Сварка меди и ее сплавов

1 слайд
Сварка меди и ее сплавов План урока: I. Трудности при сварке меди II. Дуговая сварка меди III. Газовая сварка меди IV. Сварка латуни V. Сварка бронзы

1 слайд

2 слайд
( I )Трудности при сварке меди  Для сварки меди и ее сплавов могут быть применены все основные способы сварки плавлением. Наибольшее применение нашли дуговая сварка в защитных газах, ручная дуговая сварка покрытыми электродами, механизированная дуговая сварка под флюсом, газовая сварка, электронно- лучевая сварка.

2 слайд

3 слайд
 Трудности при сварке меди следующие: 1. Высокая теплопроводность. Теплопроводность меди при комнатной температуре в 6 раз больше теплопроводности технического железа, следовательно сварка должна производиться увеличенной погонной тепловой энергией, а во многих случаях с предварительным и сопутствующим подогревом основного металла.

3 слайд

4 слайд
2. Легкая окисляемость меди в расплавленном состоянии . Закись меди С u 2 О выпадая по границам зерен способствует образованию горячих трещин, увеличению хрупкости и снижению корозионной стойкости.

4 слайд

5 слайд
3. «Водородная болезнь». Водород проникающий в медь при повышенных температурах сварки реагирует с кислородом закиси меди С u 2 О + 2Н → Н 2 О + С u образует водяной пар , который, стремясь расшириться, приводит к появлению мелких трещин . Это явление при сварке меди называют «водородной болезнью» .  Чем больше содержится кислорода в свариваемой меди, тем значительнее проявляется «водородная болезнь».

5 слайд

6 слайд
 При сварке с подогревом, создающим условия медленного охлаждения водяной пар до затвердевания металла выходит наружу; небольшая часть водяного пара остается между слоем сварочного шлака и поверхностью металла шва. В результате этого поверхность металла шва после удаления шлака становится неровной с мелкими углублениями (« рябой »), что можно избежать при очень медленном охлаждении шва.

6 слайд

7 слайд
4. Склонность к образованию горячих трещин при наличии в меди мышьяка, свинца, сурьмы, висмута и серы . Они практически не растворяются в меди, но образуют с ней легкоплавкие химические соединения, которые, находясь в свободном состоянии, располагаются по границам зерен и ослабляют межатомные связи. В результате под действием растягивающей усадочной силы в процессе охлаждения сварного соединения образуются горячие трещины. Поэтому содержание каждой из вредных примесей: кислорода, висмута, свинца в меди и в сварочных материалах - не должно быть более 0,03% , а для особо ответственных сварных изделий - 0,01% .

7 слайд

8 слайд
5. Повышенная жидкотекучесть меди в расплавленном состоянии затрудняет ее сварку в вертикальном, горизонтальном и особенно в потолочном положениях. 6. Большой коэффициент линейного расширения меди , следовательно, сварочные деформации при сварке конструкций из меди и ее сплавов несколько больше, чем при сварке сталей. 7. Склонность к росту зерна под влиянием сварочного нагрева, следовательно хрупкость соединения.

8 слайд

9 слайд
( II ) Дуговая сварка меди  Дуговая сварка меди производится при повышенной силе сварочного тока , что обусловлено значительной теплопроводностью меди.  Кромки свариваемых деталей соединяются с минимальным зазором из-за высокой жидкотекучести меди. Иногда применяют сварку на стальной подкладке.

9 слайд

10 слайд
 Сварка угольным электродом.  Медные листы толщиной более 6 мм следует сваривать с предварительным подогревом до 150-250°С.  Сварку ведут длинной дугой ( 10-15 мм ), при этом удобнее манипулировать электродом и присадочной проволокой.  Конец присадочной проволоки должен находиться между концом электрода и расплавленной ванной, не погружаясь в нее .

10 слайд

11 слайд
 Для сварки применяют постоянный ток прямой полярности при напряжении дуги 40-50 В . На обратной полярности дуга между угольным (графитовым) электродом и изделием менее устойчива и может поддерживаться только при малой ее длине.  В качестве присадочного металла используют проволоку.

11 слайд

12 слайд
 При сварке прутками из фосфористой бронзы можно в качестве флюса применять смесь состава:  94-96% буры ,  6-4% магния металлического в порошке .  Флюс наносится в разделку и на присадочный пруток.  Сварку во избежание окисления и большого роста зерна ведут быстро и по возможности в один проход .

12 слайд

13 слайд
 Сварка меди покрытыми металлическими электродами дает удовлетворительное качество в случаях, если свариваемая медь содержит кислорода не более 0,01% . При содержании в меди кислорода в количествах более 0,03% сварные соединения имеют низкие механические свойства.

