Газ для сварки меди

Такие свойства меди, как высокая теплопроводность, пластичность или коррозионная устойчивость, делают ее востребованной в ряде отраслей. Мастеру, работающему с материалом, приходится сталкиваться с ее сваркой или пайкой. Но выполнить данные операции непросто. О том, как происходит сварка меди, какие способы лучше и чем они осложняются, вы получите ответы из данной статьи.

Специфика материала

Способность меди и сплавов на ее основе (латуни, бронзы) свариваться с различными материалами зависит от имеющихся в составе примесей. Если концентрация в ней серы, свинца, фосфора и подобных элементов минимальна, операцию выполнить проще. Отрицательно на свариваемость материала влияют следующие его особенности:

• способность окисляться, вызывающая возникновение хрупких зон в месте обработки;
• предрасположенность к росту единицы структуры материала также снижает прочность заготовки;
• высокий коэффициент линейного расширения, вызывающий усадку;
• стремление поглощать газы, снижающее прочность шва;
• высокая степень теплопроводности обязывает использовать мощный источник нагрева;
• быстротекучесть (вязкость), затрудняющая сварку в вертикальном или потолочном положении.

Если говорить о видах меди, свариваемой лучше других, к ним относятся раскисленные материалы (М-1р — М-3р). Кислорода у них имеется менее 0,01%.

Чтобы избежать проблем при сварке меди, следуют фундаментальным правилам: использовать газовую либо флюсовую защиту области сварки, а также применяют электроды с раскислителями вроде кремния, марганца или алюминия.

Подготовительный этап

Подобно другим металлам, поверхность медной заготовки требует основательной очистки. Последовательность такова:

• нанести на ветошь ацетон или подобный растворитель;
• с ее помощью убрать грязь, пыль, видимые примеси свинца или серы;
• снять окисную пленку нержавеющей сеткой, щеткой из металла либо подобным абразивом до придания блеска;
• при размере заготовки до 0,5 см ее прогревают температурой 200-300 градусов, больше 0,5 см — не более 700 градусов; габаритные и толстые заготовки дольше прогреваются.

Теперь — об известных методиках работы.

Сварка в режиме ММА (ручная дуговая)

Используется при работе с заготовками толще 2 мм. При этом, исходя из размера заготовки, выбираются параметры электрода и режим сварки. Например, для тонких листов (2-3 мм) достаточно диаметр электрода варьируется от 2 до 4 мм, а ток — от 100 до 160 А.

Иногда начальную величину тока приходится уменьшать, поскольку избыточный нагрев способен прожечь заготовку насквозь. Примерами подходящих изделий являются «Комсомолец-100» и серия «АНЦ/ОЗМ». Перед работой их необходимо прокалить.

Покрытые электроды для сварки меди не гарантируют идеального шва, поскольку результат зависит от фирмы-изготовителя, следования установленным технологиям, специфики прогревания, опыта сварщика. Гораздо предпочтительнее следующий способ.

Сварка в среде аргона (режим TIG)

Швы, полученные данным способом, прочны, аккуратны и долговечны. Используется прямой либо переменный ток. Вновь наблюдается отношение параметров сварки от габаритов заготовки и размера расходного элемента (к примеру, для заготовки толщиной 3 мм подойдут электроды 3,5-4 мм в диаметре, а сила тока составит около 240 А).

Защитными газами при работе выступают азот, гелий, аргон. Последний предпочтителен, поскольку меньше расходуется, снижает вероятность появления пор на шве, гарантирует высокое качество шва.

Примечание — сварка меди аргоном требует использования присадочного прутка (из бронзы или меди). Сгодится жила, изъятая из электрического кабеля. Рекомендуется выбирать пруток с меньшей температурой плавления, чем у обрабатываемого материала.

По ходу работы расплавляемый материал придется «расталкивать» по сторонам с целью надежной состыковки со стенками. Такая сложность, например, не встречается при работе с алюминием.

Заготовки малой толщины варятся прерывисто, а не сплошной линией, чтобы исключить прожигание насквозь.

С использованием флюса (автоматическая сварка)

Особенностью метода выступает возможность получения качественного шва без предварительного нагрева заготовки. В качестве флюса (материал, защищающий сварную зону от атмосферного воздуха и обеспечивающий устойчивое горение дуги) используются фторсодержащие соединения — фториды магния, натрия и бария. Такой подход повышает теплопроводность швов в 2 раза.

Другие примеры флюсов приведены ниже:

• К-13 МВТУ (керамический флюс, применяемый при электродуговой сварке; подходят лишь для тонких металлов);
• серия АН-М (бескислородные фторидные);
• ЖМ-1 (еще один подвид керамических);
• МАТИ-53 (флюс для латуни).

Флюсы из керамики раскисляют материал, а шов приобретает свойства, схожие с характеристиками исходной заготовки.

Автоматическая дуговая сварка применима при сваривании стали с медью; при этом происходит своего рода диффузия материалов.

Электрошлаковая сварка

Используется при работе с толстыми заготовками от 30 до 55 мм. Вновь применяются электроды, только пластинчатого типа, а также легкоплавкие флюсы фторидов натрия, кальция и лития.

• высокие токи процесса (до 1000 А);
• повышенная скорость подачи электрода (до 15 м/ч);
• легкость удаления окалины (шлака);
• отличное качество шва.

Флюс гарантирует постоянство процесса, прогрев места соединения заготовок и плавление кромок на необходимую глубину.

Альтернативные способы

Поскольку медь является металлом с высокой пластичностью, она отлично сваривается любым методом сварки термомеханического класса, за исключением контактной. Причина последнего факта — низкое электрическое сопротивление. Это осложняет процесс при работе с изделиями малых габаритов, однако умельцы нашли выход из сложившейся ситуации.

При сварке очень тонких выводов электронной техники применяют термокомпрессионную сварку. Она заключается в использовании твердой ковкой подложки, которая (вместе с соединяемыми компонентами) нагревается до 250-300 градусов. Далее компоненты сильно прижимаются друг к другу, в результате чего выходит неразъемное соединение.

Медные провода более габаритных изделий соединяются диффузионной вакуумной сваркой. Также способ подходит для соединения деталей из пластичного материала с другими (например, сталью).

Для сварки медных шин используется холодный метод пластической деформации сдвига. Метод применим только в среде энергетических установок, а качество соединения считается удовлетворительным.

Сварка медных заготовок — специфический процесс, имеющий свои «подводные камни». Знание особенностей материала позволяет с легкостью выбрать наилучший способ сварки медных заготовок с изделиями этого же либо иного материала.

Вы считаете список способов неполным? Нашли неточность или готовы поделиться личным опытом? Напишите об этом в комментариях, чтобы менее опытные пользователи могли воспользоваться вашими подсказками.

Газовая сварка меди обычно осуществляется с использованием смеси кислорода и горючих газов. Наиболее популярным выступает ацетилен. Остальные варианты чаще всего используются, если обрабатываемое изделие имеет небольшую толщину.

Смесь из ацетилена и кислорода препятствует окислительным процессам по время работ. В результате при формировании шва не растворяется углекислота, азот, а также водород, который отвечает за появление холодных трещин.

Подготовка деталей из меди

В обязательном порядке изделия проходят процедуру очистки. С них снимается масло, загрязнения и прочная оксидная пленка. Имейте ввиду, что площадь зачищаемой поверхности должна располагаться не менее, чем на 3 сантиметра в каждую сторону от места будущего шва. Саму очистку можно проводить как ручным способом, так и машинным с помощью специальных щеток с металлическим ворсом.

Дальнейшая очистка ведется во время самой процедуры и осуществляется с помощью воздействия флюса.

