Цветные металлы | Секреты сварки меди и медных сплавов

Влияние высокой теплопроводности
Из-за высокой теплопроводности, коэффициента линейного расширения и степени усадки меди и медных сплавов при сварке с параметрами, аналогичными используемым для низкоуглеродистой стали той же толщины, основной металл плохо плавится, а присадочный металл плохо сплавляется с основным металлом, что приводит к неполному проплавлению. Послесварочная деформация также значительна, что ухудшает внешний вид. Поэтому, даже при высокой теплопроводности,власть Источник тепла используется для сварки, при этом требуется предварительный нагрев перед сваркой или синхронный нагрев во время сварки. Кроме того, чем толще основной металл, тем сильнее рассеивание тепла и тем сложнее достичь температуры плавления.

Высокая склонность сварных соединений к образованию горячих трещин.
В процессе сварки медь может образовывать различные эвтектики с низкой температурой плавления со своими примесями. Более того, медь и медные сплавы не претерпевают аллотропных превращений при нагреве, и в медных сварных швах образуется большое количество столбчатых зерен. В то же время, большой коэффициент линейного расширения и скорость усадки меди и медных сплавов увеличивают напряжение в сварных соединениях, что дополнительно усиливает склонность к горячему растрескиванию. Поэтому при сварке плавлением часто принимаются следующие меры: ① Строгое ограничение содержания примесей в меди, особенно кислорода; ② Добавление легирующих элементов, таких как кремний, марганец и фосфор, через сварочную проволоку для повышения раскисляющей способности сварного шва; ③ Выбор сварочной проволоки, способной формировать двухфазную структуру, для измельчения зерен сварного шва.

Пористость
В процессе сварки плавлением тенденция к образованию пористости значительно сильнее, чем в низкоуглеродистой стали. Образовавшаяся пористость распределена практически по всем частям сварного шва и включает в себя в основном диффузионную пористость, вызванную растворенным водородом, и реактивную пористость, возникающую в результате окислительно-восстановительных реакций. Поэтому для уменьшения или устранения пористости в медных сварных швах основными мерами являются снижение источников водорода и кислорода, а также использование предварительного нагрева для увеличения времени пребывания расплавленной ванны и облегчения выхода газов.

Изменения в совместной работе
В процессе сварки плавлением, вследствие роста зерен, внедрения примесей и легирующих элементов, а также окисления и испарения полезных легирующих элементов, в сварном шве происходят такие изменения, как ухудшение пластичности, снижение электропроводности, уменьшение коррозионной стойкости и укрупнение зерен. Для улучшения характеристик сварного шва, помимо минимизации термического воздействия и проведения термообработки для снятия напряжений после сварки, основными мерами являются контроль содержания примесей, модифицирующая обработка сварного шва с помощью легирующих элементов и выбор материалов в соответствии с различными требованиями к сварным швам из разных медных сплавов.

Электроды
Электроды для ручной дуговой сварки делятся на три категории: из чистой меди, бронзы и медно-никелевого сплава (см. главу 2). Из-за легкого испарения цинка в латуни ручная дуговая сварка редко используется для латуни. Электроды, как правило, выбираются исходя из состава основного металла, с использованием проволоки с соответствующим составом. Для латуни обычно выбирают электроды с бронзовым сердечником, такие как ECuSi и ECuSnB. Электроды из чистой меди (модель ECu) имеют покрытие с низким содержанием водорода и используются для сварки раскисленной меди или конструкционных деталей из бескислородной меди. Перед использованием электроды необходимо тщательно высушить для удаления влаги. Медные и медно-сплавные электроды соответствуют стандарту GB/T3670—1995 «Медные и медно-сплавные электроды»; для получения информации о конкретном выборе.

Сварочные проволоки и флюсы для дуговой сварки под флюсом
Сварка под флюсом характеризуется высокой тепловой эффективностью дуги и хорошей защитой расплавленной ванны. Процесс сварки заготовок большой и средней толщины в основном аналогичен сварке стали, но с уникальными мерами в конкретных операциях. Можно использовать высокомарганцевый и высококремниевый флюс HJ431, но может происходить переход легирующих элементов в сварной шов; для заготовок с высокими требованиями к качеству соединения предпочтительны флюсы HJ260 и HJ150. Для сварки чистой меди и латуни используются проволоки из чистой меди или бронзы. Медные и медно-сплавные сварочные проволоки соответствуют стандарту GB/T 9460—2008 «Медные и медно-сплавные сварочные проволоки»; для конкретного выбора.

Сварочные проволоки и защитные газы для сварки в инертной газовой среде.
Для сварки тонких и средних медных пластин газовая сварка постепенно вытесняет сварку в защитной среде и дуговую сварку в защитной среде. В качестве неплавящихся электродов обычно используются ториево-вольфрамовые электроды. В сварке в защитной среде инертного газа состав и характеристики сварного шва регулируются с помощью сварочной проволоки в соответствии с требованиями заготовки. Поэтому для сварки чистой меди обычно выбирают бескислородную медную проволоку, такую ​​как SCu1898. Для сварки обычной латуни используются проволоки из оловянной бронзы с бескислородной медью и раскислителями, такими как SCu5210. Для высокопрочной латуни используются проволоки из кремниевой бронзы или алюминиевой бронзы с бронзой и раскислителями, такими как SCu6560 и SCu6100A. Для сварки медно-никелевых сплавов можно выбрать медно-никелевые проволоки, такие как SCu7158. Для сварки бронзы используются соответствующие бронзовые проволоки. Принцип выбора проволоки одинаков как для сварки в защитной среде инертного газа с плавящимися, так и с неплавящимися электродами. Для стыковых соединений с прямыми скосами и толщиной менее 3 мм присадочная проволока не требуется; для толщины более 3 мм присадочная проволока обычно необходима; а для толщины более 12 мм предпочтительнее сварка в защитной среде инертного газа. В качестве защитного газа обычно используется аргон; в особых случаях, таких как сварка чистой меди или высокотеплопроводных медных сплавов, где предварительный нагрев не допускается и требуется большая глубина проплавления, может использоваться смесь 70% аргона и 30% гелия (по объему). Главное преимущество смеси газов заключается в улучшении смачиваемости сварочного металла и повышении качества сварки. Медная и медно-сплавная сварочная проволока соответствует стандарту GB/T9460-2008 «Медная и медно-сплавная сварочная проволока»; для получения информации о конкретном выборе.