СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка бронзы, латуни и медноникелевых сплавов

Сварка бронзы. Производится при ремонте, исправлении брака литья или обработки, наплавке. Бронзовые изделия можно свари­вать с предварительным подогревом до 350—450° и без него. Проч­ность бронзы при высоких температурах понижается. Поэтому де­таль перед сваркой следует тщательно закреплять во избежание / повреждения от случайных толчков и ударов. При нагревании оло - вянистой бронзы свыше 550° из нее выделяется олово в виде шари­ков, скользящих по поверхности металла, быстро окисляющихся и образующих белый осадок окиси олова. На месте выделившегося олова остаются пустоты, придающие наплавленному металлу по­ристость и уменьшающие его прочность.

Дуговая сварка бронзы производится металлическим или уголь­ным электродом в нижнем положении. Сварку металлическим элект­родом производят на постоянном токе при обратной полярности. При сварке угольным электродом применяют прямую полярность. Ток берут из расчета 30—40 а на 1 мм диаметра металличес­кого электрода. Можно применять и переменный ток, но для боль­шей устойчивости горения дуги выбирать его из расчета 75— 80 а на 1 мм диаметра электрода. Сварку ведут возможно быстрее, без перерывов и поперечных движений электрода.

После сварки литые бронзовые детали отжигают при 450— 500°. Прокатанную бронзу после сварки проковывают в холодном состоянии для получения плотного и урочного металла шва.

Фосфористую бронзу сваривают металлическими электродами состава: 9—11% олова, 0,5—1% фосфора, остальное — медь. Для сварки оловянистой бронзы берутся прутки, содержащие: 8% цин­ка, 3% олова, 6% свинца, 0,2% фосфора, 0,3% никеля, 0,3% же­леза, остальное — медь. Прутки для сварки алюминиевой брон­зы имеют состав: 8,5—9,5% алюминия, 1,5—2,5% марганца, 1% железа, остальное — медь.

При сварке фосфористой бронзы в качестве покрытия приме­няют смесь из 75—80% борного шлака и 25—20% жидкого стекла. Борный шлак получают расплавлением в тигле смеси из 4—5% порошка магния и 95—96% плавленой буры с последующим раз­мельчением ее и просеиванием через сито с 900—1000 отв/см2. Для сварки алюминиевой бронзы используют покрытие состава: 42% хлористого калия, 20% хлористого натрия, 38% криолита, 20—30% жидкого стекла от веса сухой части покрытия.

Если сварку производят угольным электродом, то в качестве присадочного прутка используют проволоку того же состава, что и при сварке металлическим электродом. Флюсом служит смесь из сухих веществ покрытия приведенного выше состава, которую под­сыпают в сварочную ванну.

Наплавка бронзой стальных и бронзовых изделий. Поверх­ности деталей, работающих на трение, наплавляют литыми или про­катанными электродами из бронзы ОСЦ-5-3-20 или АЖ-9-4 состава:

Марка ОСЦ-5-3-20

°/

/о

TOC o "1-5" h z Олово..................... 4—5

Цинк....................... 2—3

Свинец.................... 20—21

Медь.................... остальное

Марка АЖ-9-4

Алюминий................. 5—9

Железо........................ 4—5

Медь................... остальное

Электроды отливаются в формы при температуре 1200*. Шихту расплавляют в графитовом тигле, на коксовом горне или в электро­печи. После отливки поверхность электродов зачищают до металлического блеска. Диаметр электрода 7—8 мм. Наплавка

производится голыми электродами, постоянным током при обратной полярности из расчета 30—35 а на 1 мм диаметра элект­рода.

Наплавляемая поверхность предварительно очищается с помощью зубила, пескоструя или обработкой на станке, тщательно обезжири­вается и посыпается прокаленной при 500—550“ бурой слоем 0,5 мм. Наплавку ведут непрерывно, отдельными валиками, при длине дуги 3—4 мм. После наплавки каждый валик тщательно очищают сталь­ной щеткой и проковывают легкими ударами молотка. Наплавку про­изводят в несколько слоев; толщина каждого слоя 2—3 мм. После наплавки деталь медленно охлаждают в сухом песке.

При наплавке электродами из алюминиевой бронзы АЖ-9-4 на электрод наносится покрытие того же состава, что и при сварке алю­миниевой бронзы. Толщина слоя покрытия 2—2,5 мм. После сушки на воздухе в течение 8 час электроды с покрытием прокаливают в те­чение 1,5—2 час при 140°. Наплавку производят на постоянном токе при прямой полярности, равным 40 а на 1 мм диаметра стержня электрода. В процессе наплавки поверхность Детали посыпают слоем 0,5 мм сухой порошкообразной смеси, применяемой для при­готовления покрытия.

Для наплавки можно применять угольные электроды, исполь­зуя в качестве присадочного материала прутки из бронзы АЖ-9-4, покрытые указанным выше составом. Сварка ведется на постоян­ном токе при обратной полярности.

Для угольного или графитового электрода диаметром 10—12 мм ток должен быть 300—350 а. Наплавляемая поверхность засыпает­ся сухим порошком состава: 5096 криолита, 25% хлористого калия, 25% хлористого натрия. Длина дуги при наплавке угольным элект­родом должна равняться 7—8 мм.

Сварка латуни. Латунь представляет собой сплав меди с цин­ком, имеющий температуру плавления 1060—1100°. При дуговой сварке происходит интенсивное испарение цинка из латуни, что является основной причиной пористости металла шва. В процес­се сварки латуни происходит также поглощение расплавленным металлом водорода, который не успевает выделиться при застыва­нии жидкого металла и образует газовые пузырьки и поры. Это создает дополнительную поверхность, увеличивающую испарение цинка и пористость металла шва. Водород попадает в жидкий ме­талл из покрытия или флюса.

При сварке латуни металлическим электродом применяют пос­тоянный ток при прямой полярности. Сварка ведется в нижнем по­ложении очень короткой дугой. Ток для электрода диаметром 5 мм должен колебаться в пределах 250—275 а, скорость сварки — не менее 0,3—0,4 м/мин. После сварки шов проковывают, а затем от­жигают при 600—650°. При содержании меди менее 60% проковка производится в горячем состоянии при температуре выше 700°. Если в латуни содержится более 60% меди, проковку производят в холодном состоянии. Латунь следут сваривать в один слой. Многослойная сварка не рекомендуется, так как приводит к появлению трещин.

В качестве электрода используется проволока из латуни следую­щего состава: 38,5—42,5% цинка, 4—5% марганца, 0,5% алюми­ния, 0,5—1,5% железа, 1% прочих примесей, остальное — медь. Проволока имеет покрытие, состоящее из 30% марганцевой руды, 30% титанового концентрата, 15% ферромарганца, 20% мела, 5% сернокислого калия, 35% жидкого стекла к сумме сухих частей об­мазки. Покрытие наносится слоем 0,2—0,3 мм. На покрытие, пос­ле его затвердевания наносится слой флюса толщиной 0,9—1,1 мм. В качестве флюса берут борный шлак, замешанный на жидком стекле в тех же пропорциях, что и при сварке бронзы.

При сварке латуни угольным электродом используют такие же флюсы и сварочные режимы, как и при сварке меди. Составы при­садочной проволоки приведены в табл. 49.

Таблица 49

Хорошие результаты при сварке латуни угольной дугой дает проволока из латуни ЛЦМ-40-4,5, содержащая 40% цинка и 4,5% марганца. В этом случае в качестве флюса применяют молотый бор­ный шлак или буру.

Автоматическая сварка латуни плавящимся электродом под флю­сом. Этот способ исследован В. Т. Золотых. Сварка осуществляется с помощью сварочных головок или сварочных тракторов, исполь­зуемых при сварке стали. Возможна шланговая полуавтоматичес­кая и автоматическая сварка. В качестве плавящегося электрода используется медная проволока Ml, М2 или М3. Сварка ведется на постоянном токе при обратной полярности. Применяется флюс AH-348UI или ОСЦ-45; на 100 весовых частей флюса добавляется 10 весовых частей борной кислоты и 20 весовых частей кальциниро­ванной соды, смесь переплавляется и гранулируется. Кромки сва­риваемых листов обрезают под прямым углом к поверхности листа и перед сваркой зачищают на ширину 50 мм в обе стороны от шва.

Стыкуемые листы собирают в приспособлении, обеспечивающем плотное и равномерное их сжатие по всей длине шва.. Зазор между кромками не должен превышать 1 мм. Смещение кромок при сборке (депланация) не должно превышать 1 мм для листов толщиной до 10 мм и 1,5 ли* для листов от 10 до 15 мм. Перед сваркой листы при­хватывают с помощью того же автомата, на котором производится сварка. Количество прихваток должно быть наименьшим. В про­цессе сварки прихватки перекрываются основным швом. Начало и конец шва выводятся на планки, временно привариваемые к обоим концам листов. Сварка может быть односторонней и двухсторонней.

Для формирования обратной стороны шва одностороннюю свар­ку ведут на остающейся подкладке из латуни JI-62 толщиной до 0,8 мм и шириной до 7 мм.

Двухсторонней сварке подвергают листы толщиной свыше8 ли*. Первый слой сваривают на флюсовой подушке. Второй слой свари­вают после тщательной очистки первого слоя от окислов и остат­ков флюса.

Флюс посыпают слоем в 20—30 мм. Вылет электрода из мундшту­ка должен составлять 15—45 мм. Режимы сварки приведены в табл. 50.

Таблица 50

Предел прочности металла шва при сварке латуни JI-62 этим способом составляет 27—30 кгс/мм2, угол загиба не менее 120°. Ч Шов после сварки очищают от остатков флюса и проковывают.

Сварка медноникелевых сплавов. Медноникелевые сплавы, на­пример МНЖ5-1, используются для изготовления труб, устойчи­вых против действия морской воды, вызывающей коррозию чистой меди и сплавов меди с цинком (латуни). Эти трубы широко приме­няются в судостроении. Состав сплава МНЖ5-1 следующий: 4,4—

5% никеля, 1—1,5% железа, остальное—медь. Содержание в спла­ве таких примесей, как мышьяк, сера, свинец и фосфор, не должно превышать 0,01% каждого, сурьмы — ие более 0,005%, висмута — не более 0,002%, углерода — не более 0,03% и кислорода — не

более 0,1%. В отожженном состоянии предел прочности этого спла­ва равен 22—27 кгс/мм2, в нагартованном — 47 кгс/мм2.

Сварка производится на постоянном токе при обратной поляр­ности. При медленном охлаждении наплавленного металла возмож­но выделение железа из сплава, что ухудшает его антикоррозийные свойства. Поэтому сварка должна производиться с максимальной скоростью за один проход и без задержки электрода на. одном месте.

В качестве электрода применяется медноникелевая проволока из сплава МН5 с покрытием состава: 17,5% марганцевой руды, 32,1% плавикового шпата, 16,1% серебристого графита, 32,1% ферросилиция пассивированного, 2,2% алюминия в порошке. Тол­щина покрытия 0,4 мм. Режимы сварки медноникелевых сплавов приведены в табл. 51. .

Таблица 51

Особенно вредной примесью в никеле является сера, образую­щая сернистый никель (NiS), располагающийся по границам зерен и способствующий образованию трещин. Применение проволоки марки НМц-2,5, содержащей 2,5% марганца, уменьшает вредное влияние серы, так как марганец связывает серу, образуя с ней сое­динение MnS, более тугоплавкое, чем NiS. Однако марганец ухуд­шает устойчивость никеля против коррозии. При сварке проволо­кой НМц-2,5 применяется покрытие УОНИ-13/45. Проволокой НМц-2,5 или проволокой из чистого никеля Н1 можно сваривать никель автоматически с применением бескислородных флюсов БКФ и БКФТ.