Основной вид соединений, применяемых при данном методе сварке медных элементов, – это стыковые. В тавровых соединениях могут образоваться подрезы, старайтесь их избегать ввиду низкого качества сварки. При расположении деталей внахлест их можно не проварить до конца. Если требуется соединение внахлест, то старайтесь заменить его на торцовое. Оно выполняется гораздо легче и лишено проблемы с плохой проваркой краев.

При невозможности выполнить любую другую сварку, кроме соединения внахлест, обрабатывайте детали со стороны более толстой детали, так как тонкий лист можно прожечь.

Подготовка сварных медных кромок

Отбортовку деталей рекомендуется производить при работе с листами толщиной 1.5-2 миллиметра по всей толщине изделий.

Если толщина листов меди не превышает 3 миллиметра, то разделывать их не нужно. Их нужно собрать для стыкового соединения и оставить небольшой зазор в 1.5-2 миллиметра, чтобы качественно их проварить. Для улучшения качества шва рекомендуется использовать теплоотводящие подкладки. При проведении двусторонней сварки изделий с толщиной не более 8 миллиметров можно обойтись без разделки кромок. Зазор в таком варианте должен составлять 3 миллиметра.

Для улучшения сварки листов меди 3-10 миллиметров нужно сделать скос кромок с углом 15 градусов. Притупление углов будет составлять 1.5-2 миллиметра, а зазор между элементами – 2-3 миллиметра.

V-образная разделка рекомендуется при толщине листа от 10 миллиметров. Суммарный угол должен составлять 90 градусов, а притупление кромок не более 50 миллиметров. Работа с такими толстыми листами достаточно сложная, она требует одновременной двусторонней обработки с расположением стыка строго вертикально.

Состав и выбор диаметра присадочной проволоки

Сварка с помощью медной проволоки с тем же составом допускается при обработке деталей малой ответственности. Если же требуется высококачественный шов, то нужно выбирать проволоку с возможностью раскисления. Для этого используется фосфор (при толщине до 10 мм) или кремний (при толщине от 10 мм).

Другие примеси должны быть в небольших количествах, а температура плавления присадки должна быть не менее, чем температура плавления самой меди. Максимальное допустимое значение – на 100 градусов Цельсия меньше, чем у меди.

Оловянные и бронзовые варианты не подходят, так как разница в температуре плавления с медью составляет 150 градусов. Такая проволока не сможет обеспечить качественный шов.

В результате многочисленных проведенных опытов было выявлено, что оптимальный диаметр присадочной проволоки должен составлять 1,5-8 миллиметров. Выбор конкретного диаметра зависит от толщины листов, которые вам нужно сварить. Значения показаны в таблице:

Содержание:

Медь – это металл, который можно встретить практически во всех отраслях промышленности. Особенно часто детали из меди используются в современной технике и электронике. Объясняется это особыми характеристиками данного металла:

• высокой электропроводностью;
• значительной теплопроводностью;
• стойкостью к коррозии;
• устойчивостью к эрозийным разрушениям в условиях агрессивной внешней среды;
• способностью проявлять отличные механические свойства даже в низкотемпературных условиях и пр.

В процессе изготовления или ремонта изделий часто используется газовая сварка меди и ее сплавов. Но применяя данный метод соединения, необходимо учитывать некоторые особенности этого металла и нюансы, которые появляются при его сварке.

Оборудование для газовой сварки меди.

Газовое оборудование может работать на различных видах газа. Чаще всего для этого используется:

Суть процесса состоит в том, что газ, поступающий в газовую горелку, загорается, а направленная струя кислорода помогает придать его пламени достаточно высокую температуру для того, чтобы расплавить металл.

Наиболее удобным и часто используемым газом для сварки меди в домашних условиях или для проведения ремонтных работ является ацетилен (карбид кальция + Н₂О). Температура горения этого газа в струе кислорода может достигать 3200 градусов, благодаря чему газовая сварка меди проходит максимально быстро и легко.

Особенности газовой сварки меди.