13 слайд

14 слайд
 Медные листы толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок, до 10мм с односторонней разделкой при угле скоса 60 ... 70° и притуплении 1,5 ... 3 мм , более 10 мм - с Х-образной разделкой кромок .  Для сварки меди используют электроды с покрытием " Комсомолец-100 ", АНЦ/ОЗМ-2 , АНЦ/ОЗМ-3 , ЗТ , АНЦ-3 .  Сварку ведут в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности.  Силу тока выбирают из расчета: Ic в =(50÷60)d эл

14 слайд

15 слайд
 Сварку ведут короткой дугой с возвратно-поступательным движением электродов без поперечных колебаний.  Удлинение дуги ухудшает формирование шва, увеличивает разбрызгивание, снижает механические свойства сварного соединения.  Предварительный подогрев делают при толщине 5 ... 8 мм до 200 ... 300 °С , а при толщине 24 мм - до 800 °С .

15 слайд

16 слайд
 Тонкие листы ( менее 5 мм ) после сварки проковывают в холодном состоянии, а толстые ( 5-20 мм )-при температуре 200- 400°С.  Нагревать медь для проковки выше 400°С не рекомендуется, так как при высоких температурах она становится хрупкой .  Ковка выполняется молотком со сферическим бойком с двух сторон сварного соединения нанесением ударов перпендикулярно шву сначала по зонам сплавления, затем по средней части шва и в конце по зоне термического влияния. Повторять удары по одному месту нельзя , это может вызвать образование трещин от наклепа.

16 слайд

17 слайд
 Для придания металлу сварного соединения вязкости и пластичности после проковки рекомендуется нагреть его до температуры 550- 600°С и быстро охладить в воде . Эта термообработка гарантирует мелкозернистое строение металла .

17 слайд

18 слайд
( III) Газовая сварка меди  Газовая сварка медных листов толщиной до 10 мм выполняется пламенем мощностью 150 дм 3 ацетилена /ч на 1 мм толщины металла. Листы большей толщины сваривают пламенем из расчета 200 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла.

18 слайд

19 слайд
 Сварку лучше производить одновременно двумя горелками с двух сторон нормальным пламенем , с тем чтобы не допускать образования в сварочной ванне окислов меди.  Сварка меди науглероживающим пламенем не допускается , так как при этом образуются поры и трещины в шве вследствие образования СО 2 и Н 2 О по реакциям: СО + С u 2 О → СО 2 + 2С u Н 2 + С u 2 О → Н 2 О + 2С u

19 слайд

20 слайд
 Шов заполняется за один слой. Многослойная газовая сварка вызывает перегрев металла и трещины в швах. Чтобы избежать перегрева меди, сварку следует вести с высокими скоростями нагрева и охлаждения сварных соединений.  Металл толщиной до 2мм сваривают встык без присадочного материала, при толщине 3мм и более применяют скос кромок с углом разделки 90° и притуплением 1,5-2мм .

20 слайд

21 слайд
 Присадочной проволокой служит чистая медь или медь с содержанием раскислителей: фосфора до 0,2% и кремния до 0,15-0,30% .  Проволоку подбирают диаметрами от 1,5 до 8 мм в зависимости от толщины свариваемых листов; проволока диаметром 8 мм употребляется для листов толщиной 15мм и более.

21 слайд

22 слайд
 Газовая сварка меди производится с флюсами, которыми пользуются при дуговой сварке угольным электродом.  Высокое качество сварного соединения получают, применяя газофлюсовую сварку , при которой порошкообразный флюс засасывается ацетиленом и подается непосредственно в пламя горелки от специальной установки КГФ- 2-66, разработанной ВНИИавтогенмашем .  Применение проковки еще более улучшает механические свойства сварных соединений.

22 слайд

23 слайд
( IV )Сварка латуни  Основные трудности и особенности сварки медных сплавов, те же, что и при сварке меди.  Латунь представляет собой сплав меди с цинком, температура плавления латуни 905°С.  Специфической особенностью при сварки латуни является интенсивное испарение цинка , так как температура его испарения 906°С следовательно снижается его содержание в металле шва и ухудшаются механические свойства соединения.  Кроме того пары цинка ядовиты!

23 слайд

24 слайд
 Сварка латуней покрытыми электродами находит ограниченное применение, в основном для исправления брака литья. Это объясняется сильным испарением цинка при дуговой сварке по сравнению с газовой сваркой, дуговой под флюсом или дуговой в защитном газе  Для уменьшения выгорания цинка применяют сварку на пониженной мощности и применяют присадочный металл, содержащий кремний (он создает на поверхности расплава защитную окисную пленку SiO 2 , препятствующую испарению цинка).

