Сварка меди в домашних условиях угольным электродом

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:

Сварка меди

Медные материалы применяются в условиях с повышенными требованиями пластичности, стойкости к воздействию коррозии. Сварка меди производится при использовании различными сферами производства, декоративных деталей ввиду повышенных эстетических свойств. Теплопроводность материала в два раза выше алюминиевых сплавов, существует множество способов стыкования медных изделий. Современные технологии позволяют избежать при работе горячих трещин, пористых образований и других несоответствий стандартам.

Сварка меди и ее сплавов технология

Сплавы меди в отличие от чистого вида металла имеют пониженную теплопроводность, следствием чего не требуется повышенная температура. Существует несколько разновидностей сплавов, наилучшим вариантом является бескислородная медь. Технология сварки меди подразумевает использование предварительно подготовленных изделий. Перед сваркой изготавливаются детали соответствующего размера, у составляющей длиной до 18 мм подготавливаются кромки фасок.

При действиях с большими объемами, скорость обработки достигается с использованием фаскоснимателя, который способен обрабатывать деталь в нужной форме. Кроме того, места соединений тщательно очищаются от грязи и окислений, во избежание образования дефектов. Сварка меди происходит защищенной от кислорода среде, для этого используются проволока из сплавов алюминия с добавлением фосфора. Очищенная от примесей часть требует предварительного нагрева, иначе слой флюса растечется по швам неравномерно.

Качественное производство выполняется с применением электродов, длина дуги составляет не более 5 мм. Соединение импульсно – дуговым методом позволяет производить различные швы, использовать тонкий металл. В сложных ситуациях, во избежание излома и образования трещин, подкладывается упор, который способствует надежному креплению деталей.

Чем варить медь способы

Получение гарантированного соединения происходит путем использования различных методов стыковки узлов. Для стыковки применяется:

  • газовый аппарат;
  • инвертор;
  • полуавтоматы;
  • инструмент для ручной дуговой сварки.

Соединение выполняется плавящимися и неплавящимися проволочными электродами, в автоматическом или ручном режиме с применением флюса. При действиях с материалами крупного диаметра используется электрошлаковый метод.

Газовая сварка меди

Инверторный способ соединения подразумевает наличие качественного приспособления плавки металла. На строительных торговых рядах представлен широкий ассортимент, позволяющий подобрать инструмент к соответствующему участку. Среди прочих, стоит отметить графитовые электроды, позволяющие производить поделки при разных температурных режимах.

Инвертором

Угол наклона выбирается в пределах 20 градусов, процесс производится прерывисто. Инверторное устройство производит постоянный ток, поэтому сварка происходит небольшими участками длинной до 4 см. В перерывах обрабатываемая зона остывает естественным путем. Дуговая сварка требует применения покрытого защитной оболочкой электрода, в случае отклонения от данного параметра, шов будет окисляться, появятся поры.

Стержни используются формой проволоки, медного сплава с добавлением марганца или кремния. Защитное покрытие играет роль стабилизации дуги, защиты от окислений и образования шлаков. Режим сварки производится постоянным напряжением обратной полярности. Скорость производительности составляет до 15 м/час, зависит от силы тока и диаметра проволоки.

Медные изделия большой толщины подвергаются сварке несколькими подходами. Слои необходимо остудить и зачистить, перед наплавкой следующего шва. Небольшие и средние материалы целесообразно соединить за один подход, таким случаем увеличивается скорость создания, качество соединения. Во избежание рисков появления трещин, применяется обратно ступенчатая технология нанесения швов. Треть длинны обрабатывается после того, как выполнено наплавление с другой стороны.

Процесс исполняется нижним положением, углом вперед, противоположным расположением от стороны сварки. При работе применяется механическим воздействием, с помощью молотка либо кувалды. Для надежной установки на месте, используются подкладки из стали. Сварка меди инвертором обеспечивает надежное соединение, применяемые материалы в виде проволоки повышают требования к прочности, однако негативно воздействуют на пластичность.

