Зварювання міді використовується в машинобудуванні, електронній промисловості та приладобудуванні. Одночасно з цим зварювання міді та її похідних – практична навичка, завдяки якій майстер може працювати з різними металами. Через певні фізичні та хімічні властивості мідних елементів їх зварювання створює складне завдання.
Технологія зварювання міді мають на увазі під собою кілька типів, залежно від типу зварювання деталей: точковий тип, зварювання із застосуванням електродів вугільного типу, газове та дугове зварювання міді . Залежно від використовуваної техніки можна працювати шляхом зварювання міді напівавтоматом , зварювання інвертором. Також використовують механічні або термічні машини. Не винайдено якихось специфічних методів, тобто. тут використовуються загальновідомі методи зварювання металів
У чому полягає особливість зварювання міді
У процесі зварювання міді та її сплавів існують такі особливі моменти як:
- Мідні елементи мають високу теплопровідність. Тобто. У процесі роботи необхідно використовувати спеціальну дугу. Механізм дуги та її використання в процесі зварювання дозволяють розвинути набагато більше значення теплової потужності та одночасно з цим відводити певну кількість теплоти. Це необхідно через значення теплопровідності для міді та її сплавів. Наприклад, при порівнянні теплопровідності міді з іншими металами отримаємо: теплопровідність міді в середньому у 6 разів перевищує теплопровідність залізних деталей. Це означає, що для нагрівання міді потрібна менша кількість теплової енергії та часу, який потрібний для розплавлення деталі.
- зварювання міді та її сплавів супроводжується стіканням матеріалу при процесі плавлення. Для запобігання такій проблемі в методах зварювання міді використовують мінімальні розміри зварювальних ванн. Але розплавлений метал повинен досить остигати з великою швидкістю.
- технологія зварювання мідних сплавів у нижніх положеннях передбачає експлуатацію додаткової подушки, щоб уникнути пропалювання металевого елемента.
- розплавлена мідь входить у швидкоплинну реакцію з кисневими основами. У такій ситуації на шві утворюються розширення, що призводить до погіршення якості шва виробу. Це називається "киснева хвороба мідних сполук". Тому використовується газове зварювання міді. У процесі роботи розплавлена частина міді вступає у реакцію з компонентами флюсу та покриттів, що знаходяться на електродах.
- мідь окислюється, активно взаємодіючи із киснем. Оксидна плівка, що утворилася, на поверхні більш тугоплавка, в порівнянні з мідними деталями. Кисень погіршує загальні характеристики міді та її сплавів. З цієї причини використовується пруток для зварювання міді , що містить сполук марганцю та кремнію.
- зварювання мідних сплавів супроводжується лінійним розширенням (яке більше в порівнянні з іншими металевими деталями). Тобто метал має ризики деформації та утворення теплових тріщин. Для вирішення цієї проблеми на початку процесу мідь розігрівають від 280 одиниць за шкалою Цельсія.
Приклад такого сплаву є латунь. Латунь є одним з найпоширеніших сполук міді, що використовуються. У складі такого з'єднання міді на другому місці знаходиться цинк. Тому в процесі зварювання міді та латуні застосовується захисне середовище, що складається з газу, що містить аргон.
Особливості зварювання мідних сплавів дозволяють вибирати із кількох методів зварювання елементів. Так, точкове зварювання міді – метод зварювання, що дозволяє якісно з'єднати деталі. Точковий контактний тип зварювання міді відрізняється швидкістю зварювання розігрітих деталей (процес з'єднання триває мікросекунди). У роботі майстер використовує відносно невеликі значення електричної напруги в межах 2-3 В. Досвідчені зварювальники рекомендують використовувати в роботі постійну пряму напругу, що проходить дугою.
Також при здійсненні методу точкового контактного зварювання метал розплавляється на мінімальній площі. У цілому нині, сучасні технології зводять до мінімуму шанс виникнення деформацій мідних швів при грамотному підході зварювальника. Контактне зварювання використовується не так часто. Найчастіше необхідно використовувати контактне зварювання для декількох деталей у формі стрічок, труб та дроту.
Для спрощення процесу роботи зі сплавами міді може бути використаний комбінований тип зварювання металів з міддю . Це може бути комбінація мідних та залізних сполук, мідних та сталевих і т.д.
Що потрібно зробити до початку зварювання?
Для отримання бажаного результату майстру необхідно провести підготовчі роботи перед зварюванням мідних деталей. Основний пункт, на якій стоїть уваги - вид деталей, що з'єднуються (труба, листи і т.д.). Техніку зварювання міді можна порівняти зі зварюванням сталі. На виробництвах при необхідності з'єднання міді та сталі використовують метод зварювання вибухом.
Залежно від типу деталі необхідно розділити її на кілька рівних частин, не використовуючи болгарну пилку або інші інструменти схожого типу. Зварювальники використовують для роботи з міддю та її сплавами мідні прутки або латунні моделі. Ці елементи належать до технологій дугового типу зварювання мідних деталей.
Зварювання сплавів на мідній основі може вимагати очистити деталь від бруду, елементів окиснення тощо. Цей процес здійснюється механічним методом із використанням шліфування. Якщо метал блищить, то поверхні не залишилося сторонніх елементів. Очистити поверхню мідної деталі можна за допомогою хімічних розчинників або використовувати механічні методи (наприклад, папір наждачки)
Наступний крок – це витравлення у розчині кислот. Найкращим варіантом для цього кроку є проведення травлення у розчині, виготовленому самостійно. Майстер може використовувати розчини, що містять азотну, соляну чи сірчану кислоту. Завершивши обробку, необхідно промити мідну деталь у воду та обсушити. Підготовка деталей під зварювання має на увазі під собою припасування деталей один до одного по всій довжині за допомогою механізмів, що забезпечують нерухомість і надійність фіксації зразка на робочій поверхні. Але зварювальник повинен виключити появу натягу деталі, оскільки це збільшить ризик появи різного типу деформацій у готовому виробі.
Що потребує особливої уваги?
Увага слід приділити наступному моменту: процес зварювання потрібно проводити з максимальною швидкістю і не зупиняти. Основна частина деталь повинна розплавитися чи деформуватися. Виняток виникає якщо необхідно зварити мідну деталь, товщина якої більше 8 мм, то потрібно зварити шов за 3 проходи. У такому разі після кожного проходу потрібно очищати попередній шов до того, як почати зварювати новий. Якщо майстер працює з деталлю такого типу, то збільшується ймовірність включення шлаку в мідний зварювальний шов. При великій товщині деталей, що зварюються необхідно контролювати величину зазору в зварювальному процесі. Рекомендується залишати проміжок, який становить близько 2,5% від величини зварювального шва мідних деталей. Якщо деталі не розсувають у процесі роботи, то зварювальник робить прихват деталей короткими швами.
Технічна підготовка до зварювання
До початку робіт необхідно визначити показання зварювального струму. Для цього існує наступне правило: потрібно помножити товщину деталі, вказану в міліметрах, на 100. Отримане число служить орієнтовним значенням струму, оскільки досвідчений зварювальник може налаштувати точніше значення. Зварювання мідних деталей та з'єднань міді відбувається виключно під постійним струмом. Змінний струм допускається до використання при використанні комбінації міді та заліза. У такій ситуації значення струму збільшується як мінімум на 40%. Але для легкого здійснення процесу обробки мідної бронзи зварювальнику необхідно використовувати саме змінний електричний струм.
Якщо потрібно з'єднати невеликі деталі (загальний розмір яких становить близько 1 см), такі деталі розігрівають в печі і стикують один з одним.
Методи зварювання
Зварювання міді газом передбачає застосування сильного полум'я, що горить газу. Майстер може використовувати у роботі аргон, азот чи гелій. Також, можливе використання змішування цих газів. Витрата газу за одиницю часу роботи має чіткі межі значень. Наприклад, при використанні аргону за 1 хвилину необхідно використовувати кількість газу, що не перевищує 10 літрів, при використанні гелію не більше 20 літрів і т.д. Найчастіше використовується орієнтовна таблиця для аргону газу. У таблицях такого типу та статтях , що супроводжують їх, розглядаються значення зварювального струму, витрата газу, діаметри електродів та присадного дроту, які необхідні для певного значення товщини виробу або деталі.
У процесі з'єднання мідних деталей за допомогою аргону прийнято робити шов у напрямку праворуч-наліво, робоча частина апарату при цьому розташовується строго перпендикулярно поверхні, на якій закріплені деталі, що зварюються.
Прийнято робити газове зварювання міді на один шар. Так як при повторному зварюванні збільшується ризик утворення тріщин через підвищення температури у шві. Тому майстру потрібно забезпечити високу швидкість охолодження мідної деталі. При газовому зварюванні міді використовується бура, яка виступає як флюс з вмістом деякої концентрації додаткових речовин. Залежно від температури нагріву флюсу поділяють такі види припоїв, як: високотемпературні та низькотемпературні. Для боротьби з появою корозії на припої у складі обов'язково є цинк.
Відштовхуючись від досвіду майстра та типу шва, в індивідуальному порядку підбирається швидкість зварювання. Більш досвідчені зварювальники здатні скоротити час, потрібний для зварювання деталей. Зазвичай швидкість зварювання міді використовується в діапазоні від 15 до 18 м/год.
