Сварка меди со сталью


Как сварить медь и сталь.

При сваривании меди со сталью возникает, ряд проблем, которые следует учитывать. Эти проблемы в свою очередь возникают из-за особенностей физико-химического поведения меди, также ее взаимодействие с кислородом. Все эти факторы являются затруднительными для получения качественного сварного соединения. Также низкая температура плавления меди, поглощения ею газов и разность коэффициентов теплопроводности отрицательно сказываются на качестве получаемого соединения.

Но если учесть все особенности металла и выбрать наиболее подходящую сварку к тому или иному виду соединений, вполне возможно получить качественное соединение с высокими производственными характеристиками. Медь, а также медные сплавы с содержанием бронзы и латуни совершенно прекрасно свариваются со стальными деталями всеми известными видами сварки. Но, тут учитывая характеристики металлов свариваемых между собой, немного смешают, сварную дугу со стыка уводя ее в сторону от меди или ее сплавов.

При наплавлении меди на сталь с использованием флюсов в среде защитных газов, получается надежное сварное соединение, обладающее удовлетворительной пластичностью. Также получаемое покрытие получается достаточно равномерным при действии на него статической нагрузки.

Самое высокое качество соединений получается при наплавлении меди с помощью аргоннодуговой сварки. Это обуславливается тем, что содержания шва в железе минимально и составляет не более 10%, по сравнению с холодной сваркой оно в разы ниже, так как в том случае это значение достигает без малого половину соотношения содержания всех других металлов в получаемом шве.

Поэтому специалисты рекомендуют использовать аргонодуговую сварку для соединения меди и ее сплавов с другим сталями. Выполнять сварку необходимо вольфрамовыми электродами. А при необходимости осуществления наплавки меди на сталь рекомендуется использовать плазменную струю с использованием присадочной проволоки. Выполнение таким способом соединения отличаются высокой прочностью.

Также существует метод выполнения сварных работ дуговым методом под керамическим флюсом. Для качественного выполнения подобных работ необходимо использовать электрод, выполненный в форме лопатки и имеющий плоский вид.

3g-svarka.ru

Сварка меди и ее сплавов со сталью

В равновесном состоянии при комнатной температуре медь рас­творяется в а-Ре в количестве до 0,3 %, а железо в меди в количестве до 0,2 %. Хрупких интерметаллидов не образуется. В связи с большими скоростями охлаждения при сварке в переходном слое возникает пере-

сыщенный твердый раствор меди с железом, но даже при содержании железа до 2-3 % структурно свободное железо не обнаруживается. Гра­ница сплавления между сталью и медью резкая, с включениями фазы, обогащенной железом. Ухудшает взаимную растворимость железа и меди наличие в стали углерода, а улучшает марганец и кремний.

Затруднения при сварке и наплавке меди на сталь связаны с высо­ким сродством меди к кислороду, низкой температурой плавления меди, значительным поглощением жидкой медью газов, разными величинами коэффициентов теплопроводности, линейного расширения. Одним из возможных основных дефектов при сварке следует считать образование в стали под слоем меди трещин, заполненных медью или ее сплавами, что объясняется расклинивающим эффектом жидкой меди, проникаю­щей в микронадрывы в стали по границам зерен при одновременном действии термических напряжений растяжения. Однако на углероди­стых и низколегированных сталях (Ст3, 10ХСНД и др.) трещин мало и размеры их невелики. В сталях, содержащих повышенное количество легирующих элементов (например, 18-8), число и размеры трещин рез­ко возрастают. Чтобы уменьшить опасность образования в стали тре­щин, рекомендуется вести сварку на минимальной погонной энергии, в качестве присадки применять никелевый сплав МНЖ5-1 или бронзу БрАМц 9-2. Наличие никеля и алюминия в жидком металле снижает его поверхностную активность, что уменьшает опасность образования глу­боких трещин в стали.

Медь, латунь и бронза успешно сваривается со сталями всеми способами сварки плавлением на тех же режимах, что и стальные со­единения соответствующих сечений. Однако дуга несколько смещается в сторону меди или ее сплавов. При этом необходимо учитывать сле­дующее. Оптимальные условия наплавки меди на сталь требуют, чтобы не было расплавления стали и она хорошо смачивалась (для этого ее температура не должна превышать 1100 °С), и длительность контакти­рования меди со сталью при этой температуре должна быть не менее

  1. 01-0,05 секунд. Для соединения меди и ее сплавов со сталью лучше всего применять аргонодуговую сварку, а для наплавки цветных метал­лов на сталь - наплавку плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой.

Для сварки меди, бронзы БрАМц 9-2, бронзы БрКМц 3-1, латуни Л90 со сталями типа Ст3, 10, 09Г2С применяют: при ручной дуговой сварке электроды «Комсомолец», для сварки под флюсом ОСЦ-45 про­волоку БрКМц 3-1, под флюсом АН-26 проволоку БрХ0,5, а при сварке в защитных газах проволоки БрКМц 3-1, БрАМц 9-2, МНЖ 5-1. В ряде случаев необходим предварительный подогрев изделия. Режимы сварки во всех случаях назначаются такими же, как и при сварке меди и ее сплавов. При указанных сварочных материалах и способах сварки обеспечи­вается равнопрочность сварного соединения (по цветному металлу) при ста­тической нагрузке. Для сварного соединения медь М3С + Ст ав=21-24 кг/мм . Сварные соединения обладают удовлетворительной пластичностью: при ручной дуговой сварке угол загиба 40-85°, при аргонодуговой сварке - 110-180°. Более высокое качество сварных соединений при аргонодуго­вой сварке объясняется тем, что в этом случае в металле шва содержа­ние железа не превышает 8-10 %, а при ручной дуговой сварке достига­ет 50-55 %. Указанные способы обеспечивают также достаточно высо­кую усталостную прочность сварных соединений.

Иногда применяют способ электрошлаковой наплавки, наплавки бронзы на сталь трением, диффузионную сварку меди со сталью. Медь и ее сплавы хорошо свариваются со сталью сваркой взрывом. Так, прочность сварного соединения меди М3 со сталью 1Х18Н9Т составля­ет 16,8 кг/мм при отсутствии резкого повышения микротвердости в зо­не сплавления.

studfiles.net

Технология сварка меди в домашних условиях полуавтоматом

Когда разговор заходит о сварке меди, то необходимо понимать, что этот металл обладает уникальными свойствами. А именно: отличной пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, высочайшей коррозионной стойкостью. Плюс великолепные эстетические качества. Поэтому медь сегодня используется в самых разных сферах. А так как с ней всем приходится встречаться часто, то велика вероятность, что и процессом сварки этого металла будет интересоваться большой круг людей. Поэтому вопрос, а может ли проводиться сварка меди в домашних условиях, сегодня интересует многих.

Особенности сварки меди

Необходимо отметить тот факт, что чем чище медь, тем лучше она сваривается. Но кроме этого на качество процесса влияют и ниже следующие факторы.

  • Как и многие цветные металлы, при соприкосновении с кислородом медь начинает окисляться. Окисел – это тонкая жаропрочная пленка, которая мешает проводить сваривание медных заготовок. Поэтому на стадии подготовки оксидную пленку обязательно удаляют разными способами.
  • Медь обладает очень большим коэффициентом линейного расширения. Он в полтора раза больше, чем у стали. Поэтому при охлаждении происходит сильная усадка. Именно этот фактор негативно влияет на качество шва, в котором во время усадки появляются трещины.
  • В нагретом состоянии медь поглощает водород и кислород. Первый внутри металла после остывания образует поры. Второй окисел на поверхности.
  • При резком нагреве и остывании структура металла меняется. Из мелкозернистой он превращается в крупнозернистую. А это увеличение хрупкости в зоне сварки.
  • Коэффициент теплопроводности у меди в семь раз больше, чем у стали. То есть, при нагреве металл быстро расплавляется, при снижении температуры быстро становится твердым. Резкий переход от одной стадии в другую становится причиной образования внутри дефектов.
  • Текучесть меди. Этот показатель в 2,5 раза больше, чем у стали. При высоком нагреве, а это иногда требуется для сваривания толстых заготовок, полная проплавка с одной стороны практически невозможна. Поэтому сварка меди и ее сплавов проводится по двусторонней технологии. Когда с одной стороны производится полная сварка шва, а с задней стороны окончательно формируется сварочный шов. Кстати, именно текучесть меди осложняет сварку в вертикальном и потолочном положении.
  • Перед тем как варить медь, необходимо понять, что прочность и пластичность материала снижается с повышением температуры. До +200С эти показатели находятся еще в норме, а вот с повышением их значение резко снижается. К примеру, при нагреве в пределах 500-550С пластичность практически падает до нуля. Поэтому высока вероятность появления внутри сварочного шва трещин. При высоком значении тока не стоит проводить двухслойное заполнение зазора между свариваемыми заготовками, даже если детали будут иметь большую толщину. Надо постараться все сделать за один проход.

Как уже было сказано выше, проще всего сваривать чистую медь без примесей или раскисленную, в которой кислорода всего 0,01%. А так как такая медь встречается редко, в основном в промышленности используются ее сплавы, то рекомендуется сварку проводить в защитных газах или флюсах с присадочными материалами, в которые входят раскислители. А именно: кремний, марганец, алюминий и прочие добавки. Кстати, сварку меди электродами (расплавляющимися) также можно проводить. Единственно – это, чтобы в стержень входили раскислители, о которых было упомянуто выше.

Ручная дуговая сварка медных сплавов

Вообще, дуговая электросварка меди используется часто, особенно в домашних условиях. Целесообразность применения зависит от скорости процесса. При этом может использоваться сварка меди полуавтоматом или автоматом.

Технология сварки меди заключается в следующем.

  • Производится очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений, для чего используется любой растворитель.
  • Затем счищается оксидная пленка с помощью железных щеток, наждачки или другим абразивным инструментом.
  • Далее производится сам процесс сваривания электродом.

Но так как толщина медных деталей может варьироваться в больших пределах, то и сам режим сварки будет отличаться. К примеру, для соединения заготовок толщиною 6-12 мм, необходимо разделать кромки так, чтобы образовался V-образный зазор. При этом угол между кромками должен быть в пределах 60-70°. Если используется двусторонняя сварка, то угол можно уменьшить до 50°. Зазор между деталями создается путем сдвига заготовок, чтобы между ними образовалась щель шириною 2,5% от длины самого сварочного шва.

Если раздвижение деталей не производится, то необходимо провести их прихватку. Прихватка проводится неполным проваром шва длиною по 30 мм через каждые 300 мм. При этом должен сохраняться зазор размером 2-4 мм. При самой сварке меди инвертором, доходя до прихватки, ее необходимо удалить, сбив любым ударным инструментом. Потому что двойной провар меди приведет к изменению ее структуры и появлению дефектов внутри сварочного шва.

Если свариваемый металл имеет толщину больше 12 мм, то лучше использовать Х-образную разделку кромок, а соответственно и двустороннюю обварку. Если по каким-то причинам использовать данную разделку невозможно, то можно использовать V-образную. Правда, придется полностью заполнять зазор, на что уйдет больше электродов и времени.

Полезные советы

  • Стыковые соединения варить лучше на подкладках, которые будут понижать температуру в зоне сварки и не давать металлу утекать сквозь зазор. Здесь можно использовать подкладки стальные, медные, графитовые и другие. Ширина подкладки 40-50 мм.
  • Перед сваркой меди электродом необходимо кромки подогреть до 300-400С.
  • Стержень электродов, используемых для сварки медных сплавов, должен изготавливаться из меди или бронзы с легирующими добавками (кремний, марганец и так далее).

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка меди аргоном – это еще один вариант соединения медных заготовок. Для этого используется постоянный ток прямой полярности, вольфрамовый неплавящийся электрод и присадочный материал из меди, бронзы или медно-никелевого сплава марки МНЖКТ.

Перед началом работ кромки стыка прогревают до 800С. Сварку ведут справа налево, присадочный пруток впереди горелки. Дуга короткая.

Сваривание угольными и графитовыми электродами

Эта разновидность сварки медных сплавов применяется редко. Угольные электроды используются при соединении заготовок толщиной до 15 мм, графитовые больше данной величины. Режим сварки:

  • Ток постоянный.
  • Полярность прямая.
  • Присадочный стержень в сварочную ванну не погружают. Расстояние 5-6 мм.
  • Процесс производится в защитном флюсе. Его наносят на присадочный стержень, который предварительно обмакивается в жидкое стекло.
  • Зазор – 0,5 мм.
  • Используется подкладка асбестовая или графитовая.
  • Медь толщиною до 5 мм варится без предварительного подогрева.
  • Сваривание необходимо проводить за один проход.

Сварка меди и алюминия

Два этих металла можно сварить двумя способами: контактной сваркой и замковым соединением. В первом случае необходимо учитывать, что алюминиевый материал обладает низшей температурой плавления, чем медь. Поэтому при стыковке нужно алюминиевую заготовку брать длиною больше, на поправку плавления.

При сварке рекомендуется проводить обдув зоны сваривания, используя для этого азот. Воздух здесь не пойдет, он тут же будет образовывать оксидную пленку. Если свариваются медные и алюминиевые трубки, то их необходимо надеть на стержень, состыковав в одной точке.

Замковое соединение – это когда на пластину из алюминия накладывается плоская деталь из меди. При этом производится сварка медной заготовки по периметру. При этом ширина шва должна быть равна толщине медной накладки. Процесс проводится с использованием графитовых вставок, которые и будут формировать шов соединения.

Варить медь со сталью сложно, но можно. Для этого используются все те же методы, что и при сварке двух стальных заготовок. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это разная температура плавления металлов. Поэтому при формировании кромок нужно кромку стальную делать более длиной (в 3,5 раза) и тонкой, чтобы в процессе сварки тонкий металл начинал быстрее плавиться.

Если сварка производится угольными электродами, то процесс проводится на постоянном токе прямой полярности. Длина дуги 14-20 мм, ее напряжение 40-55 вольт, а сила тока 300-550 ампер. Сварка проводится в защитном флюсе, который имеет точно такой же состав, как и при сварке медных сплавов. Сам флюс засыпается в зазор между заготовками.

Иногда встречаются ситуации, когда надо приварить медную шпильку к стальной детали. Для этого нужно применять обратную полярность, сам процесс проводится под флюсом без предварительного прогрева кромок. Стальные шпильки к медным деталям привариваются плохо, поэтому на шпильку надевают в натяг медное кольцо, которое и приваривается к медной заготовке.

Вот такие способы сварки медных сплавов и заготовок, которые сегодня применяются в промышленности и в домашних мастерских. Обязательно посмотрите видео, размещенное на этой странице сайта.

Поделись с друзьями

0

0

3

0

svarkalegko.com

Технология сварки меди и её сплавов со сталью

Обычно сваривают медь со сталью в стыковых соединениях. Швы в таком случае могут быть наружными или внутренними. Выбор зависит от типа и назначения конструкции.

Соединять сталь и латунь лучше всего с помощью газовой сварки. Для соединения стали и красной меди используют электродуговую сварку электродами. Также качественного шва можно добиться с использованием графитовых электродов при соединении под флюсом или же газовой сваркой с помощью флюса БМ-1. Обычно при соединении латуни и стали медь используют как присадку.

Перед процедурой обязательно нужно подготовить кромки металла. При одинаковой толщине деталей подготовка осуществляется тем же способом, как и для черных металлов. Если лист металла имеет толщину менее 3 миллиметров, то разделка не требуется. Если более 3 миллиметров, то требуется скос кромок.

Если вы недостаточно зачистили место сварки или же скос кромок оказался мал, то качество шва будет плохим. Таким образом, при соединении металла с большой толщиной не нужно делать притупление при X- образной разделке.

Как осуществляется сварка меди со сталью?

На деле это довольно сложная задача. Но хороший сварщик с такой задачей все же справится. Используются такие соединения при производстве деталей химической аппаратуры. Один из встречающихся вариантов - это присоединение медного провода к стальной колодке. Показатели качества сварки таких соединений вполне достаточны для своей задачи. Для повышения прочностных характеристик медных изделий в состав вводят до 2% железа. Применять больший объем не рекомендуется, так как прочность начнет снижаться.

Для сварочных работ с помощью графитовых электродов применяется постоянный ток прямой полярности. При этом длина дуги электричества должна быть в пределах от 14 до 20 миллиметров, а напряжение от 40 до 55 вольт. Ток выбирают в зависимости от качества электрода и его диаметра. Обычно он бывает в пределах 300-550 ампер. Флюсы используются точно такие же, как для работы с медью. Их состав можно посмотреть на этой странице. Флюс следует засыпать между разделочными кромками в зону сварки.

Начинать сваривать следует слева. Самый лучший результат достигается при обработке «лодочкой». Осуществляется процесс следующим образом:

  • Сначала следует нагреть кромки медного изделия угольным электродом.
  • Затем происходит соединение частей в определенном положении присадочного прутка и электрода. Пруток должен быть наклонен против движения под углом 30-40 градусов к металлу. Электрод должен быть наклонен в направлении сварки под углом в 75-85 градусом.
Скорость сварки должна быть 25 сантиметров в час. Соединение меди и чугуна происходит таким же способом.

Для приваривания бронзы с низким содержанием легирующих элементов и толщиной до 1,5 миллиметра к стали до 2,5 миллиметров используется соединение внахлест. При этом используются неплавящиеся электроды из вольфрама и присадочная проволока 1.8 миллиметра. Она подается со стороны. Сама сварка осуществляется в среде аргона в автоматическом режиме. Обработка должна происходить со стороны медного элемента. Сила тока должна при этом составлять 190 ампер, скорость подачи проволоки 70 метров в час, а скорость сварки 28.5 метров в час. При этом напряжение электрической дуги должно быть 11.5 вольт.

Для присоединения меди или латуни к стальной заготовке применяется стыковая сварка с оплавлением. Этот способ позволяет добиться разной степени оплавления кромок, при этом цветные металлы плавятся меньше. Исходя из этого делают вылеты, равные:

  • 3.5 d для стали,
  • 1.5 d для латуни,
  • 1.0 d для меди.

Где d является диаметром стержней. Если вам требуется применить сварку встык методом сопротивления, то значения вылета должны составлять:

  • 2.5 d для стали,
  • 1.0 d для латуни,
  • 1.5 d для меди.

Приварка шпилек

Часто возникает потребность в присоединении шпилек диаметром 8-12 миллиметров из чистой меди или её сплавов к стали, или наоборот. В таком случае используют постоянный ток обратной полярности. Флюс при этом берется довольно мелкий ОСЦ-45. Подогрев не требуется.

Шпильки из меди или латуни Л62 до 10-12 миллиметров в сечении при силе тока 400 ампер довольно хорошо присоединяются к стальным или чугунным элементам. Латунь ЛС 59-1 не применяют.

Шпильки из стали очень плохо привариваются к меди или латуни. Более-менее нормального результата можно добиться при надевании на конец стальной шпильки кольцо из меди высотой 4 миллиметра и диаметров до 8 миллиметров. Для достижения хороших результатов рекомендуется использовать электроды К-100.

atl-met.ru


Смотрите также