Полуавтоматом

Промышленными предприятиями, при больших объемах, применяются автоматические либо полуавтоматические сварочные аппараты. Процесс может производиться роботизированной техникой, либо вручную на шланговых полуавтоматических станциях. Малая толщина спаиваемых участков потребует использования неплавящегося приспособления и специального флюса.

Перед сваркой меди полуавтоматом производится зачистка кромок. Фаскосниматель применяется при больших деталях, форма обработки соответствует V образной, угол раскрытия 60 градусов. Технологический зазор необходим при стыковке тонких механизмов, крупные обрабатываются без зазоров. В первом случае, следует применить подкладку, иначе через шов будет вытекать расплавленный металл.

Сварка меди полуавтоматом

Крупные части невозможно качественно соединить без предварительного подогрева, температура всей полости не должна быть ниже 250 °. Небольшими кусками допускается местный нагрев, что значительно экономит затрачиваемое время. При работе полуавтоматическими установками применяется тонкая проволока сварочного назначения. Прочность крепления зависит от выбранного флюса и сварочной проволоки, а также составляющей основы материала.

Профессионалами, долгое время проработавшими с медными изделиями, аргонный метод определен как один из качественных. Аккуратный шов может быть исполнен на декоративных элементах. Постоянным током сварка выполняется вольфрамовым инструментом, при переменном напряжении обрабатываются сплавы алюминиевой бронзы. Сварка меди аргоном производится при соответствии с некоторыми параметрами:

  • Толстые материалы возможно соединить без применения присадочной проволоки.
  • Горелка водится колебаниями, т.е. зигзагами, тем самым обеспечивается надёжная спайка металла. В случаях применения присадки, она должна располагаться над пламенем горелки.
  • Во избежание прожогов, тонкие элементы свариваются короткими швами. Горелка по окончании шва должна постепенно отводиться.
Читать еще:  Страны лидеры по запасам меди

За исключением аргона, может найти применение азот, гелий и другие газы на их составе. Аргон наиболее часто применяется при стыковании меди, с применением различных присадочных проволок. В домашних условиях ролью прутков могут выступать обычные провода, обезжиренные и зачищенные от оболочки.

Газовая сварка

Технология газовой сварки подразумевает использование бор содержащих флюсов. Получение прочного шва достигается при затратах большого объема газа, до 200 л/час. Процесс производится ускоренным темпом во избежание появления трещин и других неблагоприятных условий.

Присадочная проволока при воздействии газовой горелки должна иметь температуру плавления ниже материала, при спаивании широких зон допускается применять несколько горелок. Применяемая присадочная проволока должна состоять из идентичного свариваемого материала.

Угольным электродом

Процесс ручной работы инструментами угольного типа используется в низко ответственных конструкциях. Угольный электрод используется для обработки частей толщиной до 15 мм, если предстоит производство деталей крупного размера, используются графитовые присадки. Процесс происходит постоянным напряжением длинной дугой, при прямой полярности.

Угольные электроды для сварки

Присадка располагается на небольшом расстоянии от ванны, без погружения в нее. Угол действия электродом для сварки меди составляет 30 °, за создание защитной ванный отвечает боровой флюс с 95% содержанием вещества. В случае превышения толщины металла, более чем на 5 мм, стыковка происходит разделением кромок.

Инвертором угольным электродом

Электроды угольного типа плавятся при трехкратно превышающей обычные изделия температуре. Моментальный нагрев и небольшой расход инструмента позволяют значительно сэкономить, используя инвертор. Работа происходит на пониженных токах, поэтому требуется соответствующий опыт.

Обрабатываются большинством случаев тонкие участки, шов получается качественным, ровным и устойчивым к процессам окисления. Мобильность инверторного аппарата позволяет эксплуатировать его в различных условиях, соединять электрическую проводку.

Сварка нихрома с медью

Нихромовые детали обычно стыкуются с помощью графитовых электродов. Горение дуги происходит устойчивым порядком, длина варьируется в зависимости от параметров напряжения тока, достигает до 55 мм.

