СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка латуни

Особенности сварки латуни были изложены в главе XV. В настоя­щее время, несмотря на относительно низкую производительность, газовая сварка латунных изделий все еще применяется в промышлен­ности.

Для борьбы с испарением цинка при газовой сварке латуни при­меняют сварочное пламя с большим избытком кислорода, дости­гающим 30—40% против его нормального количества в восстанови­тельном пламени. При сварке латуни в горелку подается от 1,3 до 1,4 м3 кислорода на 1 м3 ацетилена. Избыток кислорода окисляет часть цинка, окись которого образует пленку на поверхности свароч­ной ванны, защищающую нижележащие слои расплавленного метал­ла от дальнейшего испарения цинка при сварке. Кроме того, избыток кислорода окисляет свободный водород в зоне сварки, препятствуя поглощению его расплавленным металлом, что также приводит к снижению испарения цинка и уменьшает пористость шва. Мощность сварочного пламени должна составлять 100 л/час ацетилена на 1 мм толщины основного металла. Скос кромок зависит от толщины свари­ваемого металла (см. табл. 66). Перед сваркой кромки зачищают до металлического блеска, а при наличии на них слоя окалины травят в 10%-ном растворе азотной кислоты с последующей промывкой водой и протирают насухо.

В качестве присадочного прутка применяется латунная прово­лока J1K-62-05,'состоящая из 60,5 4-63,5% меди, 0,34-0,7% кремния, остальное — цинк. Состав этой проволоки разработан ВНИИАвто- геном с целью улучшения процесса сварки латуни, что достигает­ся введением в проволоку кремния в качестве раскислителя, умень­шающего окисление и испарение цинка. При сварке этой проволокой получается плотный беспористый шов с минимальным выделением паров цинка.

Для повышения производительности сварки, если используется проволока J1K-62-05, мощность горелки можно увеличить до 150 л/час ацетилена на 1 мм толщины металла (без заметного увеличе­ния потерь цинка на испарение). В качестве флюса применяется бу­ра или один из составов, используемых при сварке чугуна латунью (см. § 6).

При сварке латуни наилучшие результаты дает разработанный ВНИИАвтогеном газообразный флюс, состоящий из паров летучей бороорганической жидкости БМ-1. Эта жидкость представляет собой смесь метанола (СН3ОН) с 55—70% метилбората В (СН30)3. Перед поступлением в горелку ацетилен пропускается через эту жидкость, заполняющую специальный сосуд — флюсопитатель, где он насыщается парами жидкости и далее идет в горелку. Пары флюса попадают в сварочное пламя, где метилборат сгорает по реак­ции:

2В(СН30)3 + 902 = В203 + 6СОг + 9Н20.

'Борный ангидрид В203 образует в пламени летучую борную кислоту Н3В03, которая осаждается на изделии и вновь разлагает­ся, образуя борный ангидрид, являющийся флюсующим веществом. Содержащийся во флюсующей жидкости метанол полностью сгорает в пламени без образования каких-либо вредных для процесса свар­ки соединений. Расход флюса БМ-1 для получения наплавленно­го металла хорошего качества составляет около 70 г на 1 м3 ацети­лена.

Газофлюсовая сварка латуни с применением флюса БМ-1 поз­воляет значительно повысить производительность, делает процесс почти безвредным для сварщика, обеспечивает получение плотного беспористого металла шва без проковки, с пределом прочности до 38 кгс/мм2, углом загиба 180°, ударной вязкостью 15 кгс м/см2.

Испарение цинка почти не происходит н состав металла шва остается прежним, соответствующим промежуточному составу меж­ду основным и присадочным металлом, в зависимости от доли учас­тия каждого из них в образовании металла шва. Поверхность шва получается чистой от окислов и шлаков, незначительный налет ко­торых легко удаляется протиркой шва тканью. Значительно упро­щается и улучшается процесс выполнения многослойных швов.

В химическом машиностроении находит применение железомар­ганцовистая латунь ЛЖМц-59-1-1, состоящая из 59% меди, 1% марганца, 1 % железа, остальное — цинк. Эта латунь хорошо кует­ся и используется для изготовления толстых профилей, идущих на фланцы сосудов. При сварке заготовок для фланцев кромки профиля после его изгиба на вальцах скашивают под углом 35° без притупления. Скос производят с одной стороны.

Для предупреждения вытекания жидкого металла собранный под сварку стык ограждают графитовыми пластинками. Затем кром­ки нагревают двумя горелками до оплавления, причем расход аце­тилена составляет 1050—1750 л/час. Кромки посыпают бурой и за­ливают расплавленным металлом (латунью марки ЛК-62-05), ко­торый плавится в тигле под слоем древесного угля толщиной в 10 мм для защиты от окисления. Во время заливки кромки шва подо­гревают горелками. После окончания заливки стыка и его охлаж­дения ограждающие плитки убираются и заготовка идет в дальней­шую обработку. Такой способ сварки предложен сварщиком А. И. Романовым и назван ванным.

Сварка стыЪа двух полос сечением 125 X 125 мм занимает 25— 30 мин. Наплавленный металл получается с высокими механичес­кими свойствами: пределом прочности 42 кгс/мм2, удлинением 36%, ударной вязкостью 6,8кгс-м/см2. Если при сварке латуни применя­ется проволока J1-62 и обычные флюсы, то для повышения плотности шов подвергают проковке, заглаживая его заподлицо с основным металлом. При содержании в латуни меди менее 60% проковку ве­дут в горячем состоянии при температуре 650°, а при содержании меди более 60%—в холрдном состоянии. После проковки произво­дят отжиг при 600—650° с последующим медленным охлаждением.

Проковка делает металл шва мелкозернистым, а отжиг устра­няет возможность появления наклепа. Для снятия внутренних остаточных напряжений в латунном изделии, приводящих в даль­нейшем иногда к его растрескиванию, применяют отжиг при 300°. Сварку латуни следует вести в защитной маске (респираторе), по­скольку выделяющиеся пары цинка вредны для здоровья.

Газофлюсовая наплавка латуни на чугун и сталь. При изготов­лении запорной арматуры для пара и газов на стальные и чугунные поверхности клапанов запорных вентилей наплавляются латунные уплотнительные кольца газофлюсовой сваркой, разработанной ВНИИАвтогеном и описанной выше. Этот способ сварки обеспечи­вает плотную беспористую наплавку, прочно связанную с основ­ным металлом. При наплавке не происходит изменения структуры и свойств металла наплавляемой детали.

В качестве присадочного прутка применяют латунь J1-62. Про­волока из латуни J1K-65-05 дает более хрупкий слой в месте сплав­ления латуни с чугуном или сталью, чем проволока J1-62. Металл в месте наплавки нагревается флюсующим пламенем до 650°. При этом на поверхности металла образуется тонкая стекловидная плен­ка шлака.

Пламя горелки с парами флюса БМ-1 окрашено в ярко-зеленый цвет, а его ядро сливается с факелом. Пруток латуни плавится в пламени и жидкая латунь наносится на поверхность стали или чу­гуна в виде валика. При наплавке валика впереди его должна дви­гаться тонкая пленка жидкой латуни, что указывает на хорошее смачивание ею наплавляемой поверхности, обеспечивающее проч­ное сцепление валика наплавки с основным металлом.

Пламя горелки должно быть направлено к поверхности под уг­лом 45°, охватывая с обеих сторон концы прутка и валика. Приме­няется левый способ перемещения горелки вдоль шва без попереч­ных колебаний.

При наплавке не должно происходить испарения цинка и обра­зования пузырей в ванне. Появление их указывает на неправильное ведение процесса и недостаточную защиту флюсом жидкого метал­ла и наплавляемой поверхности. Прочность сцепления наплавлен­ного металла с основным при наплавке на чугун 15 кгс/мм2 (отрыв по чугуну), при наплавке на сталь 30 кгс/мм2 (отрыв по стали).