Как сварить медь с нержавейкой

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.

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

Разный химический состав. Водород и кислород, присутствующие в меди, может существенно снизить качество сварочного шва.
Разные коэффициенты теплопроводности (у нержавеющей стали он намного ниже).
Разный температурный режим плавления: нержавейка плавится при 1800 о С, а медь при 1085 о С, активно вступая в реакцию с атмосферными газами.
Коэффициент растворения меди в нержавейке имеет максимум 0,4%.
В процессе формирования сварочного шва между сталью и медью формируется резкая граница из-за перенасыщения вкраплений из стали.
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.

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.

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.
После этого нужно подготовить к работе флюс и выполнить лужение деталей в той области, в которой они будут соединяться между собой.
Как только флюс будет ровно расположен на деталях в местах их соединения нужно положить припой в нужное место.
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.
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:

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.
Из-за высокого коэффициента температурного расширения, сварное соединение при усадке в процессе остывания может деформироваться и растрескаться.
При нагревании медь начинает активно насыщаться водородом, от которого остаются поры, и кислородом, окисляющим поверхность.
Быстрый нагрев и охлаждение делает соединение хрупким.
Из-за высокой текучести осложняется создание надежных вертикальных и потолочных швов.
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:

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.

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.

Азотно-дуговая сварка нержавейки и меди

Дальнейшее развитие способа аргоно-дуговой сварки привело к предложению применить в качестве защитного газа азот. Вначале азотно-дуговая сварка была использована для соединения нержавеющей стали типа 18-8. Азотно-дуговая сварка может быть успешно применена для соединения меди и ее сплавов, серебра и его сплавов и некоторых других материалов.

Основные данные по абсорбции азота и влиянию его на свойства нержавеющих сталей сводятся вкратце к следующему.

1. Азот соединяется с рядом элементов. В меньшей степени он абсорбируется железом и в большей степени хромом, марганцем, кремнием и алюминием. Обязательным условием абсорбции азота металлом является наличие одноатомного азота.

2. Разные сплавы в соответствии с концентрацией легирующих элементов в различной степени абсорбируют азот, действие которого также находится в зависимости от концентрации легирующих элементов в сплаве.

В сплавах с содержанием хрома до 18% и никеля до 8% азот измельчает литую структуру и не ухудшает свойств сплава. В сплавах с содержанием хрома 25% и никеля 12%, содержащих азот в количестве 0,25% при медленном охлаждении выделяется пластинчатая нитридная или карбонитридная составляющая. Твердость такой стали после наклепа и последующего нагрева повышается.

3. Введение в сталь одновременно азота и титана устраняет стабилизирующее действие этих элементов. Сталь приобретает склонность к межкристаллитной коррозии.

4. С ниобием азот образует нитрид значительно менее прочный, чем нитрид титана.

5. Нитрид вольфрама получается при воздействии азота (повидимому, атомарного) на металлический вольфрам при высокой температуре (2500°К).

ЭЛЕКТРОДЫ И ПИТАНИЕ ДУГИ

Соединения вольфрама с азотом (нитрид WN₂ и дивольфрам-нитрид W₂N₂) характеризуются малой стойкостью. Образуясь при высокой температуре, эти соединения вскоре распадаются вновь. Вследствие этого при горении дуги в среде азота вольфрамовый электрод плавится Плавление вольфрамового электрода приводит к относительно большому расходу электрода и насыщению наплавленного металла шва вольфрамом. Это вынудило применить вместо вольфрамового электрода другой тугоплавкий электрод — угольный.

Сварка угольным электродом в атмосфере азота при использовании нормального напряжения холостого хода практически невозможна. При повышении напряжения холостого хода до 120 в сварку можно выполнять, но расход угольного электрода при этом в 10 раз больше, чем при питании дуги постоянным током прямой полярности, и металл шва науглероживается во много раз больше.

Сварка угольным электродом в среде азота при постоянном токе прямой полярности с использовании специальной горелки (фиг. 271) протекает вполне удовлетворительно. Дуга спокойна и горит устойчиво в том случае, если содержание кислорода в азоте не превышает 0,6%. При более высоком содержании кислорода дуга горит неустойчиво.

При использовании угольных электродов наблюдается лишь небольшое повышение содержания углерода в металле швов при сварке стали 12Х18Н10Т и ХН78Т. Для стали 12Х18Н10Т повышение это составляет в среднем 0,03%, а наибольшее может достигать 0,04%; в стали ХН78Т содержание углерода повышается на 0,01-0,02%.

Для сварки конец угольного электрода нужно затачивать, как карандаш. Расход угольного электрода растет с увеличением мощности дуги.