Плавление электрода исключено, наконечник способен нагреваться до необходимой к плавлению меди температуре. Структура такова, что происходит термоэлектронная реакция, позволяющая производить действия нагретым приспособлением при мощности от 10А. Достоинством можно отметить удобство эксплуатации, в следствие отсутствия прилипания, а также экономичность.

Сварка угольным электродом в домашних условиях

Самостоятельно изготовить аппарат достаточно затруднительно. Производить сварку меди в домашних условиях позволит недорогой инвертор, предлагаемый на строительном рынке. Модельный ряд предлагает отличительные характеристики мощности и выходного напряжения разновидности, данное условие позволяет выбрать устройство по карману.

При сварке небольших медных частей достаточно инвертора малой мощности. Подключение производится от домашней сети, современные устройства не воздействуют на бытовую проводку повышенными нагрузками.

Наиболее доступны по цене графитовые приспособления, позволяющие в домашних условиях соединить проводку, отремонтировать испорченный радиатор автомобиля.

Сварочный аппарат для меди

Основные агрегаты определены как полуавтоматические, автоматические, аргонные, инверторные агрегаты. Каждый из аппаратов выполняет работы различным способом производства, оснащен отличительными характеристиками.

  1. Соединение медных пластин может осуществляться аргонной средой органами вольфрамового типа. Инверторы современного типа питаются от бытовой сети, оснащены автономной системой охлаждения, имеют малый вес.
  2. С проволокой применяется полуавтоматические установки. Существуют различные узлы, в том числе и отечественные, не уступающие импортным аналогам по производительности.
  3. Медные провода также соединяются инвертором, основной особенностью является экономичность, низкое потребление электроэнергии. Защита от залипания, горячий старт позволят действовать начинающему мастеру без предварительного обучения.

Самодельный сварочный аппарат для сварки угольными электродами

При домашнем использовании наилучшим выбором является агрегат мощностью до 3,5 кВт. Выдаваемой мощности достаточно для соединения меди толщиной 5 мм. Низко ресурсные механизмы не навредят бытовой электросети, предотвратят выход из строя приборов.

Трудности при сварке

Необходимо следовать рекомендациям мастеров, т.к. металл отличается по характеристикам от других составляющих. Основные трудности и моменты, возникающие в процессе:

  • Жидко текучесть осложняет соединение швов вертикальным положением. Нижним положением сваривание производится с применением прокладки, вертикальные произведения доступны в кратковременном режиме.
  • Высокая степень теплопроводности материала, потребует использования способов отвода тепла из зоны стыковки.
  • Линейное расширение при нагреве влияет на повышенную склонность к деформации, образование трещин.

Также следует помнить про способность поглощать кислород и водород, при воздействии высоких температур. Склонность к окислению требует применения специальных гелей, состоящих из кремния, фосфора либо марганца.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сварка меди

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

Особенности сварки меди

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

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

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

Ручная дуговая сварка медных сплавов

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

Технология сварки меди заключается в следующем.

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

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

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

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

Полезные советы

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

Ручная аргонодуговая сварка

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

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

Сваривание угольными и графитовыми электродами

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

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

Сварка меди и алюминия

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

Читать еще:  Как соединить медную трубку со штуцером

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

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

Сварка меди со сталью

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

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

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

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

Как осуществляется сварка меди, используемые технологии

В описании сварочных работ отдельной категорией приходится рассматривать сварку меди, благодаря ее уникальным химическим и физическим свойствам. Изделия из меди достаточно часто встречаются в быту и на производстве. Этот металл обладает неплохой теплопроводностью, хорошо проводит электрический ток, устойчив к коррозии и пластичен. Ко всему перечисленному следует добавить эстетические качества.

В связи с востребованностью, медь может применяться сегодня в самых различных сферах. Логично предположить, что и работы, связанные со сваркой данного металла, вызывают огромный интерес, как у профессиональных сварщиков, так и у начинающих мастеров. В частности, актуальным считается вопрос о возможности сварки меди в домашних условиях.

