Сварка меди

Сварка меди: технология, виды, особенности процесса

Медь относится к металлам, обладающим повышенными показателями коррозийной стойкости. Поэтому изделия из нее применяются в различных промышленно-хозяйственных отраслях. При сваривании деталей из цветного металла возникают сложности, так как физико-механические свойства сплава усложняют процесс. Существует несколько методов соединения медного проката, при которых нужно соблюдать технологию, использовать соответствующее оборудование.

Особенности сварки меди

Перед началом процесса, сварщик должен понимать свойства, химический состав металлопроката. Только при этих знаниях можно получить качественный сварной шов.

На соединение заготовок из меди, ее сплавов влияют:

• теплопроводность – при соединении элементов подбирают ток и газ, которые вводят в шов максимальное количество тепла;
• горячие трещины образовываются при затвердевании, для их уменьшения заготовки надежно фиксируют во время работы;
• положение сварки – из-за неустойчивых характеристик меди, работы ведутся в нижнем положении;
• пористость – минимизировать такой эффект помогает скорость выполнения сварки, минимальное применение присадочных материалов.

Металл обладает повышенными показателями теплопроводности, поэтому в работе мастер должен применить дугу. Она выдает тепловую мощность, выводит тепло из рабочей среды. Технология сварки меди не допускает применение любых типов швов из-за особенностей материала. В этом случае используют только стыковой способ скрепления заготовок.

Увеличенный предел текучести материала не позволяет делать швы в вертикальном направлении. Для исключения стекания металла сварочную ванну делают малого размера, чтобы расплавленная медь быстрее остывала.

При воздействии с О2 образуется оксидная пленка, из-за этого в процессе применяются различные варианты, препятствующие реакции. Кроме того, цветной металл обладает высоким коэффициентом расширения при нагреве. После охлаждения поддается сильной усадке.

При сваривании полуфабрикатов могут образоваться прожоги. Чтобы исключить негативные факторы, в работе применяют специальные прокладки, флюсовые подушки. На качество шва отрицательно влияет взаимодействие меди с кислородом. Во время этой реакции в шве образуются поры, трещины. Уменьшить такие недочеты помогает предварительный нагрев металлопроката в печи до температуры 400

Несмотря на сложности соединения медных заготовок, работа может проводиться в производстве и быту, с использованием различных методов.

Способы сварки меди

Цветной металл соединяют плавящимися и неплавящимися электрическими проводниками, используя инверторный, аргоновый, газовый, полуавтоматический тип работ. Также соединение стыков возможно угольными электродами.

Инверторный

Сварка меди инвертором считается одним из самых востребованных способов соединения деталей в производстве и быту. Оборудование поддерживает стабильную силу тока, показатели напряжения. Установка отличается малым весом, удобна в использовании. Имеет несколько режимов настройки. Во время использования инвертора соблюдают рекомендации:

• сварной шов выполняют короткими участками не более 4 см;
• для исключения перегрева, делают небольшие перерывы в работе;
• электрод сварщик удерживает под определённым углом 10-20
• при выборе режима работы техники учитывают толщину и тип свариваемых деталей.

Приборы вырабатывают постоянное напряжение, поэтому провода подключают по схеме прямой, обратной полярности.

Полуавтоматический

При работе с полуавтоматом используется медный пруток. Тонкий прокат повышает качество результата. Техника подразумевает при соединении полуфабрикатов толщиной 6-8 мм создание одного длинного шва. При сваривании металла большей толщины сварщик делает по 2-3 прохода. Каждый предыдущий валик зачищает от шлака, перед наплавлением последующего.

При толщине полуфабрикатов свыше 6 мм, выполняют V-образную разделку. Для уменьшения пористости сварного шва работа выполняется с минимальными колебаниями в поперечном направлении.

Сварка меди толщиной более сантиметра с применением проволоки марки М1-3, осуществляется с напряжением 30В, 300А. Желательно дополнительно применять флюс. Сварка меди полуавтоматом обеспечивает уровень прочности соединительного шва, зависящий от настроек режима, марки флюса.

С аргоном

Газ выступает в качестве защитного средства. Нет необходимости предварительного прогрева деталей. Необходимо использовать вольфрамовые электрические проводники. Присадочным материалом выступают прутки из меди или сплавов с содержанием никеля. Подключение питания происходит в обратной полярности.

Сварщик формирует шов, начиная с правой части, двигаясь влево, при этом удерживая электрод под прямым углом к изделию. Угол наклона проволоки составляет 10-15 Ориентировочный расход летучего вещества составляет 10-18 литров за 60 секунд. Настройку тока подбирают с учетом толщины металла от 80 до 500А.

Важно! Сварка меди аргоном должна осуществляться с учетом марки самого металла. Она должна быть бескислородной или раскисленной, иначе прокат будет кипеть в сварочной среде. В результате шов получится некачественным с большим количеством пор.

Газовый

Сложность такого метода заключается в расчете расхода газа. Медь толщиной менее 10 мм обрабатывают газовым пламенем в суммарной мощности 150 литров на 60 минут работы. Чем толще изделие, тем, соответственно, больше расход газа.

Чтобы в процессе минимизировать вероятность появления брака, образования трещин, перегрев металла, нагрев и охлаждение детали осуществляют в быстром темпе. Присадочный материал должен плавиться быстрее, чем основной металл. При этом варианте соединения полуфабрикатов потребуется наличие борсодержащих флюсов.

Важно! Присадочный материал должен соответствовать по составу металлу свариваемых деталей.

С угольными электродами

При использовании такого варианта сварщик может добиться высококачественного шва, с хорошим сопротивлением к окислению, высокой плотности и прочности. Соединение свариванием с помощью угольных электродов осуществляется при толщине изделия не более 15 мм. Перед работой электроды затачивают, чтобы придать форму конуса. Соединение выполняют длинной дугой при постоянном токе. Диапазон тока должен составлять 35-130А. Над поверхностью полуфабриката электрический проводник удерживают под углом 30

В работе применяются борсодержащие флюсы. Их заранее смачивают в жидкообразном стекле. На заготовке толщиной свыше 5 мм выполняют разделку кромок. Общий угол должен составлять 70-90 Сварка меди электродом происходит с использованием прокладки из асбестового или графитового состава. Чтобы достичь лучших свойств соединительного шва, работы проводят в один проход.

Технология сварки меди

Выбор материалов и оборудования зависит от метода работы. При соединении деталей таким способом потребуются электроды с подходящим диаметром, составу обмазки, с учетом особенностей сплава. В работе используют два вида электрических проводников – плавящийся и неплавящийся. При выборе важен цвет обмазки:

• красный – для механических работ;
• синий – для тугоплавких сплавов;
• серый – для цветного металлопроката.

Также потребуется оборудование, расходные материалы и средства индивидуальной защиты. В основной перечень входит:

• инверторный аппарат;
• горелка;
• средства защиты;
• баллон с газом;
• компенсационные устройства.

Сварщик может выбрать любой способ соединения, который подбирается с учетом свойств материала, сложностей работ, технических требований.

Подготовка

Предварительно подготавливают заготовки, очищая поверхность абразивным материалом вручную. Для этих целей подходит щетка с металлической щетиной, наждачная бумага. Односторонние кромки толщиной листа 5-12 мм срезают. При параметре свыше 12 мм – двухсторонние. С поверхности заготовки удаляют жировые отложения, грязь. Далее металл обезжиривают.

Для соединения металлоизделий применяют проволоку из меди марки М1, М2 и М3. Ее сначала нагартовывают. Присадочную проволоку подвергают травлению в приготовленном растворе, основным компонентом которого выступает любая кислота. Далее изделие тщательно промывают, просушивают. Металлопрокат толщиной более 10 мм заранее прогревают в печи.

В процессе соединения медного металлопроката понадобятся дополнительно: графитовые прокладки, съемные экраны.

Сварку чистой меди проводят при постоянном токе вольфрамовыми электродами в защитной среде поступающего газа. Медны сплавы сваривают на переменном токе. Учитывая это, выполняют соответствующую настройку аппарата. Силу тока рассчитывают по формуле:

Iсв = 100 x S, где S – толщина изделия.

Если в работе применяются инертные газы, длина электрической дуги должна быть не более 3 мм. При сваривании в азоте допускается увеличивать показатель до 12 мм.

Основные работы

Если процесс происходит с применением полуавтоматического устройства, подключают массу. При аргонодуговом способе работник удерживает горелку с электродом и пруток. Проволоку подают с края сварочной среды. Это нужно, чтобы расплавленный металл не попал на электрический проводник.

Во время нажатия кнопки между электродом и пандусом деталей зажигается дуга из электричества, которая плавит кромки соединяемых заготовок и проволоки. Сварщик подносит горелку к детали, не касаясь ее электродом. После включает подачу газа, импульсы на электрод формируют дугу. Во время горения искры мастер подает присадочный материал.

Советы опытных сварщиков

Чтобы шов получился качественным без прожогов, а соединение аккуратным, опытные мастера рекомендуют придерживаться некоторых правил:

• Исключить прожоги металла можно, если зажигать дугу в пределах кромок. Это также сократит участки, которые впоследствии нужно будет зачищать.
• Присадочный материал ведут перед горелкой так, чтобы равномерно подавался в сварочную ванну.
• Движения горелкой выполняют плавно и равномерно, работник должен поддерживать одинаковое расстояние от электрода до сварочной ванны.
• Горелку сварщик двигает двумя способами: по прямой при небольшой толщине изделий и зигзагообразными движениями при сварке толстых заготовок. Нельзя допустить сваривание элементов в поперечном направлении движения горелки. Так увеличится глубина плавления кромок.
• Собранные металлические заготовки без зазора можно сваривать, без применения проволоки. Важно следить, чтобы не произошло перегревание металла, иначе сварочная ванна просядет внутрь.
• После завершения процесса, горелку отводят плавно, удлиняя сварочную дугу.
• По окончанию работ подачу газа не прекращают в течение 30 секунд. Это сохранит шов в газовой среде, поможет исключить попадание продуктов окружающего воздуха в разогретый металл, сохранив качество соединения.
• Стыковые соединения варят на подкладочных материалах, которые способствуют понижению температуры в рабочей среде и не дадут металлу утечь через зазор. Чтобы исключить такую ситуацию, применяют графитовые, стальные медные комплектующие толщиной 40-50 мм.
• Перед началом процесса кромки нагревают до температуры 300-400

Медь и ее сплавы обладают особыми свойствами, включая пластичность, тепло и электропроводность. Для удобства процесса сварки, особенно начинающим мастерам, рекомендуется приобрести сварочный аппарат компактных размеров с возможностью регулировки параметров. В домашних условиях оптимально использовать агрегат мощностью до 4 кВт. Сила тока до 160А позволит сварить металлоизделие толщиной до 5 мм. Если под рукой у мастера будет весь необходимый инструмент и материалы, он может воспользоваться любым описанным выше способом соединения медных заготовок