Общие сведения о сварке меди

Создание неразъемных соединений металлических деталей методом сварки реализуется путем образования связей на межатомном уровне между соединяемыми частями этих деталей при совместном воздействии нагрева и пластического деформирования (сжатия) в зоне сварного контакта. Но там, где для сварки стальных материалов срабатывает эта технологическая формула, то есть «нагрей, расплавь, прижми, дай остыть шву и убери с него шлаки», для сварки меди такой простой подход неосуществим.Трубы

Существенное отличие теплофизических свойств меди от параметров стали внесло свои коррективы и в технологии сварки, учитывающие нюансы поведения меди в расплавленном состоянии:

  • Расплавленная медь является очень текучим веществом, что негативно сказывается при выполнении сварных швов различных пространственных положений;
  • Расплавленная медь химически активна с газами окружающей среды, что приводит к засорению сварочной ванны различными соединениями меди, ухудшающими качество работы.

Особенности свариваемости меди

В процессе сварки меди возникают следующие негативные факторы, затрудняющие получение качественного результата:

  • Высокое значение коэффициента линейного расширения, в полтора раза превышающее аналог для стали, провоцирует глубокую усадку в процессе быстрого твердения, что приводит к появлению горячих трещин;
  • Эта же причина вынуждает проводить сварку по прихваткам или использовать жесткое закрепление кромок;
  • Высокая теплопроводность меди создает предельно большие градиенты температуры, что приводит к высокой скорости охлаждения металла и, соответственно, малому времени существования ванны сварочной. Это требует использования дополнительных энергозатрат, ведущих к усложнению и удорожанию технологии сварки меди;
  • Высокая текучесть расплавленной меди препятствует выполнению на весу односторонней стыковой сварки при полном проплавлении кромок с хорошо сформированным швом на обратной стороне. Это вынуждает применять с противоположной стороны подкладки, плотно прижатые к поверхности свариваемого металла;
  • Повышенная склонность расплавленной меди к окислению приводит к образованию тугоплавких окислов, создающих хрупкие зоны и трещины в области термообработки;
  • Возросшая химическая активность расплавленной меди также способствует растворению в ней водорода, который реагирует в зоне сварки с кислородом, образуя водяные пары. А те, в свою очередь, приводят к порам и трещинам в процессе кристаллизации, что у сварщиков называют водородной болезнью.

Следует отметить еще один существенный фактор, сопутствующий сварке меди. У меди в диапазоне температур от 250 до 550 градусов Ц одновременно снижаются прочность и пластичность. Чтобы не допустить появления прочностных трещин, технологи не рекомендуют применять какие-либо жесткие закрепления. Под эту категорию попадают и двухпроходные сварные швы, поскольку первый проход уже создал жесткие закрепления. То есть делать второй проход не допустим.

В этой ситуации рекомендуется замена жестких прихваток на скользящие закрепления.

Основные способы сварки медных деталей

Несмотря на такое обилие негативных факторов, сопровождающих сварочные процессы с медью, существуют различные технологии, позволяющие даже проводить сварку меди в домашних условиях.Труба

Выбор технологии определяется:

  • Назначением сварного изделия;
  • Сложностью изделия, наличием криволинейных или коротких швов и их пространственным положением;
  • Количеством изделий (единичное изделие, малая партия или серия);
  • Требованиями к качеству.

В число наиболее распространенных сварочных технологий для меди входят следующие способы:

  • Полуавтоматическая сварка плавящимися электродами;
  • Автоматическая, плавящимися электродами в среде защитного газа;
  • Ручная дуговая сварка неплавящимися электродами;
  • Сварка угольными или графитовыми электродами;
  • Ручная дуговая, покрытыми электродами;
  • Газовая сварка (или сварка ацетилено-кислородным пламенем);
  • Автоматическая сварка под флюсом;
  • Электрошлаковая сварка.

Автоматическая сварка под флюсом и электрошлаковая сварка относятся к высокопроизводительным способам и используются в серийном производстве. Другие же технологии применяются в единичном и мелкосерийном производстве.

Электроды, используемые для сварки меди

ЭлектродыВ сварочных технологиях для меди не обойтись без специальных электродов, покрываемых  различными видами обмазки. Предназначение обмазки электродов для сварки меди следующее:

  • Продуцирование шлака, появляющегося с окислами меди и препятствующего взаимодействию сварного шва и воздуха;
  • Заполнение убыли выгорающих элементов и введение в тело шва новых элементов;
  • Увеличение устойчивости дуги;
  • Продуцированный материалом обмазки шлаковый покров замедляет излишне быстрое остывание расплава меди.

Электроды, используемые в сварочных технологиях, разделены на два вида:

  • Плавящиеся, изготовленные из металлических материалов – меди, алюминия, стали или чугуна;
  • Неплавящиеся, изготовленные из синтетического графита, электротехнического угля, вольфрама и других тугоплавких по сравнению с медью материалов.

Сварка с использованием угольных или графитовых электродов

Сварка меди угольным электродом используется не так часто, так как она относится к категории малопроизводительных процессов. Довольно часто этот способ применяется для соединения медных проводов. Полученные соединения многократно превосходят по надежности скрученные или паяные соединения.Электроды для сварки

Мотивация применения графитовых и угольных электродов заключается в существенном различии температур плавления материалов:

  • У меди температура плавления составляет 1080 градусов;
  • Температура плавления электродов угольных и графитовых превышает 3800 градусов.

Более раннее плавление меди позволяет многократно использовать такие электроды.

До температуры плавления меди электроды нагреваются очень быстро. Для получения нормальной устойчивой дуги достаточно тока силой 5-10 Ампер.

Газовая сварка

Относится к наиболее популярным способам сварки меди, отличается высокой прочностью сварного шва. Чаще всего востребована при ремонтных работах и для изготовления единичных изделий. Газовая сварка ведется ацетилено-кислородным пламенем при использовании флюсов и присадочной проволоки для сварки меди. В качестве простейшего флюса используется бура.

Чистую медь для присадки брать не рекомендуется, в составе обязательно должны присутствовать кремний, фосфор, цинк и серебро.

Ручная дуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом

Этот способ используется для ремонта медных изделий и конструкций, особенно эффективен для применения в неудобных или труднодоступных местах. Реализуется путем сварки вольфрамовым электродом с защитной газовой среде аргона, азота, гелия. Поскольку чаще всего используется аргон, сварку часто называют аргоно-дуговой сваркой меди. У этого способа достойная репутация, им пользуются не только в производстве, но и в бытовых условиях. Применяются самодельные «сварочники», работающие на постоянном токе.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*