Анализ свариваемости сплавов на основе меди (М1) (стр. 4 из 5)
Тонколистовые конструкции с толщиной стенки 1,5-2 мм сваривают встык без разделки или с отбортовкой кромок. Высота отбортовки 1,5-2s (s- толщина свариваемых листов). Листы толщиной до 5 мм сваривают также без разделки кромок, но с зазором до 2мм. Листы толщиной свыше 10мм сваривают с разделкой кромок: под ручную дуговую сварку (РДС) с углом разделки 70° и притуплением кромок до 3мм.
Стыковое соединение сваривают, как правило, на формирующих подкладках из меди, графита, керамики и флюсовой подушке. Тавровые соединения больших толщин для удержания жидкой ванны рекомендуется сваривать в «лодочку».
Применяют прессованные прутки или проволоку диаметром 3-10мм. Химический состав присадочных стержней (проволоки) выбирают в зависимости от требований к сварным швам и метода сварки.
Конструкции из меди сваривают с присадочной проволокой аналогичного состава или легированной фосфором и кремнием до 0,2-0,3%. При введении в сварочную ванну указанных раскислителей происходит восстановление Cu2O. Продукты реакции переходят в шлак, металл шва очищается от кислорода. Для повышения прочностных свойств металла шва используют присадочные стержни, легированные кремнием, фосфором, марганцем, оловом, железом и другими элементами.
Дуговую сварку покрытыми электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности, стремясь поддержать короткую дугу без колебания конца электрода. Силу тока выбирают в зависимости от диаметра электрода. Физические и механические свойства сварных швов обеспечивают соответствующим подбором химического состава электродного стержня и покрытия.
Если при сварке необходимо обеспечить высокие теплопроводность и электропроводимость металла шва, используют электрода «Комсомолец-100» со стержнем из меди (М1).
Автоматическую сварку меди и ее сплавов под флюсом выполняют на постоянном токе обратной полярности. В сочетании с электродной проволокой М1 используют флюсы АН-348, ОСЦ-45, АН-20, АН-26 и другие или керамические флюсы.
Дуговая сварка в среде защитных газов (ручная или автоматическая) может быть выполнена в среде аргона, гелия или их смесей вольфрамовым электродом или плавящейся электродной проволокой.
При сварке в качестве присадочного материала используют сварочную проволоку БрХ0,7, БрКМп3-1 или медь марки М1 с добавкой фосфора и кремния до 0,1-0,2 %. Фосфор и кремний хорошо раскисляют сварочную ванну, снижают пористость и обеспечивают высокие физико-механические свойства сварных швов.
Подготовка под сварку.
Свариваемый металл и электродная проволока перед сваркой тщательно очищаются от окислов механически (шабером, наждаком и прочее)или химически (травлением в растворе, содержащем в 1л 75мл HNO3, 100мл H2SO4, 1мл HCl, остальное- дистиллированная вода, с последующей промывкой в воде, затем обезжириваются).
Выбор технического процесса сварки изделия в первую очередь определяется его назначением, сложностью (наличие коротких или криволинейных швов в различных пространственных положениях, труднодоступных мест) , а также числом изготавливаемых изделий (серия) и требованиями, предъявляемыми к их качеству.
Газовая сварка.
При единичном производстве и ремонтных работах рекомендуется использовать газовую сварку, в процессе которой осуществляется подогрев и начальная термическая обработка изделия. Невысокие температурные градиенты уменьшают воздействие сварочного термического цикла на металл в зоне сварки (шов, зона термического влияния). Возможно Раскисление и легирование металла через присадочную проволоку. Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов.
Газовая горелка- тепловой источник малой сосредоточенности, поэтому для сварки меди желательно использовать ацетиленокислородную сварку, обеспечивающую наибольшую температуру ядра пламени. Для сварки толщин более 10мм рекомендуется применять две горелки, из которых одна используется для подогрева, а вторая для образования сварочной ванны.
Для сварки меди и бронз используют нормальное пламя
, а для сварки латуней 
(с целью уменьшения выгорания цинка).Раскисление металла сварочной ванны, несмотря на защиту от окружающей среды продуктами сгорания, производится извлечение закиси меди флюсами или введением раскислителей через присадочную проволоку.
