Как сварить нержавейку с медью

Химико-физические свойства и особенности меди, влияющие на сложность сваривания с нержавеющей сталью

Преимущественные характеристики меди:

Отличительные особенности меди

Медь способна проводить тепло в шесть раз больше по сравнению с обычным железом. Из-за этого сварку необходимо производить с увеличенной тепловой энергией, а в некоторых случаях возможен даже предварительный подогрев основного металла.

В обычных условиях медь инертна, но в процессе нагревания она вступает в реакцию с кислородом, водородом, фосфором и серой. Кислород способен окислять медь при высокой температуре, а выше 900 о С скорость окисления значительно увеличивается. Это происходит из-за того, что в первоначальном составе меди содержится кислород в связанном состоянии. Закись меди образует эвтектику с меньшей температурой плавления (1065 о С). Температура плавления меди 1085 о С. Поэтому кислород, что содержится в ней, ухудшает ее положительные показатели.

Сложности сварки меди с нержавейкой

Наличие водорода и его выход в атмосферу имеет влияние на конечный результат сварки с нержавеющей сталью. Он может вызвать пористость меди и в дальнейшем образовать трещину в сварочном шве. Растворимость водорода зависит от температуры и парциального давления в атмосфере защитных газов. В процессе кристаллизации водород в меди растворяется в два раза быстрее, чем в другом железе.

В процессе сварки есть вероятность появления пористости в околошовной области из-за накапливания там водорода. Поэтому к свариваемому металлу предъявляют жесткие требования по содержанию в нем водорода. Электрошлаковый переплав и вакуумное плавление позволяют понизить содержание водорода в меди.

Сера в меди присутствует до 0,1%, растворяется в жидком виде, но нерастворима в твердой меди. На качество сваривания не имеет существенного влияния.

Читать еще:  Хромирование металлических изделий

Из-за перечисленных выше свойств существуют определенные сложности сварки меди с нержавеющей сталью:

  1. Разный химический состав. Водород и кислород, присутствующие в меди, может существенно снизить качество сварочного шва.
  2. Разные коэффициенты теплопроводности (у нержавеющей стали он намного ниже).
  3. Разный температурный режим плавления: нержавейка плавится при 1800 о С, а медь при 1085 о С, активно вступая в реакцию с атмосферными газами.
  4. Коэффициент растворения меди в нержавейке имеет максимум 0,4%.
  5. В процессе формирования сварочного шва между сталью и медью формируется резкая граница из-за перенасыщения вкраплений из стали.
  6. Есть вероятность образования в стали слоя с микротрещинами, которые будут заполнены медью. Для избежания этого необходимо сварочную дугу немного перемещать на медную деталь: таким образом в область шва подается расплав меди.

Надежный и прочный сварной шов можно получить с помощью ручной аргонодуговой сварки. Наплавляя медный металл на нержавейку с использованием флюсов в сфере защитных газов, полученное соединение будет устойчиво к длительным статическим нагрузкам (не теряя своей пластичности). Перед началом сварки необходимо обработать кромки шва 10% раствором каустической соды.

Проще выполнить сваривание нержавейки с чистой медью, чем с дополнительными включениями. Встречается такой состав без примесей реже, поэтому выбор свариваемого способа и основная технология процесса сварки такая же, как и для других цветных металлов.

Основные способы сваривания меди с нержавейкой

Нержавейка и медь достаточно различны по своим составам, самый распространенный способ их сваривания – аргонодуговой. Также возможно применение электродуговой, совсем редко – ультразвуковой сварки.

Ручная аргонодуговая сварка

Данный тип сварки выполняется с повышенной силой сварочного тока, это вызвано высокой способностью меди к теплопроводности. В некоторых случаях допустимо применение стальной подкладки. Суть ручной аргонодуговой сварки – в образовании сварочного шва с помощью расплавления присадочного материала.

Использование газа аргона защищает сварочную ванну от негативного воздействия химических элементов атмосферы, таким образом убирается вероятность появления дефектов и брака в сварочном шве.

Для выполнения сварочных работ берутся неплавящиеся вольфрамовые электроды. Если вместо аргона используется другой газ (азот), то в этом случае необходимо применять графитовые электроды. Аргон на 38% тяжелее кислорода, что позволяет успешно вытеснять его из области сварки.

Читать еще:  Как отличить алюминий от нержавейки

Аргонодуговая технология позволяет добиться содержания железа в сварочном шве до 10%. А если применить холодную сварку, то его содержание будет более 10%. Чтобы увеличить итоговую прочность шва, его дополнительно легируют с помощью цинка.

  • инвертор или другой источник питания, подходящий для аргонодуговой сварки;
  • вольфрамовые электроды;
  • аргон;
  • редуктор;
  • присадочный материал;
  • защитные элементы (сварочная маска, перчатки и т. д.).

Электродуговая технология сваривания

Этот универсальный способ сваривания можно применять и для сварки меди с нержавеющей сталью. Электродуговую сварку необходимо выполнять с помощью источника большого тока с невысоким напряжением. Технология электродугового метода одновременно позволяет произвести плавку металла электрода (или присадочного материала) и соединяемого металла, вследствие этого формируется сварочная ванна.

Между электродом и металлом возникает дуговой разряд. Расплавление происходит за счет локального распределения тепловой энергии дуги, образовывая сварочную ванну и защитный шлак.

  • источник питания;
  • плавящиеся или неплавящиеся электроды;
  • молоток, зубило;
  • металлическая щетка;
  • присадочный материал;
  • защитная одежда (маска, перчатки).

Пайка нержавейки с медью

Любое соединение двух металлических деталей априори не простая процедура. Пайка нержавеющей стали с помощью меди относится к данному виду процедур. Работать с нержавейкой даже сложнее чем с другими типами материалов, так как она довольно сложно поддается плавлению и очень плохо соединяется с другими материалами. Поэтому для спаивания деталей из нержавеющей стали нужно использовать годами проверенные методы. При пайке любого другого материала, как правило, не возникает никаких проблем, но только не с нержавеющей сталью.

Весь процесс спаивания четко регулируется государственным стандартом, однако, здесь есть одна необычная особенность. Каждый вид металла по-разному соединяется с тем или иным материалом, соответственно, для каждого вида нужно применять разный припой и флюс, который будет подобран исключительно под данный материал. Но если вам нудно соединить не однородные (разные) металла требуется использовать достаточно редкие расходные материалы узкой специализации.

Данный вид пайки нержавеющей стали широко применяется как на больших производствах, так и в бытовых условиях. С его помощью можно создать герметичные емкости, припаять медные детали и т.д. Этот метод пайки встречается не так часто, как другие, но все равно нужно знать, как его выполнять и все его особенности.

Можно ли спаять нержавеющую сталь с помощью меди?

Для начала нужно сказать, что данный процесс имеет повышенный уровень сложности выполнения. Но, несмотря на это, спаять нержавеющую сталь с помощью меди возможно. Чаще всего соединения подвергаются детали из одного металла, то есть если соединять детали только из нержавейки или только из меди качества шва будет высоко. Но рано или поздно возникнет ситуации, когда нужно спаять эти два материала между собой и в этом случае приходится уступать качеству итогового результата.

Для выполнения данной манипуляции были созданы специальные припои, с их помощью удается создать соединения достаточно высокой прочности и ее вполне хватает для того, чтобы использовать вещь в стандартном режиме. Если при пайке какого-либо другого материала отсутствует обязательная необходимость использования флюса, то здесь требуется полное проведения подготовительных процедур, вплоть до лужения.

Как и любой другой способ пайки, данный имеет свои преимущества и недостатки. Для начала стоит рассмотреть плюсы применения:

  • с помощью этого метода пайки моно решить достаточно сложные технологические задачи;
  • альтернативы этому способу, которая бы позволяла соединить медь с нержавеющей сталью на таком же уровне, просто нет;
  • непосредственно сам процесс пайки не занимает много времени, для его выполнение не требуется наличие инструментов узкой специализации, вполне достаточно будет обычной горелки;
  • современные технологии позволяют создавать припои, которые достаточно хорошо справляются с соединением разнородных металлов;
  • спаять нержавеющую сталь с медью можно как в промышленных масштабах, так и в бытовых условиях.
  • качество итогового результата находится на достаточно низком уровне относительно других методов пайки;
  • возникают определенные сложности при подборке нужного вида припоя;
  • используемый флюс очень быстро подвергается процессу окисления, поэтому начинать паять нужно сразу же, не затягивая действие температурной обработки;
  • в большинстве случаев для пайки используется «легкий» припой, что значительно повышает сложность процедуры из-за того, что появляется необходимость в четкой настройке используемого температурного режима.

Способы пайки нержавеющей стали с медью

Для того чтобы выполнить соединение подобного рода можно воспользоваться несколькими различными способами. Как ни странно, различаются они не типом припоя, а инструментом, с помощью которого будет выполнена процедура. Чаще всего предпочтение отдается соединению с помощью паяльника или же газовой горелки.

Паяльник чаще всего применяется в работе с деталями небольшого размера. С его помощью осуществлять это достаточно удобно во многом из-за того, что в процессе работы инструмент нагревается не сильно, что снижает риск прожечь деталь насквозь. Но есть и обратная сторона этого метода, паяльник значительно уступает горелке в мощности, что делает обработку деталей из твердых металлов просто невозможной. Помимо этого, с помощью паяльника сложно подвергать обработке большие поверхности, так как это займет достаточно много времени, скорее всего, к концу работы флюс уже окислится.

Газовая горелка используется гораздо чаще. Ее можно использовать не только для пайки нержавеющей стали с помощью меди, а также с латунью, никелем и другими припоями. Газовая горелка позволяет обрабатывать достаточно большие поверхности, создавая соединения с высоким уровнем герметичности. Высокая скорость работы не позволяет флюсу успеть окислиться.

Как выбрать припой?

Итоговой результата качества выполненной работы во многом зависит от выбора припоя определенного вида. Он обеспечивает полное заполнение обрабатываемой поверхности. Самым распространенным и доступным способом является использование припоя из латуни для пайки нержавеющей стали с медью. В некоторых частных ситуация его можно применять даже не используя флюс.

Важно: использования данного типа припоя во многом уступает по физическим свойствам другим способам, однако в силу своей доступности и простоты его можно использовать для пайки простых соединений, которые не будут нести на себе высокий уровень ответственности.

Помимо вышеописанного способа, можно также использовать припои из следующих материалов:

  • медно-фосфорный материал – он позволяет значительно улучшить качество итогового соединения, однако стоимость этого припоя достаточно высока;
  • оловянно-серебряный материал – использование данного вида припоя лучше всего подходит для соединения нержавеющей стали с медью, однако применение этого способа связано с большими затратами в финансовом плане;
  • для создания простейших соединений можно использовать обычный радиотехнический расходный материал, но лучше всего выбрать специализированный материал.

Как спаять нержавеющую сталь с медью?

Спаивание нержавеющей стали с медью с помощью латуни или припоев из других материалов происходит следующим образом.

  1. Предварительно нужно подготовить поверхность к обработке, для этого нужно полностью очистить ее от различных загрязнений, следов коррозии, эрозии и т.д. Для этого можно использовать практически любой растворитель.
  2. После этого нужно подготовить к работе флюс и выполнить лужение деталей в той области, в которой они будут соединяться между собой.
  3. Как только флюс будет ровно расположен на деталях в местах их соединения нужно положить припой в нужное место.
  4. Далее нужно его нагревать с помощью горелки до тех пор, пока расходный материал не начнет плавиться. Выполнению этого пункта нужно уделить особое внимание, так как нужно следить припоем: необходимо чтобы он ровно растекся по всей поверхности места соединения. Стоит отметить, что данный пункт нужно выполнять достаточно быстро, нужно сделать все до того, как флюс начнет окисляться.
  5. В конце операции нужно дать остыть месту пайки. Для этого не нужно выполнять никакие вмешательства, детали должны остыть естественным способом.

При выполнении всего процесса работ в обязательном порядке нужно следовать технике безопасности. Весь процесс работы нужно проводить строго в защитных перчатках, так как прямой контакт кожи с припоем может негативно повлиять на ее состояние. Заниматься выполнением данной манипуляции должен профессионально подготовленный человек, который имеет «за плечами» опыт работу и необходимые знания.

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:

Пайка нержавейки с медью

Соединение двух различных металлов, куда относится и пайка нержавейки с медью, всегда является достаточно сложной процедурой. С учетом того, что нержавеющая сталь имеет довольно сложное поредение при температурной обработке, а также плохо взаимодействует с остальными металлами, то для качественного результата спаивания нужно подбирать четко выверенную технологию. Если с медью, как правило, проблем не возникает, то с нержавеющей сталью это бывает нередко.

Сам процесс регулируется ГОСТ 17349-79, но здесь есть одна очень важная особенность. Ведь у каждого металла свои особенности соединения при данном процессе, так что для них требуется использовать различный припой и флюс, подобранный под их параметры. Но при соединении различных металлов требуется брать какие-либо средние или узкоспециализированные материалы.

Такой вид пайки применяется как в домашних условиях, так и в промышленных, для создания герметичных емкостей, припаивания медных трубок и прочих вещей. Данный процесс встречается не так часто, как остальные виды пайки, но при необходимости следует знать все особенности такого метода.

Можно ли спаять нержавейку с медью?

Пайка меди с нержавейкой хоть и является достаточно сложным процессом, но и это все же возможно. Дело в том, что соединение нержавейки с нержавейкой и меди с медью происходит намного чаще, так как итоговое качество соединение выходит значительно лучше. Но в различных ситуациях, когда требуется сделать такое соединение, то приходится уступать качеством. Специально для подобных случаев выпускают особые припои, которые позволяют сделать надежное соединение, отвечающее эксплуатационным требованиям. Если для других типов пайки использование флюса далеко не всегда обязательно, то здесь требуется провести полный спектр процедур, включая лужение, а также использовать все дополнительные материалы.

Преимущества

  • Данный метод позволяет решать сложные технологические операции;
  • Это один из немногих способов достичь подобного соединения;
  • Сама процедура происходит достаточно быстро и не требует дополнительных инструментов, так как для этого достаточно обыкновенной горелки;
  • Современные разработки припоев обеспечивают относительно высокую совместимость металлов при спаивании;
  • Процесс доступен как для домашнего проведения, так и для промышленных потребностей.

Недостатки

  • Качество пайки уступает другим методам по надежности;
  • Трудно подобрать правильный припой;
  • Флюс быстро окисляется, так что действия приходится проводить, не затягивая начало температурной обработки;
  • Зачастую используются легкоплавные припои, что делает процесс обработки более сложным, так как нужно четко отрегулировать температуру и следить, чтобы ничего не растеклось.

Способы

Существует несколько способов, как сделать соединение такого рода и зависят они больше не от того какой используется припой для пайки нержавейки с медью, а от инструмента обработки. Таким образом, в качестве основных выделяются два – пайка паяльником и горелкой.

В первом случае, при использовании паяльника, данный инструмент используется для относительно небольших деталей. Им удобней соединять небольшие вещи, так как нет риска перепалить их слишком большой температурой. В то же время сам паяльник уступает по мощности горелке и не может работать с твердоплавными материалами. Также им неудобно обрабатывать большие поверхности, так как в данном случае процесс будет слишком длительным и флюс может окислиться уже к тому времени.

Горелка является более часто используемым способом. Ею может проводиться пайка нержавейки с медью латунью и другими припоями. Здесь можно легко обрабатывать большие поверхности, делать герметические соединения. Сам процесс происходит намного быстрее, чем с паяльником, а также появляется возможность подогреть заготовки до нужной температуры. Скорость проведения процедур не позволяет флюсу окисляться.

Выбор припоя

От правильного подбора припоя зависит итоговый результат работы, так как он обеспечивает заполнение места соединения, которое должно быть полностью покрыто материалом, что должен быть хорошо схвачен на поверхности. Одним из самых простых вариантов является пайка нержавейки латунью. Ведь это очень распространенный припой, который используется также и для пайки нержавейки с нержавейкой. В некоторых случаях его можно использовать без флюса.

Он уступает другим по своим свойствам, но является более распространенным и доступным, так что он подходит преимущественно для простых соединений, на которых не лежит большая ответственность.»

Также проходит пайка нержавейки медно-фосфорным припоем, который улучшает качества соединения с медью. Это более дорогостоящий материал, но для ответственных соединений подходит лучше.

Оловянно-серебряный припой, такой как Castolin 157, является отличным способом пайки, но стоимость материала является более высокой, чем у остальных.

В самых простых случаях может использоваться радиотехнический припой, но по технологии производства лучше выбирать специализированные расходные материалы.

Технология пайки нержавейки с медью

Пайка нержавеющей стали латунью, или другими припоями, начинается с подготовки поверхности.

  • Материал нужно очистить от всего лишнего и снять все налеты, очистить от жира и возможной ржавчины;
  • Затем подготовить флюс, подвергнуть лужению места соединения заготовок и сам припой;
  • После того, как флюс будет нанесен на места соединения, следует приставить в нужное место заготовку и выложить припой;

Не следует затягивать этот процесс, так как флюс имеет свойство окисляться.»

  • Затем следует постепенно подогревать все горелкой, пока припой не начнет плавиться;
  • Нужно следить, чтобы он равномерно растекся по поверхности соединения;
  • Дать остыть естественным способом.

Контроль качества

Качество пайки контролируется по ГОСТ 19249-73. Существует несколько основных профессиональных методов, которые включают:

  • Радиоскопический метод;
  • Радиационный контроль;
  • Технический осмотр.

Техника безопасности

При работе с горелкой следует следить за соединением баллона с газом и его местом положения, так как он представляет собой наибольшую опасность. Также нужно аккуратно обращаться с горячими предметами, которые могли не остыть после пайки. Не стоит контактировать с флюсом непосредственно, а лучше использовать защитные перчатки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector