Каким способом осуществить сварку встык медных стержней марки М1

С отличного украинского сайта https://www.et.ua/

Вопросы и ответы по сварке. Вопрос №46.

Каким способом осуществить сварку встык медных стержней марки М1 диаметром 16–18 мм? Допускается ли незначительное отличие свойств сварного соединения (электрических и механических) от свойств основного металла?

Для сварки встык медных стержней можно использовать сварку оплавлением и сварку сопротивлением.

Сварка сопротивлением требует особой техники из–за трудности поддержания на торцах свариваемых стержней слоя жидкого металла, а также при прогреве их на значительную глубину для последующей осадки. Хорошие результаты получают при осадке под током. Установочня длина вылета стержней l_В=(2,0…2,5) d, где d — диаметр свариваемых стержней.

Скорость оплавления ориентировочно равна 10 мм/с. Цикл сварки не должен превышать 1–2 с. Прочность сварного соединения стержней из меди марки М1 составляет примерно 206–216 МПа.

Сварку оплавлением медных стержней диаметром 16–18 мм следует выполнять при плотности тока 380 А/мм² и средней температуре нагрева (0,7–0,75) Тпл. Начальное давление составляет 0,98–2,9 МПа, а конечное — 3,43–3,92 МПа. Концентрированный нагрев контактной зоны и большая скорость осадки (150–250 м/с) исключают разупрочнение металла и обеспечивают высокие свойства сварных соединений.

отсюда

Вопросы и ответы по сварке. Вопрос №52.

Как сварить медь и ее сплавы неплавящимся электродом?

Сварку меди неплавящимся электродом выполняют с использованием присадки из раскисленной меди, медно-никелевого сплава (МНЖКТ 5–1–0,2–0,2), бронзы (Бр. КМц 3–1, Бр. ОЦ4–3), а также специальных сплавов, содержащих эффективные раскислители — РЗМ. Сварку вольфрамовым электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. Медь толщиной до 6 мм можно сваривать без разделки кромок. Для металла больших толщин применяют V–образную или Х–образную разделку с углом раскрытия 60–70°. Неплавящимся вольфрамовым электродом сваривают в аргоне без предварительного подогрева медь толщиной до 6 мм, в гелии и азоте — толщиной до 8 мм.

Техника сварки в разных защитных средах различается в основном необходимостью поддержания разных по длине дуг. Для аргона и гелия длина дуги должна быть как можно меньше (обычно около 3 мм). Значительно длиннее дуга в азоте (около 12 мм). Поэтому в зависимости от среды, в которой выполняют сварку меди, резко различаются и статические характеристики дуг — зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока (рис. 1). При данном сварочном токе напряжение дуги, а следовательно, ее мощность и тепловложение самые высокие в азоте (в 3–4 раза больше, чем в аргоне). В гелии эти показатели примерно в два раза выше, чем в аргоне.

Рис. 1. Статические характеристики дуг при сварке меди неплавящимся электродом в разных защитных газах. Длина дуги: N2 – 12 мм; Не – 3 мм; Ar – 3 мм.

При сварке в азоте швы более склонны к порообразованию, особенно при малых размерах сварочной ванны и повышенной скорости ее охлаждения. Это объясняется тем, что в азоте металл сварочной ванны проявляет тенденцию к уменьшению жидкотекучести. Расход защитного газа зависит во многом от его теплофизических свойств и плотности: аргона — 8–10; гелия — 10–20 и более; азота — 15–20 л/мин. Смеси газов применяют для сварки меди редко. Для повышения скорости сварки рекомендуют смесь аргона с 30% азота или гелия.

При сварке используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.

Сварку в среде аргона обычно ведут справа налево при наклоне электрода по отношению к изделию углом вперед на 80–90°; угол наклона присадочной проволоки 10–15°; вылет вольфрамового электрода 5–7 мм. При сварке в среде азота применяют пониженные по сравнению с аргоном сварочные токи (таблица). В качестве присадочного металла используют раскисленную медь и те же сплавы, что и при сварке в аргоне. Оптимальные параметры режимов предварительного подогрева и сварки меди неплавящимся электродом выбирают исходя из номограммы (рис. 2).

Рис. 2. Рекомендуемые режимы подогрева и сварки, формы разделок меди для ручной сварки неплавящимся электродом.

Высокую производительность сварочных работ обеспечивают новые эффективные способы и приемы сварки. К ним относятся ручная гелиево-дуговая сварка меди на форсированных режимах (І_св=700…900 А, U_д=25…30 В), которая позволяет успешно решать вопрос изготовления и ремонта медных конструкций. Резко повышает производительность работ двухдуговая сварка неплавящимся электродом.

Сварку неплавящимся электродом применяют для листовой латуни малых толщин — до 3–4 мм. При сварке латуни плавящимся электродом используют бронзу, легированную алюминием с добавкой фосфора. Режимы сварки латуни практически те же, что и при сварке меди. Предварительный подогрев необходим лишь при сварке латуни толщиной более 12 мм.

Сварка в среде инертных газов эффективна для бронзы. В качестве защитного газа используют аргон и гелий. Применение гелия обеспечивает сварку бронз без предварительного подогрева длинной дугой при напряжении на 25% больше, чем при сварке в среде аргона. При ручной сварке тонколистовых бронз (1,0–2,0 мм) неплавящимся электродом в среде аргона Ісв=100…140 А; при автоматической сварке І_св=190…220 А, V_св=30…35 м/ч.

Таблица. Режимы сварки меди в среде аргона вольфрамовым электродом

Толщина свариваемого металла, мм Диаметр электрода, мм Диаметр проволоки, мм Число проходов (кроме подварочного) Сила тока, А Расход аргона, л/мин 1,2* 2,5–3,0 1,6 1 120–130 7,0–8,5 1,5* 2,0 140–150 2,5* 3,5–4,0 2,5–3,0 220–230 7,5–9,5 3,0* 230–240 10,0** 4–4,5 3,0 3 1-й проход 200–350 7–8 5,0 2–й проход 200–350 7,0 6,0 3–й проход 200–400 3,0 Подварочный шов 250–350 12** 4–4,5 3,0 4 1–й проход 250–350 8–10 5,0 2–й проход 250–400 6,0 3–й проход 300–450 6,0 4–й проход 300–450 3,0 Подварочный шов 300–450 19*** 5–5,5 3,0 6 1–й и 2–й проход 250–400 10–12 5,0 3–й и 4–й проход 250–450 6,0 5–й и 6–й проход 300–550 25*** 5–5,5 3,0 8 1–й и 2–й проход 250–400 12–14 5,0 3–й и 4–й проход 300–450 6,0 5–й и 6–й проход 300–550 6,0 5–й и 6–й проход 350–600 * Без разделки кромок. ** V–образная разделка кромок, a=70…90°. *** Х–образная разделка кромок, a=70…90°.

отсюда

Вопросы и ответы по сварке. Вопрос №75.

Расскажите, пожалуйста, о газовой сварке меди.

Медь относят к трудносвариваемым металлам, требующим достаточно высокой квалификации сварщика. Поэтому газовую сварку меди зачастую используют лишь в единичном производстве и при ремонтных работах. Затруднения, возникающие при газовой сварке меди, связаны с ее способностью окисляться с образованием закиси меди (Cu²O). Наличие этого оксида в виде эвтектики в зоне термического влияния снижает прочность и пластичность сварного соединения. Кроме того, закись меди является источником образования мелких трещин в расплавленном металле в результате взаимодействия ее с водородом пламени. Это явление называют «водородной болезнью» меди. Поэтому при газовой сварке необходимо использовать эффективные флюсы, роль которых заключается в растворении образующихся оксидов, в том числе и закиси меди, с переводом их в легкоплавкие шлаки, а также в предохранении расплавленного металла от дальнейшего окисления.

Рекомендуемые для газовой сварки меди присадочные металлы приведены в табл. 1, а составы флюсов — в табл. 2.

Таблица 1. Присадочные металлы для сварки меди

Марка меди по ГОСТ 16130 Характеристика состава Назначение Рекомендуемый интервал свариваемых толщин, мм М–1 Медь чистая электролитическая Для ответственных конструкций небольшой толщины 1–2 МСр–1 Медь с 0,8–1,2% серебра Для ответственных конструкций 1–10 МНЖ–5–1 Медь с 0,2% фосфора 3–10 МНЖКТ–5–1–0,2–0,2 Медь с 0,2% фосфора, 0,3% кремния, 0,2% марганца Более 10

Таблица 2. Флюсы для газовой сварки меди и ее сплавов

№ флюса 1 2 3 4 5 6 7 8 Состав, % Прокаленная бура 100 — 50 75 50 50 70 56 Борная кислота — 100 50 25 35 — 10 — Фосфорнокислый калий — — — — 15 15 — — Кварцевый песок — — — — — 15 — — Древесный уголь — — — — — 20 — — Поваренная соль — — — — — — 20 22 Углекислый калий (поташ) — — — — — — — 22

Медь обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью (в 6–7 раз выше, чем у стали), повышенным коэффициентом линейного расширения при нагревании (в 1,5 раза выше, чем у стали). Эти свойства обуславливают бОльшую, чем при сварке стали, зону термического влияния и приводят к появлению значительных тепловых деформаций, которые могут вызывать при охлаждении сварного шва значительные напряжения. Наличие остаточных напряжений в сочетании со снижением прочности и пластичности меди в области температур 250–500 °С неблагоприятно сказывается на сопротивлении трещинообразованию в сварном соединении при его охлаждении. Технологическими приемами удается устранить вредные последствия специфических свойств меди. Так, ведение сварки с возможно большей скоростью способствует уменьшению продолжительности контакта пламени с жидким металлом.

