СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка меди

Температура плавления меди колеблется в пределах 1080— 1083°. При 400—600° медь становится хрупкой. Она легко окисляет­ся при нагревании, образуя закись меди (Си20). Закись меди дает с медью промежуточный сплав Си + Си20, располагающийся по границам зерен. Так как температура плавления промежуточного сплава ка 20° ниже температуры плавления чистой меди, то этот сплав способствует образованию горячих трещин при кристаллизации шва.

Расплавленная медь, содержащая закись меди, в присутствии водорода при затвердевании дает мелкие трещины. Это явление, называемое водородной болезнью меди, возникает вследствие сое­динения водорода с кислородом закиси меди и образования водя­ного пара, который при высоких температурах, стремясь расши­риться, вызывает появление трещин в металле шва. Трудность свар­ки меди обусловлена также ее высокой теплопроводностью и жид - котекучестью в расплавленном состоянии.

Чем меньше закиси меди содержится в прокатанной меди, тем лучше она поддается сварке. Примеси мышьяка, свинца, сурьмы и висмута затрудняют сварку меди. Наилучшей свариваемостью обладает электролитическая медь, содержащая не более 0,4% при­месей. Литейная медь, содержащая до 1% примесей, сваривается хуже. Хром, марганец, железо, никель и тантал повышают проч­ность металла шва при сварке меди.

Дуговая сварка ввиду значительной теплопроводности меди тре­бует применения повышенного тока. Сварку производят угольным или металлическим электродом с применением флюсов и покрытий.

Режимы сварки меди угольным электродом приводятся в табл. 46.

Сварку угольным электродом ведут длинной дугой (10—15 мм) на постоянном токе прямой полярности при напряжении 40—55 в.

Во избежание образования закиси меди на границах зерен сварку сле­дует выполнять быстро, без остано­вок и перерывов, со скоростью не ме­нее 0,25 м/мин. Конец присадочного прутка должен находиться между концом угольного электрода и рас­плавленной ванной основного метал­ла, не погружаясь в нее. Электрод держат под углом 70—80°, а приса­дочный пруток — под углом до 30° к свариваемому листу.

Расплавляющаяся проволоке дол­жна каплями поступать в сва­рочную ванну. В качестве присадочного металла используют про­волоку из чистой (электролитической) меди или из фосфористой брон­зы БрОФ9-0,3, имеющей состав: 90,2% меди, 9,27% олова, 0,25% фосфора. Для предохранения металла от окисления и удаления за­киси меди применяют флюсы, составы которых приведены в табл. 47.

Таблица 47

При сварке меди в качестве раскислителей используются алюми* ний, фосфор и кремний. При сварке прутками из БрОФ9-0,3 мож­но в качестве флюса применять смесь из 94—96% буры и 6—4% маг­ния металлического в порошке.

Жидкотекучесть меди выше, чем стали, поэтому кромки свари­ваемых листов нужно соединять плотно, без зазора. Общий угол разделки свариваемых кромок должен равняться 90°. Иногда кром­ки несколько осаживают, утолщая их для последующей проковки и наклепа с целью размельчения зерен металла сварного соедине­ния.^Медь толщиной более 6 мм сваривают с предварительным по­догревом. Листы толщиной от 1 до 3 мм сваривают с отбортовкой кро­мок, без присадочного металла.

Тонкие листы (менее 5 мм) после сварки проковывают в холод­ном состоянии, а толстые — при температуре 200—300°. Проков­

ке подвергается как металл шва, так и переходная зона. Для при­дания металлу шва вязкости и пластичности после проковки его нуж­но отжечь, нагрев до температуры 500—550° с последующим быст­рым охлаждением в воде. При этом металл шва и околошовной зоны приобретает мелкозернистое строение.

