Сварка меди и сплавов на ее основе требует особого подхода, обусловленного невысокой температурой плавления и другими особенностями металла. Существует много вариантов соединения медных заготовок. Они отличаются в зависимости от условий работы и состава материала.
- Подготовка
- Подготовка
- BUDDY TIG 160 от ESAB
В настоящее время существует несколько технологий сварки меди. Они активно применяются в разных сферах производства и жизнедеятельности. Усовершенствованные технологические процессы дают возможность исключить образование большинства дефектов, включая появление пор и трещин. Выполняются работы привычным для любого сварщика инвертором в среде защитного газа; расходные материалы – проволока и электроды.
Технология сварки меди
Перед началом работы с медью и ее сплавами требуется подготовка. Заготовки вырезаются и подгоняются под размер болгаркой, с помощью фрезерного или токарного станка. Если заготовка имеет толщину кромок 6-18 мм, то предварительно их необходимо подготовить. Их срез делается V- или X-образным. Большое количество деталей сложно подготовить вручную. Оправдано будет приобретение специального кромкореза-фаскоснимателя.
Стыки очищаются от краски, окислов, жиров и грязи. Для получения качественного сварного соединения нужно рабочую зону защитить от атмосферного воздуха. Иногда заготовки нужно предварительно прогреть. Соединяется медь плавящимися электродами на короткой дуге. Длина разряда не должна превышать 4-5 миллиметров. Идеально для этих целей подходит технология импульсно-дуговой сварки. Она выполняется в защищенной среде (как правило, в аргоне) и позволяет сваривать даже тонкие листы металла, формировать шов в любом пространственном положении, в том числе на потолке.
Способы сварки меди
Для сваривания медных заготовок используется различное оборудование – инверторы, аргоновые и газовые аппараты, полуавтоматы. В качестве расходников применяются плавящиеся и неплавящиеся электроды, флюс и присадки. Для работы хорошо подходит дуговая технология соединения металлов.
Для соединения толстых заготовок м толщиной полок 30-35 миллиметров используется электрошлаковый метод. Инвертор хорошо сочетается с угольным электродом. Хорошие результаты дает сваривание меди графитовыми электродами.
Подготовка материала, очистка
Сваривание меди аргоном может выполняться без тщательной подготовки поверхности, достаточно выполнить зачистку абразивным инструментом до блеска, а также выполнить обезжиривание. Однако очистку следует выполнять тщательно.
Для сварки конструкций толщиной 5-12 мм необходимо срезать односторонние кромки , а если более 12 мм – двухсторонние.
Зачистка перед сваркой
Ручная дуговая сварка электродами
Дуговая сварка плавящимися электродами имеет свои достоинства и технико-экономические преимущества, что обусловило целесообразность ее применения. Очень важное преимущество метода заключается в высокой производительности. Вторая – вариативность. Заключается в том, что ручная дуговая сварка выполняется в разных условиях – ручным аппаратом, полуавтоматом; в защитной среде и под флюсом.
Подготовительные работы
Если толщина полок составляет 6-12 мм, то предпочтительней выполнить V-образную разделку кромок. Угол раскрытия должен составлять 60-70 градусов. В ситуации, когда планируется сформировать с внешней стороны подварочный шов, то угол можно уменьшить до 50 градусов.
Сварочные листы предварительно следует расположить под углом относительно друг друга. Угол должен составлять примерно 2,5% длины стыка.
В противном случае рекомендуется заготовки прихватить короткими стежками (до 30 миллиметров) по всей длине через равные промежутки. Прихваты следует делать электродами меньшего диаметра, а между листами оставить зазор шириной 2-4 мм. Если сваривать листы впритык, то высока вероятность перегрева металла, что неизбежно приведет к образованию горячих трещин.
Делая прихваты, сварщик должен отчетливо понимать, что повторный нагрев провоцирует появление в металле трещин. Поэтому, формируя основной шов, перед прихватами делают паузу, вырубают временное соединение и зачищают стык. Такая предохранительная мера позволяет избежать образования трещин и занимает немного времени.
Метал толщиной более 12 мм следует варить после Х-образной разделки кромок. Естественно, что придется проваривать стык с обеих сторон. Прихватки делаются с обратной стороны и зачищаются перед формированием постоянного шва. В исключительных ситуациях, когда сделать Х-образную разделку не представляется возможным, выполняют V-образную. Недостаток такого решения заключается в увеличении расхода электродов (примерно, в полтора раза) и времени на выполнения работы.
Сваривание деталей без предварительной подготовки кромок или же с V-образной разделкой делается на подкладках. Они плотно прижимаются к стыку. Если это невозможно сделать, то под низ насыпается подушка из флюса. Кромки предварительно рекомендуется прогревать до температуры 300-400 градусов Цельсия.
