Технология и режим газовой сварки меди

Медь находит широкое применение при изготовлении изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов, электрораспределительных устройств, химической аппара- туры и т. д. Многообразие использования меди связано с ее особыми физическими свойствами. Медь обладает вы­сокой электропроводностью и теплопроводностью, устой­чива в отношении коррозии. Плотность меди 8,93 Н/см³, температура плавления 1083°С, температура кипения 2360°С. Трудности сварки меди обусловлены ее физико-химическими свойствами⁴. Медь склонна к окислению с об­разованием тугоплавких оксидов, поглощению газов рас­плавленным металлом, обладает высокой теплопровод­ностью, значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании.

Склонность к окислению вызывает необходимость при­менения при сварке специальных флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления,и растворяющих об­разующиеся оксиды, переводя их в шлаки. Высокая тепло­проводность требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали. Свариваемость Си зависит от ее чи­стоты, особенно ухудшают свариваемость Си наличие в ней В1, РЪ, 3 и Оз. Содержание рг в зависимости от марки Си колеблется от 0,02 до 0,15%, Ш и РЬ придают меди хруп­кость и красноломкость.. Наличие в Си кислорода в виде оксида меди Си₂0 вызывает образование хрупких прослоек металла и трещин, которые появляются в зоне термическо­го влияния. Оксид меди образует с медью легкоплавкую эвтектику, которая обладает более низкой температурой плавления. Эвтектики располагается вокруг зерен меди и таким образом ослабляет связь между зернами. На процесс сварки Си оказывает влияние не только кислород, раство­ренный в меди, но и кислород, поглощаемый из атмосферы. При этом наряду с оксидом меди Си_аО образуется оксид меди СиО. При сварке оба эти оксида затрудняют процесс газовой сварки, поэтому их необходимо удалять с помощью флюса.

Водород и оксид углерода также отрицательно влияют на процесс сварки Си. В результате их взаимодействия с ок­сидом меди Си_аО образуются пары воды и углекислый газ, которые образуют поры в металле шва. Чтобы избежать этого явления, сварку меди необходимо выполнять строго нормальным пламенем. Чем "чище Си и чем меньше она со­держит 0-2, тем лучше она сваривается. По ГОСТ 859—78 промышленностью для изготовления сварных конструкций выпускается медь марок М1р, М2р МЗр, имеющая понижен­ное содержание О_а- (до 0,01%).

При газовой сварке Си нашли применение стыковые и угловые соединения, тавровые и нахлесточные соединения не дают хороших результатов. Перед сваркой свариваемые кромки необходимо очистить от грязи, масла, оксидов и других загрязнений на участке не менее 30 мм от места сварки. Места сварки очищают вручную или механическим способом стальными щетками. Сварку меди толщиной до 8 мм выполняют без разделки кромок, а при толщине свы­ше 3 мм требуется Х-образна.я разделка кромок под углом 45° в каждой стороне стыка. Притупление делаетоя равным 0,2 от толщины свариваемого металла. В связи с повышен­ной жидкотеку честью меди в расплавленном состоянии тон­кие листы сваривают встык без зазора, а листы свыше 6 мм сваривают на графитовых и угольных подкладках. Мощ­ность сварочного пламени при сварке меди толщиной до 4 мм выбирают из расчета расхода ацетилена 150—175 дм³/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, при толщине до 8—10 мм мощность увеличивают до 175—225 дм⁸/ч. При больших толщинах рекомендуется сварка двумя горелка­ми — одной ведется подогрев, а другой — сварка. Для уменьшения теплоотвода сварку выполняют на асбестовой подкладке. Для компенсации больших потерь теплоты за счет отвода в околошовную зону применяют предваритель­ный и сопутствующий подогрев свариваемых кромок. Подо­гревают кромки одной или несколькими горелками.

Пламя для сварки Си выбирают строго нормальным, так как окислительное пламя вызывает сильное окисление, а при науглероживающем пламени появляются поры и трещины. Пламя должно быть мягким и направлять его следует под большим, чем при сварке стали, углом. Сварка проводится восстановительной зоной, расстояние от конца ядра до свариваемого металла 3—6 мм. В процессе сварки нагретый металл должен быть все время защищен пламенем. Сварку выполняют как левым, так и правым способом, однако наи­более предпочтителен при сварке меди правый способ. Свар­ка ведется с максимальной скоростью без перерывов.

При сварке Си рекомендуется свариваемые изделия уста­навливать под углом 10° к горизонтальной плоскости. Свар­ка ведется на подъем. Угол наклона мундштука горелки к свариваемому изделию составляет 40—50°, а присадоч­ной проволоки — 30—40°. При выполнении вертикальных швов угол наклона мундштука горелки составляет 30° и сварку ведут снизу вверх. При сварке меди не рекомендует­ся скреплять детали прихватками. Длинные швы свари­вают в свободном состоянии обратноступенчатым способом. Газовую сварку меди выполняют только за один про­ход.

На процесс газовой сварки Си оказывает большое влияние состав присадочной проволоки. Для сварки в ка­честве присадка применяют прутки и проволоку согласно ГОСТ 16130—72 следующих марок: М1, МСр1, МНЖ5-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2. Сварочная проволока МСр1 содержит 0,8—1,2% серебра. Диаметр присадочной проволоки вы­бирают в зависимости от толщины свариваемого металла и берут равным 0,5—0,75 8, где 5 — толщина металла, мм, но не более 8 мм. Сварочная проволока должна плавиться спокойно, без разбрызгивания. Желательно, чтобы темпе­ратура плавления присадочной проволоки была ниже тем­пературы плавления основного металла. Для предохране­ния Си от окисления, а также для раскисления и удаления в шлак образующихся оксидов сварку осуществляют с флю­сом. Флюсы изготовляют из оксидов и солей бора и натрия. Флюсы для сварки Си применяют в виде порошка, пасты и в газообразной форме Флюсы № 5 и 6, содержащие соли фосфорной кислоты, необходимо применять при сварке проволокой, не содер­жащей раскислителей фосфора и кремния. Сварку Си мож­но выполнять и с применением газообразного флюса БМ-1, в этом случае наконечник горелки надо увеличить на один номер, чтобы снизить скорость нагрева и увеличить мощ­ность сварочного пламени. При использовании газообраз­ного флюса применяют установку КГФ-2-66. Порошкооб­разный флюс посыпают на место сварки на 40—50 мм по обе стороны от оси шва. Флюс в виде пасты наносят на кромки свариваемого металла и на присадочный пруток. Остатки флюса удаляют промывкой шва 2%-ным раствором азот­ной или серной кислоты.

Для улучшения механических свойств наплавленного металла и повышения плотности и. пластичности шва после сварки металл шва рекомендуется проковывать. Детали толщиной до 4 мм проковьшают в холодном состоянии, а при большей толщине — при нагреве до температуры 550— 600°С. Дополнительное улучшение шва после проковки дает термическая обработка — нагрев до 550—600°С и ох­лаждение в воде. Свариваемые изделия нагревают сварочной горелкой или в печи. После отжига металл шва становится вязким.