Заваряване на мед и нейните сплави: методи, технологии и оборудване

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Медта и нейните сплави се използват в различни сектори на икономиката. Този метал е търсен поради своите физикохимични свойства, които също усложняват обработката на неговата структура. По-специално, заваряването на мед изисква специални условия, въпреки че процесът се основава на доста често срещани технологии за термична обработка.

Специално заваряване на медни заготовки

За разлика от много други метали и сплави, медните изделия се характеризират с висока топлопроводимост, което налага увеличаване на топлинната мощност на заваръчната дъга. В същото време е необходимо симетрично отвеждане на топлината от работната зона, което свежда до минимум риска от дефекти. Друг недостатък на медта е течливостта. Това свойство се превръща в пречка при образуването на таванни и вертикални шевове. При големи заваръчни басейни такива операции изобщо не са възможни. Дори малките обеми на работа изискват организиране на специални условия с използване на ограничителни облицовки на основата на графити азбест.

Тенденцията на метала да се окислява също така изисква използването на специални добавки като силиций, манган и фосфорни гелове в някои режими с образуване на огнеупорни оксиди. Характеристиките на медното заваряване включват абсорбцията на газове - например водород и кислород. Ако не изберете оптималния режим на термично излагане, тогава шевът ще се окаже с лошо качество. Големи пори и пукнатини ще останат в структурата му поради активното взаимодействие с газ.

Взаимодействие на мед с примеси

Необходимо е да се вземе предвид естеството на взаимодействието на медта с различни примеси и химични елементи като цяло, поради причината, че в процеса на заваряване на този метал често се използват електроди и проводници от различни материали. Например, алуминият може да се разтвори в медна стопилка, повишавайки неговите антикорозионни свойства и намалявайки окислимостта. Берилий - повишава механичната устойчивост, но намалява електрическата проводимост. Специфичните ефекти обаче ще зависят и от естеството на защитната среда и температурния режим. Така че заваряването на мед при 1050 °C ще улесни навлизането на железния компонент в структурата на детайла с коефициент от около 3,5%. Но при режим от около 650 ° C тази цифра ще бъде намалена до 0,15%. В същото време желязото като такова рязко намалява устойчивостта на корозия, електрическата и топлопроводимостта на медта, но увеличава нейната здравина. От металите, които не влияят на такива детайли, могат да се разграничат олово и сребро.

Основни методи за заваряване на мед

Всички обичайни методи за заваряване, включително ръчно и автоматично, са разрешени в различни конфигурации. Изборът на един или друг метод се определя от изискванията за свързване и характеристиките на детайла. Сред най-продуктивните процеси са електрошлаковата и електродъговата заварка. Ако се планира да се получи висококачествен шев с една операция, тогава е препоръчително да се обърнете към газовата технология. Този подход към заваряване на мед и нейните сплави при ниски температурни градиенти създава благоприятни условия за разкисляване и легиране на детайла. В резултат на това шевът е положително модифициран и издръжлив. За чиста мед могат да се използват техники за електродъгово заваряване с волфрамови електроди и защитни газове. Но най-често те работят с медни производни.

Какво оборудване се използва?

Предварително медните продукти могат да се обработват на стругови, шлифовъчни и фрезови машини, за да се образуват размерни заготовки за заваряване. В индустрията се използва и техниката за рязане с плазмена дъга, която позволява рязане с почти перфектни режещи ръбове. Директното заваряване на мед се извършва от аргоно-дъгови инсталации, полуавтоматични устройства, както и инверторни устройства. Силата на тока на оборудването може да варира от 120 до 240 A, в зависимост от размера на детайла. Дебелината на електродите обикновено е 2,5-4 мм - отново зависи от сложността и обема на работата.

Заваряване с меден аргон

Един от най-популярните методи. По-специално се използва споменатата техника на аргоново-дъгово заваряване, която включва използването на волфрамови електроди. По време на нагряване медта взаимодейства с кислорода, образувайки диоксидно покритие върху повърхността на детайла. На този етап детайлът става гъвкав и изисква свързване на неконсумируем електрод. Например, пръчките от марката MMZ-2 осигуряват оптимално качество на заварката при заваряване на мед с аргон със защитна среда. Ако не е поставена задачата за силно проникване на детайла, тогава може да се използва олекотена версия на заваряване в азотна среда. Това е добър метод за термично действие при ниски напрежения, но дори по-голям ефект по отношение на качеството на заварката може да се постигне чрез комбинирани газове. Опитните заварчици, например, често използват смеси, които съдържат 75% аргон.

Газово заваряване

В този случай се използва кислородно-ацетиленова среда, поради което температурата на пламъка се повишава значително. В работния процес се използва газова горелка. Тази машина е добра в работата си, но ограничените й възможности за настройка не ви позволяват да прецизирате параметрите на заваръчната вана.

Често се използва и методът на разделно термично излагане със свързване на две горелки. Единият служи за загряване на работната зона, а вторият - директно за газово заваряване на целевия детайл. Този подход се препоръчва за дебели 10 мм листове. Ако няма втора горелка,след това можете да извършите двустранно нагряване по линията на бъдещия шев. Ефектът не е толкова качествен, но основната задача е изпълнена.

Позволява техника на газово заваряване и инжектиране на флюс за получаване на чиста структура на фугата. По-специално се използват газови потоци, като азеотропни разтвори на борен метилов етер с метил. Активните пари от такива смеси се изпращат към горелката, променяйки характеристиките на заваръчната вана. Пламъкът в този момент придобива зеленикав оттенък.

Характеристики на заваряване с въглеродни електроди

Метод на дъгово заваряване, който е оптимален за медни сплави. Основната му отличителна черта може да се нарече ергономичност и гъвкавост - поне във всичко, свързано с механиката на извършване на физически действия от оператора. Например, заварчик може да извършва манипулации директно във въздуха, като използва минимален набор от помощно защитно оборудване. Това се дължи на факта, че въглеродните електроди по време на процеса на нагряване отделят достатъчно количество топлинна енергия, върху която е заварена мед с ниска мощност. Процесът се оказва неефективен, но връзката придобива всички необходими механични качества.

Ръчно електродъгово заваряване

Технологията на този метод на заваряване включва използването на покрити електроди. Това означава, че връзката ще получи прилични якостни характеристики, но съставът на структурата на продукта в крайна сметка ще се различава от основния детайл. Специфичните параметри на модификация се определят от свойствата на легиращите деоксиданти,които присъстват в покритието на електрода. Например в активния състав могат да се използват компоненти като нисковъглероден фероманган, флуоров шпат, алуминиев прах и др. Тази технология на заваряване на мед и независимото производство на покрития позволяват. Обикновено за това се използва суха смес, която се омесва в течно стъкло. Такова покритие прави шева по-плътен, но електрическата проводимост на конструкцията е значително намалена. Общият процес на заваряване с покрити електроди се характеризира с голямо пръскане, което е нежелателно за мед.

Дъгово заваряване под флюс

Самият флюс за заваряване с мед е необходим като стабилизатор на дъгата и, най-важното, като защитна бариера срещу негативните ефекти на атмосферния въздух. Процесът се организира с помощта на неконсумативни графитни или въглеродни електроди, както и с консумативи пръти под керамичен поток. Ако се използват въглеродни консумативи, тогава електродите за медно заваряване се заточват, за да образуват плосък връх под формата на шпатула. Към работната зона отстрани се подава и пълнеж, изработен от томбак или месинг - това е необходимо за деоксидиране на структурата на шева.

Операцията се извършва на постоянен ток с нагряване. Няколко защитни бариери поддържат основната структура на детайла, въпреки че най-често опитните заварчици се стремят да подобрят състава на материала с легирана тел. Отново, за да се предотвратят нежелани потоци на стопилка, се препоръчва първоначално да се осигури графитен субстрат,което също ще действа като форма на потока. Оптималната работна температура за този метод е 300-400 °C.

Охранено електродъгово заваряване

Заваръчни събития със свързване на инвертори и други полуавтоматични устройства се извършват в газообразна среда с подаване на тел. В този случай, освен аргон и азот, може да се използва хелий, както и различни комбинации от газови смеси. Предимствата на тази техника включват възможността за ефективно проникване на дебели детайли с висока степен на запазване на механичните свойства на детайла.

Мощният топлинен ефект се обяснява с високоефективни плазмени потоци в горяща газообразна среда, но тези параметри също ще се определят от характеристиките на конкретен модел инвертор. В същото време техниката на аргонно-дъгово заваряване на мед е по-предпочитана по отношение на детайли с дебелина 1-2 mm. Що се отнася до защитната функция на газообразната среда, на нея не може да се разчита напълно. Остава рискът от оксиди, порьозност и негативното въздействие на добавките от жицата. От друга страна, аргонова среда ефективно предпазва детайла от излагане на кислород във въздуха.

Заключение

Медта има много характеристики, които я отличават от другите метали. Но дори и в рамките на общата група от неговите сплави има много разлики, които във всеки отделен случай налагат търсенето на индивидуален подход за избор на оптимална технология за формиране на шев. Например, газовото заваряване е подходящо в случаите, когато трябва да получите силна връзка в голям детайл. Въпреки това, новодошлитетози метод не се препоръчва поради високите изисквания за безопасност при работа с горелки и газови бутилки. Високопрецизните малоформатни заваръчни операции са поверени на удобни и продуктивни полуавтоматични машини. Неопитен оператор също може да се справи с такова оборудване, като напълно контролира параметрите на работния процес. Не забравяйте за важността на газообразните среди. Те могат да се използват не само като изолатор на детайла по време на заваряване, но и като начин за подобряване на някои от техническите и физичните свойства на материала. Същото се отнася и за електродите, които могат да допринесат за положителен ефект на легиране.