Как сварить медь с нержавейкой?

Пайка нержавейки с медью

Автор: Игорь

Дата: 25.06.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

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.

Пайка нержавейки с медью

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.

Пайка меди с нержавейкой горелкой

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.

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.

Читайте также  Сварка колесных дисков

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.

Лучшие способы сварки меди

Монтаж и ремонт медного водопровода, устранение течи автомобильного радиатора – это только некоторые ремонтные работы, при которых пригодится умение сваривать медь и ее сплавы. Сварка меди в домашних условиях – достаточно сложный процесс, проведение которого требует опыта и знаний. Поэтому для сварки медных деталей лучше привлекать профессионального сварщика.

И не следует верить рекламе и применять различные герметики и замазки. Холодная сварка на некоторое время сможет оказать помощь и устранить течь. Но работы по соединению стыка все равно придется делать. Если есть опыт в работе с аргоном и на полуавтоматах, можно легко справиться с этой проблемой самостоятельно.

Свойства материала

Получение неразъемного соединения медных сплавов требует знания и понимания всех процессов, происходящих в сварочной ванне. Фосфор, сера и свинец, входящие в состав сплава, положительно влияют на качество шва. Но есть целый ряд отрицательных свойств материала:

  • при большом уровне нагрева медь начинает сильно окисляться. Это приводит к образованию тугоплавких включений, впоследствии вызывающих трещины на сварочном шве;
  • охлаждаясь, материал шва подвергается сильной усадке. Такая особенность приводит к локальным трещинам;
  • при нагреве металл начинает поглощать газы. Такая особенность повышает образование раковин и непроваров. Поэтому важно при сварке применять защитные флюсы и инертные газы, которые препятствуют попаданию в шов кислорода;
  • при сваривании меди с нержавейкой или другими материалами, при разогреве, происходит образование зернистости. Это обусловлено неоднородностью материалов. Такой стык становится хрупким и ненадежным;
  • при сварке необходимо ставить большой ток. Это обусловлено высокой электропроводностью меди. Поэтому бытовой маломощный конвектор лучше оставить для сварки стали, а для меди использовать мощный промышленный аппарат;

Большой уровень текучести материала при высокой температуре плавления не позволяет обеспечить надежный шов при потолочном или вертикальном соединении. Варят медь только в нижнем или горизонтальном положении. Для лучшего качества шва надо предварительно нагреть заготовки.

Выбор электродов

Для получения качественного и наполненного шва при электросварке меди или ее сплава надо правильно выбрать электрод. В зависимости от типа сплавов используются электроды с различной обмазкой и материалом сердечника.

Обмазка или покрытие отвечает за создание защитной пленки (шлака), для предотвращения попадания вредных газов в сварочную ванну. В покрытии находятся некоторые присадки, которые совместно с металлом сердечника электрода добавляют в ванночку необходимые материалы, улучшающие шов. Металл шва остывает равномерно под слоем шлака, и из расплава удаляются вредные газы.

Используется 2 вида электродов. Изготавливаемые для сердечников прутки медной, чугунной, алюминиевой проволоки с нанесенной на них обмазкой – это плавящийся тип электродов. Электротехнический уголь, синтетический графит – эти и другие материалы используются при производстве неплавящихся электродов.

При покупке следует обращать внимание на цвет обмазки электрода. Для ручной электросварки их выпускают с красным покрытием. Синие применяют при сварке материалов с высоким уровнем температуры плавления. Желтый электрод служит для сварки жаростойкой стали, а серые применяются для сварки деталей из цветного металла.

Существует несколько способов сварки медных труб и других деталей и сплавов. Разберем каждый из них подробно.

Газосварка

С помощью газовой сварки меди, при соблюдении технологического процесса проведения работ, можно получить надежный и качественный шов. Для этого понадобится баллон с ацетиленом и горелка. Повысить качество поможет проковка поверхности шва. Этот способ позволит закрыть незначительные поры.

Единственный минус – это большой расход газа. Для нормальной работы необходимо поддерживать сильное пламя в горелке. При толщине деталей 10 мм и выше, расход газа составит 200 л/час. Для сварки толстого металла придется использовать резак для разогрева меди, а маленькой горелкой вести шов.