Зварювальники з великим досвідом можуть говорити, що зварювання міді за допомогою аргону – один із найкращих методів для здійснення цього процесу. Такий метод дозволяє отримати ідеальний зварювальний шов. Тому зварювання міді газом аргоном може використовуватися при виготовленні декоративних речей.
Електроди в процесі зварювання
Електроди для зварювання міді при використанні технології зварювання напівавтомат випускаються на довжину, яка не перевищує 7 мм. Такі електроди повинні мати захисне покриття на всій своїй поверхні. Це забезпечує однорідність металевого елемента.
Прийнято використовувати електроди, виготовлені із графіту чи вугілля. Також допускається використання вольфрамових електродів, але вони мають значно більші витрати порівняно з вугільними та графітними. Вугільні та графітові наконечники електродів прийнято заточувати на конус, який займає третину його довжини. Тоді такий електрод припадає щільність струму, приблизно рівна 300 А/см2.
Використання електрода вугільного типу при зварюванні мідного зразка нагадує за своїм принципом роботи зварювання з пальником. Але спектр застосування вугільних електродів обмежений розмірами деталей. Тобто. товщина мідних деталей, що зварюються, не може бути більше 15 мм. Якщо товщина перевищує це значення, рекомендується вибрати електрод іншого типу.
Елементами, що входять до складу електрода, вступають у хімічну реакцію із нагрітим мідним швом. Це дозволяє зміцнити зварювальний шов завдяки кремнію, фосфору та ін. Відбувається так зване розкислення шва.
Якщо в складі електрода є бронза в деякій кількості, то це впливає на загальну швидкість зварювального процесу. Т.к. бронзовий електрод здатний розплавитися швидше, і процес зварювання відбуватиметься швидше.
Дріт присадковий
Додатковим елементом виступає присадний дріт. Зазвичай використовується дріт для зварювання з мідно-нікелевого сплаву . Матеріал присадного дроту вибирається так, щоб температура плавлення металу виявилася більшою за температуру металу, взятого за основний. Для виключення ймовірності попадання вже розплавленого металу на електроди необхідно розташувати дріт присадки на краю зварювальної області.
Використання методів автомата та напівавтомата повсюдно використовується на великих металургійних виробництвах. Але попередньо, до зварювання міді за допомогою автомата, необхідно зачистити кромки деталей. Також за технологією не потрібно залишати зазори при зварюванні великих деталей, виготовлених із міді.
Алгоритм роботи
Знаючи з яких кроків полягає підготовка до процесу зварювання міді та процеси, які будуть відбуватися в різних елементах, весь процес зварювання є наступним списком:
- зібрати замкнутий електричний ланцюг, приєднавши зварювальні дроти, що мають зворотну полярність;
- прокласти захисний екран, який забезпечить формування рівномірного шва та знизить ймовірність появи теплових тріщин;
- включити в мережу інвертор, у якому встановлено параметри, необхідні зварювання конкретних мідних деталей;
- підпалити дугу. У момент, коли вона знаходиться поза зварювальною ділянкою;
- нанести флюс;
- сформувати зварювальний шов у результаті одного проходу між деталями;
- вимкнути інвертор від електричної мережі;
- дочекатися охолодження деталі, в результаті природного теплообміну з навколишнім середовищем.
Якість зварювання мідних деталей здійснюється за стандартами ГОСТу на виробництвах за допомогою технічного зовнішнього огляду, ультразвукового методу визначення товщини шва і магнітного методу. Для запобігання зниженню якості швів майстер наносить шви зворотно-ступінчастим методом.
З'єднання деталей із міді може знадобитися навіть у домашніх умовах. Наприклад, це можуть бути елементи водопроводу чи опалення. Для зварювання міді в такій ситуації знадобляться такі речі: зварювальний піст, насадки , щітки, флюс, наждачний папір для очищення деталей від бруду. Але якщо зварювання мідних труб, які відносяться до системи розподілу газу, потрібно вибрати припій, до складу якого входить елемент срібло. Це гарантує відмінну міцність шва та тривалий термін експлуатації елемента. Також срібло у складі припою протидіє як зовнішнім, так і внутрішнім шкідливим впливам навколишнього середовища.
Якщо є повний набір інструментів, то зі зварюванням мідних елементів опалення здатна впоратися навіть людина без досвіду. Головне уважно дотримуватися інструкцій та ознайомитися з повним процесом роботи, оцінити можливості виникнення проблем та знайти їх вирішення. Купити сплави оптом від виробника Zpsplav