Добиться высокого качества сварного шва при сварке меди невозможно, если не учитывать некоторые особенности этого металла, которые проявляются в процессе работ и оказывают непосредственное влияние на характеристики соединения.

• В первую очередь необходимо помнить о том, что медь легко вступает в контакт с кислородом, то есть окисляется. Оксидная пленка на поверхности медной детали существенно уменьшает прочность сварного шва и его пластичность. В результате даже не очень сильного удара по области сварного шва бывает достаточно для того, чтобы на этом месте появилась трещина. Избежать такого прямого взаимодействия расплавленной меди с кислородом помогает использование в процессе сварки флюсов.
• Еще одна важная характеристика меди, которую обязательно следует учесть при сварочных работах – это ее высокая теплоемкость и теплопроводность. По этому параметру медь превосходит, например, сталь в 6–7 раз.
• При нагревании медь демонстрирует повышенное линейное расширение (по сравнению с той же сталью этот коэффициент у меди больше в 1,5 раза), а это приводит к появлению большого напряжения в сварном шве после его остывания. Если не учитывать эту особенность меди, то на сварном шве вполне могут появиться трещины даже без какого-либо заметного внешнего воздействия.

Сварщики, которые постоянно работают с медью, уже выработали некоторые приемы, позволяющие легко преодолеть эти сложности при ведении газовой сварки меди.

Одним из таких приемов является, например, сварка на высокой скорости, помогающая избежать длительного контакта пламени горелки с расплавленным металлом. Но для того чтобы использовать такую манеру сварки, кромки свариваемых деталей предварительно необходимо подогреть, иначе медь не сможет за столь короткое время достичь нужного для образования качественного сварного шва состояния. Выбор наконечника горелки зависит от толщины медной детали.

Еще одной хитростью, помогающей разрушить оксидные слои, возникающие в процессе сварки, является дополнительная проковка сварного шва в тот момент, когда он еще не остыл.

Для сварки меди обычно используется стыковое или угловое соединение деталей. Если требуется отремонтировать медное изделие, то можно использовать и тавровое или кромочное соединение. А вот соединение «внахлест» в данном случае не применяется никогда – этот металл сваривается исключительно в один слой.

Последовательность этапов газовой сварки меди.

При выполнении газовой сварки меди необходимо четко придерживаться определенной последовательности выполнения операций – в противном случае добиться прочности и надежности сварного шва будет невозможно.

1. Подготовительный этап. Этот этап включает в себя зачистку кромок свариваемых деталей и прилегающих к ним зон, сборку изделия и закрепление деталей прихватками. Длина прихваток и расстояние между ними зависит от толщины меди – для небольшой толщины достаточно швов длиной не более 5 мм, расположенных на расстоянии 70–100 мм друг от друга. Если же речь идет о медной детали значительной толщины, то длина прихватки должна составлять около 20 мм, а расстояние между ними может быть увеличено до 400–500 мм.
2. Установка деталей, подвергающихся сварке. Для того чтобы сварной шов был более качественным, устанавливать детали требуется под небольшим углом к горизонтальной плоскости (7–10 градусов).
3. Выбор режима сварки. Режим зависит от толщины свариваемых деталей. Если толщина составляет 3–4 мм, то выбирается мощность 155–175 л/ч на 1 мм толщины, а при толщине от 8 до 10 мм мощность горелки выбирается из расчета 175–225 л/ч на 1 мм.
4. Непосредственно сварка. При сварке на кромки и на сварочный пруток надо нанести пастообразный флюс, защищающий поверхности от окисления.
5. Заключительный этап, включающий в себя проковку шва и очистку его от остатков флюса – сделать это можно с помощью 2% раствора азотной или серной кислоты с последующей промывкой водой.

И еще один совет: необходимо следить за тем, чтобы медь после сварки не остывала слишком резко, сварной шов должен охлаждаться постепенно, поэтому требуется исключить приток в помещение холодного воздуха или появления сквозняка.