Сварочные флюсы для меди содержат соединения бора(борная кислота, борный ангидрид, бура), которые растворяют закись меди, образуя легкоплавкую эвтектику, и выводят ее в шлак. Кроме соединений бора, флюсы могут содержать фосфаты. (Табл.4)
Табл.4. Состав Флюсов для сварки меди и ее сплавов % (по массе) [2]
Флюсы наносят на зачищенные и обезжиренные свариваемые кромки по 10-12 мм на сторону. Дополнительно их можно вносить с помощью присадочного металла, на который наносят покрытие из компонентов флюса и жидкого стекла с добавлением древесного угля [10-20%(по массе)].При сварке алюминиевых бронз в состав флюса надо вводить фториды и хлориды, растворяющие Al2O3, который получается при окислении алюминия в составе бронзы.
При сварке Cu толщиной до 3 мм разделку кромок не производят, в качестве присадочной проволоки используют медь М1 или М2, так как медь не успевает существенно окислиться. При больших толщинах применяют присадочную проволоку, легированную раскислителями. При сварке медных сплавов состав присадочной проволоки должен совпадать с составом основного металла. Медь больших толщин сваривают в вертикальном положении. После сварки осуществляют проковку в подогретом состоянии (до 300-400 град.Цельсия) с последующим отжигом. При проковке получается мелкозернистая структура шва и повышаются его пластические свойства.
При правильно выполненной сварке и последующей проковке сварные швы имеют прочность
и угол загиба 120-180°.Ручная сварка.
Выполняется на постоянном токе обратной полярности. Ориентировочные режимы приведены в Табл.5
Медь толщиной до 4 см сваривают без разделки кромок, до 10 мм- с односторонней разделкой при угле скоса кромок до 60-70 град. и притуплении 1,5-3 мм. При большей толщине рекомендуется Х-образная разделка.
Теплопроводность и электропроводность металла шва при сварке покрытыми электродами значительно снижаются. В процессе плавления электрода с покрытием в металл шва переходит часть легирующих компонентов и электропроводность шва составляет порядка 20% от электропроводности меди М1. Механические свойства швов, выполненных дуговой сваркой покрытыми электродами, вполне удовлетворительны:
, угол загиба 180°.Табл.5. Ориентировочные режимы ручной однопроходной сварки меди покрытыми электродами [2]
| Толщина, мм | Диаметр электрода, мм | Ток дуги, А | Напряжение, В |
| 2 | 2-3 | 100-120 | 25-27 |
| 4 | 4-5 | 160-200 | 25-27 |
| 6 | 5-7 | 260-340 | 26-28 |
| 7-8 | 6-7 | 380-400 | 26-28 |
| 9-10 | 6-8 | 400-420 | 28-30 |
Автоматическая сварка под флюсом.
основным преимуществом автоматической сварки Cu под флюсом является возможность получения стабильных высоких механических свойств без предварительного подогрева. Поэтому при изготовлении крупногабаритных сварных конструкций их Cu больших толщин технологический процесс достаточно прост и почти не отличается от процесса сварки сталей.
При сварке меди под такими кислыми флюсами в металл шва переходят Si и Mn, в результате ухудшаются тепло- и электрофизические свойства соединений по сравнению с основным металлом. Применение бескислородных фторидных флюсов, например марки АН-М1, позволяет получать швы, удельное сопротивление которых в 1,5 раза ниже, а теплопроводность в 2 раза выше по сравнению со швами, выполненными под кислым флюсом АН-348А.
Для электродуговой сварки меди используются керамические флюсы: ЖМ-1 для сварки меди и К-13МВТУ для сварки меди со сталью.
Режимы сварки меди под флюсом К-13МВТУ приведены в Табл.6.
Табл.6. Режимы сварки меди под флюсом К-13МВТУ.[2]
| Толщина металла, мм | Диаметр проволоки, мм | Ток, А | Напряжение, В |
| 1-25-6 | 1-22-3 | 160-180400-500 | 26-2728-30 |
Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности при жестком закреплениина подкладках из охлаждающей меди(толщиной до 2,5 мм) или на графите(толщиной 5-6 мм). Состав флюса К-13МВТУ,% (пол массе):
· глинозем-20
· плавиковый шпат-20
· кварцевый песок-8-10
· магнезит-15
· мел-15
· бура безводная-15-19
· порошок алюминия-3-5
Применение керамического флюса позволяет раскислить и легировать металл
шва, электро- и теплопроводность металла шва получаются на уровне исходного металла.