Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 62. Сварка меди

Медь находит широкое применение при изготовлении изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов, электрораспределительных устройств, химической аппаратуры и т. д.

Многообразие использования меди связано с ее особыми физическими свойствами. Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, устойчива в отношении коррозии. Плотность меди — 8,93 г/см3, температура плавления— 1083° С, температура кипения— 2360° С.

Трудности сварки меди обусловлены ее физико-химическими свойствами. Медь склонна к окислению с образованием тугоплавких окислов, поглощению газов расплавленным металлом, обладает высокой теплопроводностью, значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании.

Склонность к окислению вызывает необходимость применения при сварке специальных флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления и растворяя образующиеся окислы, переводя их в шлаки. Высокая теплопроводность требует применения более мощного пламени,чем при сварке стали.

Свариваемость меди зависит от ее чистоты. Особенно ухудшают свариваемость меди наличие в ней висмута, свинца, серы и кислорода. Содержание кислорода в зависимости от марки меди колеблется от 0,02% до 0,15%. Висмут и свинец придают меди хрупкость и красноломкость. Наличие в меди кислорода в виде закиси меди (Cu20) вызывает образование хрупких прослоек металла и трещин, которые появляются в зоне термического влияния. Закись меди образует с медью легкоплавкую эвтектику, которая обладает более низкой температурой плавления. Эвтектика располагается вокруг зерен меди и таким образом ослабляет связь между зернами.

На процесс сварки меди оказывает влияние не только кислород, растворенный в меди, но и кислород, поглощаемый из атмосферы. При этом наряду с закисью меди образуется окись меди. При сварке оба эти окисла затрудняют процесс газовой сварки, поэтому их необходимо удалять с помощью флюса.

Водород и окись углерода также отрицательно влияют на процесс сварки меди. В результате их взаимодействия с закисью меди образуются пары воды и углекислый газ, которые образуют поры в металле шва. Чтобы избежать этого явления, сварку меди необходимо выполнять строго нормальным пламенем.

Чем чище медь и чем меньше она содержит кислорода, тем лучше она сваривается. По ГОСТ 859—66 промышленностью для изготовления сварных конструкций выпускается медь марок М 1р, М 2р и М Зр, имеющая пониженное содержание кислорода (до 0,01 %).

При газовой сварке меди нашли применение стыковые и угловые соединения, тавровые и нахлесточные соединения не дают хороших результатов. Перед сваркой свариваемые кромки необходимо очистить от грязи, масла, окислов и других загрязнений на участке не менее 30 мм от места сварки. Очистка мест сварки производится вручную или механическим способом стальными щетками.

Сварку меди толщиной до 3 мм выполняют без разделки кромок, а при толщине свыше 3 мм требуется Х-образная разделка кромок под углом 45° с каждой стороны стыка. Притупление делается равным 0,2 от толщины свариваемого металла. В связи с повышенной жидкотекучестью меди в расплавленном состоянии тонкие листы сваривают встык без зазора, а листы свыше 6 мм сваривают на графитовых и угольных подкладках.

Мощность сварочного пламени при сварке меди толщиной до 4 мм выбирают из расчета расхода ацетилена 150—175 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, при толщине до 8—10 мм мощность увеличивают до 175— 225 дм3/ч. При больших толщинах рекомендуется сварка двумя горелками — одной ведется подогрев, а другой — сварка. Для уменьшения теплоотвода сварку выполняют на асбестовой подкладке. Для компенсации больших потерь тепла за счет отвода в околошовную зону применяют предварительный и сопутствующий подогрев свариваемых кромок. Подогревают кромки одной или несколькими горелками.

Пламя для сварки меди выбирается строго нормальным, так как окислительное пламя вызывает сильное окисление, а при науглероживающем пламени появляются поры и трещины. Пламя должно быть мягким н направлять его следует под большим, чем при сварке стали углом. Сварка проводится восстановительной зоной, расстояние от конца ядра до свариваемого металла — 3—6 мм. В процессе сварки нагретый металл должен быть все время защищен пламенем. Сварка выполняется как левым, так и правым способом, однако наиболее предпочтителен при сварке меди правый способ. Сварка ведется с максимальной скоростью без перерывов.

При сварке меди рекомендуется свариваемые изделия устанавливать под углом 10° к горизонтальной плоскости. Сварка ведется на подъем. Угол наклона мундштука горелки к свариваемому изделию составляет 40—50°, а присадочной проволоки — 30—40°.

При сварке вертикальных швов угол наклона мундштука горелки составляет 30° и сварку ведут снизу вверх. При сварке меди не рекомендуется скреплять детали прихватками. Длинные швы сваривают в свободном состоянии обратноступенчатым способом. Газовая сварка меди выполняется только за один проход.

На процесс газовой сварки меди оказывает большое влияние состав присадочной проволоки. Для сварки в качестве присадка применяются прутки и проволока согласно ГОСТ 16130—72 следующих марок. М-1, MCpl, МНЖ5-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2. Сварочная проволока MCpl содержит от 0,8—1,2% серебра.

Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. При сварке меди диаметр проволоки берут равным 0,5—0,75 s, где s — толщина металла, мм, но не более 8 мм. Сварочная проволока должна плавиться спокойно, без разбрызгивания. Желательно, чтобы температура плавления присадочной проволоки была ниже температуры плавления основного металла.

Для предохранения меди от окисления, а также для раскисления и удаления в шлак образующихся окислов, сварку осуществляют с флюсом. Флюсы изготавливают из окислов и солей бора и натрия. Флюсы для сварки меди применяют в виде порошка, пасты и в газообразной форме. Составы флюсов, применяемых для сварки меди, приведены в табл. 48.

Флюсы № 5 и № 6, содержащие соли фосфорной кислоты, необходимо применять при сварке проволокой, не содержащей раскислителей фосфора и кремния.

Сварку меди можно выполнять и с применением газообразного флюса БМ-1. В этом случае наконечник горелки надо увеличить на один номер, чтобы снизить скорость нагрева и увеличить мощность сварочного пламени. При использовании газообразного флюса применяется установка КГФ-2-66. Порошкообразный флюс посыпают на место сварки на 40—50 мм по обе стороны от оси шва.

Флюс в виде пасты наносится на кромки свариваемого металла и на присадочный пруток. Остатки флюса удаляют промывкой шва 2%-ным раствором азотной или серной кислоты. Для улучшения механических свойств наплавленного металла и повышения плотности и пластичности шва после сварки металл шва рекомендуется проковывать.

Детали толщиной до 4 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине — при нагреве до температуры 550—600° С. Дополнительное улучшение шва после проковки дает термическая обработка — нагрев до 550—600° С и охлаждение в воде. Свариваемые изделия нагревают сварочной горелкой или в печи. После отжига металл шва становится вязким.

вверх страницы