24 слайд

25 слайд
 Для дуговой сварки латуни применяют электроды с покрытием ЗТ , разработанные Балтийским заводом в Ленинграде.  Состав электрода следующий:  стержень из кремнемарганцовистой бронзы БрКМц 3-1 , содержащей 3% кремния и 1% марганца;  покрытие из 17,5% марганцевой руды, 13% плавикового шпата, 16% серебристого графита, 32% ферросилиция 75%-ного , 2,5% алюминия в порошке.

25 слайд

26 слайд
 Сварка ведется постоянным током при обратной полярности короткой дугой с целью снижения выгорания цинка.  От вытекания металла стык защищают прокаленной асбестовой подкладкой с обратной стороны стыка.  При толщине листов до 4 мм сварку ведут без разделки кромок. При толщине листов более 4 мм разделка кромок такая же, как и для стали.  После сварки шов проковывают , а затем отжигают при 600-650°С для выравнивания химического состава и придания металлу мелкозернистой структуры.

26 слайд

27 слайд
 Сварку латуни можно выполнять угольным электродом на постоянном токе при прямой полярности с применением флюсов.  Наибольшее распространение получил флюс БЛ-3 состава: 35% криолита, 12,5% хлористого натрия, 50% хлористого калия, 2,5% древесного угля.  Латунь толщиной до 10 мм сваривают без подогрева , более 10 мм - с подогревом до 300-350°С .

27 слайд

28 слайд
 Газовая сварка латуней обеспечивает лучшее качество сварных соединений, чем дуговая покрытыми электродами.  Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут окислительным пламенем; при этом на поверхности сварочной ванны образуется жидкая пленка окиси цинка , препятствующая его испарению.  Избыточный кислород окисляет часть водорода пламени и поглощение жидким металлом водорода уменьшается.

28 слайд

29 слайд
 Для удаления окислов меди и цинка при газовой сварке пользуются флюсами того БЛ-3.  Для уменьшения испарения цинка и поглощения сварочной ванной водорода ядро пламени должно находиться от свариваемого металла на расстоянии в 2-3 раза большем, чем при сварке стали.

29 слайд

30 слайд
 Для газовой сварки латуней ВНИИавтогенмаш разработал присадочную проволоку марки ЛК62- 0.5 (ГОСТ 16130-72), содержащую: 60,5-63,5% меди, 0,3-0,7% кремния, остальное - цинк.  В качестве флюса при сварке этой присадочной проволокой применяют прокаленную буру.

30 слайд

31 слайд
 ВНИИавтогенмаш для сварки латуней разработал самофлюсующую присадочную проволоку ЛКБ062-02-004-05 (ГОСТ 16130-72), содержащую: 60,5-63,5% меди, 0,1-0,3% кремния, 0,03-0,1% бора, 0,3-07% олова, остальное -цинк .  Бор, входящий в состав проволоки, выполняет функции флюса. Применение другого флюса при сварке этой проволокой не требуется.

31 слайд

32 слайд
 Хорошее качество газовой сварки латуней достигается применением флюса БМ-1 , состоящего из 25% метилового спирта и 75% метилбората, или флюса БМ-2 , состоящего из одного метилбората.  Эти флюсы вводятся в сварочную ванну в виде паров . Ацетилен пропускается через жидкий флюс, находящийся в особом сосуде (флюсопитателе), насыщается парами флюса и подается в горелку.

32 слайд

33 слайд
 В пламени флюс сгорает по реакции 2В(СНзО)з + 9О 2 = В 2 Оз + + 6СО 2 + 9Н 2 О.  Борный ангидрид В 2 О 3 является флюсующим веществом.  Применение флюса БМ-1 повышает производительность сварки, дает металл шва с высокими механическими свойствами и обеспечивает почти полную безвредность процесса для сварщика.

33 слайд

34 слайд
( V )Сварка бронзы  Бронза - это сплавы меди с оловом ( 3-14%- оловянистые бронзы), кремнием (до 1% -кремнистые бронзы), марганцем, фосфором, бериллием и др.  Обычно бронзы применяются для изготовления литых деталей.

34 слайд

35 слайд
 Сварные соединения марганцовистой бронзы ( 0,2-1% марганца) отличаются высокой пластичностью и прочностью, несколько превышающей прочность сварных соединений меди.  Бериллиевые бронзы , содержащие до 0,05% бериллия, образуют сварные соединения с удовлетворительной прочностью.

35 слайд

36 слайд
 Содержание более 0,5% бериллия в медном сплаве приводит при сварке к окислению бериллия; образовавшиеся окислы с трудом удаляются из сварочной ванны. Поэт...

36 слайд