Отличительные особенности

Первое, что следовало бы подчеркнуть при рассмотрении процедуры сварки меди, — это зависимость хода работ от сплава. В действительности используется медь далеко не в чистом виде. На практике приходится дело иметь с различными примесями и сплавами. Чем чище медь, тем легче проводить подобные работы. Однако количество металла в примеси является не самым главным определяющим нюансом. Основные особенности и сложности, возникающие при ведении сварочных работ, должен знать каждый мастер.

  • Медь, являясь представителем цветных металлов, быстро окисляется. В результате химической реакции с кислородом на поверхности металла образуется пленка – окисел. Она достаточно жаропрочная, поэтому существенно препятствует свариванию. На подготовительном этапе следует в обязательном порядке избавиться от этой пленки.
  • Следует учитывать коэффициент теплового расширения. Медь в процессе нагревания расширяется достаточно сильно. При охлаждении происходит обратный процесс. Если формированию шва это никак не препятствует, то после его застывания будут наблюдаться разрывы и трещины.
  • Жидкий металл поглощает кислород и водород. Закись меди имеет другую температуру плавления, нежели чистый металл, что существенно осложняет работу. Водород, вступая в реакцию с кислородом, образует внутри жидкого металла пузырьки с водяным паром. После сварки в зоне шва наблюдаются трещины, а сам металл становится пористым.
  • Изменение температуры в широких диапазонах за малые промежутки времени приводит к реструктуризации кристаллов. Мелкозернистая структура превращается в крупнозернистую. Такие изменения приводят к повышению хрупкости меди в зоне шва.
  • Внутренние дефекты свариваемых деталей возникают при плавлении и кристаллизации. Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности, медь быстро плавится и после этого сразу же кристаллизуется.
  • Показатель текучести данного металла в несколько раз превышает показатель для стали. При работе с толстыми заготовками приходится нагревать материал до высоких температур. В таком случае проплавка кромки практически невозможна. Именно с проблемой текучести при сварке меди применяют двустороннюю технологию. Следует помнить, что сложны вертикальные и потолочные работы.
  • Такие свойства меди, как прочность и пластичность, зависят от температуры. Если температура металла находится в пределах 200°C градусов, то эти параметры достаточно высокие. Но при дальнейшем нагревании металла происходит их резкое снижение. Для меди температура в 550°C градусов является критической, так как пластичность практически исчезает. Это еще один фактор, который способствует появлению трещин в зоне ведения сварки.

Еще раз отметим, что чистую медь легче сваривать, чем медь с различными примесями. Также неприхотлива и раскисленная медь. Это металл с низким содержанием кислорода.

Но, к сожалению, на практике подобные материалы встречаются редко, поэтому для качественной сварки приходится применять флюсы, присадки, а работу вести в среде защитного газа. В качестве присадок используются такие раскислители, как марганец, кремний, алюминий. Имея в наличии электроды, стержни которых содержат перечисленные элементы, можно медь варить в режиме ручной дуговой сварки (MMA).

Подготовка металла

Качественный результат сварки меди зависит не только от выверенных действий сварщика, но и от проведенного подготовительного этапа. Сначала следует обратить внимание на форму заготовки. Обычно это труба или лист. Первая процедура связана с кроением. По размерам вырезают нужную заготовку. В некоторых случаях приходится деталь порезать на несколько частей.

Медь неплохо поддается обработке, поэтому резать ее можно при помощи трубореза, шлифовальной машины или станка. Возможно применение плазменно-дуговой резки.

Разделка кромок – обязательная процедура. Предполагается исключительно механическая обработка торцов заготовок. Очистив поверхность металла от загрязнений, приступают к снятию оксидной пленки. Она видна невооруженным глазом. Деталь без пленки блестит, а окисел представляет собой мутноватый налет. Подготовленные торцы обрабатываются наждачной бумагой или металлической щеткой. После завершения этих работ металл следует обезжирить.

Не следует применять наждачку с крупным зерном, так как на поверхности заготовки могут остаться глубокие задиры. Среди популярных способов обработки детали и присадочной проволоки выступает травление. Это выдерживание заготовок в специальном растворе, приготовленном на основе азотной, соляной или серной кислоты. До нужной концентрации раствор доводится путем смешивания кислоты с водой. После травления поверхности необходимо промыть в воде, а затем просушить.

