Сварка меди. Способы и технология сварки. Как варить медь?

Технология и способы сварки меди в домашних условиях

Медь, а также ее сплавы (бронза, латунь) человечество освоило задолго до железа. На сегодня основной потребитель этого металла — электротехническая промышленность. Пользуется спросом она и в других отраслях, а также для бытовых нужд.

Сплавы меди хорошо паяются, но сварные соединения предпочтительнее. Они вдвое прочнее, устойчивы к высокой температуре. Однако варить ее задача не менее сложная, чем детали из нержавейки, либо чугуна.

Она легкоплавка (1080-1083ºС), имеет теплопроводность в шесть раз выше железа и в полтора алюминия. Расплав ее текучестью может поспорить с водой. При трехстах градусах приобретает высокую ломкость.

Вдобавок ко всему легко окисляется, активно растворяет водород, с последующим образованием водяного пара. Все это вызывает остаточные напряжение, образует трещины.

Сварное соединение медных заготовок сложнее чем для других металлов.

Тем не менее, все эти проблемы решаемы, а сварка меди распространенный способ получения изделий из нее.

Ручная дуговая металлическими электродами

Самый распространенный способ соединения — дуговая сварка плавкими электродами. Ее ведут с использованием обычного сварочного аппарата либо инвертора.

До начала работы детали по всей длине стыка зачищают до металлического блеска, и обезжиривают. Детали толщиной до 4 мм варят без разделки кромок, более толстые от 5 до 10 мм разделывают.

Заготовки большей толщины разделывают Х – образным способом, т.е. не только сверху, но и с обратной стороны.

Прежде чем сваривать медь тонкими листами «в стык» сначала выполняют так называемую отбортовку. Эта операция будет заключаться в отгибании края листов 3-5 мм под прямым углом, для предотвращения прожигания заготовок.

[stextbox разделке кромок острые углы обязательно скругляют, как говорят сварщики — «притупляют» на 1,5-2,5 мм.[/stextbox]

Электроды представляют собой медный стержень, с рутиловым покрытием имеющим, основную реакцию (как правило).

Долгое время основным типом рекомендованным ГОСТ были разработанные еще при СССР «Комсомолец – 100», АНЦ-1 и 2. Для бронзы и других сплавов АНЦ-3, АНЦ-3М. На сегодня рынок в дополнение к ним предлагает изделия зарубежных фирм. В основном это ZELLER и ESAB.

Работают на постоянном токе. Полярность устанавливают обратную, т.е. «+» к электроду, «–» к заготовке, на «короткой» дуге, высоким током.

Толстые заготовки (от 6 мм) рекомендуется предварительно прогревать до 250-400ºС.

Качество стыка сильно зависит от того, какой квалификацией обладает сварщик, поэтому ответственные детали этим способом предпочитают не соединять.

Особенностью меди является высокая текучесть из-за чего шов ведут в нижнем положении, либо под небольшим углом. По этой же причине, при сварке трубопроводов желательно обеспечить поворачивание деталей. При невозможности такой операции ручные электродные швы лучше не применять.

Угольными или графитовыми электродами

Подобную методику применяют при создании изделий, не испытывающих значительные нагрузки, толщиной до 15 мм. Работу ведут на длинной дуге, для уменьшения степени контакта наплавляемого металла с образующимся при работе оксидом углерода.

Присадочный материал не погружают непосредственно в сварочную ванну, а подают в дугу на 5-6 мм от ее поверхности.

Листы до 3 мм варят по отбортовке, для более толстого металла дополнительно применяют присадочный пруток. Кроме того, для снижения появления оксидов применяют предварительное покрытие места стыка флюсом из буры, борной кислоты и борного ангидрида.

Массивные заготовки варят графитом, на постоянном токе прямой полярности. Для получения точной дуги их затачивают под 30 градусов.

Пластины от 5 мм соединяют с предварительной разделкой кромок. Во избежание вытекания металла из расплава используют подкладки из графита или асбеста.

Чтобы повысить качество готового шва его проковывают за один, реже за два раза. При этом, толстые заготовки предварительно нагревают до 600-800ºС, а по завершению проковки быстро охлаждают.

[stextbox или графитовым электродом можно быстро и удобно заварить кончик скрутки медных проводов, просто оплавив его. Обеспеченный таким образом контакт превосходит по надежности пайку.[/stexbox]

Аргонодуговая

Этот тип соединения заготовок превосходит надежностью ручную сварку плавкими электродами, а также обычную дуговую. С помощью этого способа также возможна сварка стали медью в домашних условиях, что позволяет произвести ремонт большинства видов бытовой техники.

Для аргонодуговой технологии используют неплавящиеся электроды из вольфрама. Варят металл на постоянном токе прямой полярности.

Для обеспечения полного провара кромки заготовок разделывают V, либо X – образным способом, под углом до 70 градусов.

Цельность сварочной ванны обеспечивают асбестовыми либо графитовыми обечайками и подкладками.

Учитывая легкую окисляемость металла, для повышения качества присадочные прутки и проволоку применяют с наличием в составе раскисляющих добавок — олова, цинка, фосфора и т.п.).

Для работы используют присадочные прутки следующих марок:

• МНЖКТ-5 — медно-никелевый сплав, оптимален для работы по чистой меди;
• БрКМцЗ-1 и БрКМцЗ-2 — бронзовый сплав, используется для работы по сплавам (латунь, бронза);
• DT-CuZn, и аналоги — для изготовления комбинаций с другими металлами, работы по меди и ее сплавам;
• TIG CuSi3 и аналоги (напр. БАРС CuSi3) — применение по чистой меди, сплавам, работы по наплавке слоя на низколегированные стали.

Помимо аргона при сварных работах используют гелий, либо гелиево-аргоновую смесь, где второго газа содержится порядка 70%.

На автоматах или полуавтоматах под флюсом

Сварка под флюсом обеспечивает самый качественный шов по сравнению с вышеперечисленными способами.

Сварка меди полуавтоматом ведется в среде углекислого газа. Подачу флюса при этом способе осуществляют специальной присадочной проволокой.

Автоматическая сварка под слоем флюса требует стационарного дорогостоящего оборудования, поэтому при скорости и качестве используется только на предприятиях.

Технологически процесс предельно прост: будущий стык засыпают флюсовым порошком, после чего ведут процесс с подачей присадочной проволоки. При этом часть порошка расплавляется, образуя слой шлака. Излишки флюса собирают для повторного использования.

Технологический режим полуавтоматической сварки определяет сам работник, исходя из толщины заготовок, марки металла, окружающих условий, вида стыка, а также других параметров. Сюда входят:

• диаметр электрода;
• скорость подачи электрода;
• скорость движения сварочной горелки;
• объем и характеристики флюса
• размерность импульса (при использовании импульсного тока) и т.п.

Автоматическая сварка дает возможность использования не одного, а двух и более электродов. Таким образом даже массивный шов осуществляется за один проход. Кроме того, флюсовая подушка позволяет удержать на месте расплавленный металл сварочной ванны.

Для сварки используют как неплавленые, так плавленые флюсы. Первые, их еще называют керамическими, смесь порошков различных веществ. Вторые изготавливают помолом расплава заранее смешанных добавок. Плавленые флюсы стабильнее по свойствам, поэтому для меди и ее сплавов чаще применяют их. Наиболее популярный тип А20 состоит из кремнезема, глинозема, окиси магния, фтористого натрия и раскисляющих добавок.

Стык полученный под флюсом прочностью не уступает основному металлу.

[stextbox сплавов, содержащих цинк, сопровождается выделением ядовитых паров. Кроме того, сам флюс при плавлении образует вредные газообразные вещества. Наличие эффективной вентиляции либо изолирующего противогаза в подобных случаях обязательное условие.[/stextbox]

Газовая

Помимо электрической дуги для соединения изделий из меди и ее сплавов используют газовые горелки, работающие на ацетилене и кислороде.

Подготовку металла стыка выполняют аналогично электросварке: очищают от грязи, обезжиривают, зачищают до блеска.

Горелку ведут под углом 40-50, а сварочной проволоки 30-40 градусов по отношению к плоскости свариваемых деталей. Мощность ее подбирают по специальным формулам, учитывающим высокую теплопроводность металла.

Присадки используют медные, либо соответствующего сплава. Для повышения качества при изготовлении к ней добавляют раскисляющие вещества.

Контактная

Мы рассмотрели практически все способы того, как сварить медь. Существует и еще один — контактный способ соединения металлов, однако распространения для сварки меди он не получил.

Одна из причин: шов получается не сплошным, поэтому использование для изготовления с его помощью герметичных стыков невозможно. Но главное сложно обеспечить необходимый режим.

В основном этим способом сваривают медные сплавы, в частности бронзу.

На практике распространение получил метод соединения проволоки высоковольтным разрядом. Для него в качестве дополнительного звена сварочной цепи используют мощные конденсаторы, обеспечивающие кратковременный импульс тока.

Контактно – стыковым способом соединяют бруски, трубы, различные погонажные изделия. Но и в этом случае применение ограничивается необходимостью использования сложных приспособлений, сочетающих давление с электрическим разрядом.

В завершение полезное видео о сварке меди в домашних условиях:

Лучшие способы сварки меди

Монтаж и ремонт медного водопровода, устранение течи автомобильного радиатора – это только некоторые ремонтные работы, при которых пригодится умение сваривать медь и ее сплавы. Сварка меди в домашних условиях – достаточно сложный процесс, проведение которого требует опыта и знаний. Поэтому для сварки медных деталей лучше привлекать профессионального сварщика.

И не следует верить рекламе и применять различные герметики и замазки. Холодная сварка на некоторое время сможет оказать помощь и устранить течь. Но работы по соединению стыка все равно придется делать. Если есть опыт в работе с аргоном и на полуавтоматах, можно легко справиться с этой проблемой самостоятельно.

Свойства материала

Получение неразъемного соединения медных сплавов требует знания и понимания всех процессов, происходящих в сварочной ванне. Фосфор, сера и свинец, входящие в состав сплава, положительно влияют на качество шва. Но есть целый ряд отрицательных свойств материала:

• при большом уровне нагрева медь начинает сильно окисляться. Это приводит к образованию тугоплавких включений, впоследствии вызывающих трещины на сварочном шве;
• охлаждаясь, материал шва подвергается сильной усадке. Такая особенность приводит к локальным трещинам;
• при нагреве металл начинает поглощать газы. Такая особенность повышает образование раковин и непроваров. Поэтому важно при сварке применять защитные флюсы и инертные газы, которые препятствуют попаданию в шов кислорода;
• при сваривании меди с нержавейкой или другими материалами, при разогреве, происходит образование зернистости. Это обусловлено неоднородностью материалов. Такой стык становится хрупким и ненадежным;
• при сварке необходимо ставить большой ток. Это обусловлено высокой электропроводностью меди. Поэтому бытовой маломощный конвектор лучше оставить для сварки стали, а для меди использовать мощный промышленный аппарат;

Большой уровень текучести материала при высокой температуре плавления не позволяет обеспечить надежный шов при потолочном или вертикальном соединении. Варят медь только в нижнем или горизонтальном положении. Для лучшего качества шва надо предварительно нагреть заготовки.

Выбор электродов

Для получения качественного и наполненного шва при электросварке меди или ее сплава надо правильно выбрать электрод. В зависимости от типа сплавов используются электроды с различной обмазкой и материалом сердечника.

Обмазка или покрытие отвечает за создание защитной пленки (шлака), для предотвращения попадания вредных газов в сварочную ванну. В покрытии находятся некоторые присадки, которые совместно с металлом сердечника электрода добавляют в ванночку необходимые материалы, улучшающие шов. Металл шва остывает равномерно под слоем шлака, и из расплава удаляются вредные газы.

Используется 2 вида электродов. Изготавливаемые для сердечников прутки медной, чугунной, алюминиевой проволоки с нанесенной на них обмазкой – это плавящийся тип электродов. Электротехнический уголь, синтетический графит – эти и другие материалы используются при производстве неплавящихся электродов.

При покупке следует обращать внимание на цвет обмазки электрода. Для ручной электросварки их выпускают с красным покрытием. Синие применяют при сварке материалов с высоким уровнем температуры плавления. Желтый электрод служит для сварки жаростойкой стали, а серые применяются для сварки деталей из цветного металла.

Существует несколько способов сварки медных труб и других деталей и сплавов. Разберем каждый из них подробно.

Газосварка

С помощью газовой сварки меди, при соблюдении технологического процесса проведения работ, можно получить надежный и качественный шов. Для этого понадобится баллон с ацетиленом и горелка. Повысить качество поможет проковка поверхности шва. Этот способ позволит закрыть незначительные поры.

Единственный минус – это большой расход газа. Для нормальной работы необходимо поддерживать сильное пламя в горелке. При толщине деталей 10 мм и выше, расход газа составит 200 л/час. Для сварки толстого металла придется использовать резак для разогрева меди, а маленькой горелкой вести шов.

Для увеличения времени, при равномерном остывании, детали из меди со всех сторон обкладывают листами асбеста. Пламя горелки должно направляться на кромки деталей под прямым углом. Понизить образование участков с окислением шва и трещин можно с помощью увеличения скорости сварки и выполнения ее без разрывов.

Основное отличие соединения деталей из меди – это отсутствие прихваток при стыковке. Для более точной сборки сварку лучше производить в специальном приспособлении. Проволока для присадки применяется из различных металлов с раскислителями. Самое большое сечение проволоки не более 8 мм, для толстого металла.

При сварке обращайте внимание на процесс плавления кромок деталей и присадки. Для лучшего шва присадка должна расплавляться немного раньше краев основного металла. Обеспечивая наплавление присадочного металла на кромки, не забывайте про провар стыка.

Для большего качества стыка, кромки разделываются при толщине меди более 3 мм. Разделывают под 450. Металл лучше ляжет на стык, если его предварительно обработать смесью воды и азотной кислоты. Затем поверхности промывают водой и приступают к работе.

Готовые стыки необходимо отковать при температуре около 3000 при газовой сварке меди толщиной свыше 5 мм. Шов отжигается при температуре не больше 5000. Затем детали следует охладить в воде. При отжиге с большей температурой повышается риск получить хрупкий стык с множеством трещин.

Аргоновая электродуговая

Аргонодуговая сварка меди – это основной способ получения неразъемного соединения деталей из различных материалов с медью. Таким методом с медью можно прекрасно сваривать нержавейку.

При достаточном мастерстве получаются ровные, наполненные и качественные швы. Для сваривания этим способом применяется вольфрамовый электрод.

Аппарат для сварки деталей из меди должен работать от сети постоянного тока. Но в случае сборки деталей со сплавом алюминиевой бронзы и меди, лучшим решением будет использование аппарата переменного тока.

Настройка аппарата

Настройка величины тока при сварке зависит от толщины детали и сечения электрода. Для примера при толщине металла 1,5 мм, диаметр электрода используем 2,5 – 3 мм. Сила тока – 130 А., а диаметр присадки не более 1,6 мм. При толщине 3 мм необходимо выставить ток величиной 240 А.

По такому же принципу можно подбирать ток при сварке полуавтоматическим оборудованием с защитными газами – гелием, азотом и их смесями. Но сварка с помощью аргона – это наиболее распространенный вид соединения меди с другими материалами. Для присадки необходимо подбирать материал, в зависимости от особенностей изделия.

Работа в домашних условиях

В домашних условиях наиболее часто используются медные жилы, выдернутые из кабеля. Но перед началом работ не забудьте зачистить пруток от защитного лака с помощью наждачной бумага. Присадку обрабатывают растворителем для обезжиривания. Для выполнения качественного стыка лучше применять проволоку с низким уровнем расплава.

Присадка обязательно ведется впереди горелки, при ведении горелки «месяцем» или круговыми движениями происходит лучший прогрев зоны сварки. Сваривать толстые детали можно, расплавляя основной материал и формируя валик шва. В этом случае присадку не используют.

Для сварки тонкой меди лучше применять ступенчатый способ сварки. Для этого через определенные расстояния делают небольшие провары. Дойдя до конца шва, возвращаются к началу и повторяют операцию до полного сваривания деталей.

Основной отличительной особенностью сварки меди аргоном является получение качественного шва при горизонтальном проваре и вертикальном расположении стыка.

Медные водопроводные трубы

Сварить трубы можно всеми способами сварки меди. Можно варить медь угольным электродом, газосваркой, но наиболее распространенный и не очень сложный способ – это сварка аргоном. По ГОСТу шов должен выдерживать давление воды свыше 10-ти атмосфер при испытании системы водоснабжения.

Принцип работы прост. Нагреть стык, капнуть расплав с прутка и немного растянуть металл по шву. Так варится весь периметр трубы. Постепенно добавляя металл и растягивая его, формируют валик шва. При проведении сварки меди без остановок вы получите стык с множеством прожогов и подрезов шва.

Для выполнения этого вида работы лучше использовать импульсный тип сварочного аппарата. В этом случае можно увеличить скорость сваривания меди и уменьшить деформацию трубопровода.

Для этого выставляют короткие промежутки между импульсами, обеспечивая небольшое остывание металла. Если в шве образовалась дырка, не спешите заваривать ее. Дайте металлу остыть и, проходя по краю дырки, постепенно заварите ее.

Перед началом работы необходимо настроить силу тока. Для этого лучше использовать старые детали трубопровода. Такой способ позволит экономить дорогостоящий материал.

Пайка медного радиатора

В завершение приведем старый, но действенный способ устранения течи радиатора автомобиля. Для этого понадобится баллон пропана, горелка и широкий медный паяльник. Надо также взять кислоту для пайки или, в крайнем случае, канифоль, и прутки припоя из медно-фосфорного материала.

Сначала необходимо обнаружить место протечки. Затем зачистить его наждачкой, удалить грязь, накипь и пыль, обезжирить поверхность меди и залудить участок с дыркой. Для этого включают горелку, прогревают одновременно радиатор и паяльник. Кисточкой наносят слой кислоты и разогретым паяльником снимают небольшое количество припоя, разглаживают его по поверхности радиатора в месте повреждения.

Разогревают металл и паяльник. Снимая им капли припоя, проходят поврежденный участок, постепенно закрывая дырку. Таким старым дедовским способом можно сэкономить немаленькие средства на покупку нового радиатора или на сварку аргоном в автомастерской.

Как осуществляется сварка меди, используемые технологии

В описании сварочных работ отдельной категорией приходится рассматривать сварку меди, благодаря ее уникальным химическим и физическим свойствам. Изделия из меди достаточно часто встречаются в быту и на производстве. Этот металл обладает неплохой теплопроводностью, хорошо проводит электрический ток, устойчив к коррозии и пластичен. Ко всему перечисленному следует добавить эстетические качества.

В связи с востребованностью, медь может применяться сегодня в самых различных сферах. Логично предположить, что и работы, связанные со сваркой данного металла, вызывают огромный интерес, как у профессиональных сварщиков, так и у начинающих мастеров. В частности, актуальным считается вопрос о возможности сварки меди в домашних условиях.

Отличительные особенности

Первое, что следовало бы подчеркнуть при рассмотрении процедуры сварки меди, — это зависимость хода работ от сплава. В действительности используется медь далеко не в чистом виде. На практике приходится дело иметь с различными примесями и сплавами. Чем чище медь, тем легче проводить подобные работы. Однако количество металла в примеси является не самым главным определяющим нюансом. Основные особенности и сложности, возникающие при ведении сварочных работ, должен знать каждый мастер.

• Медь, являясь представителем цветных металлов, быстро окисляется. В результате химической реакции с кислородом на поверхности металла образуется пленка – окисел. Она достаточно жаропрочная, поэтому существенно препятствует свариванию. На подготовительном этапе следует в обязательном порядке избавиться от этой пленки.
• Следует учитывать коэффициент теплового расширения. Медь в процессе нагревания расширяется достаточно сильно. При охлаждении происходит обратный процесс. Если формированию шва это никак не препятствует, то после его застывания будут наблюдаться разрывы и трещины.
• Жидкий металл поглощает кислород и водород. Закись меди имеет другую температуру плавления, нежели чистый металл, что существенно осложняет работу. Водород, вступая в реакцию с кислородом, образует внутри жидкого металла пузырьки с водяным паром. После сварки в зоне шва наблюдаются трещины, а сам металл становится пористым.
• Изменение температуры в широких диапазонах за малые промежутки времени приводит к реструктуризации кристаллов. Мелкозернистая структура превращается в крупнозернистую. Такие изменения приводят к повышению хрупкости меди в зоне шва.
• Внутренние дефекты свариваемых деталей возникают при плавлении и кристаллизации. Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности, медь быстро плавится и после этого сразу же кристаллизуется.
• Показатель текучести данного металла в несколько раз превышает показатель для стали. При работе с толстыми заготовками приходится нагревать материал до высоких температур. В таком случае проплавка кромки практически невозможна. Именно с проблемой текучести при сварке меди применяют двустороннюю технологию. Следует помнить, что сложны вертикальные и потолочные работы.
• Такие свойства меди, как прочность и пластичность, зависят от температуры. Если температура металла находится в пределах 200°C градусов, то эти параметры достаточно высокие. Но при дальнейшем нагревании металла происходит их резкое снижение. Для меди температура в 550°C градусов является критической, так как пластичность практически исчезает. Это еще один фактор, который способствует появлению трещин в зоне ведения сварки.

Еще раз отметим, что чистую медь легче сваривать, чем медь с различными примесями. Также неприхотлива и раскисленная медь. Это металл с низким содержанием кислорода.

Но, к сожалению, на практике подобные материалы встречаются редко, поэтому для качественной сварки приходится применять флюсы, присадки, а работу вести в среде защитного газа. В качестве присадок используются такие раскислители, как марганец, кремний, алюминий. Имея в наличии электроды, стержни которых содержат перечисленные элементы, можно медь варить в режиме ручной дуговой сварки (MMA).

Подготовка металла

Качественный результат сварки меди зависит не только от выверенных действий сварщика, но и от проведенного подготовительного этапа. Сначала следует обратить внимание на форму заготовки. Обычно это труба или лист. Первая процедура связана с кроением. По размерам вырезают нужную заготовку. В некоторых случаях приходится деталь порезать на несколько частей.

Медь неплохо поддается обработке, поэтому резать ее можно при помощи трубореза, шлифовальной машины или станка. Возможно применение плазменно-дуговой резки.

Разделка кромок – обязательная процедура. Предполагается исключительно механическая обработка торцов заготовок. Очистив поверхность металла от загрязнений, приступают к снятию оксидной пленки. Она видна невооруженным глазом. Деталь без пленки блестит, а окисел представляет собой мутноватый налет. Подготовленные торцы обрабатываются наждачной бумагой или металлической щеткой. После завершения этих работ металл следует обезжирить.

Не следует применять наждачку с крупным зерном, так как на поверхности заготовки могут остаться глубокие задиры. Среди популярных способов обработки детали и присадочной проволоки выступает травление. Это выдерживание заготовок в специальном растворе, приготовленном на основе азотной, соляной или серной кислоты. До нужной концентрации раствор доводится путем смешивания кислоты с водой. После травления поверхности необходимо промыть в воде, а затем просушить.

Медь требует предварительного прогрева в тех случаях, когда толщина деталей превышает 1 см. Прогрев газовой горелкой или в печи также входит в перечень подготовительных работ. Перед непосредственным свариванием детали совмещают так, чтобы между кромками образовывался небольшой зазор. Фиксировать заготовки можно струбцинами или прихватками, очищенными от инородных частиц. К дополнительным приспособлениям относят экраны для защиты места сварки от ветра и графитовые подкладки. Графит хорошо отводит тепло. Помимо этого, подкладка препятствует растеканию расплавленного металла.

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка, если она для данного металла целесообразна, имеет преимущество в технико-экономическом плане. Режим ручной сварки характерен достаточно высокой производительностью при наличии навыков у сварщика. Если быть более точным, то к дуговой сварке можно отнести не только работы в режиме MMA. Это и автоматическая сварка под флюсом, а также сварка в среде защитного газа. Но традиционно принято ручную дуговую сварку рассматривать, как отдельный вид работы.

Перед подготовкой следует уделить внимание выбору метода разделки кромок. Если толщина металла варьируется в пределах от 6 до 12 мм, то кромки разделываются под углом 60-70° градусов друг к другу. При наличии подварочного шва с противоположной стороны угол между кромками уменьшается до 50° градусов. Зазор между кромками должен составлять 2% от длины шва. Возможна сварка и без раздвигания листов. В этом случае заготовки предварительно прихватываются в участках, расположенных на расстоянии 30 см друг от друга. Не необходимо помнить, что при отсутствии зазора обычно происходит перегрев металла с последующим образованием трещин.

Если толщина заготовки превышает 12 мм, то рекомендуется произвести Х-образную разделку кромок. Она пригодна для двусторонней сварки. Но такой способ разделки достаточно сложен, поэтому можно оставить М-образную разделку, но следует помнить, что возрастет расход электродов и придется применять подкладки. Предварительный прогрев подразумевает доведение температуры кромок до значения 300-400°C градусов.

Ручная дуговая сварка меди осуществляется покрытыми электродами. Защитное покрытие электродов препятствует окислению шва, стабилизирует дугу и предотвращает пористость. В качестве электродного стержня выступает медная проволока. Она может содержать легирующие примеси (кремний, марганец). Допускается использование бронзовых стержней БрКМц3-1(CuSi3Mn1) или БрОФ4-03. Подобные стержни при сварке легируют медь кремнием, марганцем или фосфором, а также производят раскисление металла. К популярным маркам можно отнести такие, как «Комсомолец-100» и серию «АНЦ/ОЗМ».

Сварка меди и ее сплавов ведется при постоянном токе с обратной полярностью. Использование переменного тока теоретически возможно, однако не дает желаемой стабильности дуги. Также при переменном токе наблюдается разбрызгивание метала. Чтобы правильно выбрать режим сварки, необходимо пользоваться специальными таблицами. Ориентироваться можно на следующие показатели:

• толщина детали – 2 мм, диаметр электрода – 3 мм, сила тока – 120 А;
• толщина – 3 мм, диаметр – 4 мм, сила тока – 160 А;
• толщина – 5 мм, диаметр – 6 мм, сила тока – 300 А;
• толщина – 10 мм, диаметр – 8 мм, сила тока – 400 А.

Чем больше толщина заготовки, тем в большей степени возникает необходимость ведения сварки в несколько слоев. Тонкие листы свариваются за один проход. Технология наложения шва имеет свои особенности. Она выполняется участками по 200-300 мм. Будущий шов делят в соотношении 1 к 2. Сначала в одном направлении заваривается наибольший участок, а затем во встречном направлении – меньший. Практика показывает, что подобная технология повышает качество соединения и избавляет от трещин.

Применение угольных и графитовых электродов

Подобный тип сварки не нашел широкого применения, так как не дает высоких показателей прочности шва. Угольные электроды выбираются в случае работы с малоответственными изделиями, толщина которых не превышает 1,5 см. При увеличении толщины приходится выбирать графитовые электроды. Стержни затачиваются на конус. Сварка ведется при прямой полярности постоянным током.

В процессе формирования шва присадку в виде прутка не погружают в зону, а держат на расстоянии 5-6 мм. Угол между прутком и плоскостью должен составлять 30° градусов. Защитным средством от окисла служит флюс. В его состав входит плавленая бура и магний. Пруток предварительно погружается в жидкое стекло, затем на него наносится флюс.

При толщине кромок выше 5 см их приходится разделывать с образованием угла 70-90° градусов. Чтобы металл не растекался, используют графитовую подкладку. Важным является процедура предварительного подогрева до 800°C градусов и последующего охлаждения.

Аргонодуговая

Аргон выступает в качестве защитного газа, способного вытеснять атмосферный кислород и препятствовать образованию окисла. Сварка выполняется неплавящимся электродом из вольфрама. При работе с массивными деталями предусмотрено их предварительное нагревание. Присадкой служит медный пруток, в состав которого входят примеси никеля. Присадка маркируется. Так, МНЖКТ-5-1-0,2-0,02 – это медно-никелевый сплав, а БрКМц 3-1 – бронза.

Способ разделки кромок ничем не отличается от подготовительных работ при ручной дуговой сварке. V-образная разделка подразумевает наличие угла раскрытия кромок в 60-70° градусов. Электрод наклонен на 80° градусов от вертикали. Направление сварки совпадает с направлением острого угла. Особенностью сварки TIG для меди является то, что сварщик в своих манипуляциях должен «расталкивать» присадку по сторонам, обеспечивая более надежное сплавление с кромками.

Под флюсом

Высокое качество шва может обеспечить автоматическая сварка. Именно ее применяют в промышленности, так как механизированный процесс позволяет повысить производительность. Сварка ведется неплавящимся электродом с применением флюса. Детали требуют предварительной подготовки. При наличии зазоров необходимо пользоваться подкладкой.

Присадочная проволока изготовлена из меди М1, М2 или М3. Проволоку предварительно нагартовывают. За неимением такой возможности используют бронзу БрОФ 40-,3 или БрКМц 3-1. следует помнить, что именно медь гарантирует отсутствие трещин в зоне шва. Для ведения подобных работ необходимо оборудование, обладающее механизмом подачи проволоки. Большинство современных инверторов для полуавтоматической сварки оснащены подобной функцией, поэтому работать с медью можно и в домашних условиях.

Газовая

При соблюдении всех рекомендаций по ведению газовой сварки можно получить качественный шов. Используется баллон с ацетиленом и горелка. Минусом такого процесса является высокий расход газа. Экономить на пламени не получится, поэтому средний расход составляет около 200 литров в час. Пламя горелки направляется по нормали к поверхности. Избежать окисления и возникновения трещин можно путем увеличения скорости сварки, а также отсутствием пауз при наложении шва.

В качестве расходного материала используется проволока, содержащая раскислители. Максимальный диаметр проволоки не должен превышать 8 мм. После разделки кромок поверхность обрабатывают в растворе воды и азотной кислоты. Полученные стыки после сварки отжигают и проковывают при температуре 3000°C градусов, после чего деталь охлаждают в воде.

Если толщина изделий превышает 30 мм, то целесообразно воспользоваться электрошлаковой сваркой. Для меди применяются пластинчатые электроды. Флюс содержит фторид натрия, литий и кальций. Данный процесс характерен высокими токами. Значение тока достигает 1000 А. Метод позволяет вести работы с высокой скоростью и получать отличное качество шва.

Ключевые особенности процесса сваривания медных изделий (техника, материалы, алгоритм)

Медь один из самых распространенных химических элементов. Её применяют практически во всех отраслях промышленности. Медь обладает замечательной проводимостью. Именно поэтому её часто используют во время сварочных работ.

Благодаря сварке можно получать разные медные детали. Однако процесс этот достаточно сложный. Полученный опыт непременно вам пригодится.

Этот процесс обладает рядом особенностей. Медь необычный химический элемент. Для соединения применяют различные виды сварки.

Отметим основные из них:

• точечное сваривание;
• дуговое и газовое сваривание;
• контактное сваривание и т.д.

Широко применяют комбинированный метод. Вместе с медью сваривают нержавеющую или углеродистую сталь или железо.

Часто в работе пользуются полуавтоматами. Они более универсальны. В качестве защитного газа применяют аргон. Это наиболее эффективный метод сварки.

О нем расскажем подробно. Рассмотрим сложности во время сварки. Поговорим о технологии соединений медных деталей.

• Как сваривают медь
• Приступая к работе
• Режимы сварки
• Основные принципы сварки
• Подведем итоги

Как сваривают медь

Перед началом работы стоит упомянуть об особенностях. Необходимо помнить физико-механические показатели меди. Эти знания будут полезны в работе. Их применение снижает риск появления дефектов в соединении.

Начнем. Медь обладает высокой теплопроводностью. Её показатель в 6-7 раз выше стали. Поэтому используют дугу с большой эффективной тепловой мощностью.

Она увеличивает теплоотвод из зоны сварки. Метод соединения деталей из меди: встык. Это обусловлено показателями теплопроводности. Так шов получается более крепким и надежным.

Плавится медь очень быстро и начинает стекать. Из-за этого очень сложно сваривать потолки или вертикальные плоскости. Для этого необходимо предусмотреть габариты сварочной ванны.

Она должна быть как можно меньшего размера. Это позволит быстро охлаждать металл.

Очень часто случаются прожоги металла в зоне контакта. Чтобы этого избежать используют азбестовые или графитовые подкладки. Еще можно воспользоваться флюсовыми подушками.

Расплавленная медь интенсивно поглощает водород с кислородом и растворяет их. Шов ухудшается. Образуются трещины и водяные поры. Снижается прочности металла.

Соединение становится неаккуратным и хрупким. С помощью защитного газа можно избавиться от этих проблем. Он не позволит образоваться дефектам на поверхности.

Медь очень быстро поддается окислению. Пленки становятся тугоплавкими. Чтобы решить эту проблему, применяют фосфорную или кремниевую проволоку. Подойдут также марганцевые сварочные проволоки.

Последняя, но не менее важная особенность. У меди высокий показатель температурного расширения. Поэтому металл достаточно легко поддается деформации. На меди легко образуются горячие трещины.

Проблема решается с помощью нагревания в печи. Сначала медь прогревают до 300 градусной температуры. Для прогрева можно воспользоваться и обычной горелкой.

Сварку можно осуществить в домашних условиях. Это не очень сложно, но требует особой внимательности. Главное действовать последовательно. Необходимо строго соблюдать меры предосторожности. Расскажем обо всем по порядку.

Приступая к работе

Перед началом сварки необходимо подготовить металл. Он может быть различной формы (листовой или объемной) или сечений (круглого, квадратного и т.д.). При необходимости его разрезают на мелкие части.

Это зависит от предпочтения сварщика. Порезать металл можно при помощи шлифовальной машинки или ножниц. Применяют плазменно-дуговую резку металла. Не рекомендуем применять болгарку. Это очень опасно. Вы можете испортить инструмент и деталь.

После порезки очистите металл. Он должен блестеть. Окисная пленка и иная грязь не должны мешать работе. Из-за нее шов получается некачественным.

Металл и вовсе можно не сварить. Обезжирьте его и обработайте все кромки. Это можно сделать вручную при помощи наждачной бумаги. Подойдут и щетки с металлической щетиной.

Не рекомендуем пользоваться жесткой наждачкой и щеткой. Вы можете испортить поверхность детали. Для большего эффекта протравите проволоку. Раствор для травления можно подготовить самому.

Основным компонентом являются серная или азотная кислоты. Реже применяют серную кислоту. В разбавленный раствор воды с кислотой помещают проволоку. После, всё промывают обычной водой или щелочью и сушат под горячим воздухом.

Желательно прогревать толстые детали. Их толщина более 1 см. Подводим детали близко, но не прижимаем. Между ними должен остаться неизменный зазор.

Для точности позиционирования прижмите металл к поверхности. Воспользуйтесь зажимами. Например: прихватками. Перед сжатием очистите их. Это позволит избежать трещин на поверхности.

Это еще не все приспособления. Для увеличения отвода тепла применяют подкладки. Желательно использовать медные или графитовые. При работе на улице пригодятся съемные экраны. Они изолируют и защитят зону сварки от ветряных потоков.

Режимы сварки

Сварка меди проходит только при постоянном токе. Это необходимо запомнить. Оптимальное значение сварочного тока рассчитывается несложной формулой.

Нужно умножить максимальную толщину металла (в мм) на число 100. Показатель получится приближенный. В дальнейшем настройку вы будете проводить самостоятельно. Подбирать значение сможете исходя из собственного опыта.

