Сварка меди и ее сплавов

При сварке меди и ее сплавов возникает ряд затруднений, обусловленных физико-химическими свойствами: склонностью к окислению и образованию тугоплавких окислов; поглощением газов расплавленным металлом, вызывающим появление пористости шва; высокой теплоемкостью и теплопроводностью, требующей применения пламени повышенной мощности; значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании, что приводит к значительным деформациям изделий при сварке.

Склонность к окислению и выгоранию составных элементов сплавов вызывает необходимость применения при сварке соответствующих флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления и растворяющих образующиеся окислы, удаляя их в шлаки.

Медь толщиной до 10 мм сваривают одной горелкой. Удельная мощность пламени 150 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При сварке меди толщиной более 10 мм использовать слишком мощное пламя одной горелки не следует, так как это приводит к перегреву металла, росту зерна и снижению прочности соединения. В этом случае сварку следует вести двумя горелками: одной.— подогревающей с пламенем удельной мощностью 150—200, а второй — сваривающей с пламенем мощностью 100 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Сварку проводят левым способом. При сварке двумя горелками процесс сварки ведут одновременно с двух сторон шва, располагая ось шва вертикально.

Сварку необходимо вести с максимальной скоростью без перерывов. Прихватку швов применять не следует, так как при повторном нагреве во время сварки в местах прихваток могут возникнуть трещины. Для закрепления деталей во время сварки следует использовать приспособления.

Рекомендуется применять присадочные прутки, в состав которых введены элементы раскислители (кремний, марганец, фосфор), а также прутки, легированные оловом и серебром, снижающими температуру плавления присадочного металла. Такие прутки для сварки меди, содержащие до 0,8—1,2% Ag, выпускают под марками Ml и МСр1. Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины металла.

Содержание фосфора в прутке должно составлять 0,2%, кремния 0,15—0,30%.

Желательно, чтобы температура плавления проволоки была на 100° С ниже температуры плавления основного металла.

Флюсы содержащие соли фосфорной кислоты, рекомендуется применять при сварке проволокой, не содержащей в своем составе элементов раскислителей — фосфора и кремния. Можно сваривать медь с применением газообразного.флюса БМ-1; при этом наконечник выбирают на один номер больше, для того чтобы не снижать скорость нагрева и сварки. Порошкообразным флюсом посыпают ванну и покрывают конец прутка, кромки свариваемого металла на ширину 40—50 мм по обе стороны от оси шва, а также обратную сторону свариваемых листов. Флюс можно применять в виде пасты, замешанной на воде; его наносят на конец прутка и кромки свариваемого металла.

Сварка латуни. Медно-цинковые сплавы, содержащие 20—55% Zn, называют латунями. Сплавы с содержанием менее 20% Zn называют томпаками.

Основные затруднения при сварке латуней: поглощение газов расплавленным металлом сварочной ванны, выгорание цинка и повышенная склонность металла шва и околошовной зоны к образованию трещин и пор.

При газовой сварке потери цинка могут достигать 15—20% его первоначального содержания в латуни.

Пористость наплавленного металла при сварке латуни появляется при испарении цинка и поглощении расплавленным металлом водорода сварочного пламени. При застывании металла водород образует в шве газовые пузырьки и поры, которые увеличиваются в размерах в результате проникновения и расширения в них паров цинка.

Для уменьшения испарения цинка латунь сваривают пламенем с избытком кислорода до 30—40%. При этом на поверхности сварочной ванны образуется пленка из окиси цинка, которая препятствует его дальнейшему испарению.

При сварке латуни образуются кристаллизационные (горячие) трещины, а также трещины, возникающие в температурных пределах 300—600° С.

Для связывания окиси цинка в шлаки обычно применяют порошкообразные флюсы на базе окислов бора, а также газообразные флюсы, представляющие собой пары летучей борорганической жидкости, например флюс БМ-1:25 % метилового спирта (СН₃ОН) и 75 % метилбората В (СН₃О)₃. Расход флюса БМ-1 составляет около 70 г на 1 м³ ацетилена.

Несмотря на более высокую теплопроводность латуни, чем стали, мощность пламени составляет 100—120 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла во избежание перегрева латуни и повышенного испарения цинка. Для снижения испарения цинка и уменьшения поглощения водорода расплавленным металлом конец ядра должен находиться на расстоянии от сварочной ванны в 2—3 раза большем (равном 10—15 мм), чем при сварке стали. Конец проволоки периодически погружают во флюс, который также подсыпают в ванну расплавленного металла и на кромки шва. Сварку следует вести с возможно максимальной скоростью.

Диаметр проволоки выбирают равным толщине свариваемого металла, но не более 9 мм, Сварку следует вести левым способом в один слой, осуществляя провар кромок сразу на всю толщину шва.

При многослойной сварке применяют присадочную проволоку ЛК62-05, а в качестве флюса — прокаленную буру. Перед нанесением последующего шва предыдущий слой наплавленного металла следует тщательно очистить от шлака.

Для уплотнения металла шва и повышения его временного сопротивления применяют проковку шва после сварки. При содержании в латуни менее 60 % Си проковку можно проводить при температуре 650° С; при содержании свыше 60% Си латунь проковывают в холодном состоянии. После проковки применяют отжиг при температуре.-600—650° С с последующим медленным охлаждением для получения мелкозернистой структуры и снятия наклепа.

Сварка бронзы. Газовую сварку бронзы используют при исправлении дефектов литья, ремонте бронзовых литых изделий, наплавке и других подобных случаях.

Оловянные бронзы в качестве основной легирующей добавки содержат олово в количестве 3—14% (иногда до 20%) и могут содержать фосфор, цинк, никель и другие легирующие элементы.

Оловянные бронзы сваривают только нормальным пламенем, так как окислительное пламя приводит к выгоранию олова, а избыток ацетилена увеличивает пористость, вызываемую растворением водорода в металле шва. Мощность пламени принимают 70—120 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При сварке литых деталей из бронзы применяют местный или общий подогрев до температуры 500— 600°С для уменьшения сварочных напряжений и деформаций.

Присадочные прутки диаметром 5—12 мм применяют из бронзы, близкой по составу к свариваемому металлу. Желательно использовать присадочную проволоку, содержащую в качестве раскислителя до 0,4% Si. Если допустимо различие по цвету металла шва и основного металла, то можно применять в качестве присадочного металла прутки или проволоку из латуни. Хорошие результаты получаются при сварке оловянных бронз прутками из оловянной бронзы Бр.ОФ 6,5-0,4.

При сварке бронз используют флюсы, пригодные для сварки латуни. Для улучшения механических свойств и структуры металла сварного соединения деталь после сварки подвергают отжигу при температуре 750° С и последующему охлаждению в воде с температуры 600—650° С (закалке). Выдержка при температуре отжига в зависимости от размеров детали составляет 3—5 ч, скорость нагрева — не свыше 100° в час. При сварке оловянных бронз сварное соединение равнопрочно основному металлу.

Безоловянные бронзы можно сваривать как электродуговым, так и газовым способом. Эти бронзы в качестве основных легирующих элементов содержат марганец и никель, реже — цинк, железо, олово, алюминий.

Сварку проводят нормальным пламенем мощностью . 100— 150 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Состав присадочного прутка выбирают таким же, как и состав основного металла. Флюсы используют те же, что и при сварке меди и латуни. Для деталей сложной формы необходим предварительный подогрев до температуры 300—350" С. После сварки целесообразно использовать отжиг и закалку. Прочность соединения составляет 80—100% прочности основного металла.

Сварка безоловянных бронз, содержащих в качестве одного из компонентов алюминий, затруднена образованием тугоплавкой окиси алюминия А1₂О₃, для удаления которой приходится применять флюсы, пригодные для сварки алюминиевых сплавов.