СВАРКА, РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка цветных металлов

Медь. Ее сварка осложняется большой теплопроводностью, присущей меди (выше в шесть раз, чем у железа), способностью сильно окисляться в расплавленном состоянии. Сварка меди силь­но осложняется наличием примесей, которые всегда имеются в ее составе. Еще одна особенность — медь в расплавленном состоя­нии сильно поглощает водород. А это приводит к появлению внут­ри свариваемого участка пузырьков воды, в результате чего созда­ются напряжения, что является причиной появления большого чис­ла микротрещин. Это явление получило название водородной бо­лезни меди. Чтобы ее предупредить, следует снижать количество водорода в зоне сварки. Для этого перед сваркой производят про­калку электродов и флюсов, применяют защитные газы.

Ручная сварка угольным электродом находит ограниченное применение, преимущественно для малоответственных изделий. Угольные электроды целесообразно использовать при толщине меди до 15 мм. При больших толщинах лучшие «результаты полу­чают, применяя графитовые электроды. Сварку выполняют элек­тродами, заточенными на конус (на 1/3 его длины), на постоянном токе прямой полярности. Плотность тока на электроде обычно со­ставляет 200—400 А/см2.

При применении угольного электрода сварку надо вести длин­ной дугой и присадочный материал не погружать в ванну, а дер­жать его под углом приблизительно 30° по отношению к изделию и на расстоянии 5 мм от поверхности расплавленного слоя.

Электрод располагают под углом 75—90° к свариваемому из­делию. Углекислый газ, выделяющийся в процессе сварки, недо­статочно защищает расплавленный металл от окисления, поэтому применяют присадочный материал с раскислителем — фосфором, а также флюс (94—96% прокаленной буры, 6—4% металлическо­го магния). Флюс наносят на смоченную жидким стеклом по­верхность прутка или на свариваемые кромки в виде пудры и про­сушивают на воздухе.

В случае, если толщина свариваемых деталей меди достигает 5мм, стыковое соединение должно иметь угол среза на кромках до 90°. Непосредственно сварку надо вести на асбестовой (графито­вой) основе. Электрод при этом должен иметь угол наклона вперед — 10—20°. Желательна послесварочная проковка по всей длине готового шва.

Соединение из металла толщиной до 5 мм проковывают без подогрева, при большей толщине — с подогретом до 800°С и пос­ледующим быстрым охлаждением. Стыковые швы рекомендуется сваривать в один слой с одной стороны, во избежание снижения механических свойств.

Ручную сварку покрытыми электродами выполняют на по­стоянном токе обратной полярности короткой дугой без попереч­ных колебаний. Возвратно-поступательное движение даст опти­мальное формирование шва. Если дугу увеличивать, это приведет к разбрызгиванию и существенно ухудшит механические свойства шва.

Если толщина свариваемого листа меди (детали) не превыша­ет 4 мм, сварку можно начинать без подготовки скоса кромок и без предварительного подогрева. При толщине выше 5 мм предвари­тельный подогрев необходим (до 300°С) и разделка кромок под >глом 70° обязательна.

Для сварки меди наибольшее распространение получили элек­троды «Комсомолец-100», в которых в качестве стержня использо­вана медная проволока Ml и М2. Разработаны высокопроизводи­тельные электроды марок АНЦ-1 и АНЦ-2, обеспечивающие вы­полнение сварки без подогрева меди толщиной до 15 мм. При не­большом подогреве (до 400°С) эти электроды можно использовать для сварки медных изделий большой толщины.

Бронза представляет собой сплав меди с оловом (оловянис - тые бронзы), кремнием (кремнистые бронзы), марганцем, берил­лием, фосфором и др. По свариваемости бронзы значительно от­личаются друг от друга, поэтому и технология сварки бронз разно­образна. Присадочный материл обычно подбирают близким к химическому составу свариваемого металла. Сварку выполняют постоянным током обратной полярности, не сплошным непрерыв­ным швом, а короткими отрезками.

Латунь — сплав меди с цинком. При сварке латуней лучше всего применять электроды марки ЗТ, учитывающие температуру плавления латуней — 800—1000°С.

Сварка ведется постоянным током обратной полярности ко­роткой дугой. После сварки шов проковывают, а затем отжигают при температуре 600—660°С для выравнивания ее химического состава и придания зерну мелкозернистой структуры.

Сварка алюминия и его сплавов Алюминий. Начать следует с того, что сварка как алюминия, так и его сплавов осложнена тем, что в процессе сварки на поверх­ности расплавленного слоя моментально образуется тугоплавкая пленка оксида алюминия. Эта пленка препятствует процессу сплав­ления отдельных частиц металла. Дело в том, что оксид алюминия плавится при температуре 2050°С, а сам алюминий — 658°С. Что­бы преодолеть эту технологическую трудность, применяют ряд специальных способов.

Первое и важное условие — подготовка к сварке. Соединяемые детали должны быть обязательно обезжирены, при этом уже име­ющаяся на поверхности пленка оксида алюминия удаляется. При­садочная проволока обрабатывается таким же способом. Электрод­ные стержни также очищаются перед нанесением на них покры­тия.

Металл на ширине 80—100 мм от кромки обезжиривают ра­створителями (авиационным бензином, техническим ацетоном), затем механической зачисткой или химическим травлением удаля­ют оксидную пленку.

Удаление пленки оксидов включает следующие операции: трав­ление в течение 0,5—1 мин (состав: раствор едкого натра 50 г и фторида натрия 40 г на 1 д воды);

промывку в проточной воде, осветление в течение 1—2 мин в 30%-м растворе азотной кислоты для алюминия и сплавов типа АМц или 25%-м растворе ортофосфорной кислоты для сплавов типа АМг; промывку в проточной, а затем горячей воде; сушку до полного удаления влаги. Обезжиривание и травление рекоменду­ется выполнять не более чем за 2—4 ч до сварки.

Электроды непосредственно перед сваркой надо просушить в течение двух часов при температуре 200°С.

В связи с тем что алюминиевый электрод плавится в 2—3 раза быстрее стального, скорость сварки алюминия должна быть соот­ветственно выше. Сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода, так как пленка шлака на кратере и кон­це электрода препятствует повторному зажиганию дуги. Для обес­печения устойчивого процесса при минимальных потерях на раз­брызгивание рекомендуется принимать сварочный ток из расчета не более 60 А на 1 мм диаметра электрода.

Сварка металла толщиной до 2 мм осуществляется без при­садки и без разделки кромок, металл толщиной свыше 2чим свари­вают с зазором 0,5—0,7 толщины свариваемых листов или с раз­делкой кромок. Оксидную пленку удаляют о помощью флюсов АФ - 4А.

Рунную сварку покрытыми электродами применяют в основ­ном при изготовлении малонагруженных конструкций из техни­ческого алюминия, сплавов типа АМц и АМг, силумина. Исполь­зование постоянного тока обратной полярности и предварительно­го подогрева (для средних толщин — 250—300°С, для больших толщин — до 400°С) обеспечивает требуемое проплавление при умеренных сварочных токах.

Ручная дуговая сварка изделий из технически чистого алюми­ния производится электродами ОЗА-J, а сварка изделий из силу­минов— электродами ОЗА-2. Разработаны новые электроды ОЗА - НА, которые по технологическим характеристикам существенно превосходят электроды серии ОЗА. При использовании этих электродов обеспечивается мелкокапельный перенос электродного металла, хорошее формирование шва в любых пространственных положениях, легкая отделимость шлаковой корки.