При работе полуавтоматом используют защитный газ. Чаще всего это аргон либо азот. Применяют также и гелий. Рассмотрим особенности горения дуги во время сварки.

У аргона и гелия должно быть короткое пламя: не более 3 мм. При сваривании меди азотом дуга находится в пределах 10-12 мм. Обязательно контролируйте потери (расходы) газов при сварке.

Существуют нормы, которых необходимо придерживаться. Они измеряются в литрах за минуту. Показатель для аргона не более 10. Расход гелия и азота не должен превышать значение 20.

Скорость выполнения работ не регламентирована. Подбор её строго индивидуален. Она зависит от квалификации сварщика и его опыта. Детали с толщиной до 6 мм целесообразно варить аргоном.

Прогревание не применяют. Более толстые детали из меди варят азотом или гелием. Здесь уже пригодится прогревание. Необходимая температура не более 300 градусов за Цельсием.

Основные принципы сварки

Стоит соблюдать некоторые правила работы с полуавтоматом. Сварка меди происходит под углом. Электрод выпускают на длину до 7 мм. Это оптимальное значение.

Подойдут графитовые электроды. Реже, угольные. Не рекомендуем пользоваться вольфрамовыми. Они быстро идут в расход.

Не забываем использовать сварочную проволоку. Желательно пользоваться медной проволокой. Она обладает высокой проводимостью.

Можно также использовать и бронзовую. Подводим ее с крайнего участка сварки. Так мы не засорим электрод от попадания расплавленного металла.

Ниже представлена таблица с режимами для сварки аргоном. В ней даны приблизительные значения.

Не думайте о том, что сваривать медь сложно и утомительно. Работа требует внимательности. Главное, соблюдать последовательность и осторожность. Больше практики и у вас все получится.

Подведем итоги

Медь – уникальный химический элемент. Про него написана не одна книга. Процесс его сварки – это целая наука. Для описания всей технологии одной статьи будет недостаточно.

Мы описали самый распространенный способ. Его можно использовать и для домашних целей.

Присмотритесь к покупке сварочного поста. Он доступен в свободной продаже. Такие комплекты подойдут сварщикам любого уровня.

Оборудование легко транспортировать благодаря жесткому металлическому каркасу. Делитесь своим опытом в комментариях. Дерзайте!

Технология сварки меди

Температура плавления меди 1883°С

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

Медь катодная

Присадок БрКМц 3-1 МНЖКТ-5-1-0,2-0,2 БрОЦ 4-3, БрХ 0,7 При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С

Медь раскисленная

Медь рафинированная

Бронзы оловянные литейные

Присадок той же марки, что и основной металл

При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С

Бр03Ц12С5 Бр05Ц5С5, Бр08Ц4 Бр010Ф1, Бр010Ц2

Бр03Ц7С5Н1
Бр04Ц7С5
Бр010С10

Бронзы безоловянистые литейные

БрА9Мц2Л
БрА10Ж3Мц2
БрАПЖ6Н6
БрА7Мц15ЖЗН2ц2

Бронзы деформируемые

Бр0ф7-0,2, БрХ1 БрКМцЗ-1, БрБ2

БрАМц9-2 БрАЖ9-4, БрСр1

Латуни деформируемые

Присадок БрОЦ4-3 БрКМц 3-1, ЛК62-0,5 ЛК80-3, ЛМц 59-0,2 При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С

Л96, ЛА77-2, ЛК80-2

ЛМцС58-2, ЛС3 Л062-1

Трудности при сварке

Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) требует применять сварочную дугу с увеличенной тепловой мощностью и симметричным отводом тепла из зоны сварки. Рекомендуемые типы сварных соединений — стыковые и схожие с ними по характеру теплоотвода.

Большая жидкотекучесть меди (в 2-2,5 раза выше ,чем устали) осложняет сварку вертикальных и потолочных швов. Она возможна лишь при минимальных размерах сварочной ванны и коротком времени пребывания металла в жидком состоянии. При сварке стыковых соединений в нижнем положении с гарантированным проплавлением во избежание прожогов необходимо применять подкладки из графита, сухого асбеста, флюсовых подушек и т.н.

Активная способность поглощать при расплавлении газы (кислород и водород), приводящая к пористости шва и горячим трещинам, требует надежной защиты металла шва и сварочных материалов от загрязнений вредными примесями.

Из-за склонности меди к окислению с образованием тугоплавких окислов необходимо применять присадочный материал с раскисли гелями, главные из которых фосфор, кремний и марганец.

Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше, чем у стали) влечет за собой значительные деформации и напряжения, образование горячих трещин. Устранить их можно за счет предварительного подогрева конструкций: из меди до 250-300°С, из бронзы до 500-600°С

Подготовка к сварке

Медь или ее сплавы разрезают на мерные заготовки шлифовальной машиной, труборезами, на токарных и фрезерных станках, а также плазменно-дуговой резкой. Кромки под сварку подготавливают механическими способами. Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Кромки обрабатывают мелкой наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать абразивы с крупным зерном не рекомендуется. Возможно травление кромок и проволоки в растворе кислот:

75 см 3 на 1 л воды азотной;

100 см 3 на 1 л воды серной;

1 см 3 на 1 л воды соляной

с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом. Конструкции с толщиной стенки 10-15 мм предварительно подогревают газовым пламенем, рассредоточенной дугой и другими способами. Сборку стыков деталей под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор между стыкуемыми заготовками соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и убедиться в отсутствии поверхностных горячих трещин.

Если сварка ведется в нижнем положении, то для улучшения теплоотвода используют специальные приспособления из графита или меди

При сварке на открьтом воздухе стык обустраивают съемными экранами

1 — поток газа; 2 — шов; 3 — экран.

Выбор параметров режима

Сварку ведут на постоянном гоке прямой полярности. Сварочный ток (А) ориентировочно определяют по формуле:

Iсв=100?S,

где S — толщина металла, мм

Защитными газами могут быть аргон, гелий, азот и их смеси. Длина дуги в аргоне и гелии должна быть не более 3 мм. В азоте ее увеличивают до 12 мм. Поэтому возрастают напряжение на дуге и ее мощность (в 3-4 раза) но сравнению со сваркой в аргоне. В гелии же мощность дуги по сравнению со сваркой в аргоне повышается вдвое.

Расход защитного газа:

• аргон — 8-10 л/мин
• гелий -10-20 л/мин
• азот — 15-20 л/мин

Скорость сварки выбирают из условий формирования шва с нужной геометрией. Конструкции толщиной 4-6 мм сваривают без предварительного подогрева в аргоне, а до 6-8 мм — в гелии и азоте. Для сварки металла большей толщины требуется предварительный подогрев от 200 до 300°С.

Техника сварки

Сварку в аргоне ведуг «углом вперед» при выпуске электрода 5-7мм. В качестве присадочной проволоки используют:

• раскисленную медь
• медно-никелевый сплав МНЖКТ-5-1-0,2-0,2
• бронзы БрКМц 3-1, Бр ОЦ 4-3
• специальные сплавы с эффективными раскислителями.

Для повышения стойкости металла шва против горячих трещин применяют сварочные проволоки:

• БрАЖНМн 8,5-4-5-1,5
• БрМц АЖН 12-8-3-3
• М Мц 40

Чтобы расплавленный металл не попал на конец W-электрода, присадочную проволоку вводят не в столб дуги, а подают к краю сварочной ванны и несколько сбоку

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РЕЖИМЫ СВАРКИ МЕДИ В АРГОНЕ

Вид разделки кромок

Толщина металла, мм

Сварочный ток, А

Диаметр электрода, мм

Диаметр присадка, мм

Расход аргона, л/мин

Число проходов без подварочного шва

Сварка меди

Когда разговор заходит о сварке меди, то необходимо понимать, что этот металл обладает уникальными свойствами. А именно: отличной пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, высочайшей коррозионной стойкостью. Плюс великолепные эстетические качества. Поэтому медь сегодня используется в самых разных сферах. А так как с ней всем приходится встречаться часто, то велика вероятность, что и процессом сварки этого металла будет интересоваться большой круг людей. Поэтому вопрос, а может ли проводиться сварка меди в домашних условиях, сегодня интересует многих.

Особенности сварки меди

Необходимо отметить тот факт, что чем чище медь, тем лучше она сваривается. Но кроме этого на качество процесса влияют и ниже следующие факторы.

