§ 89. Сварка кольорових металів
Мідь і її сплави. Загальні відомості. Мідь має високу електропровідність, теплоємність, теплопровідність і корозійну стійкість, а також має досить високу пластичність. У отожженном стані вона не чутлива до низьких температур і зберігає при них високі пластичні властивості. Завдяки перерахованим властивостям мідь і її сплави широко застосовуються в різних галузях народного господарства.
Основні характеристики міді: температура плавлення 1083 ° С, тимчасовий опір ненагартованной міді - 20 кгс / мм 2 (200 МПа), відносне подовження - 50%, щільність - 8,96 г / см 3.
Зварюваність міді в значній мірі залежить від її чистоти: чим менше міститься в міді шкідливих домішок, тим вище її зварюваність. Кращою свариваемостью володіє розкислення мідь, що містить не більше 0,01% кисню. Шкідливими домішками в міді, що знижують механічні властивості і погіршують її зварюваність, є сірка, свинець і вісмут.
Розплавлена мідь інтенсивно розчиняє гази, особливо кисень, при наявності в основному або присадний металі кисню утворюється оксид міді Сu2 О. Закис міді утворює з міддю (основним металом) евтектичних сплав, який плавиться при температурі +1068 ° С, т. Е. При більш низькій температурі, ніж чиста мідь. При кристалізації металу шва евтектика розташовується по межах зерен, а оскільки вона є інтерметаллоідом, то металева зв'язок між зернами міді порушується - зварене з'єднання стає крихким. Тому зварювати мідь слід присадним матеріалом або електродами, що забезпечують хороше розкислення металу зварного шва. Для цього до складу присадного дроту або до складу покриття електродів вводять розкислювачі: фосфор, кремній, марганець, алюміній і ін.
Що знаходиться в розплавленому металі водень також чинить негативний вплив на зварене з'єднання. При кристалізації металу шва водень з'єднується з киснем закису міді, утворюючи при цьому водяні пари, які є причиною водневої хвороби. У момент кристалізації зварного шва водяна пара прагне вийти на поверхню, утворюючи при цьому велику кількість пір і тріщин. Цей процес відбувається за реакцією Сu2 O + H2 = 2Cu + H2 O ↑.
Ручне зварювання вугільним електродом. Зварювання міді вугільним або графітовим електродом (табл. 22) виконують постійним струмом прямої полярності. Довжина дуги повинна бути 35-40 мм, присадним матеріалом служать круглі або прямокутні прутки з міді марки M1 і М2, а також мідні прутки з присадкою фосфору, що є активним розкислювачем. Щоб уникнути перегріву і інтенсивного окислення, металу присадочного прутка при розплавленні, перетин останнього повинно бути 20-25 мм 2.
Флюсом при зварюванні служать плавлення бура або суміш з 95% прокаленной бури і 5% металевого порошкоподібного магнію. Перед зварюванням порошкоподібні флюси наносять на змочену рідким склом поверхню присадочного прутка або зварюються кромки, які потім просушують на повітрі.
Присадний пруток і кромки зварюваного металу перед нанесенням флюсу зачищають металевою щіткою або промивають 10% -ним розчином каустичної соди. Для забезпечення повного провару метал товщиною понад 4 мм повинен мати оброблення крайок з кутом розкриття 70-90 °. Зварювання стиків ведуть на графітової або азбестового підкладці, після зварювання шов проковують і швидко охолоджують.
Ручне зварювання металевим електродом. Металевим електродом зварюють вироби з міді, яка застосовується у вигляді прокату товщиною понад 2 мм.
Зварювання виконують на постійному струмі зворотної полярності при загальному підігріві виробів до 300-400 ° С. Стикові з'єднання при товщині металу до 4 мм зварюють без оброблення крайок. При товщині металу від 5 до 12 мм застосовують V-образну оброблення крайок з кутом розкриття шва 60-70 °.
22. Режими ручного дугового зварювання міді вугільним і графітовим електродами
Електроди «Комсомолець-100» застосовують для зварювання міді, що містить не більше 0,01% кисню, і для зварювання міді зі сталлю. Зварювання виконують короткою дугою на постійному струмі зворотної полярності. Електроди МН-5 застосовують для зварювання трубопроводів з міднонікелевого сплаву МНЖ5-1 між собою, з латунню Л90 і бронзою марки Бр АМц9-2 з товщиною стінок до 5 мм. Зварювання виконують короткою дугою на постійному струмі зворотної полярності.
Електроди призначені для заварки дефектів у виливках з алюмінієвих і алюмінієво-нікелевих бронз. Зварювання виконують короткою дугою на постійному струмі зворотної полярності.
Ручна аргонодуговая зварювання. У разі ручного зварювання міді в захисних газах застосовують інертні гази гелій і аргон. Зварювання виконують вольфрамовим електродом постійним струмом прямої полярності при загальному підігріві вироби до температури 350-400 ° С. Присадним матеріалом служить дріт з бронзи Бр КМЦЗ-1 і ін.
Зварювання ведуть лівим або правим способом. Перед початком зварювання дугу збуджують на графітової або вугільної пластині, а потім переносять на виріб. Запалювати дугу безпосередньо на виробі не рекомендується, так як при цьому відбувається оплавлення і забруднення вольфрамового електрода. Зварювання можна виконувати в нижньому, вертикальному і стельовому положеннях.
У середовищі аргону мідь можна зварювати і змінним струмом, при цьому швидкість зварювання значно нижче, а зовнішній вигляд шва краще, ніж при зварюванні постійним струмом. При зварюванні змінним струмом дротом Бр КМЦЗ-1 бура для розкислення не потрібно, так як розплавлений метал не має поверхневої плівки: вона видаляється, внаслідок катодного розпилення. Катодного розпилення засноване на русі позитивних іонів з великою швидкістю до катода і його бомбардуванню. Процес зварювання відбувається стійко, і зварювання можлива у всіх просторових положеннях.
На рис. 87 показані зразки зварних патрубків діаметром до 80 мм з міді МЗС, виконаних аргонодугового зварюванням із застосуванням дроту Бр КМЦЗ-1 і бури.
Мал. 87. Зразки мідних труб, з'єднаних аргонодугового зварюванням
Питання для самоперевірки
1. Якими способами можна зварювати мідь?
2. Як впливають окис і закис міді на її зварюваність?
3. В чому полягають труднощі зварювання-алюмінію, нікелю, титану.
4. Які причини появи пір при зварюванні міді, алюмінію і Гіта?