Медь требует предварительного прогрева в тех случаях, когда толщина деталей превышает 1 см. Прогрев газовой горелкой или в печи также входит в перечень подготовительных работ. Перед непосредственным свариванием детали совмещают так, чтобы между кромками образовывался небольшой зазор. Фиксировать заготовки можно струбцинами или прихватками, очищенными от инородных частиц. К дополнительным приспособлениям относят экраны для защиты места сварки от ветра и графитовые подкладки. Графит хорошо отводит тепло. Помимо этого, подкладка препятствует растеканию расплавленного металла.

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка, если она для данного металла целесообразна, имеет преимущество в технико-экономическом плане. Режим ручной сварки характерен достаточно высокой производительностью при наличии навыков у сварщика. Если быть более точным, то к дуговой сварке можно отнести не только работы в режиме MMA. Это и автоматическая сварка под флюсом, а также сварка в среде защитного газа. Но традиционно принято ручную дуговую сварку рассматривать, как отдельный вид работы.

Перед подготовкой следует уделить внимание выбору метода разделки кромок. Если толщина металла варьируется в пределах от 6 до 12 мм, то кромки разделываются под углом 60-70° градусов друг к другу. При наличии подварочного шва с противоположной стороны угол между кромками уменьшается до 50° градусов. Зазор между кромками должен составлять 2% от длины шва. Возможна сварка и без раздвигания листов. В этом случае заготовки предварительно прихватываются в участках, расположенных на расстоянии 30 см друг от друга. Не необходимо помнить, что при отсутствии зазора обычно происходит перегрев металла с последующим образованием трещин.

Если толщина заготовки превышает 12 мм, то рекомендуется произвести Х-образную разделку кромок. Она пригодна для двусторонней сварки. Но такой способ разделки достаточно сложен, поэтому можно оставить М-образную разделку, но следует помнить, что возрастет расход электродов и придется применять подкладки. Предварительный прогрев подразумевает доведение температуры кромок до значения 300-400°C градусов.

Ручная дуговая сварка меди осуществляется покрытыми электродами. Защитное покрытие электродов препятствует окислению шва, стабилизирует дугу и предотвращает пористость. В качестве электродного стержня выступает медная проволока. Она может содержать легирующие примеси (кремний, марганец). Допускается использование бронзовых стержней БрКМц3-1(CuSi3Mn1) или БрОФ4-03. Подобные стержни при сварке легируют медь кремнием, марганцем или фосфором, а также производят раскисление металла. К популярным маркам можно отнести такие, как «Комсомолец-100» и серию «АНЦ/ОЗМ».

Сварка меди и ее сплавов ведется при постоянном токе с обратной полярностью. Использование переменного тока теоретически возможно, однако не дает желаемой стабильности дуги. Также при переменном токе наблюдается разбрызгивание метала. Чтобы правильно выбрать режим сварки, необходимо пользоваться специальными таблицами. Ориентироваться можно на следующие показатели:

  • толщина детали – 2 мм, диаметр электрода – 3 мм, сила тока – 120 А;
  • толщина – 3 мм, диаметр – 4 мм, сила тока – 160 А;
  • толщина – 5 мм, диаметр – 6 мм, сила тока – 300 А;
  • толщина – 10 мм, диаметр – 8 мм, сила тока – 400 А.

Чем больше толщина заготовки, тем в большей степени возникает необходимость ведения сварки в несколько слоев. Тонкие листы свариваются за один проход. Технология наложения шва имеет свои особенности. Она выполняется участками по 200-300 мм. Будущий шов делят в соотношении 1 к 2. Сначала в одном направлении заваривается наибольший участок, а затем во встречном направлении – меньший. Практика показывает, что подобная технология повышает качество соединения и избавляет от трещин.

Применение угольных и графитовых электродов

Подобный тип сварки не нашел широкого применения, так как не дает высоких показателей прочности шва. Угольные электроды выбираются в случае работы с малоответственными изделиями, толщина которых не превышает 1,5 см. При увеличении толщины приходится выбирать графитовые электроды. Стержни затачиваются на конус. Сварка ведется при прямой полярности постоянным током.

В процессе формирования шва присадку в виде прутка не погружают в зону, а держат на расстоянии 5-6 мм. Угол между прутком и плоскостью должен составлять 30° градусов. Защитным средством от окисла служит флюс. В его состав входит плавленая бура и магний. Пруток предварительно погружается в жидкое стекло, затем на него наносится флюс.

Читать еще:  Полировка меди до зеркального блеска

При толщине кромок выше 5 см их приходится разделывать с образованием угла 70-90° градусов. Чтобы металл не растекался, используют графитовую подкладку. Важным является процедура предварительного подогрева до 800°C градусов и последующего охлаждения.

Аргонодуговая

Аргон выступает в качестве защитного газа, способного вытеснять атмосферный кислород и препятствовать образованию окисла. Сварка выполняется неплавящимся электродом из вольфрама. При работе с массивными деталями предусмотрено их предварительное нагревание. Присадкой служит медный пруток, в состав которого входят примеси никеля. Присадка маркируется. Так, МНЖКТ-5-1-0,2-0,02 – это медно-никелевый сплав, а БрКМц 3-1 – бронза.

Способ разделки кромок ничем не отличается от подготовительных работ при ручной дуговой сварке. V-образная разделка подразумевает наличие угла раскрытия кромок в 60-70° градусов. Электрод наклонен на 80° градусов от вертикали. Направление сварки совпадает с направлением острого угла. Особенностью сварки TIG для меди является то, что сварщик в своих манипуляциях должен «расталкивать» присадку по сторонам, обеспечивая более надежное сплавление с кромками.

Под флюсом

Высокое качество шва может обеспечить автоматическая сварка. Именно ее применяют в промышленности, так как механизированный процесс позволяет повысить производительность. Сварка ведется неплавящимся электродом с применением флюса. Детали требуют предварительной подготовки. При наличии зазоров необходимо пользоваться подкладкой.

Присадочная проволока изготовлена из меди М1, М2 или М3. Проволоку предварительно нагартовывают. За неимением такой возможности используют бронзу БрОФ 40-,3 или БрКМц 3-1. следует помнить, что именно медь гарантирует отсутствие трещин в зоне шва. Для ведения подобных работ необходимо оборудование, обладающее механизмом подачи проволоки. Большинство современных инверторов для полуавтоматической сварки оснащены подобной функцией, поэтому работать с медью можно и в домашних условиях.

При соблюдении всех рекомендаций по ведению газовой сварки можно получить качественный шов. Используется баллон с ацетиленом и горелка. Минусом такого процесса является высокий расход газа. Экономить на пламени не получится, поэтому средний расход составляет около 200 литров в час. Пламя горелки направляется по нормали к поверхности. Избежать окисления и возникновения трещин можно путем увеличения скорости сварки, а также отсутствием пауз при наложении шва.

В качестве расходного материала используется проволока, содержащая раскислители. Максимальный диаметр проволоки не должен превышать 8 мм. После разделки кромок поверхность обрабатывают в растворе воды и азотной кислоты. Полученные стыки после сварки отжигают и проковывают при температуре 3000°C градусов, после чего деталь охлаждают в воде.

Если толщина изделий превышает 30 мм, то целесообразно воспользоваться электрошлаковой сваркой. Для меди применяются пластинчатые электроды. Флюс содержит фторид натрия, литий и кальций. Данный процесс характерен высокими токами. Значение тока достигает 1000 А. Метод позволяет вести работы с высокой скоростью и получать отличное качество шва.

Технология и способы сварки меди в домашних условиях

Медь, а также ее сплавы (бронза, латунь) человечество освоило задолго до железа. На сегодня основной потребитель этого металла — электротехническая промышленность. Пользуется спросом она и в других отраслях, а также для бытовых нужд.

Сплавы меди хорошо паяются, но сварные соединения предпочтительнее. Они вдвое прочнее, устойчивы к высокой температуре. Однако варить ее задача не менее сложная, чем детали из нержавейки, либо чугуна.

Она легкоплавка (1080-1083ºС), имеет теплопроводность в шесть раз выше железа и в полтора алюминия. Расплав ее текучестью может поспорить с водой. При трехстах градусах приобретает высокую ломкость.

Вдобавок ко всему легко окисляется, активно растворяет водород, с последующим образованием водяного пара. Все это вызывает остаточные напряжение, образует трещины.

Сварное соединение медных заготовок сложнее чем для других металлов.

Тем не менее, все эти проблемы решаемы, а сварка меди распространенный способ получения изделий из нее.

Ручная дуговая металлическими электродами

Самый распространенный способ соединения — дуговая сварка плавкими электродами. Ее ведут с использованием обычного сварочного аппарата либо инвертора.

До начала работы детали по всей длине стыка зачищают до металлического блеска, и обезжиривают. Детали толщиной до 4 мм варят без разделки кромок, более толстые от 5 до 10 мм разделывают.

Заготовки большей толщины разделывают Х – образным способом, т.е. не только сверху, но и с обратной стороны.

Прежде чем сваривать медь тонкими листами «в стык» сначала выполняют так называемую отбортовку. Эта операция будет заключаться в отгибании края листов 3-5 мм под прямым углом, для предотвращения прожигания заготовок.

Электроды представляют собой медный стержень, с рутиловым покрытием имеющим, основную реакцию (как правило).

Долгое время основным типом рекомендованным ГОСТ были разработанные еще при СССР «Комсомолец – 100», АНЦ-1 и 2. Для бронзы и других сплавов АНЦ-3, АНЦ-3М. На сегодня рынок в дополнение к ним предлагает изделия зарубежных фирм. В основном это ZELLER и ESAB.

Работают на постоянном токе. Полярность устанавливают обратную, т.е. «+» к электроду, «–» к заготовке, на «короткой» дуге, высоким током.

Толстые заготовки (от 6 мм) рекомендуется предварительно прогревать до 250-400ºС.

Качество стыка сильно зависит от того, какой квалификацией обладает сварщик, поэтому ответственные детали этим способом предпочитают не соединять.

Особенностью меди является высокая текучесть из-за чего шов ведут в нижнем положении, либо под небольшим углом. По этой же причине, при сварке трубопроводов желательно обеспечить поворачивание деталей. При невозможности такой операции ручные электродные швы лучше не применять.

Угольными или графитовыми электродами

Подобную методику применяют при создании изделий, не испытывающих значительные нагрузки, толщиной до 15 мм. Работу ведут на длинной дуге, для уменьшения степени контакта наплавляемого металла с образующимся при работе оксидом углерода.

Присадочный материал не погружают непосредственно в сварочную ванну, а подают в дугу на 5-6 мм от ее поверхности.

Листы до 3 мм варят по отбортовке, для более толстого металла дополнительно применяют присадочный пруток. Кроме того, для снижения появления оксидов применяют предварительное покрытие места стыка флюсом из буры, борной кислоты и борного ангидрида.

Массивные заготовки варят графитом, на постоянном токе прямой полярности. Для получения точной дуги их затачивают под 30 градусов.

Пластины от 5 мм соединяют с предварительной разделкой кромок. Во избежание вытекания металла из расплава используют подкладки из графита или асбеста.

Чтобы повысить качество готового шва его проковывают за один, реже за два раза. При этом, толстые заготовки предварительно нагревают до 600-800ºС, а по завершению проковки быстро охлаждают.

Аргонодуговая

Этот тип соединения заготовок превосходит надежностью ручную сварку плавкими электродами, а также обычную дуговую. С помощью этого способа также возможна сварка стали медью в домашних условиях, что позволяет произвести ремонт большинства видов бытовой техники.

Для аргонодуговой технологии используют неплавящиеся электроды из вольфрама. Варят металл на постоянном токе прямой полярности.

Для обеспечения полного провара кромки заготовок разделывают V, либо X – образным способом, под углом до 70 градусов.

Цельность сварочной ванны обеспечивают асбестовыми либо графитовыми обечайками и подкладками.

Учитывая легкую окисляемость металла, для повышения качества присадочные прутки и проволоку применяют с наличием в составе раскисляющих добавок — олова, цинка, фосфора и т.п.).

Для работы используют присадочные прутки следующих марок:

  • МНЖКТ-5 — медно-никелевый сплав, оптимален для работы по чистой меди;
  • БрКМцЗ-1 и БрКМцЗ-2 — бронзовый сплав, используется для работы по сплавам (латунь, бронза);
  • DT-CuZn, и аналоги — для изготовления комбинаций с другими металлами, работы по меди и ее сплавам;
  • TIG CuSi3 и аналоги (напр. БАРС CuSi3) — применение по чистой меди, сплавам, работы по наплавке слоя на низколегированные стали.

Помимо аргона при сварных работах используют гелий, либо гелиево-аргоновую смесь, где второго газа содержится порядка 70%.

На автоматах или полуавтоматах под флюсом

Сварка под флюсом обеспечивает самый качественный шов по сравнению с вышеперечисленными способами.

Сварка меди полуавтоматом ведется в среде углекислого газа. Подачу флюса при этом способе осуществляют специальной присадочной проволокой.

Автоматическая сварка под слоем флюса требует стационарного дорогостоящего оборудования, поэтому при скорости и качестве используется только на предприятиях.

Технологически процесс предельно прост: будущий стык засыпают флюсовым порошком, после чего ведут процесс с подачей присадочной проволоки. При этом часть порошка расплавляется, образуя слой шлака. Излишки флюса собирают для повторного использования.

Технологический режим полуавтоматической сварки определяет сам работник, исходя из толщины заготовок, марки металла, окружающих условий, вида стыка, а также других параметров. Сюда входят:

  • диаметр электрода;
  • скорость подачи электрода;
  • скорость движения сварочной горелки;
  • объем и характеристики флюса
  • размерность импульса (при использовании импульсного тока) и т.п.

Автоматическая сварка дает возможность использования не одного, а двух и более электродов. Таким образом даже массивный шов осуществляется за один проход. Кроме того, флюсовая подушка позволяет удержать на месте расплавленный металл сварочной ванны.

Для сварки используют как неплавленые, так плавленые флюсы. Первые, их еще называют керамическими, смесь порошков различных веществ. Вторые изготавливают помолом расплава заранее смешанных добавок. Плавленые флюсы стабильнее по свойствам, поэтому для меди и ее сплавов чаще применяют их. Наиболее популярный тип А20 состоит из кремнезема, глинозема, окиси магния, фтористого натрия и раскисляющих добавок.

Стык полученный под флюсом прочностью не уступает основному металлу.

Помимо электрической дуги для соединения изделий из меди и ее сплавов используют газовые горелки, работающие на ацетилене и кислороде.

Подготовку металла стыка выполняют аналогично электросварке: очищают от грязи, обезжиривают, зачищают до блеска.

Горелку ведут под углом 40-50, а сварочной проволоки 30-40 градусов по отношению к плоскости свариваемых деталей. Мощность ее подбирают по специальным формулам, учитывающим высокую теплопроводность металла.

Присадки используют медные, либо соответствующего сплава. Для повышения качества при изготовлении к ней добавляют раскисляющие вещества.

Контактная

Мы рассмотрели практически все способы того, как сварить медь. Существует и еще один — контактный способ соединения металлов, однако распространения для сварки меди он не получил.

Одна из причин: шов получается не сплошным, поэтому использование для изготовления с его помощью герметичных стыков невозможно. Но главное сложно обеспечить необходимый режим.

В основном этим способом сваривают медные сплавы, в частности бронзу.

На практике распространение получил метод соединения проволоки высоковольтным разрядом. Для него в качестве дополнительного звена сварочной цепи используют мощные конденсаторы, обеспечивающие кратковременный импульс тока.

Контактно – стыковым способом соединяют бруски, трубы, различные погонажные изделия. Но и в этом случае применение ограничивается необходимостью использования сложных приспособлений, сочетающих давление с электрическим разрядом.

В завершение полезное видео о сварке меди в домашних условиях:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector