Сварка меди используется в машиностроении, электронной промышленности и приборостроении. Одновременно с этим сварка меди и ее производных - практический навык, благодаря которому мастер может работать с различными металлами. Из-за определенных физических и химических свойств медных элементов их сваривание создает сложную задачу.
Технология сварки меди подразумевают под собой несколько типов, в зависимости от типа сваривания деталей: точечный тип, сварка с применением электродов угольного типа, газовая и дуговая сварка меди. В зависимости от применяемой техники возможно работать методом сварки меди полуавтоматом, сварку инвертором. Также используется механические или термические машины. Не изобретено каких-либо специфических методов, т.е. здесь используются общеизвестные методы сваривания металлов
В чем заключается особенность сварки меди
В процессе сварки меди и ее сплавов существуют такие особые моменты как:
- медные элементы имеют высокую теплопроводностью. Т.е. в процессе работы нужно применять специальную дугу. Механизм дуги и ее использование в процессе сварки позволяют развить гораздо большее значение тепловой мощности и одновременно с этим отводить определенное количество теплоты. Это необходимо из-за значения теплопроводности для меди и ее сплавов. Например, при сравнении теплопроводности меди с другими металлами получим: теплопроводность меди в среднем в 6 раз превышает теплопроводность железных деталей. Это значит, что для нагревания меди требуется меньшее количество тепловой энергии и времени, требующемуся для расплавления детали.
- сварка меди и ее сплавов сопровождается стеканием материала при процессе плавления. Для предотвращения такой проблемы в методах сваривания меди используется минимальные размеры сварочных ванн. Но расплавленный металл должен довольно остывать с большой скоростью.
- технология сварки медных сплавов в нижних положениях подразумевает эксплуатацию дополнительной подушки, чтобы избежать прожига металлического элемента.
- расплавленная медь входит в быстротечную реакцию с кислородными основаниями. В такой ситуации на шве образуются расширения, что приводит к ухудшению качества шва изделия. Это называется «кислородная болезнь медных соединений». Поэтому используется газовая сварка меди. В процессе работы расплавленная часть меди вступает в реакцию с компонентами флюса и покрытий, которые находятся на электродах.
- медь окисляется, активно взаимодействуя с кислородом. Образовавшаяся оксидная пленка на поверхности более тугоплавка, по сравнению с медными деталями. Кислород ухудшает общие характеристики меди и ее сплавов. По этой причине используется пруток для сварки меди, содержащий соединений марганца и кремния.
- сварка медных сплавов сопровождается линейным расширение (которое больше по сравнению с иными металлическими деталями). То есть металл имеет риски деформации и образования тепловых трещин. Для решения этой проблемы в начале процесса медь разогревают от 280 единиц по шкале Цельсия.
Примером такого сплава является латунь. Латунь является одним из наиболее распространенных и используемых соединений меди. В составе такого соединения меди на втором месте находится цинк. Поэтому в процессе сварки меди и латуни применяется защитная среда, состоящая из газа, содержащего аргон.
Особенности сварки медных сплавов позволяют выбирать из нескольких методов сваривания элементов. Так, точечная сварка меди – метод сваривания, позволяющий качественно соединить детали. Точечный контактный тип сварки меди отличается быстротой сваривания разогретых деталей (процесс соединения длится микросекунды). В работе мастер использует относительно небольшие значения электрического напряжения в пределах 2-3 В. Опытные сварщики рекомендуют использовать в работе постоянное прямое напряжение, проходящие по дуге.
Так же при осуществлении метода точечной контактной сварки металл расплавляется на минимальной площади. В целом, современные технологии сводят к минимуму шанс возникновения деформаций медных швов при грамотном подходе сварщика. Контактное сваривания используется не так часто. Чаще необходимо использовать контактную сварку для несколько деталей в форме ленточек, труб и проволоки.
Стоит отметить, что для упрощения процесса работы со сплавами меди может быть использован комбинированный тип сварки металлов с медью. Это может быть комбинация медных и железных соединений, медных и стальных и т.д.
Что нужно сделать до начала сварки?
Для получения желаемого результата мастеру необходимо провести несколько подготовительных работ перед свариванием медных деталей. Основной пункт, на которой стоит внимания – вид соединяемых деталей (труба, листы и т.д.). Технику сваривания меди можно сравнить со сваркой стали. На производствах при необходимости соединения меди и стали используют метод сварки взрывом.
В зависимости от типа детали необходимо разделить ее на несколько равных частей, не используя при этом болгарную пилу или другие инструменты похожего типа. Сварщики используют для работы с медью и ее сплавами медные прутки или латунные модели. Эти элементы относятся к технологиям дугового типа сваривания медных деталей.
Сварка сплавов на медной основе может потребовать очистить деталь от грязи, элементов окисления и т.д. Этот процесс осуществляется механическим методом с использованием шлифовки. Если металл блестит, то на поверхности не осталось посторонних элементов. Очистить поверхность медной детали можно осуществить с помощью химических растворителей или использовать механические методы (например, наждачная бумага)
Следующий шаг – это вытравление в растворе кислот. Лучшим вариантом для этого шага является проведение травление в растворе, изготовленном самостоятельно. Мастер может использовать растворы, содержащие азотную, соляную или серную кислоту. Завершив обработку, необходимо промыть медную деталь в воду и обсушить. Подготовка деталей под сварку подразумевает под собой подгонку деталей друг к другу по всей длине с помощью механизмов, обеспечивающих неподвижность и надежность фиксации образца на рабочей поверхности. Но сварщик должен исключить появление натяжения детали, так как это увеличит риск появления различного типа деформаций в готовом изделии.
Что требует особого внимания?
Внимание следует уделить следующему моменту: процесс сварки нужно проводить с максимальной скоростью и не совершать остановок. Основная часть деталь не должна расплавиться или деформироваться. Исключение появляется в случае если необходимо сварить медную деталь, толщина которой больше 8 мм, то необходимо сварить шов за 3 прохода. В таком случае после каждого прохода потребуется очищать предыдущий шов до того, как начать сваривать новый. Если мастер работает с деталью такого типа, то увеличивается вероятность включение шлака в сварочный медный шов. При большой толщине свариваемых деталей необходимо контролировать величину зазора в сварочном процессе. Рекомендуется оставлять зазор, который составляет около 2,5% от величины сварочного шва медных деталей. Если детали не раздвигают в процессе работы, то сварщик делает прихват деталей короткими швами.
Техническая подготовка к сварке
До начала работ необходимо определить показание сварочного тока. Для этого существует следующие правило: нужно умножить толщину детали, указанную в миллиметрах, на 100. Полученное число служит ориентировочным значением тока, так как опытный сварщик может настроить более точное значение. Сваривание медных деталей и соединений меди происходит исключительно под постоянным током. Переменный ток допускается к использованию при использовании комбинации меди и железа. В такой ситуации значение тока увеличивается как минимум на 40 %. Но для легкого осуществления процесса обработки медной бронзы сварщику необходимо использовать именно переменный электрический ток.
Если требуется соединить небольшие детали (общий размер которых составляет около 1 см), то такие детали разогревают в печи и стыкуют друг с другом.
Методы сварки
Сварка меди газом подразумевает под собой применение сильного пламени, горящего газа. Мастер может использовать в работе аргон, азот или гелий. Также, возможно использование смешение этих газов. Расход газа в единицу времени работы имеет четкие границы значений. Например, при использовании аргона за 1 минуту необходимо использоваться количества газа, не превышающее 10 литров, при использовании гелия – не более 20 литров и т.д. Чаще всего используется ориентировочная таблица для газа аргона. В таблицах такого типа и статьях, сопровождающих их, рассматриваются значения сварочного тока, расход газа, диаметры электродов и присадочной проволоки, которые необходимы для определенного значения толщины изделия или детали.
В процессе соединения медных деталей с помощью аргона принято делать шов в направлении справа-налево, рабочая часть аппарата при этом располагается строго перпендикулярно поверхности, на которой закреплены свариваемые детали.
Принято делать газовую сварку меди в один слой. Так как при повторной сварке увеличивается риск образования трещин из-за повышения температуры в шве. По этой причине мастеру нужно обеспечить высокую скорость охлаждения медной детали. При газовой сварке меди используется бура, которая выступает в качестве флюса, с содержанием некоторой концентрации дополнительных веществ. В зависимости от температуры нагрева флюса разделяют такие виды припоев, как: высокотемпературные и низкотемпературные. Для борьбы с появлением коррозии на припое в составе обязательно присутствует цинк.
Отталкиваясь от опыта мастера и типа шва, в индивидуальном порядке подбирается скорость сварки. Более опытные сварщики способны сократить время, требуемое для сваривания деталей. Обычно скорость для сварки меди используется в диапазоне от 15 до 18 м/час.
Сварщики с большим опытом могут говорить, что сварка меди с помощью аргона – один из лучших методов для осуществления этого процесса. Такой метод позволяет получить идеальный сварочный шов. По этой причине сварка меди газом аргоном может использоваться при изготовлении декоративных вещей.
Электроды в процессе сварки
Электроды для сварки меди при использовании технологии сварки полуавтоматом выпускаются на длину, которая не превышает 7 мм. Такие электроды должны иметь защитное покрытие по все своей поверхности. Это обеспечивает однородность металлического элемента.
Принято использовать электроды, изготовленные из графита или угля. Также допускается использование вольфрамовых электродов, но они имеют значительно большие расход в сравнении с угольными и графитными. Угольные и графитовые наконечники электродов принято затачивать на конус, который занимает третью часть его длины. Тогда на такой электрод приходится плотность тока, примерно равная 300 А/см2.
Использование электрода угольного типа при сварке медного образца напоминает по своему принципу работы сварку с горелкой. Но спектр применения угольных электродов ограничен размерами деталей. Т.е. толщина свариваемых медных деталей не может быть больше 15 мм. Если толщина превышает это значение, то рекомендуется выбрать электрод другого типа.
Элементами, которые входят в состав электрода, вступают в химическую реакцию с нагретым медным швом. Это позволяет укрепить сварочный шов благодаря кремнию, фосфору и др. Происходит так называемое «раскисление шва».
Если в составе электрода присутствует бронза в некотором количестве, то это влияет на общую скорость сварочного процесса. Т.к. бронзовый электрод способен расплавиться быстрее, то и процесс сварки будет происходить быстрее.
Присадочная проволока
Дополнительным элементом выступает присадочная проволока. Обычно используется проволока для сварки из медно-никелевых сплава. Материал присадочной проволоки выбирается так, чтобы температура плавления металла оказалась больше температуры металла, взятого за основной. Для исключения вероятности попадания уже расплавленного металла на электроды необходимо расположить присадочную проволоку на краю сварочной области.
Использование методов автомата и полуавтомата повсеместно используется на крупных металлургических производствах. Но предварительно, до сварки меди методом автомата, нужно зачистить кромки деталей. Также по технологии не требуется оставлять зазоры при сваривании крупных деталей, изготовленных из меди.
Алгоритм работы
Зная из каких шагов состоит подготовка к процессу сварки меди и процессы, которые будут происходит в разных элементах, весь процесс сварки представляется следующим списком:
- собрать замкнутую электрическую цепь, подсоединив сварочные провода, обладающие обратной полярностью;
- проложить защитный экран, который обеспечит формирование равномерного шва и снизит вероятность появления тепловых трещин;
- включить в сеть инвертор, на котором установлены параметры, необходимые для сваривания конкретных медных деталей;
- поджечь дугу. В момент, когда она находится вне сварочной области;
- нанести флюс;
- сформировать сварочный шов в результате одного прохода между деталями;
- отключить инвертор от электрической сети;
- дождаться охлаждения детали, в результате естественного теплообмена с окружающей деталь средой.
Качество сварки медных деталей осуществляется по стандартам ГОСТа на производствах с помощью технического внешнего осмотра, ультразвукового метода для определения толщины шва и магнитного метода. Для предотвращения снижения качества швов мастер наносит швы обратно-ступенчатым методом.
Соединение деталей из меди может понадобиться даже в домашних условиях. Например, это могут быть элементы водопровода или отопления. Для сварки меди в такой ситуации понадобятся следующие вещи: сварочный пост, насадки, щетки, флюс, наждачная бумага для очищения деталей от грязи. Но если предстоит сварка медных труб, которые относятся к системе распределения газа, нужно выбрать припой, в состав которого входит элемент серебро. Это гарантирует отличную прочность шва и долгий срок эксплуатации элемента. Также, серебро в составе припоя противодействует как внешним, так и внутренним вредным воздействиям окружающей среды.
Если имеется полный набор инструментов, то со сваркой медных элементов отопления способен справиться даже человек без опыта. Главное внимательно следовать инструкциям и ознакомиться с полным процессом работы, оценить возможности возникновения проблем и найти их решения. Купить сплавы оптом от производителя Zpsplav