• Как и многие цветные металлы, при соприкосновении с кислородом медь начинает окисляться. Окисел – это тонкая жаропрочная пленка, которая мешает проводить сваривание медных заготовок. Поэтому на стадии подготовки оксидную пленку обязательно удаляют разными способами.
• Медь обладает очень большим коэффициентом линейного расширения. Он в полтора раза больше, чем у стали. Поэтому при охлаждении происходит сильная усадка. Именно этот фактор негативно влияет на качество шва, в котором во время усадки появляются трещины.
• В нагретом состоянии медь поглощает водород и кислород. Первый внутри металла после остывания образует поры. Второй окисел на поверхности.
• При резком нагреве и остывании структура металла меняется. Из мелкозернистой он превращается в крупнозернистую. А это увеличение хрупкости в зоне сварки.
• Коэффициент теплопроводности у меди в семь раз больше, чем у стали. То есть, при нагреве металл быстро расплавляется, при снижении температуры быстро становится твердым. Резкий переход от одной стадии в другую становится причиной образования внутри дефектов.
• Текучесть меди. Этот показатель в 2,5 раза больше, чем у стали. При высоком нагреве, а это иногда требуется для сваривания толстых заготовок, полная проплавка с одной стороны практически невозможна. Поэтому сварка меди и ее сплавов проводится по двусторонней технологии. Когда с одной стороны производится полная сварка шва, а с задней стороны окончательно формируется сварочный шов. Кстати, именно текучесть меди осложняет сварку в вертикальном и потолочном положении.
• Перед тем как варить медь, необходимо понять, что прочность и пластичность материала снижается с повышением температуры. До +200С эти показатели находятся еще в норме, а вот с повышением их значение резко снижается. К примеру, при нагреве в пределах 500-550С пластичность практически падает до нуля. Поэтому высока вероятность появления внутри сварочного шва трещин. При высоком значении тока не стоит проводить двухслойное заполнение зазора между свариваемыми заготовками, даже если детали будут иметь большую толщину. Надо постараться все сделать за один проход.

Как уже было сказано выше, проще всего сваривать чистую медь без примесей или раскисленную, в которой кислорода всего 0,01%. А так как такая медь встречается редко, в основном в промышленности используются ее сплавы, то рекомендуется сварку проводить в защитных газах или флюсах с присадочными материалами, в которые входят раскислители. А именно: кремний, марганец, алюминий и прочие добавки. Кстати, сварку меди электродами (расплавляющимися) также можно проводить. Единственно – это, чтобы в стержень входили раскислители, о которых было упомянуто выше.

Ручная дуговая сварка медных сплавов

Вообще, дуговая электросварка меди используется часто, особенно в домашних условиях. Целесообразность применения зависит от скорости процесса. При этом может использоваться сварка меди полуавтоматом или автоматом.

Технология сварки меди заключается в следующем.

• Производится очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений, для чего используется любой растворитель.
• Затем счищается оксидная пленка с помощью железных щеток, наждачки или другим абразивным инструментом.
• Далее производится сам процесс сваривания электродом.

Но так как толщина медных деталей может варьироваться в больших пределах, то и сам режим сварки будет отличаться. К примеру, для соединения заготовок толщиною 6-12 мм, необходимо разделать кромки так, чтобы образовался V -образный зазор. При этом угол между кромками должен быть в пределах 60-70°. Если используется двусторонняя сварка, то угол можно уменьшить до 50°. Зазор между деталями создается путем сдвига заготовок, чтобы между ними образовалась щель шириною 2,5% от длины самого сварочного шва.

Если раздвижение деталей не производится, то необходимо провести их прихватку. Прихватка проводится неполным проваром шва длиною по 30 мм через каждые 300 мм. При этом должен сохраняться зазор размером 2-4 мм. При самой сварке меди инвертором, доходя до прихватки, ее необходимо удалить, сбив любым ударным инструментом. Потому что двойной провар меди приведет к изменению ее структуры и появлению дефектов внутри сварочного шва.

Если свариваемый металл имеет толщину больше 12 мм, то лучше использовать Х-образную разделку кромок, а соответственно и двустороннюю обварку. Если по каким-то причинам использовать данную разделку невозможно, то можно использовать V -образную. Правда, придется полностью заполнять зазор, на что уйдет больше электродов и времени.

Полезные советы

• Стыковые соединения варить лучше на подкладках, которые будут понижать температуру в зоне сварки и не давать металлу утекать сквозь зазор. Здесь можно использовать подкладки стальные, медные, графитовые и другие. Ширина подкладки 40-50 мм.
• Перед сваркой меди электродом необходимо кромки подогреть до 300-400С.
• Стержень электродов, используемых для сварки медных сплавов, должен изготавливаться из меди или бронзы с легирующими добавками (кремний, марганец и так далее).

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка меди аргоном – это еще один вариант соединения медных заготовок. Для этого используется постоянный ток прямой полярности, вольфрамовый неплавящийся электрод и присадочный материал из меди, бронзы или медно-никелевого сплава марки МНЖКТ.

Перед началом работ кромки стыка прогревают до 800С. Сварку ведут справа налево, присадочный пруток впереди горелки. Дуга короткая.

Сваривание угольными и графитовыми электродами

Эта разновидность сварки медных сплавов применяется редко. Угольные электроды используются при соединении заготовок толщиной до 15 мм, графитовые больше данной величины. Режим сварки:

• Ток постоянный.
• Полярность прямая.
• Присадочный стержень в сварочную ванну не погружают. Расстояние 5-6 мм.
• Процесс производится в защитном флюсе. Его наносят на присадочный стержень, который предварительно обмакивается в жидкое стекло.
• Зазор – 0,5 мм.
• Используется подкладка асбестовая или графитовая.
• Медь толщиною до 5 мм варится без предварительного подогрева.
• Сваривание необходимо проводить за один проход.

Сварка меди и алюминия

Два этих металла можно сварить двумя способами: контактной сваркой и замковым соединением. В первом случае необходимо учитывать, что алюминиевый материал обладает низшей температурой плавления, чем медь. Поэтому при стыковке нужно алюминиевую заготовку брать длиною больше, на поправку плавления.

При сварке рекомендуется проводить обдув зоны сваривания, используя для этого азот. Воздух здесь не пойдет, он тут же будет образовывать оксидную пленку. Если свариваются медные и алюминиевые трубки, то их необходимо надеть на стержень, состыковав в одной точке.

Замковое соединение – это когда на пластину из алюминия накладывается плоская деталь из меди. При этом производится сварка медной заготовки по периметру. При этом ширина шва должна быть равна толщине медной накладки. Процесс проводится с использованием графитовых вставок, которые и будут формировать шов соединения.

Сварка меди со сталью

Варить медь со сталью сложно, но можно. Для этого используются все те же методы, что и при сварке двух стальных заготовок. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это разная температура плавления металлов. Поэтому при формировании кромок нужно кромку стальную делать более длиной (в 3,5 раза) и тонкой, чтобы в процессе сварки тонкий металл начинал быстрее плавиться.

Если сварка производится угольными электродами, то процесс проводится на постоянном токе прямой полярности. Длина дуги 14-20 мм, ее напряжение 40-55 вольт, а сила тока 300-550 ампер. Сварка проводится в защитном флюсе, который имеет точно такой же состав, как и при сварке медных сплавов. Сам флюс засыпается в зазор между заготовками.

Иногда встречаются ситуации, когда надо приварить медную шпильку к стальной детали. Для этого нужно применять обратную полярность, сам процесс проводится под флюсом без предварительного прогрева кромок. Стальные шпильки к медным деталям привариваются плохо, поэтому на шпильку надевают в натяг медное кольцо, которое и приваривается к медной заготовке.

Вот такие способы сварки медных сплавов и заготовок, которые сегодня применяются в промышленности и в домашних мастерских. Обязательно посмотрите видео, размещенное на этой странице сайта.

Сварка меди: особенности и технология

Сварка меди встречается ненамного реже, чем работа со сталью или алюминием. Но готовность начинающих сварщиков к ней часто недостаточна. Необходимо исправить этот пробел, усвоить особенности сварки меди и нюансы технологии в различных ситуациях.

Особенности

Стоит сразу оговориться, что сварка меди достаточно близка со сваркой её сплавов. В различных источниках эти термины даже употребляются как синонимы. Температура плавления меди составляет 1080-1083 градуса (колебания обусловлены, видимо, допустимым по стандарту вхождением примесей). Когда металл прогрет до 300-500 градусов, он становится ломким (профессионалы именуют это свойство горячеломкостью). В расплавленном состоянии медь начинает поглощать водород и кислород.

Тем не менее, эти трудности успешно преодолевают многие сварщики. Отлажено использование газовой сварки. А вот применение покрытых электродов не рекомендуется — оно неизбежно ведёт к засорению свариваемого металла.

Поскольку медь очень хорошо проводит тепло, её надо варить на больших токах. Это тоже создаёт известные затруднения при работе в домашних условиях.

Образование закиси меди в процессе работы заставляет действовать быстро. Поэтому сварщика ничто не должно отвлекать. Браться за дело имеет смысл тогда, когда уже есть определённый опыт.

Среди цветных металлов чаще всего приходится сваривать медь с алюминием. Но в этом случае вероятно появление промежуточной фазы, отличающейся особой хрупкостью.

Важно позаботиться, чтобы медная поверхность лучше смачивалась алюминием. Довольно часто приходится также сваривать медь со сталью (в обиходной речи — с железом). Для успеха требуется только прогреть металл до нужной температуры. На крупных производствах иногда применяется сварка взрывом, но по понятным причинам для рядового сварщика это недоступно. Красную медь со сталью обычно соединяют электродуговым способом с использованием металлических электродов.