Для увеличения времени, при равномерном остывании, детали из меди со всех сторон обкладывают листами асбеста. Пламя горелки должно направляться на кромки деталей под прямым углом. Понизить образование участков с окислением шва и трещин можно с помощью увеличения скорости сварки и выполнения ее без разрывов.

Основное отличие соединения деталей из меди – это отсутствие прихваток при стыковке. Для более точной сборки сварку лучше производить в специальном приспособлении. Проволока для присадки применяется из различных металлов с раскислителями. Самое большое сечение проволоки не более 8 мм, для толстого металла.

При сварке обращайте внимание на процесс плавления кромок деталей и присадки. Для лучшего шва присадка должна расплавляться немного раньше краев основного металла. Обеспечивая наплавление присадочного металла на кромки, не забывайте про провар стыка.

Для большего качества стыка, кромки разделываются при толщине меди более 3 мм. Разделывают под 450. Металл лучше ляжет на стык, если его предварительно обработать смесью воды и азотной кислоты. Затем поверхности промывают водой и приступают к работе.

Готовые стыки необходимо отковать при температуре около 3000 при газовой сварке меди толщиной свыше 5 мм. Шов отжигается при температуре не больше 5000. Затем детали следует охладить в воде. При отжиге с большей температурой повышается риск получить хрупкий стык с множеством трещин.

Аргоновая электродуговая

Аргонодуговая сварка меди – это основной способ получения неразъемного соединения деталей из различных материалов с медью. Таким методом с медью можно прекрасно сваривать нержавейку.

При достаточном мастерстве получаются ровные, наполненные и качественные швы. Для сваривания этим способом применяется вольфрамовый электрод.

Аппарат для сварки деталей из меди должен работать от сети постоянного тока. Но в случае сборки деталей со сплавом алюминиевой бронзы и меди, лучшим решением будет использование аппарата переменного тока.

Настройка аппарата

Настройка величины тока при сварке зависит от толщины детали и сечения электрода. Для примера при толщине металла 1,5 мм, диаметр электрода используем 2,5 – 3 мм. Сила тока – 130 А., а диаметр присадки не более 1,6 мм. При толщине 3 мм необходимо выставить ток величиной 240 А.

По такому же принципу можно подбирать ток при сварке полуавтоматическим оборудованием с защитными газами – гелием, азотом и их смесями. Но сварка с помощью аргона – это наиболее распространенный вид соединения меди с другими материалами. Для присадки необходимо подбирать материал, в зависимости от особенностей изделия.

Работа в домашних условиях

В домашних условиях наиболее часто используются медные жилы, выдернутые из кабеля. Но перед началом работ не забудьте зачистить пруток от защитного лака с помощью наждачной бумага. Присадку обрабатывают растворителем для обезжиривания. Для выполнения качественного стыка лучше применять проволоку с низким уровнем расплава.

Присадка обязательно ведется впереди горелки, при ведении горелки «месяцем» или круговыми движениями происходит лучший прогрев зоны сварки. Сваривать толстые детали можно, расплавляя основной материал и формируя валик шва. В этом случае присадку не используют.

Для сварки тонкой меди лучше применять ступенчатый способ сварки. Для этого через определенные расстояния делают небольшие провары. Дойдя до конца шва, возвращаются к началу и повторяют операцию до полного сваривания деталей.

Основной отличительной особенностью сварки меди аргоном является получение качественного шва при горизонтальном проваре и вертикальном расположении стыка.

Медные водопроводные трубы

Сварить трубы можно всеми способами сварки меди. Можно варить медь угольным электродом, газосваркой, но наиболее распространенный и не очень сложный способ – это сварка аргоном. По ГОСТу шов должен выдерживать давление воды свыше 10-ти атмосфер при испытании системы водоснабжения.

Читайте также  Сварка стали 40х технология

Принцип работы прост. Нагреть стык, капнуть расплав с прутка и немного растянуть металл по шву. Так варится весь периметр трубы. Постепенно добавляя металл и растягивая его, формируют валик шва. При проведении сварки меди без остановок вы получите стык с множеством прожогов и подрезов шва.

Для выполнения этого вида работы лучше использовать импульсный тип сварочного аппарата. В этом случае можно увеличить скорость сваривания меди и уменьшить деформацию трубопровода.

Для этого выставляют короткие промежутки между импульсами, обеспечивая небольшое остывание металла. Если в шве образовалась дырка, не спешите заваривать ее. Дайте металлу остыть и, проходя по краю дырки, постепенно заварите ее.

Перед началом работы необходимо настроить силу тока. Для этого лучше использовать старые детали трубопровода. Такой способ позволит экономить дорогостоящий материал.

Пайка медного радиатора

В завершение приведем старый, но действенный способ устранения течи радиатора автомобиля. Для этого понадобится баллон пропана, горелка и широкий медный паяльник. Надо также взять кислоту для пайки или, в крайнем случае, канифоль, и прутки припоя из медно-фосфорного материала.

Сначала необходимо обнаружить место протечки. Затем зачистить его наждачкой, удалить грязь, накипь и пыль, обезжирить поверхность меди и залудить участок с дыркой. Для этого включают горелку, прогревают одновременно радиатор и паяльник. Кисточкой наносят слой кислоты и разогретым паяльником снимают небольшое количество припоя, разглаживают его по поверхности радиатора в месте повреждения.

Разогревают металл и паяльник. Снимая им капли припоя, проходят поврежденный участок, постепенно закрывая дырку. Таким старым дедовским способом можно сэкономить немаленькие средства на покупку нового радиатора или на сварку аргоном в автомастерской.

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.

Сварка меди с помощью аргона

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.

Сварка меди газом

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.

При сваривании меди аргоном обмазка и 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 односторонние кромки , а если более 12 мм – двухсторонние.

Зачистка перед сваркой

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.

Сварка меди и стали – аргоном, инвертором, полуавтоматом, как варить в домашних условиях, чем сваривать с другими металлами

Сварка меди со сталью

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.

Читайте также  Сварочный аппарат на спирту

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.

СВАРКА СТАЛЕЙ С МЕДЬЮ И ЕЕ СПЛАВАМИ

СВАРКА разнородных металлов и сплавов

При изготовлении испарителей, эжекторов, фурм доменных пе­чей и конвертеров, кристаллизаторов, химической аппаратуры, электровакуумных приборов и во многих других случаях возникает необходимость соединения сталей различных классов с медью и ее сплавами —латунью, бронзой.

По вопросам сварки сталей с медью и ее сплавами опубликовано довольно большое количество работ [123, 145, 181, 185 и др.]. Это объясняется прежде всего разнообразием и трудностью задач, кото­рые приходится решать в каждом конкретном случае. Помимо непо­средственной сварки медных деталей со стальными, в целях эконо­мии цветных металлов целесообразна наплавка меди, бронзы или латуни на стальные поверхности. В промышленности используют также стали, плакированные медью и ее сплавами, например биме­талл сталь—латунь, в котором высокая прочность и достаточная пластичность сочетаются с коррозионной стойкостью, хорошей тепло­проводностью и электропроводностью, высокими антифрикционными свойствами. Эти биметаллы могут подвергаться самым различным технологическим операциям —штамповке, гибке, сварке и др.

Из диаграммы состояния бинарной системы железо—медь сле­дует, что железо с медью сплавляется во всех соотношениях. При этом максимальная растворимость меди в 8-железе составляет 6,5 %, в у-железе 8 %, в а-железе 1,4 % при 850 °С. Медь растворяет в себе железо в следующих количествах: при температуре 1094 °С 4 %; при 650 °С 0,2 %. Рассмотрим характерные особенности взаимодей­ствия этих двух металлов. При наплавке меди на аустенитную сталь 12Х18Н9Т и их сварке наблюдается проникание меди в сталь. Нали­чие ферритной фазы в стали уменьшает проникание в нее меди, а со­держание феррита более 30 % в аустенитно-ферритной стали — пол­ностью устраняет. Предварительный подогрев стали 12Х18Н9Т до температуры 800 °С вызывает выделение ферритной фазы. Проникание меди при этом снижается [6, 7].

Была высказана следующая гипотеза [7 ]: трещины при наплавке меди на сталь образуются в результате совместного действия жидкой меди, проникающей в микронадрывы, которые возникают при кри­сталлизации матричной фазы —стали (эффект Ребиндера), и терми­ческих напряжений растяжения. Необходимым условием возникнове­ния этого эффекта является смачивание стенок капилляра. Из двух фаз, присутствующих в рассматриваемых сталях, жидкая медь сма­чивает аустенит (у-фазу) и не смачивает феррит (a-фазу). Определено, что расклинивающее давление жидкой меди на сталь равно

Проникание меди в сталь на глубину от нескольких микрометров до нескольких десятков миллиметров при наплавке, сварке и пайке

Рис. 59. Сопротивление усталости биметаллических образцов

отмечено в работах [16,35,128 и др. ]. При этом допустимая глубина прони­кания, не влияющая на механиче­ские свойства стали, ограничивается 0,3—0,5 мм. Считают, что на прони­кание меди в сталь при наплавке, сварке, пайке оказывают влияние следующие факторы: время контак­тирования расплавленной меди со сталью, с увеличением которого увеличивается глубина проникания; напряженное состояние металла при наплавке, сварке и пайке; структур­ное состояние, химический состав стали.

В работе [16] показано, что проникание сплава МНЖКТ5-1- -0,2-0,2 в сталь 20, СтЗсп и т. п. на глубину 0,8 мм практически не влияет на статическую и циклическую прочность биметаллических образцов. В то же время при наплавке оловянной бронзы на сталь глубина проникания 2—13 мм существенно снижает временное со­противление и сопротивление усталости биметалла [39, 164].

При исследовании влияния проникания медного сплава в сталь толщиной 30 мм с ав = 900 —1000 МПа на свойства биметаллических образцов в качестве наплавляемого металла применяли проволоку из сплава МНЖКТ5-1-0,2-0,2 диаметром 2 мм. Наплавку выполняли сжатой дугой на обратной полярности с токоведущей присадочной проволокой на режиме: ток в цепи вольфрамовый электрод — изде­лие 200—220 А, в цепи вольфрамовый электрод — присадочная про­волока 80—100 А, амплитуда колебаний сварочной головки 20 мм, ча­стота колебаний 35—40 в минуту, скорость наплавки 6—7 м/ч. На­плавка сжатой дугой была выбрана потому, что она обеспечивает отсутствие включений железа и кристаллизационных прослоек в на­плавленном металле, что может иметь место при других способах наплавки, когда происходит расплавление стали.

Установлено, что проникание медного сплава в высокопрочную сталь на глубину 1,2 мм практически не сказывается на статической и циклической прочности при растяжении, статическом и ударном изгибе биметаллических образцов, а также на прочности сцепления наплавленного металла со сталью. В качестве примера на рис. 59 приведены результаты испытания на установке ГРМ-1 при пульси­рующем растяжении с частотой 400—600 циклов в минуту.

Сварка и наплавка трением. Возможность получения качествен­ного соединения меди и медно-никелевого сплава с различными угле­родистыми сталями показана в работе [177]. Для сварки трением меди МЗр, М2, медно-никелевого сплава МН95-5 (95 % Си, 5 % Ni) со сталями 20, 45 и 60 использовали серийное оборудование (МСТ-31, МСТ-23, МСТ-2001).

Режимы сварки трением

М2 + сталь 45 М2 + сталь 45 М2 + сталь 45 МН95-5 + сталь 60

25+ 25 40+40 25+40 20+ 20

Основной металл Частично стык Стык

Один из основных параметров, определяющих качество сварного соединения, — максимальная температура в стыке. Последняя за­висит от скорости скольжения и состава свариваемых металлов. Так, при сварке трением стали 20 с той же сталью максимальная темпера­тура составляет —1200 °С, при сварке стали с медью

700—800 °С и при сварке меди с медью

400 °С. Во всех^случаях максимальная температура в стыке ниже температуры плавления более легкоплав­кого металла. Увеличение скорости вращения приводит не только к повышению максимальной температуры в стыке, но и к возрастанию градиента температур.

При отработке режимов сварки цилиндрических образцов различ­ных диаметров удалось получить соединения с механическими свой­ствами, соответствующими свойствам отожженной меди (табл. 19).

Для получения стабильного качества режимы сварки (давление при нагреве рн, время нагрева и давление проковки /?пр) варьиро­вали в широких пределах. Металлографические исследования пока­зали, что образование соединения происходит за счет совместного перемешивания поверхностных слоев меди и стали.

Контактная сварка. Сварку стали 10 с латунью Л63 выполняли на контактных машинах МТПК-251 и КТ-801. Стальные образцы (толщиной 1,2—1,6 мм) перед сваркой обезжиривали, а латунные (толщиной 1,2—1,6 мм) механически зачищали.

При сварке меди и ее сплавов требуются определенные техноло­гические приемы, обеспечивающие высокую концентрацию теплоты в месте контакта деталей [128]. Один из этих приемов — установка теплового экрана, например молибденовой пластины толщиной 0,6 мм, между латунным листом и медным электродом для создания необходимой концентрации теплоты в месте контакта деталей, при этом рост ядра точки ускоряется примерно на 20 %.

Образцы, выполненные точечной сваркой с помощью молибдено­вого экрана, при испытании на разрыв во всех случаях разрушались с вырывом точки из латунной или стальной пластины, что свидетель­ствует об удовлетворительном качестве сварного соединения.

Сварка взрывом. Изучены строение и свойства биметалла сталь 16ГС + медь М1б, полученного сваркой взрывом [161]; толщина плакирующего слоя составляла 4—10 мм. Для назначения оптималь-

ных режимов последующей (после сварки) горячей прокатки для листов заданных размеров необходимо знать закономерности измене­ния строения и физико-механических свойств при нагреве биметалли­ческих заготовок в процессе сварки взрывом. Образцы для испытаний вырезали из различных участков по длине и ширине двухслойной заготовки.

При изучении строения биметалла при температуре 20 °С установ­лено наличие плотного соединения слоев биметалла (лишь в 3 % образцов были обнаружены поры и микротрещины в зоне сварки). Предел*прочности при срезе составлял 153—310 МПа, при отрыве 234—342 МПа; более 80 % образцов выдержали испытания на изгиб, пластические свойства биметалла после сварки низкие (б = 8,0-ь

17,5 %). Металлографическое исследование образцов выявило типичную для сварки взрывом картину на контактирующих поверх­ностях: волнообразная граница раздела слоев с отдельными участ­ками, где движение металла в момент сварки носило турбулентный характер [161].

Микрорентгеноспектральный анализ показал, что в зонах пере­мешивания, расположенных во впадинах волн, содержится 40—50 % Си и 45—55 % Fe, а в зонах, расположенных на гребнях волн, 55— 65 % Си и 30—40 % Fe. Поскольку взаимная растворимость меди и железа в твердом состоянии в равновесных условиях невелика, об­разование фазы, содержащей столь значительные количества железа и меди, возможно лишь при расплавлении соприкасающихся при взрыве участков и последующей их закалке за счет высокой скорости теплоотвода [38].

Одночасовой отжиг при температуре 700 или 900 °С приводит к росту относительного удлинения до 25 % при соответственном снижении временного сопротивления до 380—420 МПа. При этом уменьшаются различия в свойствах образцов, вырезанных из раз­ных зон двухслойной заготовки. Изменение свойств биметалла после отжига связано с развитием рекристаллизации как в основном, так и в плакирующем слоях. В стали и меди обнаружены участки рекри — сталлизованных зерен, пластически деформированные зоны и участки с равновесной структурой.

Диффузионная сварка. Одним из наиболее перспективных спо­собов соединения разнородных металлов давлением является диффу­зионная сварка в вакууме, которая обеспечивает получение вакуум­но-плотных, термостойких, вибропрочных сварных соединений при сохранении высокой точности геометрических размеров и форм из­делий (табл. 20) [58].

Микроструктурный анализ соединений, сваренных по разрабо­танным оптимальным режимам, показал отсутствие непроваров, микротрещин и других внутренних дефектов.

Сварка плавлением. Коррозионно-стойкая сталь типа 18-8 с одно­фазной аустенитной структурой при наплавке на нее меди и сплавов на медной основе обладает повышенной склонностью к образованию макротрещин [6, 7], чему способствует проявление так называемого адеорбционно-расклинивающего эффекта. Для устранения появле-

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: