Как варить медь аргоном

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:

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

Как сварить медь с медью: технология и особенности

Нередко при монтаже конструкций или ремонте предметов из меди требуется выполнение сварочных работ. Однако из-за неординарных характеристик сварка меди не так проста, как стали. Поэтому не каждый сможет сделать надежное соединение. После освоения технологии сварки меди и ее сплавов можно без затруднений работать с любым металлом.

Особенности сварки меди и ее сплавов

Сложность работы с этим металлом обусловлена рядом негативных свойств:

1. Высокая химическая активность, особенно при нагреве, приводит к быстрому появлению на поверхности оксидной жаропрочной пленки. Если ее частицы попадут в шов, то станут причиной образования трещин.
2. Из-за высокого коэффициента температурного расширения, сварное соединение при усадке в процессе остывания может деформироваться и растрескаться.
3. При нагревании медь начинает активно насыщаться водородом, от которого остаются поры, и кислородом, окисляющим поверхность.
4. Быстрый нагрев и охлаждение делает соединение хрупким.
5. Из-за высокой текучести осложняется создание надежных вертикальных и потолочных швов.
6. Для компенсации высокой теплопроводности работа проводится большим током. Иначе из-за быстрого рассеивания тепла появятся наплывы, подрезы и другие дефекты.

Электроды для сварки меди

Для соединения меди без присадочной проволоки используются плавящиеся электроды со специальным покрытием. При расплавлении оно создает слой шлака, который защищает место сварки от соприкосновения с воздухом. Присадки, входящие в состав обмазки, соединяясь с металлом, улучшают качество шва. Слой шлака замедляет остывание стыка, что способствует удалению большего количества газов.

Неплавящиеся угольные и графитовые электроды используются совместно с присадочной проволокой, необходимой для создания шва. При выборе следует учитывать что:

• для ручной сварки меди цвет обмазки красный;
• марки с серым покрытием предназначены для цветных металлов;
• синими электродами варят тугоплавкие металлы;
• с желтой обмазкой жаропрочную легированную сталь.

Подготовка деталей к сварке

Независимо от способа медные заготовки нужно очистить от грязи с последующим обезжириванием. Оксидную пленку удаляют металлической щеткой или мелкозернистой наждачной бумагой осторожными движениями, чтобы не было глубоких царапин. Очистку рекомендуется завершать травлением свариваемых деталей и проволоки в водном растворе азотной, соляной или серной кислоты. Затем промыть приточной водой и высушить горячим воздухом.

С кромок заготовок толщиной 0,6 — 1,2 см снимают фаски, чтобы между ними получился угол 60 — 70⁰. При сварке с обеих сторон его уменьшают до 50⁰. Если толщина деталей больше 12 мм кромки разделывают в виде буквы Х для двухстороннего соединения. Если это невозможно делают глубокую V-образную разделку. Но для заполнения стыка потребуется больше расходных материалов и времени, так как сваривать медь придется широким швом.

Для предотвращения деформаций при усадке между заготовками, в зависимости от толщины, оставляют зазор 0,5 — 2 мм. Чтобы его ширина была неизменна по длине стыка, детали прихватывают с интервалом 30 см. При доведении шва до временного соединения его сбивают молотком, иначе на этом месте стык будет с дефектами.

Чтобы медь не протекала на обратную сторону, под стык подкладывают пластины из стали или графита шириной 4 — 5 см. Для компенсации температурного расширения детали предварительно нагревают до 300 — 400⁰C. При работе на улице потребуются переносные экраны, защищающие от ветра.

Способы сварки меди

Негативные свойства меди, препятствующие сварке, обходят многими способами, применяя различные расходные материалы и оборудование. Не все можно применить в домашних условиях, но некоторые вполне доступны.

Сварка меди аргоном

Этим способом выполняют сварку меди полуавтоматом или ручным аргонодуговым методом. Работа проводится постоянным током прямой полярности. Его величина устанавливается из расчета, что на каждый миллиметр толщины нужно 100 А. Значение можно корректировать в процессе работы в зависимости от состава металла. При сварке меди аргоном расход газа не должен превышать 10 л/мин.

В качестве присадочной проволоки можно использовать медные провода или жилы кабеля, очищенные от изоляции и лака. Ее подают по краю сварочной ванны впереди электрода, чтобы при плавлении металл не прилипал к нему. Для заготовок толщиной меньше 0,5 см предварительный подогрев не нужен.

Чаще всего выполняют сварку меди угольными электродами, так как вольфрамовые приходится часто менять. Заготовки толщиной больше 1,5 см соединяют графитовыми электродами. Допустимый вылет электрода не больше 7 мм, длина дуги 3 мм. В отличие от других способов сваркой меди аргоном можно качественно соединять вертикальные стыки.

Газовая сварка

Для этой технологии не требуется сложное оборудование как для аргонодуговой. Достаточно горелки и баллона с ацетиленом. Чтобы обеспечить нормальное протекание процесса, потребуется расход газа 150 л/час для заготовок толщиной до 10 мм, свыше ― 200 л/час. Для замедления остывания заготовки с обеих сторон обкладывают листовым асбестом. Диаметр присадочной проволоки выбирается равным 0,6 толщины металла, но не более 8 мм.

Выполняя газовую сварку меди, пламя направляется перпендикулярно к стыку. При этом нужно следить, чтобы проволока плавилась раньше основного металла. Чтобы снизить вероятность появления горячих трещин, работу проводят без остановок. Завершенный стык проковывают без нагрева, если детали тоньше 5 мм, или при температуре 250⁰C, когда толще. Затем проводят отжиг при 500⁰C и быстро охлаждают водой.

Ручная дуговая сварка

Этим способом соединяют заготовки толщиной больше 2 мм, используя плавящиеся электроды и постоянный ток обратной полярности. Процесс практически не отличается от сварки стали, только электрод ведут без поперечных колебаний, поддерживая короткую дугу. Шов формируется возвратно-поступательными движениями.

Для сварки меди в домашних условиях лучшими признаны электроды АНЦ-1, которыми можно соединять металл толщиной до 15 мм без подогрева. Аналогичными характеристиками обладают марки EC и EG польского производства. При ремонте трубы с горячим носителем следует учитывать, что тепло и электропроводность швов, сделанных этим способом, в 5 раз меньше, чем у меди.

Сила тока и диаметр электрода в зависимости от толщины деталей приведены в таблице:

Правила проведения сварки меди аргоном

Сварка меди аргоном востребована в различных отраслях промышленности, строительной сфере. Связано это с эксплуатационными свойствами материала, который обладает высокой коррозионной стойкостью, оптимальным соотношением прочности и пластичности. Однако процесс сварки обладает рядом сложностей, требуют наличия навыков.

Свойства материала

Чтобы сварить медь или сплавы на её основе, необходимо выполнять качественный прогрев конструкций. Благодаря отличной теплопроводности достаточно просто обеспечить равномерную температуру на поверхности детали и по толщине материала. Однако получение равномерного прочного шва требует использования определённых навыков.

• при значительном повышении температуры в меди начинают проходить окислительные процессы, в результате которых создаются тугоплавкие фазы повышенной хрупкости, что негативно сказывается на её прочностных и пластических свойствах;
• в ходе охлаждения шва происходит значительная усадка, которая может становиться причиной появления трещин;
• в результате нагрева начинается поглощение газов, повышающие вероятность образования неравномерностей и раковин;
• сварные швы на стыках меди с нержавейкой и другими металлами имеют высокий уровень зернистости, связанной с неоднородностью материалов, соединение становится хрупким и ненадёжным;
• по причине высокой электропроводности на сварочном аппарате требуется выставлять большие токи, что делает бытовые инверторы непригодными для проведения сварных работ;
• из-за высокого уровня текучести металла при нагреве создание швов в вертикальном или потолочном расположении невозможно.

Технология сваривания

Сварка медных деталей выполняется двумя способами:

• газосварка;
• сварка аргоном.

Для газосварки потребуется использование баллона с ацетиленом и горелки. Качество шва полностью зависит от количества пор в материале, поэтому перед проведением работ необходимо выполнить проковку поверхности вблизи линии формирования шва.

Для поддержания горения требуется обеспечить непрерывную подачу газа. Средний расход для сварки конструкций толщиной более 10 мм составляет от 200 л/ч. Массивные детали рекомендуется предварительно прогревать, чтобы шов был прочным и однородным.

Поскольку медь обладает высокой теплопроводностью, то важно обеспечить равномерное остывание конструкций. Для этого со всех сторон конструкции следует обкладывать асбестными листами, делая своеобразный защитный экран.

Чтобы в процессе сваривания не допустить образования окислов или раковин, допускается увеличение скорости перемещения горелки вдоль шва, но движение обязательно должно быть с постоянной скоростью и без разрывов. Расположение горелки относительно поверхности должно быть перпендикулярным.

При толщине материалов более 3 мм необходимо обрабатывать кромки под углом 45 0 . Чтобы металл лучше заполнил стык, его обрабатывают водным раствором азотной кислоты.

После выполнения работ шов требуется проковать при температуре +300 0 С, а также выполнить его отжиг при +500 0 С, затем детали охладить в воде.

Аргонодуговая сварка подходит для соединения конструкций любой толщины, включая крупногабаритные. Сварные работы проводятся при подключении прямой полярности на постоянном токе вольфрамовым неплавящимся электродом. Температура в среднем должна составлять от +300 0 С до +400 0 С.

Перед проведением сварки, нужно разогреть дугу на пластинке из угля или графита. Допустима сварка в потолочном, вертикальном или нижнем расположениях.

Выбор электродов

Для получения качественного сварного шва необходимо выбрать электрод по диаметру, составу обмазки, особенностям состава материала заготовок. Состав обмазки выполняет защитную роль, так как предотвращает попадание в расплав газов.

Если необходимо варить меди аргоном, то обмазка или защитные покрытия позволяют создавать специальные плёнки. В покрытии содержатся присадки, позволяющие улучшить шов при контакте материала стержня электрода с металлом конструкции. Шов в таком случае формируется однородным и равномерно застывает, одновременно исключается создание хрупких фаз.

Применяют два вида электродов:

• неплавящиеся, на основе синтетического графита, электротехнического угля, а также других материалов с аналогичными свойствами.
• плавящиеся, создаваемые на основе прутков из меди, чугуна, алюминиевой проволоки, поверх которой наносится специальная обмазка.

Чтобы понять, каким электродом сварить медь, нужно ориентироваться на цвет обмазки:

• красный – для ручной сварки;
• синий – для тугоплавких сплавов;
• серый – для сварки деталей из цветных металлов.

Оборудование

Для аргонодуговой сварки потребуется применение следующего оборудования:

• инверторного аппарата или трансформатора;
• одной горелки или комплекта, в зависимости от сложности работ;
• защитной аппаратуры;
• баллонов с газом;
• компенсационных устройств для регулирования тока.

Аргоновая сварка может выполняться вручную или полуавтоматом. Метод выбирается на основе того, какие сварочные работы планируется проводить, их сложности, технических требований к шву.

Подготовка материала, очистка

Сваривание меди аргоном может выполняться без тщательной подготовки поверхности, достаточно выполнить зачистку абразивным инструментом до блеска, а также выполнить обезжиривание. Однако очистку следует выполнять тщательно.

Для сварки конструкций толщиной 5-12 мм необходимо срезать кромки односторонние, а если более 12 мм – двухсторонние.

Работы в домашних условиях

В домашних условиях иногда требуется сварка деталей небольших размеров, поэтому для большинства случаев в качестве электродов подойдут обычные медные жилы из проводов. Все этапы работ определяет технология сварки меди:

1. Зачищают пруток от поверхностных слоёв лака, окисла, жира или других видов загрязнений. Рекомендуется применять проволоки с минимальным количеством примесей в составе.
2. В процессе сварки используют присадки, выполняющие роль защитной среды от контакта металла с воздухом.
3. Поджигают горелку, впереди шва ведут присадку, затем электрод, а за ними выполняется прогрев. Движения горелки должны быть по спирали в сторону формирования шва.

При сварке толстых деталей рекомендуется расплавлять основной металл конструкций, но основе которого и формировать соединение. В таком случае шов получается чистым и аккуратным. При этом присадки не используют.

В среде аргона качество шва достигается при вертикальном положении шва и горизонтальной проварке.

Сваривание тонких деталей выполняется ступенчатым образом. Способ заключается в выполнении проварок через определённые интервалы, а затем заваривают пропущенные участки до того момента, пока не получится равномерный и качественный шов.

Настройка аппарата

Чтобы добиться качества соединительного шва, нужно тщательно подбирать параметры сварочных аппаратов. Необходимо варить чистую медь на постоянном токе вольфрамовыми электродами в защитной аргоновой среде. Сплавы рекомендуется сваривать на переменном токе.

Начинающим или неопытным сварщикам рекомендуется использовать сварочные аппараты, на которых доступен выбор стандартных сварочных программ. Это позволит сократить количество бракованных деталей и повысить эффективность работ.

Настройки по току подбираются в зависимости от следующих критериев:

• толщины металла;
• диаметра проволоки электрода;
• типа и диаметра присадочного прутка.

Кроме аргоновой среды допустимо использовать азотную, гелиевую, а также смеси защитных газов. Аргон эффективен и потому применяется чаще остальных газовых смесей.

Как сварить медь аргоном? Особенности технологии

Сварка меди аргоном — это самое эффективное соединение медных сплавов.

Каждому любителю металлообработки приходится сталкиваться с пайкой и сваркой медных изделий. Сегодня рассмотрим, как сваривать медь аргоном!

Немного теории

Медь и её сплав (бронза и никель) ввиду электро- и теплопроводности, антикоррозийности используется во многих отраслях. Точка плавления материала 1083°C. Теплопроводность чистой меди в 2 раза больше по сравнению с алюминием, поэтому, при сварке аргоном необходим хороший разогрев металла.

А вот теплопроводность медного сплава уже поменьше, значит отпадает необходимость повышенного нагрева.

Медь и сплавы подразделяются на несколько марок. Для получения качественного сварного соединения, лучше применять раскисленную или бескислородную медь, в них мало кислорода.

Основные присадочные составы для сварки меди аргоном представленны в таблице.

Но на практике, обычно используются аналогичные металлы по составу (что найдется в домашней мастерской).

Также, для лучшего расплава и сплавления металла, применяются прутки с тонким покрытием слоя флюса.

Подготовка материала (очистка)

Сварка меди аргоном не может выполняться без тщательной очистки материала. Берется любой абразивный инструмент и сварное место зачищается до блеска. Далее с помощью любого растворителя обезжиривается материал.

Подготовка материала — это важная процедура

Подойдите ответственно к очистке медных изделий — это влияет на качество соединения.

Чтобы не было деффектов (несплавление, шлаковые включения), выполняйте предварительный нагрев материала до температуры 350-600°C. Разность температуры зависит от основного металла, присадочного и разделки кромок. Определяется опытным путем.

Видео: как подготовить трещину у газового медного радиатора для сварных работ.

Сварка аргоном (режим TIG)

Эта технология по заверениям сварщиков самая лучшая, швы получаются аккуратными и прочными. Сварка меди аргоном выполняется вольфрамовым электродом на постоянном токе. А вот, при сплаве алюминиевой бронзы, соединение лучше производить на переменном токе.

Настройки тока аппарата подбираются в зависимости от толщины изделия и диаметра электрода. Таблица в помощь:

Кроме аргона, можно использовать азот, гелий и их смеси в составе защитных газов. Все перечисленные газы имеют свои плюсы и минусы. Но аргон, все же более востребован для сварочных работ.

Присадочные прутки подбираются по составу материала. Но обычно, в домашней мастерской, применяются медные провода добытые из электрических кабелей или трансформатора. Предварительно, медная жилка очищается от лака наждачкой и обезжиривается растворителем.

Хорошо, если добытая присадочная проволока будет с меньшей температурой плавления, чем приготовленное к сварке изделие.

Некоторые советы бывалых сварщиков:

• присадку всегда ведите перед горелкой;
• сварка аргоном для толстой меди может выполняться без присадочной проволоки;
• горелку рекомендуется вести зигзагами для обеспечения лучшего сцепления металла;
• тонкий материал, чтобы не было прожогов, необходимо варить короткими швами с перерывами;
• если аппарат без функции «заварка кратера», то горелку нужно отводить постепенно (удлиняя дугу);
• сварка аргоном производится в вертикальном и горизонтальном положении шва.

Видео: нагрев и соединение меди.

Сварка медных труб

При соединении медных труб аргоном, ток выставляется небольшой. Сварка ведется медленно, отдельными кусочками шва, с перекрытием не менее 1/3. Присадочная проволока расталкивается боковыми движениями горелки. Принцип простой:

• капнуть — растянуть;
• ещё раз добавить и растянуть.

Если сварка медных труб будет выполняться сплошным швом, то можно получить прожог металла.

Самый лучший вариант, иметь аппарат с функцией импульсной сварки. Ток можно выставить побольше, чтобы присадочный материал расплавлялся быстро. Время между импульсами настраивать так, чтобы медь после подачи импульса успевала остыть (защита от прожога). Также правильно настраивайте время функции — «заварка кратера».

P.S. Сварка медных труб или плоских изделий для каждого материала требует подбора тока методом тыка. Желательно пробы проводить на схожих по составу материалах. Не надо портить деталь, которую надумали сваривать.

Правильно выбранный ток, должен осуществлять хороший нагрев и проплавление медного изделия. Дыр и пор не должно быть. Удачи в освоение техники!