Как варить медь, бронзу, латунь, алюминий, титан и их сплавы

Медь. Ее сварка осложняется большой теплопроводностью, присущей меди (выше в шесть раз, чем у железа), способностью сильно окисляться в расплавленном состоянии. Сварка меди сильно осложняется наличием примесей, которые всегда имеются в ее составе. Еще одна особенность — медь в расплавленном состоянии сильно поглощает водород. А это приводит к появлению внутри свариваемого участка пузырьков воды, в результате чего создаются напряжения, что является причиной появления большого числа микротрещин. Это явление получило название водородной болезни меди. Чтобы ее предупредить, следует снижать количество водорода в зоне сварки. Для этого перед сваркой производят прокатку электродов и флюсов, применяют защитные газы.

Ручная сварка угольным электродом находит ограниченное применение, преимущественно для малоответственных изделий. Угольные электроды целесообразно использовать при толщине меди до 15 мм. При больших толщинах лучшие «результаты получают, применяя графитовые электроды. Сварку выполняют электродами, заточенными на конус (на 1/3 его длины), на постоянном токе прямой полярности. Плотность тока на электроде обычно составляет 200—400 А/см2.

При применении угольного электрода сварку надо вести длинной дугой и присадочный материал не погружать в ванну, а держать его под углом приблизительно 30° по отношению к изделию и на расстоянии 5 мм от поверхности расплавленного слоя.

Электрод располагают под углом 75—90° к свариваемому изделию. Углекислый газ, выделяющийся в процессе сварки, недостаточно защищает расплавленный металл от окисления, поэтому применяют присадочный материал с раскислителем — фосфором, а также флюс (94—96% прокаленной буры, 6-4% металлического магния). Флюс наносят на смоченную жидким стеклом поверхность прутка или на свариваемые кромки в виде пудры и просушивают на воздухе.

В случае, если толщина свариваемых деталей меди достигает 5мм, стыковое соединение должно иметь угол среза на кромках до 90°. Непосредственно сварку надо вести на асбестовой (графитовой) основе. Электрод при этом должен иметь угол наклона вперед — 10—20°. Желательна послесварочная проковка по всей длине готового шва.

Соединение из металла толщиной до 5 мм проковывают без подогрева, при большей толщине — с подогретом до 800°С и последующим быстрым охлаждением. Стыковые швы рекомендуется сваривать в один слой с одной стороны, во избежание снижения механических свойств.

Ручную сварку покрытыми электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности короткой дугой без поперечных колебаний. Возвратно-поступательное движение даст оптимальное формирование шва. Если дугу увеличивать, это приведет к разбрызгиванию и существенно ухудшит механические свойства шва.

Если толщина свариваемого листа меди (детали) не превышает 4 мм, сварку можно начинать без подготовки скоса кромок и без предварительного подогрева. При толщине выше 5 мм предварительный подогрев необходим (до 300°С) и разделка кромок под углом 70° обязательна.

Бронза представляет собой сплав меди с оловом (оловянистые бронзы), кремнием (кремнистые бронзы), марганцем, бериллием, фосфором и др. По свариваемости бронзы значительно отличаются друг от друга, поэтому и технология сварки бронз разнообразна. Присадочный материл обычно подбирают близким к химическому составу свариваемого металла. Сварку выполняют постоянным током обратной полярности, не сплошным непрерывным швом, а короткими отрезками.

Латунь — сплав меди с цинком. При сварке латуней лучше всего применять электроды марки ЗТ, учитывающие температуру плавления латуней — 800—1000°С.

Сварка ведется постоянным током обратной полярности короткой дугой. После сварки шов проковывают, а затем отжигают при температуре 600—660°С для выравнивания ее химического состава и придания зерну мелкозернистой структуры.

Сварка алюминия и его сплавов. Алюминий. Начать следует с того, что сварка как алюминия, так и его сплавов осложнена тем, что в процессе сварки на поверхности расплавленного слоя моментально образуется тугоплавкая пленка оксида алюминия. Эта пленка препятствует процессу сплавления отдельных частиц металла. Дело в том, что оксид алюминия плавится при температуре 2050°С, а сам алюминий — 658°С. Чтобы преодолеть эту технологическую трудность, применяют ряд специальных способов.

Первое и важное условие—подготовка к сварке. Соединяемые детали должны быть обязательно обезжирены, при этом уже имеющаяся на поверхности пленка оксида алюминия удаляется. Присадочная проволока обрабатывается таким же способом. Электродные стержни также очищаются перед нанесением на них покрытия.

Металл на ширине 80—100 мм от кромки обезжиривают растворителями (авиационным бензином, техническим ацетоном), затем механической зачисткой или химическим травлением удаляют оксидную пленку.

Удаление пленки оксидов включает следующие операции: травление в течение 0,5—1 мин (состав: раствор едкого натра 50 г и фторида натрия 40 г на 1 л воды); промывку в проточной воде, осветление в течение 1—2 мин в 30%-м растворе азотной кислоты для алюминия и сплавов типа АМц или 25%-м растворе ортофосфорной кислоты для сплавов типа АМг; промывку в проточной, а затем горячей воде; сушку до полного удаления влаги. Обезжиривание и травление рекомендуется выполнять не более чем за 2—4 ч до сварки.

Электроды непосредственно перед сваркой надо просушить в течение двух часов при температуре 200°С.

В связи с тем, что алюминиевый электрод плавится в 2—3 раза быстрее стального, скорость сварки алюминия должна быть соответственно выше. Сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода, так как пленка шлака на кратере и конце электрода препятствует повторному зажиганию дуги. Для обеспечения устойчивого процесса при минимальных потерях на разбрызгивание рекомендуется принимать сварочный ток из расчета не более 60 А на 1 мм диаметра электрода.

Сварка металла толщиной до 2 мм осуществляется без присадки и без разделки кромок, металл толщиной свыше 2 мм сваривают с зазором 0,5—0,7 толщины свариваемых листов или с разделкой кромок. Оксидную пленку удаляют о помощью флюсов АФ-4А.

Ручную сварку покрытыми электродами применяют в основном при изготовлении малонагруженных конструкций из технического алюминия, сплавов типа АМц и АМг, силумина. Использование постоянного тока обратной полярности и предварительного подогрева (для средних толщин — 250—300°С, для больших толщин — до 400°С) обеспечивает требуемое проплавление при умеренных сварочных токах.

Ручная дуговая сварка изделий из технически чистого алюминия производится электродами ОЗА-1, а сварка изделий из силуминов — электродами ОЗА-2. Разработаны новые электроды ОЗА-НА, которые по технологическим характеристикам существенно превосходят электроды серии ОЗА. При использовании этих электродов обеспечивается мелкокапельный перенос электродного металла, хорошее формирование шва в любых пространственных положениях, легкая отделимость шлаковой корки.

Сварка титана и его сплавов. Для того чтобы надежно осуществить сварку титана, надо защитить как зону сварки, так и обратную сторону шва от воздействия атмосферного воздуха.. Для этого делаются удлиненные насадки с отверстиями и защитные козырьки, которые защитят зону сварки. Обратную сторону шва защитит медная или стальная подкладка, которая плотно прижимается к шву.

Каким будет качество сварных соединений — это зависит напрямую от проведенной подготовки кромок деталей и самой титановой проволоки.

Оксидная пленка, образующаяся после горячей обработки, должна быть удалена механическим путем. Титан после этого должен быть протравлен в течение 5—10 мин в смеси солей с кислотами (50 г фторида натрия, 350 мл соляной кислоты и 650 мл воды) при температуре 60°С. Сварка осуществляется вольфрамовым электродом при постоянном источнике тока.

Сварку ведут без колебательных движений горелки, на короткой дуге углом вперед. Угол между электродом и присадочным материалом поддерживают в пределах 90°, подачу присадочной проволоки осуществляют непрерывно. После окончания сварки или обрыва дуги аргон должен подаваться до тех пор, пока металл не остынет примерно до 400°С.

При ручной дуговой сварке титана вольфрамовым электродом диаметром 1,5—2 мм и присадочной проволокой диаметром 2 мм сварочный ток составляет 90— 100 А для металла толщиной 2 мм. Если толщина металла доходит до 4 мм — величина сварочного тока будет равняться 120—140 А.

Другие документы раздела: