Как варить медь газовой горелкой

Газовая сварка меди. Как варить медь с помощью газовых горелок?

Содержание

При газовой сварке меди наибольшее применение получили смеси газов из кислорода и горючих газов. Среди горючих газов наибольшее распространение получил ацетилен С2Н2. Другие горючие газы используются, в основном, при сварке деталей малой толщины.

Ацетиленокислородная газовая смесь предотвращает окислительные процессы при сварке, т.к. в металле сварного шва не происходит растворение таких газов, как водород, приводящий к образованию холодных трещин, углекислый газ, азот и др.

Подготовка медных деталей при газовой сварке

Перед началом газовой сварки, медные изделия очищают от масел, грязи и оксидных плёнок. При этом, ширина очищаемого участка должна составлять не менее 30мм от места соединения. Очистку выполняют либо вручную, либо на специальных машинах, оснащённых стальными щётками для чистки.

Последующая очистка свариваемых деталей производится непосредственно, в ходе сварки, химическим путём, при воздействии флюса.

При сварке меди чаще всего применяются стыковые соединения. Тавровые и соединения внахлёст распространены меньше, т.к. в тавровых соединениях образуются подрезы, а в соединениях внахлёст существует большая вероятность непровара.

По возможности, лучше заменять соединения внахлёст на торцовые соединения. Например, при вваривании днища в цилиндрический сосуд, см. рисунок:

На рис. а показано не рекомендуемое соединение, выполняемое внахлёстку, а на рис. б) представлено торцевое соединение, которое выполнить гораздо легче.

Если необходимо выполнить соединение внахлёст, то выполнять сварной шов нужно по толстому листу, со стороны тонкого листа. Если выполнить шов по тонкому листу, это приведёт к его прожигу, см рисунок:

Тавровых соединений при газовой сварке меди необходимо избегать, т.к. качество сварки у них плохое.

Подготовка сварных кромок при сварке

При сварке медных листов с толщиной 1,5-2мм рекомендуется выполнять отбортовку свариваемых деталей по всей толщине металла.

При сварке листов, толщина которых не превышает 3мм, разделка под сварку не производится. Детали собираются встык, с зазором 1,5-2мм для обеспечения провара. Чтобы ещё улучшить провар, сварку можно выполнять на подкладках с жёлобом. Также без разделки кромок можно выполнять сварку деталей, толщиной до 8мм, если сварку производить с двух сторон. В этом случае зазор при сборке составляет 3мм.

При сварке медных листов толщиной 3-10мм, рекомендуется выполнять скос кромок под углом 45° и с притуплением углов кромок радиусом 1,5-2мм. Зазор при сборке деталей составляет 2-3мм.

При сварке листов, толщиной больше 10мм, лучше всего выполнить V-образную разделку сварных кромок с суммарным углом 90° и притуплением углов кромок до 5мм. Сварка деталей большой толщины достаточно сложная и выполняться должна сразу двумя горелками, при вертикальном расположении стыка.

Присадочная проволока для газовой сварки меди

Состав присадочной проволоки

При сварке малоответственных изделий, в качестве присадочной проволоки может быть использована медная проволока того же состава, что и свариваемые детали. Но, если необходимо обеспечить высокое качество шва, необходимо применять проволоку, в состав которой входит раскислитель. Поэтому, для сварки медных листов толщиной до 10мм, в присадочную проволоку вводится фосфор, а при толщине более 10мм, дополнительно вводится кремний. Фосфор способствует восстановлению меди из окислов. Восстановление протекает по реакции:

Другие примеси должны находиться в незначительном количестве и температура плавления присадочной проволоки не должна быть ниже температуры плавления основного металла больше, чем на 100°C.

Не рекомендуется применение присадочной проволоки из оловянистых бронз, т.к. их температура плавления на 150°C ниже, чем у меди. Из-за этого практически невозможно обеспечить хороший провар.

Выбор диаметра присадочной проволоки

Согласно многочисленным опытам, проведённым на практике, установлено, что при газовой сварке меди не рекомендуется применять присадочную проволоку, диаметром менее 1,5мм и более 8мм. Диаметры проволоки можно выбрать по таблице, в зависимости от толщины свариваемых деталей:

Мощность газовой горелки при сварке меди

Мощность газовой горелки при сварке цветных металлов и сплавов на основе меди, существенно отличается от мощности при сварке чёрных металлов. Связано это с тем, что теплопроводность у меди значительно выше, чем у стали. Если сварка выполняется без предварительного подогрева, то мощность горелки определяется по формуле:

Если сварка происходит с предварительным подогревом, то мощность будет меньше:

При сварке медных листов большой толщины рекомендуется общий предварительный подогрев до температуры 400-500°C и мощность горелки находится по формуле:

В этих формулах W — мощность горелки, приведённая к расходу ацетилена в час
s — толщина свариваемых листов, мм.

Технология и техника газовой сварки меди

При газовой сварке медных листов, толщиной до 5мм, их рекомендуют устанавливать под углом наклона 7-10° к горизонту для лучшего заполнения разделки. Сварку ведут по направлению подъёма листов. Угол наклона газовой горелки при всех видах сварки (за исключением вертикальной сварки) выбирают 40-50°. Угол наклона сварочной проволоки 30-40° по отношению к листам.

Сварку больших толщин (более 15мм) рекомендуется выполнять при вертикальном расположении сварного шва. Сваривание металла выполняют с двух сторон, двумя горелками одновременно. Угол наклона горелки равен, в этом случае, 90°.

При сварке медных листов толщиной свыше 20мм, сварку вертикальных швов рекомендуется выполнять участками, длиной 80-150 мм. При этом, процесс сварки прерывают для проковки выполненных швов.

Для уменьшения коробления листов и предотвращения образования горячих трещин при сварке без прихватки, листы рекомендуется раздвигать по углом друг к другу. При этом, получившийся зазор не должен превышать 2% от длины сварного шва, см. рисунок справа.

Если сварка выполняется с прихватками, то сварку начинают выполнять не с начала стыка, а отступив от него на расстояние, примерно 1/3 длины сварного шва. При этом, сварку 2/3 длины ведут ступенчатым швом в одном направлении, а сварка оставшейся 1/3 длины — в другом направлении.

Схема такого способа показана на рисунке слева. Такая техника выполнения швов рекомендуется не только при газовой сварке, но и при других способах сварки медных листов в стык.

Газовая сварка меди всегда выполняется за один проход, с одним сварочным слоем. Многослойные сварные швы не допускаются, т.к. это приводит к образованию дефектов в сварных швах (пор в металле).

Качество сварки при сваривании меди газовыми горелками

Качество сварки медных изделий с помощью газовых горелок зависит от режимов сварки, состава флюса и присадочной проволоки, и вида сварного соединении.

Газовая сварка меди в химическом приборостроении уступает другим способам сварки из-за их низкой производительности. При тавровом соединении газовая сварка меди не обеспечивает хорошего качества и даже у опытных сварщиков часто получается брак. При перегреве расплавленной ванны образуется сварной шов с большой пористостью, поэтому, не следует доводить расплавленный металл до излишней подвижности.

Проковка сварного шва при газовой сварке меди, увеличивает его качество. Однако, при сварке листов, толщиной менее 4мм, проковка пользы не принесёт, т.к. сварной шов получается хрупким, с большими внутренними напряжениями. При сварке листов больших толщин проковка тоже не приносит заметной пользы, т.к. уплотняется лишь верхняя часть сварного шва.

Источник

Газовая сварка меди: особенности и этапы

Содержание:

Медь – это металл, который можно встретить практически во всех отраслях промышленности. Особенно часто детали из меди используются в современной технике и электронике. Объясняется это особыми характеристиками данного металла:

  • высокой электропроводностью;
  • значительной теплопроводностью;
  • стойкостью к коррозии;
  • устойчивостью к эрозийным разрушениям в условиях агрессивной внешней среды;
  • способностью проявлять отличные механические свойства даже в низкотемпературных условиях и пр.

В процессе изготовления или ремонта изделий часто используется газовая сварка меди и ее сплавов. Но применяя данный метод соединения, необходимо учитывать некоторые особенности этого металла и нюансы, которые появляются при его сварке.

Оборудование для газовой сварки меди.

Газовое оборудование может работать на различных видах газа. Чаще всего для этого используется:

Суть процесса состоит в том, что газ, поступающий в газовую горелку, загорается, а направленная струя кислорода помогает придать его пламени достаточно высокую температуру для того, чтобы расплавить металл.

Наиболее удобным и часто используемым газом для сварки меди в домашних условиях или для проведения ремонтных работ является ацетилен (карбид кальция + Н2О). Температура горения этого газа в струе кислорода может достигать 3200 градусов, благодаря чему газовая сварка меди проходит максимально быстро и легко.

Особенности газовой сварки меди.

Добиться высокого качества сварного шва при сварке меди невозможно, если не учитывать некоторые особенности этого металла, которые проявляются в процессе работ и оказывают непосредственное влияние на характеристики соединения.

  • В первую очередь необходимо помнить о том, что медь легко вступает в контакт с кислородом, то есть окисляется. Оксидная пленка на поверхности медной детали существенно уменьшает прочность сварного шва и его пластичность. В результате даже не очень сильного удара по области сварного шва бывает достаточно для того, чтобы на этом месте появилась трещина. Избежать такого прямого взаимодействия расплавленной меди с кислородом помогает использование в процессе сварки флюсов.
  • Еще одна важная характеристика меди, которую обязательно следует учесть при сварочных работах – это ее высокая теплоемкость и теплопроводность. По этому параметру медь превосходит, например, сталь в 6–7 раз.
  • При нагревании медь демонстрирует повышенное линейное расширение (по сравнению с той же сталью этот коэффициент у меди больше в 1,5 раза), а это приводит к появлению большого напряжения в сварном шве после его остывания. Если не учитывать эту особенность меди, то на сварном шве вполне могут появиться трещины даже без какого-либо заметного внешнего воздействия.

Сварщики, которые постоянно работают с медью, уже выработали некоторые приемы, позволяющие легко преодолеть эти сложности при ведении газовой сварки меди.

Одним из таких приемов является, например, сварка на высокой скорости, помогающая избежать длительного контакта пламени горелки с расплавленным металлом. Но для того чтобы использовать такую манеру сварки, кромки свариваемых деталей предварительно необходимо подогреть, иначе медь не сможет за столь короткое время достичь нужного для образования качественного сварного шва состояния. Выбор наконечника горелки зависит от толщины медной детали.

Еще одной хитростью, помогающей разрушить оксидные слои, возникающие в процессе сварки, является дополнительная проковка сварного шва в тот момент, когда он еще не остыл.

Для сварки меди обычно используется стыковое или угловое соединение деталей. Если требуется отремонтировать медное изделие, то можно использовать и тавровое или кромочное соединение. А вот соединение «внахлест» в данном случае не применяется никогда – этот металл сваривается исключительно в один слой.

Последовательность этапов газовой сварки меди.

При выполнении газовой сварки меди необходимо четко придерживаться определенной последовательности выполнения операций – в противном случае добиться прочности и надежности сварного шва будет невозможно.

  1. Подготовительный этап. Этот этап включает в себя зачистку кромок свариваемых деталей и прилегающих к ним зон, сборку изделия и закрепление деталей прихватками. Длина прихваток и расстояние между ними зависит от толщины меди – для небольшой толщины достаточно швов длиной не более 5 мм, расположенных на расстоянии 70–100 мм друг от друга. Если же речь идет о медной детали значительной толщины, то длина прихватки должна составлять около 20 мм, а расстояние между ними может быть увеличено до 400–500 мм.
  2. Установка деталей, подвергающихся сварке. Для того чтобы сварной шов был более качественным, устанавливать детали требуется под небольшим углом к горизонтальной плоскости (7–10 градусов).
  3. Выбор режима сварки. Режим зависит от толщины свариваемых деталей. Если толщина составляет 3–4 мм, то выбирается мощность 155–175 л/ч на 1 мм толщины, а при толщине от 8 до 10 мм мощность горелки выбирается из расчета 175–225 л/ч на 1 мм.
  4. Непосредственно сварка. При сварке на кромки и на сварочный пруток надо нанести пастообразный флюс, защищающий поверхности от окисления.
  5. Заключительный этап, включающий в себя проковку шва и очистку его от остатков флюса – сделать это можно с помощью 2% раствора азотной или серной кислоты с последующей промывкой водой.

И еще один совет: необходимо следить за тем, чтобы медь после сварки не остывала слишком резко, сварной шов должен охлаждаться постепенно, поэтому требуется исключить приток в помещение холодного воздуха или появления сквозняка.

Источник

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:

Источник