ВЛИЯНИЕ АЗОТА НА СТАЛЬ

При многослойной наплавке стали 12Х18Н10Т в атмосфере азота содержание последнего достигает 0,321%, что превышает в 3,6 раза содержание азота в проволоке 12Х18Н10Т.

При многослойной наплавке сталей 12Х18Н10Т, 25-20 и Нимоник в атмосфере, состоящей из смеси аргона с азотом, с увеличением содержания азота в защитной атмосфере увеличивается концентрация азота в металле наплавки. Эта зависимость проявляется более резко при наплавке стали ЯП и 25-20 и менее резко — при наплавке стали Нимоник. Увеличение концентрации азота заметно сказывается на механических свойствах металла наплавки лишь в стали 25-20.

Пластичность сварных соединений стали 12Х18Н10Т, выраженная глубиной продавливания, по сравнению с основным металлом ниже на 7% при сварке в среде технического аргона и на 11% при сварке в среде азота.

Между этими крайними значениями при различном отношении содержания азота к аргону глубина продавливания меняется линейно.

Пластичность сварного соединения стали 12Х18Н10Т, выполненного азотно-дуговой сваркой, выше пластичности сварного соединения, выполненного обычной дуговой электросваркой плавящимся электродом, и значительно выше пластичности сварного соединения, выполненного кислородно-ацетиленовой сваркой. Соединение, выполненное азотно-дуговой сваркой, незначительно уступает в отношении пластичности соединениям, выполненным атомно-водородной и аргоно-дуговой сваркой.

После кипячения сварных соединений в растворе медного купороса стали 12Х18Н10Т разница в глубине продавливания между сварными образцами и основным металлом составляет 25% для образцов, сваренных в среде азота, и 11 % для образцов, сваренных в среде технического аргона, при линейном изменении глубины продавливания между этими крайними значениями.

Концентрация азота в металле шва зависит не только от состава защитной газовой смеси, но и от размеров ванны расплавленного металла. В металле однопроходного шва на тонкой стали 12Х18Н10Т содержание азота увеличивается от 0,087 до 0,22%, что составляет увеличение концентрации в 1,4—2,4 раза по сравнению с увеличением в 3,6 раза в многослойной наплавке (см. выше).

Увеличение концентрации азота при многослойной наплавке, а также при однопроходной сварке стали 12Х18Н10Т почти не влияет на механические свойства наплавленного металла.

По сравнению с основным наплавленный металл обладает:

а) коэффициентом относительного сужения на 40% ниже при сварке в среде аргона и на 47% ниже при сварке в среде азота;

б) пределом текучести на 26,5% выше при сварке в среде аргона или азота;

в) одинаковыми пределами прочности при сварке в среде аргона и при сварке в среде азота; примерно такое же влияние на механические свойства металла шва оказывает содержание азота при сварке Нимоника.

Напротив, механические свойства металла наплавки стали 25-20 значительно изменяются в зависимости от состава газовой защитной среды. По сравнению с основным металлом 25-20 наплавленный металл обнаруживает:

а) снижение предела прочности на 44,5% при сварке в среде аргона и повышение на 12,5% при сварке в среде азота;

б) повышение предела текучести на 26,5% при сварке в среде аргона и повышение на 77% при сварке в среде азота;

в) снижение коэффициента относительного сужения на 73% при сварке в среде аргона и на 80% при сварке в среде азота. Структуры наплавок стали 25-20, выполненных в защитной атмосфере чистого аргона и азота, резко различаются.

РЕЖИМЫ СВАРКИ

Область рекомендуемых режимов лежит в пределах сварочного тока 40-100а. Режимы ручной сварки стали 12Х18Н10Т встык с подачей присадочной проволоки в процессе сварки представлены на фиг. 272; режимы механизированной сварки стали 12Х18Н10Т толщиной от 1,0 до 1,5 мм с наложенной присадкой проволоки 12Х18Н10Т показаны на фиг. 273 и режимы механизированной сварки стали 12Х18Н10Т толщиной 1,5 мм встык без присадки — на фиг. 274.

При сварке Нимоника необходимо применять стальные подкладки с канавкой под швом, обязательна тщательная очистка азота от примесей влаги и кислорода, которую рекомендуется производить с помощью очистительной установки. Очистку азота рационально производить также при сварке стали 12Х18Н10Т.

В области рекомендуемых режимов расход азота должен составлять 6-7 л/мин. При необходимости можно производить трехкратную повторную сварку одного и того же шва без удаления ранее наплавленного металла. Каждую повторную сварку нужно производить при увеличении силы тока на 15-20 а.

В швах с трехкратной сваркой нет пор, а механические свойства металла шва мало отличаются от свойств металла однопроходного шва.

СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Макроструктура наплавленного металла шва, сваренного на стали 12Х18Н10Т в среде азота, отличается от макроструктуры наплавленного металла шва, сваренного в среде аргона, резко выраженной ориентацией дендритов.

Макроструктура различных зон соединения из стали 12Х18Н10Т, сваренного в атмосфере азота, не отличается от макроструктуры соответствующих зон соединения, сваренного в среде аргона.

Макро- и микроструктура наплавленного металла шва на Нимонике, сваренного в среде азота и аргона, одинаковы. Ширина зон теплового влияния в обоих случаях практически одинакова.

Сварные соединения из стали 12Х18Н10Т, сваренные в атмосфере азота, в состоянии после сварки не подвержены межкристаллитной коррозии. Сварные соединения, выполненные азотно-дуговой свгркой, после термообработки в опасном интервале температур и кипячения в растворе медного купороса в течение 48 час. подобно образцам, выполненным кислородно-ацетиленовой сваркой, подвержены межкристаллитной коррозии.

Практика эксплуатации сварных изделий, выполненных кислородно-ацетиленовой сваркой и работающих в опасном интервале температур, показывает, что антикоррозионная стойкость этих изделий удовлетворительна, хотя при кипячении в растворе медного купороса сварные соединения, выполненные кислородно-ацетиленовой сваркой, разрушаются.

Поэтому в отношении устойчивости против коррозии сварные соединения, выполненные азотно-дуговой сваркой, равноценны соединениям, выполненным кислородно-ацетиленовой сваркой, и могут быть допущены на изделиях, работащих при повышенных температурах, но не подвергающихся при этом действию агрессивных сред. В тех же случаях, когда сварные соединения, выполненные азотно-дуговой сваркой, не подвергаются эксплуатации при повышенных температурах, они могут работать при действии среды, подобной раствору медного купороса.

Жаростойкость сварных соединений стали Нимоник при температуре 1000-1100° не намного ниже жаростойкости основного металла.

Данные механических испытаний всех видов показывают, что сварные соединения, выполненные азотно-дуговой сваркой, практически не уступают сварным соединениям, выполненным аргоно-дуговой сваркой.

Сопротивление ударному разрыву сварных соединений из стали Я1T, подвергшихся после сварки нагреву с выдержкой в опасном интервале температур, не ниже сопротивления ударному разрыву сварных соединений из стали 12Х18Н10Т непосредственно после сварки.

Пределы выносливости образцов из стали 12Х18Н10Т, сваренных в среде аргона и азота, различаются лишь на 2 кг/мм 2 , и относительно предела выносливости образцов из основного металла составляют: первые 72,5%, вторые 64,5%. Пределы выносливости: образцов из Нимоника, сваренных в среде аргона и азота, различаются меньше, чем на 1 кг/мм 2 л относительно предела выносливости образцов из основного металла Нимоника составляют: первые 89%, вторые 92,5%.

АЗОТНО-ДУГОВАЯ СВАРКА МЕДИ

Возможность использовать азот для защиты дуги при сварке меди основывается на том, что азот практически не образует с медью химических соединений или твердых растворов, ведущих к изменению свойств меди.

При использовании электрододержателей ВНИИАвтогена было-установлено, что расход азота практически определяется давлением и не зависит от переменных размерных величин электрододержателей.

Азотно-дуговую сварку меди рекомендуется производить на постоянном токе прямой полярности, в качестве электродов применять торированные вольфрамовые прутки.

При одинаковых диаметрах вольфрамового электрода и сопла горелки давление азота должно быть выше давления аргона при аргоно-дуговой сварке примерно в полтора раза. Без применения раскислителей при азотно-дуговой, как и при аргоно-дуговой сварке, добиться высокого качества сварных соединений меди не удалось. Поэтому при азотно-дуговой сварке они применяли раскислители в виде смесей из древесного угля, феррофосфора, алюминиевого порошка, ферросилиция и ферромарганца. Механические свойства сварных соединений меди, выполненных азотно-дуговой и аргоно-дуговой сваркой с раскислителями при условиях, приведенных в табл. 128, даны в табл. 129.

Полученные данные показывают весьма близкие средние показатели механических свойств соединений меди, выполненных обоими способами сварки.

Микроструктура металла швов также не обнаруживает заметных различий в зависимости от рода защитного газа (азота или аргона).

Для сварки многослойных швов без раскислителей рекомендуется следующая техника:

а) первый слой должен быть большого сечения и выполняться правой сваркой;

б) последующие слои и подварка выполняются левой сваркой.

Для сварки листов толщиной до 5 мм наилучшей присадкой является медная проволока с содержанием 0,1% Ti. Для более-толстых листов рекомендуется медная проволока с содержанием 0,2% Ti и 0,1% А1.

Для азотно-дуговой сварки мышьяковистой меди угольным электродом рекомендуется медная проволока, содержащая 3% Si и 1 % Мn.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.09.13

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _