шва.

---