Способы

Широкое распространение получила сварка меди инверторными аппаратами. Угол наклона при этом не должен превышать 20 градусов, работу ведут с перерывами. Инвертор должен выдавать постоянный ток. В промежутках между созданием отдельных участков (длиной не более 40 мм) поверхность металла остынет сама. Стоит учесть, что электрод должен быть всё же покрыт защитной оболочкой.

Но она подбирается с таким расчетом, чтобы минимизировать окисление шва и создание пористых участков. Применяются проволочные стержни.

В некоторых случаях также используют медно-кремниевый или медно-марганцевый сплав. Подаётся постоянный ток обратной полярности.

Темп работы может достигать 15 м за час, определяется силой тока и диаметром применяемой проволоки.

Толстую медь рекомендуется остужать и зачищать послойно перед созданием каждого следующего шва. А вот мелкие и средние конструкции правильнее соединять за один подход, так выйдет гораздо качественнее и быстрее. Чтобы сократить риск формирования трещин, швы наносят обратно-ступенчато. Треть длины обрабатывают после наплавления с противоположной стороны.

Иначе поступают при инверторной сварке. Тогда работают в нижнем положении. Для улучшения качества шва его обстукивают кувалдой либо молотком. Повысить надёжность установки помогают стальные подкладки. В целом инверторное соединение меди весьма стабильно. Стоит учесть, однако, что проволочные присадки, повышая прочность материала, понижают его пластичность.

Индустриальное предприятие, которое имеет крупные заказы, закономерно применяет полуавтоматы или даже автоматы. Для маленьких соединяемых участков стараются использовать неплавкие электроды и специально подобранные флюсы. До сварки меди полуавтоматом нужно обязательно зачищать кромки. Фаскосниматели пускают в ход, когда приходится обрабатывать большие детали. Технологические зазоры при обработке толстых и крупногабаритных медных деталей не требуются.

Большие части не получится соединить без заблаговременного прогрева. Полость должна быть подогрета до 250 градусов. Используют тонкую сварочную проволоку.

Прочность соединения определяется выбором флюса и проволоки. Но на неё влияет также химический состав свариваемых изделий.

Иногда медь варят и аргоном. Профессиональные сварщики вообще полагают, что это один из лучших методов. Аргонные швы могут быть применены и на декоративных изделиях. Для работы на постоянном токе используют вольфрамовые электроды. Подавая переменный ток, можно легко обработать алюминиевую бронзу.

Однако тут есть несколько тонкостей:

толстые изделия соединяют иногда и без присадочных проволок;

горелку водят в режиме совершения зигзагообразных колебаний;

бороться с прожогами тонких элементов помогает сварка короткими швами с постепенным отводом горелки.

В ряде случаев применяют угольные электроды. Но это решение подходит только для второстепенных конструкций. При этом толщина обрабатываемых частей не может превышать 15 мм. Для работы с более крупными изделиями нужны присадки на основе графита.

Специалисты советуют применять постоянное прямое напряжение в длинной дуге.

При сварке медных листов их раздвигают под определённым углом. Рекомендуемый зазор составляет 2-2,5% по отношению к величине шва. Но иногда листы не раздвигают. В этом случае их предварительно прихватывают короткими швами. Для этой работы используют более короткие, чем обычно, электроды.

Выбор припоя

Варить медь плавящимися при высокой температуре припоями нерационально. Эти материалы могут прожечь медный слой. Более привлекательны мягкие (низкой прочности) припои с низкой температурой плавления. Твёрдые вещества пригодны разве что для толстостенных труб и тому подобных изделий. Но их выбор — это уже прерогатива профессиональных сварщиков.

Варка медных труб для газораспределительных сетей должна производиться с помощью содержащих серебро припоев. Такие составы гарантируют отличную прочность шва. Он будет нейтрален к вибрациям, что особенно важно для сетей на промышленных объектах, вблизи транспортных магистралей. Сопротивляемость вредным воздействиям изнутри и снаружи также будет на высоте.

Технология

Для работы с медью и сплавами на её основе вполне могут применяться медные сварочные прутки. Неплохим выбором могут стать и латунные модели. Ручная дуговая сварка, как и при работе со сталью, ценится прежде всего за высокую производительность. Для медных изделий толщиной от 6 до 12 мм рекомендуется V-образная разделка. Общий угол разделки кромок составляет от 60 до 70 градусов.

Планируя сделать подварочный шов с противоположной стороны, стоит сократить этот угол до 50 градусов. А вот зазор делать нужно при любой возможности. Отказ от него сильно повышает риск перегрева листов.

Увеличивается опасность возникновения горячих трещин. Если металл толще 12 мм, требуется использовать Х-образную разделку.

Иногда это невозможно, и приходится использовать V-образную разделку. Надо чётко понимать, что такой режим увеличивает затрату ресурса электрода и длительность сварки более чем на 40%. Ручную дуговую сварку ведут постоянным током обратной полярности. Переменный ток применяют лишь тогда, когда в составе покрытия электрода присутствует железо. Силу тока поднимают сверх обычного показателя как минимум на 40-50%.

Стоит учитывать высокую вероятность образования оксидов. Особенно велика опасность там, где действует самая высокая температура. Перед работой нужно проверять соответствие медных изделий установленным ГОСТ и техническим условиям. Сварочную проволоку до начала работы надо очищать путём травления. Высота прихваток допускается не более трети от глубины разделки или шовного катета.

Сварка меди с использованием аргонодугового способа: особенности технологии во взаимосвязи с металлом

Медь как металл представляет собой мягкий, достаточно податливый материал. Для него характерен сравнительно простой процесс обработки путем переплавления из руды в металл, который в дальнейшем можно обрабатывать. Это свойство обусловило широкое распространение изделий из меди, однако, существенным образом затрудняет возможности сварки в связи с физико-химическими особенностями свойств.

Особенности сварки меди аргонодуговым способом

Сама медь, так же, как и сплавы на ее основе, являются достаточно высокотеплопроводными материалами, которые, ко всему прочему, обладают также большой электропроводностью, а также высокой коррозионной стойкостью как при воздействии внешних факторов, так и относительно внутрикристаллической коррозии.

Точка плавления меди в ее чистом виде составляет 1083 °С, а в случае добавления различных легирующих химических соединений данный показатель может смещаться в одну или другую сторону.

Особенностью сварки медных изделий и деталей является высокая теплопроводность данного металла, что делает обязательным предварительный подогрев деталей перед началом сварки. Разогрев должен осуществляться до температуры от 350 до 600 °С. Подогрев осуществляется, как правило, с помощью газовой горелки.

Сварка осуществляется чаще всего с помощью аргонодугового способа путем использования неплавящегося электрода с постоянным током. В качестве присадочного материала используется пруток из чистой меди либо из ее сплавов. Это позволяет добиться максимального качества шва, а также его аккуратного внешнего вида.

В случае если материалы подобраны неправильно, медь в сварочной ванне начинает кипеть, что вызывает образование большого количества пор в полученном шве, а само соединение становится хрупким и может разрушиться в процессе эксплуатации.

Режимы сварки меди в аргоне

Как и для других видов свариваемых материалов, режимы сварки следует подбирать исходя из качества деталей. Примерные варианты режимов опираются на толщину свариваемого металла, диаметр электродов, проволоки и выливаются в определенные показатели силы тока, измеряемой в амперах.

Каждый режим тем не менее должен подбираться в соответствии с конкретными условиями сварки и проверяться на деталях, аналогичных по материалу изготовления тем деталям, на которых будет производиться основной процесс сварки.

Выбор присадочных материалов

Присадочные материалы, использующиеся для сварки медных деталей, должны выбираться на основании данных о физико-химических свойствах меди или ее сплавов, из которых изготовлены детали или изделия.

При осуществлении сварки следует обратить внимание на марку самой меди или сплава – она должна быть раскисленной или бескислородной, так как, в противном случае, во время сварочного процесса металл будет кипеть в сварочной ванне, в результате чего сварочный шов получится пористым и непрочным.

В качестве прутка или проволоки следует использовать такие материалы, которые позволят избежать кипения материала в шве: необходимо подобрать проволоку или пруток с содержанием в сплаве химических элементов, позволяющих вытеснить кислород из зоны сварочной ванны.

Примерная стоимость медной проволоки на Яндекс.маркет

Неплавящийся электрод выбирается только вольфрамовый, на конце которого должна быть заточка конической формы с небольшим притуплением. Такая форма позволит обеспечить стабильное горение дуги при осуществлении самого процесса сварки, что даст возможность сохранить температурный уровень сварочной зоны и не допустит быстрого остывания деталей до момента завершения шва.

Если говорить о защитном газе, который используется при сварке, то выбор такового зависит от условий сварки, в том числе от пространственного положения соединения. Аргон тяжелее воздуха, в частности, кислорода, и он оседает к земле под действием природных сил притяжения.

Примерная стоимость баллонов с аргоном разных объемов на Яндекс.маркет

Если необходимо выполнить потолочные стыки, то потребуется замена аргона гелием, который легче воздуха, но также может выполнять защитные функции при выполнении сварочных работ.