Для компенсации больших теплопотерь металла рекомендуется использовать предварительный или сопутствующий подогрев кромок металла и более мощное пламя. Для сварки металла толщиной более 10 мм следует применять две горелки, из которых одну использовать для подогрева. Обычно наконечник горелки выбирают на 1–2 номера больше, чем при сварке стали. Для уменьшения вредного воздействия кислорода и ацетилена на металл шва используют нормальное пламя.

Разрушению оксидных прослоек после сварки способствует проковка металла шва в горячем состоянии.

При сварке медных деталей, как правило, используют стыковые и угловые соединения. Сварку встык (тавровое соединение) применяют только при ремонте. Сварку внахлестку не рекомендуют. Медь сваривают в один слой, так как при наложении второго слоя возможно образование трещин. Последовательность операций и техника газовой сварки меди приведены в табл. 3. При правильно выполненной сварке, последующей проковке и термообработке сварные швы имеют прочность 166–215 МПа и угол загиба 120–180°.

Таблица 3. Последовательность операций и техника газовой сварки меди

Процесс Операции и техника сварки Комментарий специалиста Подготовка деталей под сварку Зачистить кромки и прилегающий металл от окалины и загрязнений механическим способом или химическим травлением — Разделать кромки под сварку с учетом толщины свариваемых элементов и вида соединения (угловое или стыковое) При массовом производстве выполняют на строгальных или фрезерных станках, в единичном — пневмозубильным или наждачным кругом Собрать детали под сварку в кондукторе и прихватить короткими швами длиной не более 5 мм при сварке небольших узлов из тонкого металла с расстояниями между ними 50–100 мм. При сварке больших толщин длина прихваток 20–30 мм, а расстояние между ними 300–500 мм При сварке длинных листов желательно их не закреплять Установка детали под сварку Установить деталь в зоне действия вытяжной вентиляции с расположением свариваемых листов в нижнем положении под углом 7–10° к горизонтальной плоскости для лучшего заполнения разделки кромок При больших зазорах для устранения утечки металла рекомендуют под кромками укладывать графитовые подкладки или просушенный асбест Выбор режима и род газа Отрегулировать мощность пламени горелки из расчета 155–175 л/ч ацетилена на 1 мм свариваемой толщины для деталей толщиной 3–4 мм и 175–225 л/ч на 1 мм свариваемой толщины для деталей толщиной 8–10 мм. Установить мягкое нормальное пламя Пламя заменителей ацетилена в смеси с кислородом малопригодно из–за недостаточной концентрации теплоты Нагрев и обработка поверхности дефекта флюсом Нанести флюс в виде пасты на кромки основного металла по 10–12 мм на сторону и присадочный пруток — Нагреть свариваемые кромки с расположением горелки почти под прямым углом к поверхности детали — Подогреть кромки одной или двумя горелками для компенсации интенсивного отвода теплоты в зону термического влияния Нагрев двумя горелками производят при толщине меди более 10 мм Образование сварного соединения Расплавить предварительно выбранный согласно указаниям присадочный пруток, расположив его над местом сварки близко от сварочной ванны для уменьшения ее оксидирования Листовую медь толщиной до 5 мм сваривать левым способом, а большей толщины — правым Установить горелку под углом 30–40° к свариваемому изделию, присадочную проволоку — 30–40°, расположить ядро пламени на расстоянии 6–10 мм от расплавленного металла и выполнить сварку восстановительной зоной пламени в один проход снизу вверх: левым способом при толщине листов до 5 мм, а при большей толщине — правым способом Сварку меди толщиной свыше 10 мм рекомендуют производить одновременно двумя горелками: подогревающей и сварочной Во время сварки периодически добавлять флюс непосредственно в зону сварки на кончике присадочной проволоки, непрерывно перемешивая жидкий металл присадкой, возможно реже извлекая ее из ванночки Сварку начинать с точки, находящейся на расстоянии, равном 1/3 длины шва. Оставшиеся 2/3 длины шва сваривают в обратном направлении. Длинные швы сваривать участками Окончание сварки После сварки шов проковать: при толщине листов до 4 мм — в холодном состоянии, при больших толщинах — при температуре до 500 °С; принять меры предосторожности против резкого охлаждения сварного соединения сквозняком или притоком холодного воздуха. Очистить шов 2%–м раствором азотной или серной кислоты и промыть водой для удаления остатков флюса — Последующая термообработка В пламени сварочной горелки отжиг с нагревом до 500–550 °С и быстрое охлаждение в воде Применяют для придания соединению после проковки высокой пластичности

отсюда