При сварке меди металлическим электродом применяют медные электроды с покрытиями, в сосґав которых в качестве раскислите - лей вводятся ферросплавы: ферромарганец, ферросилиций, крем­нистая медь и др. Для защиты обратной стороны шва от окисле­ния в канавку подкладки под швом насыпают флюс того же соста­ва, что и покрытие. Суммарное содержание кремния и марганца в покрытии обычно не превышает 4%. Окись марганца, вступая в соединение с закисью меди, образует жидкоплавкий шлак. В ка­честве шлакообразующих и стабилизирующих веществ в покрытие вводятся полевой шпат, плавиковый шпат, магнёзия, мел и др. Ис­пользуются также медные электроды с многослойным покрытием. В этих электродах нижний слой покрытия выполнен из флюсов, применяемых при автоматической сварке медных сплавов.

Составы этих флюсов приводились выше. Верхний слой состоит из мелового покрытия (75% мела и 25% жидкого стекла) и служит для повышения устойчивости горения дуги. Сварочный ток равен 50—60 а на 1 мм диаметра стержня электрода. При сварке меди металлическим электродом применяется постоянный ток обрат­ной полярности и наиболее короткая дуга.

Медь, содержащую кислорода не более 0,01%, целесообразно сваривать электродами из меди Ml с покрытием «Комсомолец» сле­дующего состава: 50% ферромарганца, 8% ферросилиция, 10% пла­викового шпата, 12% полевого шпата, 20% жидкого стекла (к ве­су сухой части покрытия). Медь с содержанием кислорода более 0,01% следует сваривать угольным электродом с присадочным прут­ком из бронзы БрОФ9-0,3.

Применяются также электроды марки ЭТ, разработанные Бал­тийским судостроительным заводом, со стержнем из кремнемарган­цовистой бронзы БрКМц-3-1, содержащей 3% кремния и 1% марган­ца, и покрытием следующего состава: 17,5% марганцевой руды, 32% плавикового шпата, 16% графита серебристого, 32% ферро­силиция 75%-ного, 2,5% алюминия в порошке. Покрытие замеши­вается на жидком стекле и наносится слоем 0,2 — 0,3 мм на стер­жень диаметром 4—6 мм. Сварка ведется короткой дугой на пос­тоянном токе при обратной полярности, ток выбирается из расче­та 50 о на 1 мм диаметра стержня электрода.

Способ автоматической сварки меди угольным или графитовым электродом под флюсом разработан Н. А. Ольшанским. Угольный электрод диаметром 20 мм устанавливается в автоматическую сва­рочную головку, передвигающуюся вдоль шва с постоянной скоро­стью. Применяется постоянный ток до 1000 а и выше при прямой полярности. Зажимы для электрода охлаждаются водой.

Свариваемые листы помещают на графитовую подкладку и плот­но сдвигают. Кромки листов не скашивают. Вдоль кромок уклады­вают брусочек присадочного металла, а сверху—полоску из латуни ЛТ-90 (меди 90%, цинка 10%), цинк которой служит раскислите - лем. Присадочный металл и латунь укрепляют поперечными мед­ными проволочками через каждые 150—200 мм. Вдоль шва ставят ограничительные продольные планки зажимного приспособления, прочно удерживающие свариваемые листы и прижимающие к ним поперечные проволочки. Шов засыпают флюсом марки ОСЦ-45, под которым производится сварка.

Режимы автоматической сварки меди под флюсом приведены в табл. 48.

Этот способ обеспечивает высокую производительность процес­са сварки и хорошее качество металла шва, но требует специальной подготовки изделия под сварку, о чем говорилось выше.

Применяется автоматическая сварка меди под флюсами ОСЦ-45, АН-20 и АН-348А плавящимся электродом диаметром 1,4—4 мм из меди Ml, М2 и М3 или кремнемарганцовистой бронзы БрКМцЗ-1. Ток используется постоянный, обратной полярности, 100 а на 1 мм диаметра электрода, напряжение дуги 38—40 в, скорость свар­ки 15—2Б м/час. Для листов толщиной более 8 мм желателен пред­варительный подогрев, а после сварки — отжиг с быстрым охлаж­дением.