Сварка цветных металлов

Особенности сварки цветных металлов

К характерным особенностям сварки цветных металлов относят:

• легкое окисление
• появление тугоплавких окислов, заполняющих сварочный шов при плавлении и повышающих риск возникновения трещин
• потребность в мощном источнике энергии и оперативной работе из-за быстрого остывания материала
• вероятность испарения некоторых составляющих сплава из-за разной температуры плавления
• лучшее взаимодействие с газовой средой по сравнению с черными металлами
• появление оксидной пленки, мешающей сварке
• саму сварку необходимо проводить в зоне с ограниченным объемом кислорода

Невозможно встретить какой-то один цветной металл в чистом виде. Их использование заключается в добавлении в различные сплавы для получения новых характеристик металла. Среди популярных составляющих сплавов применяют никель, медь, алюминий, титан и цинк.

Технология сварки: подготовка к работе

Сварочный процесс для цветных металлов требует тщательной подготовки. Начинают с деталей, которые требуют зачистки, чтобы удалить оксидную пленку. Затем с помощью бензина или растворителя удаляют жиры. Детали следует расположить примерно в 2 мм друг от друга. Рекомендуется проводить эту работу в нижнем положении, так как цветные металлы и их сплавы отличаются повышенной текучестью.

Для защиты сварочной ванны от воздуха сварку осуществляется в среде инертных газов (азот, гелий или аргон). Лучше всего использовать электроды из графита, угля или вольфрама.

Цветные металлы и их сплавы имеют широкое применение в технике для изготовления сварных конструкций и отдельных деталей машин и механизмов. Сваркой исправляют дефекты отливок из цветных металлов и их сплавов, что тоже много значит для производства. Этот вид сварки требует правильного подбора электродов, присадочного металла, флюсов и покрытий, а также режимов сварки и последующей термической, термомеханической или механической обработки. Стоит не забывать и предварительно учитывать высокую теплопроводность большинства цветных металлов, которая может привести к появлению пор.

Сварка цветных металлов осуществляется металлическими электродами с применением флюсов, электродами со специальными покрытиями, также угольными и вольфрамовыми электродами в среде защитных газов. Чаще всего сваривают изделия из меди, латуни и бронзы. Сварку широко применяют также для изделий из алюминия, силумина и дюралюминия. Сварные изделия также изготовляются из алюминиево-марганцовых и алюминиево-магниевых сплавов.

Сварка меди

Медь обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и химической стойкостью. Ее используют в изготовлении кристаллизаторов для непрерывных процессов разливки металла, электрошлакового переплава и электроалюминиево-марганцоличного рода электрических устройств, узлов химических аппаратов, доменных фурм и других изделий. При ручных способах медь сваривают угольными или металлическими электродами с применением флюсов и покрытий. Также применяют сварку в среде защитных газов. При сварке меди угольным электродом в качестве присадочного металла следует применять прутки с содержанием до 0,2% фосфора, до 1% серебра, остальное – медь. В качестве флюса берется смесь состава из обезвоженной буры, борной кислоты и поваренной соли в соотношении 70-10-20.

Если в качестве присадки используют проволоку из обычной электролитической меди, необходимо применять флюс из обезвоженной буры, борной кислоты и фосфорнокислого натрия. Присутствие во флюсе фосфорнокислого натрия обеспечивает лучшее удаление кислот из расплавленного металла. При сварке меди для обеспечения хорошего проплавления основного металла и следующего с присадочным применяют предварительный нагрев. Когда сваривают простые узлы небольших размеров, подогрев может быть выполнен непосредственно угольной дугой. Громоздкие изделия следует предварительно подогревать до температуры 500° С в электрических печах с защитной атмосферой. В качестве защитного газа может выступать азот. Необходимость нагрева в защитной атмосфере вызывается тем, что медь интенсивно окисляется при нагреве выше 400° С.

Сварка проводится в нижнем положении со следующей последовательности: после предварительного подогрева поверхности в месте сварки осыпает флюсом на участок, прогревается электрической дугой до оплавления, затем производится подача металла.

В процессе заполнения шва концом присадочного металла в сварочную ванну дополнительно вносится флюс. При этом расплавленный теплом дуги присадочный металл должен хорошо сплавляться с основным металлом. При недостаточной температуре прогрева места сварки присадочный металл начинает свертываться в шарики, что приводит к непроварам. Заполнение шва необходимо производить за один проход, потому что в случае многослойной сварки в наружных слоях шва могут образовываться поры. После сварки наплавленный металл следует проковать и подвергнуть отжигу с нагревом до 500-550 °С и охлаждением в воде. Проковка и отжиг с быстрым охлаждением повышают вязкость наплавленного металла.

Сварка латуни

При сварке латуни основное затруднение возникает из-за выгорания цинка, который начинает кипеть и интенсивно испаряться при температуре выше 905 °С. Ядовитые пары быстро окисляются на воздухе и выпадают в виде белого налета на окружающие предметы.

Сварка латуни может выполняться всеми способами, применяемыми для сварки меди. Сварку латуни угольным электродом следует производить с применением прессованных или литых прутков из латуни, которые, кроме меди и цинка, содержат кремний. Содержание меди в присадочных прутках должно быть примерно таким же, как и в основном металле, а содержание кремния должно составлять до 3%. При сварке латуни необходимо применять флюсы.

Сварка бронзы

Бронза – сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем и цинком. В зависимости от доли этих добавок бронзы подразделяются на оловянные бронзы (содержат 8-10% олова, 2-4% цинка) и специальные бронзы, к которым относят железомарганцевые, марганцовые, алюминиевые, кремнистые и др. Сварка бронз может осуществляться с помощью как угольных, так и металлических электродов. Бронзовые детали перед сваркой рекомендуется прогревать до 200-550 °С. Для деталей со сложной конфигурацией необходима более высокая температура подогрева.

Сварка бронз производится при исправлении дефектов отливок, ремонте поломанных и изношенных деталей, а также при соединении частей изделий сложной формы. Такие изделия называют сварнолитыми. Сварка бронз производится в нижнем или полувертикальном положении. При сварке стыковых швов и заварке сквозных дефектов необходимо применять подкладки для предупреждения протекания металла. Обычно подкладки производят из стальных листов, асбеста или огнеупорной глины. Их форма обязательно должна соответствовать конфигурации внутренней стороны детали в месте сварки.

Титановые сплавы. Работы с магнием

Титан не является распространенным металлом. Его используют в таких отраслях промышленности как самолетостроение, атомная энергетика и машиностроение.

Качество титанового сплава можно существенно повысить, если снизить содержание азота, водорода и кислорода будет сведено к минимуму. Сварка аргоном должна производится только при использовании этого газа 1-го или высшего сорта. В работе используется постоянный ток прямой полярности.

Работа с магниевыми сплавами проходит с использованием гелия или аргона при переменном токе обратной полярности. При сварке кромки полностью расплавляют и кладут металлическую прокладку с низким уровнем теплопроводности.

Сварка цветных металлов и сплавов из свинца

Основная сложность при работе со свинцом заключается в том, что он имеет большую разницу температур между собственным плавлением и плавлением его оксидов. Плавление свинца происходит при температуре примерно 327 градусов, а его оксиды плавятся при температуре примерно 888 градусов. Свинец является жидкотекучим металлом. Защита сварочной ванночки происходит посредством использования флюса (стеарин, которым натирают кромки, либо смесь стеарина с канифолью).

Виды методов контроля

Качество сварного шва определяется прочностью, пластичностью, структурой шва и зоны около шва, количеством исправлений и стойкостью к коррозии.

Различают два метода контроля в зависимости от вида воздействия на материал:

Разрушающие:

• Механические: изгиб, растяжение, сплющивание
• Металлографические
• Коррозийные

Разрушающие методы контроля обычно проводятся на образцах изделия, при этом образец по составу должен быть идентичен основному изделию.

Неразрушающие виды контроля подразделяются на акустические, магнитные, оптические, вихретоковые, радиационные, тепловые, электрические. Данный контроль проводят основных изделиях. Допускается небольшое нарушения целостности и изменения твердости.

Сварка цветных металлов и их сплавов требует большого опыта и профессионализма.

Заказать услугу