Сварка меди - основные технологии

​Инертная в нормальных температурах медь при нагревании активно вступает в реакции с соединениями серы, фосфора и кислородом. Отсутствие ее взаимодействия с азотом позволяет применять его при газовой сварке меди со сталью в качестве защитной среды. Не подходит для сварочного процесса в медных изделиях водород, вызывающий образование пор с трещинами в шовном металле. Это связано с тем, что медь в твердом виде не растворяет в себе газы, выделяемые в ходе реакций, и они разрушают металлические связи, провоцируя появление микротрещин, получивших название водородной болезни.

Основные технологии сварки меди

Наиболее популярна сварка меди аргоном либо азотом с помощью неплавящихся электродов. При использовании азота высокой очистки благодаря эффективности с термическим КПД дугового разряда глубина расплавления даже выше, чем у аргонной и гелиевой сварки, но более низкая устойчивость разряда дуги. Этим объясняется то, что в аппаратах для сварки меди в основном применяется аргон, способный обеспечить стойкий разряд дуги, особенно важный при работах в труднодоступных местах и с тонколистовыми деталями.

Из-за значительной теплопроводности медных изделий для их сварки приходится использовать довольно мощное пламя либо зажигать сразу две горелки. На небольших толщинах металла контактная сварка меди проводится единственной горелкой с большим расходом ацетилена. На толстостенных заготовках такое мощное пламя может вызвать перегревание металла с ухудшением качества соединения. Поэтому в данном случае целесообразна сварка с помощью двух горелок, пламя которых у одной – подогревающее, а у другой – сваривающее. В аргонодуговой сварке меди и ее сплавов с помощью двух горелок сварочные работы ведутся сразу с обеих сторон конструкции с вертикальным расположением соединяемых деталей.

Дугу зажигают на специальной пластине из графита, сварочный процесс ведут электродами для сварки из обработанного вольфрама одним проходом на постоянных токах прямой полярности при максимально высокой скорости. Чтобы отвод тепла был минимален, а шов формировался нормально, рекомендуется использование специальных подкладок, имеющих канавки и выполненных из графита или асбеста. При сварке полуавтоматом меди значительных толщин необходимо предварительное подогревание металла до 400 ºС. Расположение электрода должно быть строго на плоскости стыка с наклоном назад на угол до 80º.

В электродуговой сварке в защитной среде азота либо аргона используют различные присадочные материалы с определенным составом, препятствующим образованию нитритов в азоте. В случае необходимости избавления от поверхностных оксидов стоит воспользоваться флюсом для сварки, он наносится на соединяемые кромки с присадочной проволокой либо засыпается в специальную канавку подкладки. Он также способствует улучшению сварочного процесса и предохраняет медь от окислительных реакций.

В составе флюсов преобладает прокаленная бура, но наиболее эффективна она в сочетании с добавками металлического магния, кремниевой кислоты, древесного угля или фосфорнокислого натрия. Ручная сварка дугой возможна с угольным электродом и с металлическими. Электрод из угля либо графита предполагает использование в виде присадочного материала латунных, медных и бронзовых прутков, причем медные могут содержать серебро.

Предусмотренная технологией сварки меди скорость процесса должна быть максимальной и беспрерывной, чтобы уменьшить количество образующегося оксида меди. В целях ускорения операций нагревания и сварки применяется сопутствующий подогрев. Не стоит выполнять в работах с медными изделиями прихватки швов, они, повторно нагреваясь в ходе сварки, способны создавать в металле трещины. При закреплении деталей на время сваривания целесообразно использование соответствующих приспособлений.

Особенности сварки в домашних условиях

Осуществляя сварку в домашних условиях, необходимо следить за тем, чтобы пламя располагалось на расстоянии в пределах 3-6 мм от верхнего слоя ванны. Чтобы улучшить теплоотдачу от пламени к изделию, необходимо удерживать мундштук практически под прямым углом по отношению к свариваемой поверхности. Если сварочные работы производятся в вертикальном расположении, то вести их необходимо в направлении снизу вверх, располагая пламя горелки под углом около 30º от горизонтали и вниз.

Сварочный процесс должен обеспечивать одновременное плавление как кромок деталей, так и присадочной проволоки для сварки меди. Это необходимо затем, чтобы свариваемые кромки не оставались без наполняющего их металла присадки даже ненадолго во избежание реакций окисления. В целях предупреждения окислительных процессов в расплаве металла, проволоку держат достаточно близко над сварочной ванной, чтобы в нее стекали капли металла расплавляемой проволоки. Улучшить наполнение разделанных кромок металлом с увеличением шва в высоту позволяет расположение соединяемых заготовок под углом до 10º относительно горизонтали при увеличении зазора между ними снизу вверх. Начинают сваривание с нижней стороны конструкции.

К особенностям сварки меди относится использование графитовой подкладки, с помощью которой выполняют сварочные работы. Она способствует нормальному формированию шва с оборотной стороны и препятствует вытеканию металлического расплава через зазор между деталями. Сварку шва большой протяженности начинают, отступив на треть его длины. По завершении сваривания двух третей шва оставшуюся треть его длины заваривают, передвигаясь в обратном направлении.

С целью измельчения зерен в наплавленном металле соединения и улучшения его плотности полученный шов после сварки проковывают. На заготовках с толщинами в пределах 5 мм эту операцию осуществляют способом холодной сварки для меди, для более значительных толщин проковка ведется в условиях повышенных до 300º температур.

По завершении проковки металла шва применяется процедура отжига в температурах до 600º, после чего его быстро охлаждают посредством воды. Операции проковки с отжигом придают мелкозернистую структуру металлу шва, а равномерность распределения оксида меди способствует повышению его пластичности.