Технология сварки меди аргонодуговым способом

С технологической точки зрения, сварка меди аргонодуговым способом, как и другой вид сварки, делится на три этапа:

• подготовительный. На этом этапе необходимо очистить свариваемые поверхности от окислов, загрязнений, обезжирить. После выполнения данных работ следует проверить их на чистоту и состояние и если потребуется, выполнить зачистку вручную или с помощью электроинструмента, после чего повторить процесс очищения от окислов и обезжиривания;
• собственно этап сварки;
• завершающий этап, на котором происходит проверка качества выполненного сварного соединения после зачистки от застывших капель расплавленного металла, а также визуальный контроль качества шва на предмет видимых пор.

На этапе собственно сварки следует выполнить следующие действия:

• если речь идет о ремонте какого-либо медного изделия, необходимо сделать прорезь вдоль возникшей трещины таким образом, чтобы края такой прорези выходили за пределы трещины. Это даст возможность избежать появления новых трещин за пределами отремонтированного участка;
• дуга зажигается только в разделе кромок, что позволит избежать прижогов металла, из которого изготовлено все изделие, и сократит зачищаемые участки;
• присадочную проволоку или пруток необходимо вести перед горелкой таким образом, чтобы они равномерно подавались в сварочную ванну;
• движения сварочной горелки должны быть максимально плавными и поддерживать постоянное расстояние от вольфрамового электрода до сварочной ванны;
• в зависимости от толщины деталей, подлежащих сварке, горелка может двигаться вдоль создаваемого шва различными способами: по прямой, если толщина деталей небольшая, либо зигзагообразно, если детали толстые. Если совершаются поперечные движения, это чревато увеличением глубины проплавления кромок и изменениями в формировании сварочного шва;
• если происходит сварка тонкостенных деталей, то, чтобы избежать прожогов металла, необходимо швы выполнять короткими, а между ними делать перерывы по времени для остывания металла;
• если детали собраны без зазора, возможно осуществлять сварку без использования проволоки или прутка. Однако в этом случае следует не перегревать металл, чтобы избежать проседания сварочной ванны вовнутрь;
• в момент окончания сварки необходимо отводить горелку плавно, удлиняя сварочную дугу, что позволит сократить кратер шва;
• если на аппарате имеется функция заваривания кратера шва, то возможно упрощение процесса окончания сварочных работ;
• после завершения сварки необходимо на какое-то время (до тридцати секунд) сохранить подачу защитного газа. Это позволит сохранить остывающий шов в облаке газовой защиты и избежать попадания продуктов окружающего воздуха в расплавленный металл, что сохранит качество шва.

Как выполнить сварку меди

Медь и ее сплавы имеют особую технологию сварки: это сложный процесс, требующий определенных навыков и знаний, соответствующего оборудования, без которого ничего не получится. Несмотря на капризность меди, существует несколько способов работы с ней: это точечная, дуговая, контактная сварка, комбинированный способ. Медь можно соединять с деталями из других материалов, например, сталью, железом, нержавейкой.

Технология сварки меди

Латунь – это различные сплавы меди. Их основой может выступать медь с цинком. Соотношение металлов может быть разным, в зависимости от того, какие свойства должна иметь деталь, допустимо добавление иных элементов.

Бронза также является сплавом в состав которого входит медь, но там также присутствует алюминий, свинец, иные металлы. Технология сварки значительно отличается от сварки стали, так как теплоотводность меди в 6 раз выше. Швы должны быть идеальными, поскольку латунь применяется в основном для домашнего декора.

В ходе работы можно столкнуться с рядом проблем, они заключаются в следующем:

• На полученном шве могут появляться водородные пузырьки, вызванные цинковым окислением.
• При перегреве поверхности латунная деталь трескается, могут появляться поры.
• Цинк закипает при меньшей, чем медь, температуре, поэтому вероятно его вскипание из сплава.

Чтобы варить данные металлы, чаще всего применяют аргон: он позволяет избежать многих проблем и облегчить процесс. Кроме того, допустима сварка полуавтоматом и с использованием инвертора.

Подготовка материала

Независимо от способа сварки перед началом обработки все детали нужно тщательно подготовить. Чтобы они хорошо соединялись между собой, по краям требуется вырезать специальные кромки. Затем место, где должен быть шов, полируют посредством наждачной бумаги до блеска. Место должно стать гладким. Крупные неровности можно зачищать при помощи напильника. Использовать электроприборы не рекомендуется, так как они могут нанести вред относительно мягкому металлу.

Если на поверхности есть окислы, от них потребуется избавиться, для этого применяют соляную или азотную кислоту, которой протирают деталь. Но чистить при помощи кислоты нужно непосредственно перед сваркой, как и проводить иные подготовительные работы.

1. Электродуговая – один из наиболее распространенных вариантов, так как доступен даже в домашних условиях. Электроды должны быть выполнены из латунной проволоки, быть графитовыми или угольными, обратите внимание на долю цинка, она должна составить 40 %, для качественной сварки электрод по ГОСТу также должен включать алюминий, свинец, марганец и железо. Варить латунь придется при помощи постоянного тока. Аппарат должен иметь прямую полярность. Для сварки применяют короткую дугу, при этом стартовать нужно из нижнего положения, двигаясь вверх. Сила тока должна быть не меньше 250 ампер, однако сильно завышать ее тоже не стоит. Расчет приведен для работ с электродом 5 мм. После того как шов будет выполнен, его потребуется проковать и нагреть до 650 градусов. Таким образом соединение станет максимально прочным.
2. Газовая сварка имеет определенные сложности из-за того, что работать придется на большой скорости. При медленном движении горелки цинк будет успевать выпариваться, из-за этого в изделии начнут появляться поры и трещины. Поперечных колебаний быть не должно, в противном случае сама деталь расплавится. Относительно поверхности изделия горелку располагают под прямым углом, это обеспечивает равномерный прогрев и более удобную работу. Проволоку же располагают под углом 30 градусов.
3. Аргонная сварка. Она является одним из наиболее удобных и качественных вариантов, подходит не только для латуни, но и для любых сплавов меди. Сам метод работы похож на способ дуговой сварки, однако проводится он в среде инертного газа аргона. Возможно использование плавящихся электродов или использование неплавящегося варианта. Если использовать неплавящиеся детали, они должны быть изготовлены из вольфрама. В качестве присадки применяют прутки из бронзы БрКМц-3-1.
4. Ультразвуковая сварка.

Обратите внимание: при соединении медных проводов нередко используют холодную сварку – специальные составы, обеспечивающие надежную фиксацию.

Латунь может иметь сложный сплав, тогда присадочные прутки должны быть из того же материала, что и сама деталь. Сваривать латунь или бронзу можно только в один слой. Сам шов не должен быть цельным, придется наваривать понемногу, избирая отдельные точки. Используется длинная дуга, но действовать нужно аккуратно, чтобы не прожечь материал. В зоне сваривания сила тока должна снижаться. Такой метод сварки подходит для толстых изделий, которые больше 5 мм.

Как варить дома

Если требуется выполнить сварку дома, при этом нет высоких требований к красоте шва, можно обзавестись припоем из олова и паяльной лампой. Потребуется флюс – это материал, который отделит деталь от атмосферы, можно применить борат натрия, он вполне доступен и стоит недорого. Припой может быть из серебра или меди, но такой материал обычно стоит довольно дорого, поэтому используют его нечасто.

Если вы имеете соответствующее оборудование и возможность варить латунь электро- дуговым способом, потребуется использовать средства защиты. Особенность в том, что пары цинка ядовиты и могут вызывать серьезные отравления, их нельзя вдыхать, нужно следить, чтобы не произошло контакта со слизистыми. Работать следует только на улице.

Общее описание оборудования для сварки латуни

Латунь можно варить разными способами, если делать это непрофессионально в домашних условиях, подойдет и газовая горелка, однако это довольно сложный способ, особенно если учесть опасность от паров цинка.

Если планируется постоянная работа как дома, так и на профессиональном уровне. можно приобрести соответствующий сварочный аппарат; потребуется аргонный. Если использовать устройство дома от случая к случаю, можно использовать стандартный. Он не будет иметь дополнительных функций, присущих профессиональному, но вы ими все равно вряд ли воспользуетесь, зато стоит такая модель на порядок меньше.

Чтобы правильно выбрать устройство, следует обратить внимание на следующие тонкости:

• То, какой металл можно варить с его помощью. Не все аппараты работают с теми или иными электродами. Некоторые модели могут выдавать только переменный или только постоянный ток. Идеально подойдет универсальный аппарат, охлаждающий широким спектром металлов, с которым он может работать. Вся эта информация перечислена в инструкции к изделию. Внимательно изучите параметры перед покупкой.
• Для того чтобы шов получился качественным, лучше взять аппарат, который может автоматически регулировать равномерность дуги и создание вибраций.
• Высокая степень защиты. Многие устройства боятся перепадов напряжения и иных сложных условий эксплуатации.
• Возможность выбрать нужные регулировки. Чем больше диапазон, тем лучше.