Электроды
Для ручной дуговой сварки меди используются покрытые электроды, поскольку непокрытые приводят к появлению дефектов, окислению шва; а их горение нестабильно. Чаще всего стержни расходников делаются из легированной марганцем или кремнием медной проволоки.
Такие электроды оказывают раскисляющее действие. Покрытие подбирается с таким составом, чтобы обеспечить стабильное горение дуги и образование шлака. В результате шов хорошо формируется, а качество сварного соединения высокое.
Режимы
Для выполнения работ требуется подключение к источнику постоянного тока с обратной полярностью. Переменный ток используется в виде исключения, поскольку не позволяет обеспечить равномерное и непрерывное горение дуги. Использование источника переменного тока оправдано в случаях, когда в составе защитного покрытия расходника есть железо. В такой ситуации сила тока повышается на 40-50%. Сварщику важно учесть, что переменный ток помимо всего прочего способствует разбрызгиванию расплава. Ниже в таблице приведены ориентировочные режимы сварки.
| Толщина меди, мм | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7-8 | 9-10 |
| Диаметр электрода, мм | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 5-7 | 6-7 | 6-8 |
| Сила тока, А | 100-120 | 120-160 | 160-200 | 240- 300 | 260-340 | 380-400 | 300-420 |
| Рабочее напряжение, В | 25-27 | 25-27 | 25-27 | 25-27 | 26-28 | 26-28 | 28-30 |
Производительность составляет 15-18 метров сварного шва за час работы. Чтобы увеличить производительность, нужно использовать бронзовые электроды. Поскольку сплав меди имеет более низкую температуру плавления, то формирование шва занимает меньше времени.
В случае работы с заготовками толщиной более 10 миллиметров и диметра расходного материала 6-8 мм, нужно увеличить силу тока до 500 ампер. Тавровые заготовки соединяются в таком же режиме, как и стыковые. Формирование шва выполняется способом «в лодочку».
Техника выполнения
Детали с толстыми кромками свариваются за несколько проходов. Каждый уложенный слой зачищается перед формированием последующего. Тонкие и средней толщины заготовки желательно соединять за один проход. Выполняется операция обратноступенчатым способом. Длина отдельных участков составляет 20-30 см.
Стык делится на два неравных участка: один длиной 2/3 от общей и другой – 1/3. Первым заваривается участок большей длины по направлению к меньшему. После этого приходит черед короткого отрезка. Такая техника выполнения заметно снижает вероятность образование трещин в соединении.
Сварочные работы выполняются в нижнем положении углом вперед, то есть стержень наклоняется на 15-20 градусов в противоположную от сварки сторону. Если не выдержан оптимальный зазор между кромками, то высока вероятность их вспучивания. Тогда шов периодически нужно подравнивать молотком. Поэтому нельзя использовать графитовые подкладки (они расколются), а лучше брать стальные или медные.
Качество
Посредством ручной дуговой сварки формируются качественные соединения. Проковка стыка улучшает его прочность примерно на 10-20%. Обратная сторона медали: после проковки снижается пластичность.
Сварка медных труб
Для работы подходят электроды «Комсомолец-100». Выполняется процесс на обратной полярности с подключением к источнику постоянного тока. Плотность сварочного тока составляет 50А/мм.
Предварительно рабочую зону нужно прогреть до температуры 250-300 градусов Цельсия. Трубы диаметром до 50 мм греют полностью, а в случае соединения магистралей большего диаметра ограничиваются местным прогревом. Предварительно делают прихватки. По ходу наложения основного шва прихватки удаляются, поскольку повторный нагрев приводит к увеличению числа пор. Нормативная производительность труда при таких работах составляет 15 метров шва за час работы. Нужно избегать перегрева металла свыше 350 градусов Цельсия.
Подготовка к сварке
Медь или ее сплавы разрезают на мерные заготовки шлифовальной машиной, труборезами, на токарных и фрезерных станках, а также плазменно-дуговой резкой. Кромки под сварку подготавливают механическими способами. Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Кромки обрабатывают мелкой наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать абразивы с крупным зерном не рекомендуется. Возможно травление кромок и проволоки в растворе кислот:
75 см3 на 1 л воды азотной;
100 см3 на 1 л воды серной;
1 см3 на 1 л воды соляной
с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом. Конструкции с толщиной стенки 10-15 мм предварительно подогревают газовым пламенем, рассредоточенной дугой и другими способами. Сборку стыков деталей под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор между стыкуемыми заготовками соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и убедиться в отсутствии поверхностных горячих трещин.
Если сварка ведется в нижнем положении, то для улучшения теплоотвода используют специальные приспособления из графита или меди
При сварке на открьтом воздухе стык обустраивают съемными экранами
1 — поток газа; 2 — шов; 3 — экран.
Ручная сварка графитовым или угольным электродом
Данный способ применятся для соединения малоответственный изделий. Угольные электроды применяются в работе с медью толщиной до 15 мм. Заготовки с более толстыми стенками свариваются графитовыми расходниками. В каждом из вариантов требуется подключение к источнику постоянного тока прямой полярности. Плотность тока варьируется в диапазоне 200-400А на квадратный сантиметр.
Присадку не погружают в расплав, а держат на удалении 5-7 мм под углом 30 градусов. Электрод наклоняют незначительно: угол составляет примерно 75-85 градусов. Сварной шов от окисления защищают при помощи флюса, состоящего из плавленой буры (96%) и магния (4%). Предварительно смоченный в жидком стекле флюс наносится на край электрода.
При толщине металла больше 5 мм требуется предварительная разделка кромок. Общий угол составляет 70-90 градусов. Заготовки располагают с зазором до 0,5 мм. В качестве подкладки может служить графитовая или асбестовая пластина. Электрод ведется углом вперед. Заготовки толщиной до 5 мм проковывают без подогрева, а детали с более толстыми стенками предварительно разогреваются до температуры 800 градусов, после чего быстро охлаждают. Желательно сваривать за один проход, поскольку в этом случае обеспечиваются наилучшие эксплуатационные характеристики соединения.
Преимущества
Ремонт, соединение, создание изделий при помощи аргоновой сварки имеют значительное отличие от остальных методов. Достоинства такого способа следующие:
- более чем выгодная цена;
- обеспечение увеличения срока долговечности детали в несколько раз;
- не страшны окисление с азотированием;
- исключено разбрызгивание материала в процессе варки;
- высокая скорость работ.
Специалисты мастерской выполнят работу любой сложности, вне зависимости от назначения изделий, их количества, трудностей. Шву придаётся прочность, долговечность, стопроцентная цельность.
Ручная дуговая сварка с аргоном
Соединение меди в среде защитного газа выполняется вольфрамовыми электродами при прямом подключении к источнику постоянного тока. Металл толщиной свыше 4 миллиметров предварительно прогревается до температуры 800 градусов Цельсия. Для присадки используется пруток из меди, бронзы или медно-никелевого сплава.
При толщине металла свыше 6 мм рекомендована V-образная разделка кромок с углом раскрытия до 70 градусов. Сваривание деталей выполняется углом вперед, стержень удерживается под углом 80-90 относительно заготовки, а присадочный материал – под углом 10-15 градусов.
Сварка автоматом и полуавтоматом под флюсом
Для повышения производительности и улучшения качества сварного соединения в промышленном производстве применяются автоматические и полуавтоматические сварочные аппараты. Соединение деталей из меди небольшой толщины выполняют успешно выполняют под флюсом неплавящимися электродами.
Подготовка
Кромки зачищаются, а заготовки располагаются на удалении 1-1,5 миллиметра. Если толщина полок превышает 6-8 мм, то рекомендуется предварительная V-образная разделка кромок, с суммарным углом 60 градусов. При этом детали можно расположить впритык, без технологического зазора.
Планируя сварку заготовок с зазором, нужно позаботиться о наличии подкладки. В противном случае расплав будет вытекать. Лучше всего использовать флюсовые подкладки, но не стоит слишком сильно прижимать их к заготовкам. Ведь в таком случае ухудшается качество корня сварочного шва.
Сваривать медные детали желательно с предварительным подогревом рабочей области. Если полки небольшой толщины, то можно ограничиться местным подогревом. Толстые стенки необходимо прогревать на протяжении всего процесса сварки. Точно так же следует поступить и при работе с длинными стыками. Температура подогрева составляет 250-300 градусов Цельсия.
Присадка
Для сварки используется медная проволока. Тонкую проволоку предварительно нужно нагартовывать. Если сделать это по каким-либо причинам невозможно, то желательно тонкую медную проволоку заменить на более толстую бронзовую. При этом нужно иметь ввиду, что использование бронзы увеличивает вероятность образования трещин.
Автоматическая сварка заготовок с присадкой из тонкой медной проволоки подразумевает использование специальных протяжных механизмов для автоматизации подачи материала в рабочую зону. Помимо тонкой можно использовать проволоку толщиной 3 и больше миллиметра. Проволоку толще 5 мм для сваривания меди не применяют, поскольку в этом случае требуются специальные источники тока.
Флюсы плавленые и неплавленые
Из числа плавленых флюсов наибольшее распространение получили:
- марганцевые высококремнистые – АН-348, АН348А, ОСЦ-45;
- марганцевые низкокремнистые – ПН-10, АН-51;
- безмарганцевые низкокремнистые – АН-20.
Не менее популярны керамические флюсы, позволяющие легировать расплав и добавлять в его состав раскислители. Состав наиболее востребованных марок таких флюсов приведен в таблице.
| Компоненты | Марка флюса | |
| К-13 | ЖМ-1 | |
| Глинозем | 20 | — |
| Кварцевый песок | 8-10 | — |
| Магнезит | 15 | — |
| Мел | 15 | — |
| Бура безводная | 20 | — |
| Плавиковый шпат | 15-19 | 8 |
| Алюминиевый порошок | 3-3,5 | 0,8 |
| Борный шпат | — | 3,5 |
| Мрамор | — | 28 |
| Полевой шпат | — | 57,5 |
| Древесный уголь | — | 2,2 |
Основное достоинство керамических флюсов заключается в том, что они позволяют работать с источниками переменного тока. Самым активным является флюс марки ЖМ-1. Он обеспечивает стабильные результаты. При его использовании содержание расплава получается максимально чистым. Результаты исследований приведены в таблице.
| Металл | Содержание компонентов, % | |||||
| Cu | Fe | Al | Si | Мп | Прочие | |
| Основной | 99,76 | 0,016 | 0,008 | Следы | — | 0,2 |
| Электродной проволоки М2 | 99,68 | 0,016 | 0,006 | Следы | — | 0,3 |
| Шва | 99,92 | 0,048 | 0,004 | 0,009 | Следы | 0,02 |
Режимы
Чаще всего медь сваривают постоянным током с обратной полярностью под флюсом. Исключение составляет только вариант с использованием флюса ЖМ-1, которому необходим переменный ток. Рекомендованные режимы сварки указаны в таблице.
Режимы сварки под плавлеными флюсами
| Толщина меди, мм | Подготовка кромок | Марка проволоки | Диаметр проволоки, мм | Сила тока, А | Скорость подачи проволоки, м/ч | Скорость сварки, м/ч |
| 2 | Нет | М1,М2,М3 | 1,4 | 140-160 | 120 | 25 |
| 3 | Нет | М1,М2,М3 | 2 | 190-210 | 140 | 20 |
| 4 | Нет | М1,М2,М3 | 2 | 250-280 | 170 | 20 |
| 5 | Нет | М1,М2,М3 | 2 | 310-320 | 210 | 20 |
| 6 | Нет | М1,М2,М3 | 2 | 330-340 | 220 | 20 |
| 4 | Нет | М1,М2,М3 | 3 | 370-390 | 150 | 38-42 |
| 5 | Нет | М1,М2,М3 | 3 | 380-400 | 160 | 30-35 |
| 6 | Нет | М1,М2,М3 | 3 | 460-470 | 175 | 30-35 |
| 81 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 3 | 360-380 | 150 | 20 |
| 82 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 3 | 390-410 | 160 | 20 |
| 101 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 3 | 470-490 | 200 | 20 |
| 102 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 3 | 540-560 | 220 | 20 |
| 121 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 3 | 510-530 | 200 | 20 |
| 122 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 3 | 580-600 | 240 | 20 |
| 122 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 4 | 500-510 | 120 | 20 |
| 122 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 4 | 570-580 | 140 | 20 |
| 14 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 4 | 530-540 | 130 | 20 |
| 12 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 4 | 600-610 | 150 | 20 |
| 16 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 4 | 570-580 | 140 | 20 |
| 16 | V-60°, притупление | М1,М2,М3 | 4 | 650 | 160 | 20 |
| 3 | Нет | БрКМц3-1 | 2 | 340-350 | 250 | 70-75 |
| 4 | Нет | БрКМц3-1 | 2 | 350-370 | 260 | 60-70 |
| 5 | Нет | БрКМц3-1 | 2 | 380-420 | 270 | 45-55 |
| 6 | Нет | БрКМц3-1 | 2 | 450-470 | 300 | 26-32 |
| Примечание. Значение индексов: 1 — первый слой; 2 — второй слой. | ||||||
Режимы сварки под керамическим флюсом ЖМ-1
| Толщина меди, мм | Диаметр проволоки, мм | Сила тока, А | Рабочее напряжение, В | Скорость сварки, м/ч |
| 4 | 4 5 | 490 550 | 22-24 22-24 | 42 37 |
| 6 | 4 5 | 580 640 | 26-28 26-28 | 32 28 |
| 8 | 4 5 | 650 710 | 30-32 30-32 | 26 22 |
| 10 | 4 5 | 710 780 | 34-36 34-36 | 22 18 |
Режимы сварки под керамическими флюсами К-13
| Толщина меди, мм | Диаметр проволоки, мм | Рабочее напряжение, В | Сила тока, А | Скорость сварки, м/ч |
| 2 | 2 | 26-27 | 160-180 | 21 |
| 5-6 | 2-3 | 28-30 | 400-450 | 21 |
| 7-8 | 3 | 35-45 | 550 | 18 |
Режимы автоматической сварки под флюсом нахлёсточных соединений меди
| Марка флюса | Толщина листов, мм | Рабочее напряжение, В | Сила тока, А | Скорость сварки, м/ч | Скорость подачи проволоки, м/ч | Характер тока |
| АН-348А | 3 | 30-35 | 220-240 | 25 | 170 | Постоянный |
| АН-348А | 4,5 | 30-35 | 300-340 | 25 | 230 | Постоянный |
| ЖМ-1 | 4 | 30 | 400-450 | 32 | 81 | Переменный |
| ЖМ-1 | 6 | 30 | 500-525 | 25 | 87 | Переменный |
| ЖМ-1 | 8 | 30 | 600-625 | 23 | 95 | Переменный |
| ЖМ-1 | 10 | 30 | 775-800 | 18 | 103 | Переменный |
| К-13 | 6 | 30 | 400-450 | Постоянный |
Техника
Методики соединения стали и меди имеют незначительные отличия. Полки толщиной до 8 мм желательно соединять за один проход. Во время работы с толстыми заготовками, для сваривания которых требуется несколько проходов, каждый шов перед наложением нового нужно тщательно зачищать.
В автоматической и полуавтоматической сварке используется тонкая присадочная проволока из меди. Детали со стенками толщиной свыше 6 мм предварительно разделываются с общим углом раскрытия 90 градусов. Чтобы уменьшить количество пор, сваривают детали без поперечных колебательных движений.
Для сварки заготовок со стенками толщиной 10+ мм полуавтоматом применяется проволока толщиной 2 мм. Желательно работу выполнить за один проход. Рекомендованные настройки: напряжение – 30В; сила тока – 300А; производительность – 10 метров за час. Нужно обеспечить колебательные движения держателя в поперечном направлении.
Многопроходная сварка требует от специалиста внимательности и аккуратности. Чтобы избавиться от шлака в расплаве, нужно соблюдать порядок наплавления валиков. После формирования корневого шва валики наплавляются по сторонам. Порядок выполнения работы показан на рисунке.
Качество
Прочность сварного соединения во многом зависит от режима сварки и расходных материалов. в таблице приведены усредненные данные различных соединений, выполненных на оптимальных режимах.
| Марка флюса | Марка электродной проволоки | Механическая прочность | |||
| сварного соединения, МПа | металла шва, МПа | Угол загиба, град | относительное удлинение шва | ||
| ЖМ-1 | М2 | 177,5 | 180,4 | 180 | 41,4 |
| ОСЦ-45 | М2 | 168,7 | 174,5 | 180 | 26,3 |
| К-13 | М1 | 258,9 | — | — | 43 (13)* |
| АН-26 | М3 | 207,9 | 203,0 | 180 | 33,8 |
| АН-348А | М1 | 192,2 | 178,5 | 180 | 41,6 |
| АН-348А | БрКМц3-1 | 234,4 | 307,9 | 180 | 33,0 |
| Прмечание. Прочность основного металла 213,8МПа *В скобках даны результаты испытаний плоских образцов | |||||
Согласно приведенных в таблице данных можно сделать вывод, что прочность сварного соединений не уступает основному металлу.
Сварка газовой горелкой
Листы толщиной до 10 мм свариваются пламенем мощностью 150 литров за час работы из расчета на 1 мм металла. Нельзя варить науглероживаючим пламенем. Это чревато образованием трещим в сварном шве. Работы выполняются за один проход, поскольку повторный разогрев ранее сформированного шва спровоцирует появление трещин.
Подготовка
Заготовки необходимо очистить от загрязнений, пятен, оксидов и т.п. Ширина чистого участка по длине составляет 30 см в каждую сторону от стыка. Очищать можно вручную, а можно на специальном оборудовании, оснащенном абразивными рабочими органами.
Как показывает практика, наиболее часто медь варится встык. Другие способы соединения – тавровый и внахлест – применяются намного реже. В первом случае очень часто возникают подрезы, а во втором – высока вероятность непроваров. Поэтому вместо соединения внахлест детали свариваются в торец.
Когда возникает необходимость сварить детали внахлест, то важно следовать простому правилу. Оно гласит, что варить шов нужно по толстому листу со стороны тонкого. В противном случае высока вероятность прожога тонкого металла. На рисунке изображены два варианта исполнения – правильное и ошибочное.
Перед сваркой меди толщиной 1,5-2 мм нужно выполнить отбортовку заготовок по всей длине стыка. Разделка заготовок с полками до 3 мм не проводится. Детали варятся встык с зазором 1,5-2 мм. Чтобы провар был максимально качественным используются подкладки с желобом. Без разделки можно сваривать и более толстые листы – до 8 мм включительно. Но только в том случае, если есть возможность сформировать швы с обеих сторон. Технологический зазор при сборке конструкции составляет 3 мм.
Перед свариванием листов меди толщиной 3-10 мм желательно выполнить скос кромок. Угол скоса составляет 45 градусов, а зазор между заготовками – 3 миллиметра. Если толщина полок превышает 10 мм, то выполняется V-образная разделка кромок с углом раскрытия 90 градусов. Более толстые заготовки соединяются с использованием двух горелок одновременно при вертикальном расположении стыка.
Присадочная проволока
Для изготовления малоответственных конструкций применяется проволока, состав которой соответствует основному металлу. А вот в случаях, когда требуется высококачественное соединение, лучше взять проволоку с раскислителем. Присадочная проволока, предназначенная для сваривания меди толщиной до 10 мм в своем составе имеет фосфор, а расходный материал для более толстых заготовок содержит кремний.
Не рекомендуется использовать присадочную проволоку из оловянистой бронзы. Она имеет температуру плавления ниже по сравнению с медью на 150 градусов Цельсия. Поэтому хороший провар обеспечить не получится.
Что касается выбора диаметра, то, как показывает практика, не нужно брать расходный материал тоньше 1,5 и толще 8 мм. В таблице приведены рекомендуемые размеры проволоки в зависимости от толщины заготовок.
| Диаметр проволоки, мм | Толщина свариваемых медных деталей, мм |
| 1,5 | до 1,5 |
| 2,0 | 1,5-2,5 |
| 3,0 | 2,5-4,0 |
| 4,0 | 4,0-6,0 |
| 5,0 | 6,0-8,0 |
| 6,0 | 8,0-15,0 |
| 8,0 | свыше 15 |
Технология
При работе с медными листами, толщина которых составляет 5 мм, желательно устанавливать их под углом 7-10 градусов относительно горизонта. В этом случае наполнение разделки будет наиболее полным. Горелку перемещают в сторону подъема, удерживая ее под углом 40-50 градусов по отношению к листу металла. Проволока держится под углом 30-40 градусов к листу.
При сварке металла толщиной 15 и больше миллиметров лист нужно располагать вертикально. Работы выполняются с двух сторон одновременно. То есть нужны две горелки. Они удерживаются под прямым углом относительно рабочей поверхности. Если толщина листа свыше 20 мм, то стык нужно проварить таким же способом, но раздели на отрезки длиной до 15 см. делают небольшие перерывы для проковки швов.
Когда сварка выполняется с прихватами, то основной шов нужно формировать не от начала, а отступив от края примерно треть общей длины стыка. Важно обратить внимание на то, что 2/3 варятся многоступенчатой проходкой в одном направление, тогда как оставшаяся часть – в обратном. Такая техника рекомендована для всех способов сварки медных листов.
Качество
Насколько хорошо будет сделана работа зависит не только от мастерства специалиста. Качество определяется также режимом сварки, составом присадки и флюса, типом сварного соединения.
Газосварка меди характеризуется сравнительно невысокой производительностью. Хорошего качества при тавровом соединении добиться очень сложно. Даже у специалистов с большим опытом выполнения подобных операций нередко случается брак. Сложно выдержать оптимальную температуру сварочной ванночки. А при малейшем перегреве образуется большое количество пор.
Улучшается качество сварного шва посредством проковки, но не всегда. От нее не будет толку, если толщина листа меньше 4 миллиметров. В результате проковки соединение становится хрупким и создаются внутренние напряжения.
Контактная сварка меди
Технология применяется повсеместно для сварки труб, проволоки, лент, прутков. Но больше всего способ востребован для соединения сплавов меди.
Точечная или шовная разновидности контактной сварки не получили широкого распространения. Соединение встык тоже используется нечасто из-за технологических трудностей, а именно: необходимости удержания расплавленного металла на торцах заготовок. Еще один недостаток заключается в том, что стыки приходится прогревать на большую глубину, а это в конечном итоге приводит к усадке металла.
Наиболее качественное соединение получается в том случае, когда выполнять осадку стыка под током. С помощью такого способа удается получить сварной шов, по своей прочности не уступающий основному металлу. На практике часто контактная сварка применяется для соединения медной проволоки с помощью разряда конденсатора. Рекомендованные режимы работы приведены в таблице.
Ориентировочные режимы стыковой контактной сварки медных заготовок определенного сортамента
| Параметры режима сварки | Пруток, диаметром 10 мм | Труба 9,5х1,5 мм | Лента 44,5х10 мм |
| Установочная длина, мм | 20 | 20 | — |
| Припуск на оплавление, мм | 12 | — | — |
| Припуск на осадку, мм | 8 | — | — |
| Скорость оплавления, мм/сек | 8 | — | — |
| Скорость осадки, мм/сек | 200 | — | — |
| Удельное давление осадки, МПа | 372,2 | 284,4 | 215,7 |
| Удельная мощность, кВт/мм2 | 2,6 | 2,66 | 1,35 |
| Сила сварочного тока, кА | 33 | 20 | 60 |
| Вторичное напряжение, В | 6 | 5 | 10 |
Примерные режимы стыковой контактной сварки медной проволоки с помощью разряда конденсатора
| Диаметр проволоки, мм | Емкость конденсатора, мкФ | Напряжение заряда, В | Начальное расстояние в стыке, мм | Усилие осадки, Н |
| 1,6 | 256 | 900 | 14 | 1373 |
| 2,0 | 380 | 1000 | 15 | 1373 |
| 2,8 | 380 | 1400 | 16 | 1471 |
| 3,0 | 440 | 1500 | 16 | 1569 |
| 3,0 | 1200 | 1000 | 9 | 1177 |
| 3,0 | 1200 | 800 | 5 | 1177 |
| 3,0 | 550 | 1400 | 5 | 1471 |
| 3,0 | 540 | 1300 | 8 | 1569 |
| 3,0 | 540 | 1500 | 12 | 1569 |
| 3,2 | 550 | 1500 | 14 | 1765 |
Сварка меди инвертором
Оборудование разработано для подачи постоянного тока прямой или обратной полярности. Использовать аппарат рекомендуется с небольшими перерывами. Свариваются небольшие участки длиной до 4 сантиметров. После нужно дать им остыть естественным путем. Электрод во время работы удерживать под углом 10-20 градусов.
Хорошие результаты показал инвертор в сочетании с угольными электродами. Для их плавления необходима температура, в три раза превышающая порог плавления меди. из-за этого их расход очень небольшой. Но для работы с такими стержнями нужно иметь опыт. Результат характеризуется высокой устойчивостью к окислению, плотность, прочностью и хорошим качеством. Во время выполнения работ электрод наклоняют под углом 30 градусов относительно рабочей поверхности. Силу тока устанавливают в зависимости от толщины полки. Она может варьироваться в диапазоне 35-130 ампер. Инвертор в сочетании с угольными электродами чаще всего применяется для сварки скруток и проводов.
Чем варить медь: способы
Для успешной и качественной сварки меди чаще всего применяют инверторы, полуавтоматы, газовые аппараты, аргоновые. Ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку купрума и его соединений можно выполнить плавящимися и неплавящимися электродами. Для работы с медью и сталью используется автоматическая дуговая технология, флюс.
Электрошлаковый метод рекомендуется для соединения изделий толщиной 30-55 миллиметров. Используя инвертор можно применить угольный электрод, например, ESAB OK Carbon, Weldline CARBONAIR PLUS. В магазине представлен широкий выбор производителей. Отлично зарекомендовала себя сварка меди графитовым типом электрода. Ниже приведены несколько подзаголовков, в которых дано более подробное описание лучших способов сварки меди и ее сплавов.
Инвертором
Подобрать электроды, наиболее подходящие для сварки меди с использованием инверторов, можно посетив соответствующий раздел сайта. Рекомендуется марка Комсомолец 100. Инвертор рассчитан на создание постоянного напряжения, ток обратной или прямой полярности. Работать нужно с небольшим перерывом. Сваривают участки по 30-40 миллиметров, после чего они должны остыть естественным путем. Угол наклона электрода должен быть 10-20 градусов.
Полуавтоматом
При работе полуавтоматом ведется сварка медной проволокой, она хотя и тонкая, но очень качественная, позволяет достичь хороших результатов. Если толщина металла больше 6 миллиметров, то рекомендуется подготовить кромки болгаркой или фаскоснимателем. Они должны быть V-образными с притуплением до 4 миллиметров. Чтобы шов не был пористым, сварка производится без поперечных колебаний.
При работе на полуавтомате можно применить проволоку М2 толщиной 2 мм. Рекомендуемое напряжение 30 В, 300 А. Работа делается поперечными движениями. При этом может использоваться флюс К-13, АН26, проволока М1-3. Прочность шва меди, сделанного на полуавтомате, не уступает по показателям основному металлу.
Аргоном
Аргон служит отличным защитным средством. Применяются в работе вольфрамовые виды электродов. Роль присадки выполняет проволока. Работа ведется на постоянном токе обратной полярности. Тонкие медные изделия соединяют без подогрева. Сварку рекомендуется выполнять справа налево. Нужно выдерживать угол наклона электрода 90 градусов, прутка 15. В зависимости от толщины металла газ расходуется в пределах 7-18 литров в минуту. Сварочный ток выставляется от 80 до 500 ампер.
Газовая сварка
Чтобы шов при ведении газовой сварки меди получился прочным и качественным, необходимо следить за расходом газа. Если медь тоньше 10 мм хватит 150 литров на час работы, а если толще, то потребуется уже 200 литров.
Сварку нужно производить быстро, желательно без остановки, что позволит избежать появления брака, трещин. Присадочный материал должен расплавляться раньше основного.
Если заготовка толще 10 миллиметров, то можно использовать две горелки. Технология подразумевает использование флюсов. Они бор содержащие. Допускается легирование металла, его раскисление при помощи присадочной проволоки. Метод подходит и для соединения сплавов меди. Важно знать, что присадочная проволока по своему составу должна быть идентична свариваемому основному металлу.
Видео
Можно посмотреть небольшой ролик, где наглядно показан процесс крупным планом.
https://youtu.be/7_k6hZ0SyPo
[ads-pc-2][ads-mob-2]
Угольным электродом
Распространена сварка меди графитовым электродом, часто применяется угольный аналог. Есть разные методы ее проведения. Дуга может гореть сразу между парой электродов. Она бывает независимой. Ее можно поджигать и между электродом, и свариваемым изделием. Технология похожа на газовую сварку. Часто применяется проволока БрКМц3-1. Работа может выполняться на открытом воздухе. Соединение меди угольным электродом будет полностью соответствовать требованиям, которые предъявляются к механическим свойствам.
Инвертором угольным электродом
Угольные электроды ESAB ARCAIR
Угольные электроды плавятся при температуре в три раза большей, чем у свариваемой ими меди. Их расход при работе инвертором небольшой. Они нагреваются моментально. Угольные стержни плавятся при небольшом токе. Для работы ими необходимо иметь опыт. Полученный шов обычно отличается качеством, хорошей сопротивляемостью к окислению, плотностью и прочностью. Угол наклона стержня должен быть до 30 градусов. Ток устанавливается в промежутке 35-130 ампер, что зависит от толщины меди. Инвертором и угольными электродами можно соединять провода, скрутки. Такие аппараты легкие и удобные.
Сварка нихрома с медью
Сварка нихрома с медью угольным электродом позволяет добиться хороших результатов. Дуга при этом будет гореть хорошо, устойчиво, ее длина достигает показателя 30-50 мм. Электрод не плавится, при этом его конец нагревается до большой температуры. Он выдает мощную термоэлектронную реакцию, что дает ему возможность устойчиво гореть уже при токе в 5-10 А. Угольный вид электрода при работе с медью и нихромом медленно испаряется. Он практически не прилипает, чем значительно облегчает работу.
Сварка угольным электродом в домашних условиях
Сварка меди угольным видом электродов в домашних условиях возможна при помощи простого недорого инвертора. Его можно запитать от обычной сети. Он не требователен к условиям. По цене угольные электроды доступны для всех. С их помощью можно соединить проволоку, заделать дырки в радиаторе автомобиля. Чтобы научиться пользоваться ими не профессионалу достаточно прочитать несколько советов и посмотреть видеороликов.
[ads-pc-3][ads-mob-3]
Аппараты для сварки меди
Для соединения меди применяются разные сварочные аппараты: инверторы, автоматы, полуавтоматы, TIG. Самыми популярными торговыми марками являются ESAB, СПЕЦЭЛЕКТРОМАШ, TESLA.
BUDDY TIG 160 от ESAB
Горелка включается в двух- и четырехконтактном режимах. Аппарат совместим с любыми генераторами. Помимо меди используется для сварки иных металлов, в том числе и нержавеющей стали.
RENEGADE ES 300i ESAB
Наделен встроенной памятью, сохраняющей несколько наборов настроек. Самостоятельно настраивает параметры пуска в зависимости от силы тока. Небольшой и легкий с виду аппарат обладает большой мощностью. Инвертеры применяются для сварки прутков. Они генерируют ток в пределах 60-110 ампер. Отлично работают с медными и угольными электродами.
Для сварки электродами
Наиболее подходят для соединения медных пластин. Как пример – аппарат Orion 150s или 250s обладает небольшим весом и достаточной мощностью. Надежно сваривает медь вольфрамовыми электродами в защитной среде (чаще всего – аргон).
Инвертор Ресанта САИ-220 может подключаться к сети 140-220 вольт. Устройство укомплектовано принудительной системой охлаждения, поэтому не перегревается. Удобный вариант для выездной работы.
Для сварки проволокой
Сварку меди проволокой выполняют инверторным полуавтоматом Энергомаш СА-97ПА20. Его вес составляет 13 килограмм и дает возможность работать с проволоками толщиной от 0,6 до 0,9 миллиметров.
Модель Shyuan MIG/MMA-290 плавно подает расходный материал в рабочую зону. Скорость подачи можно регулировать в диапазоне от 2,5 до 13 метров за минуту. Может работать с электродами.
Инверторный полуавтомат Союз САС-97ПА195 наделен функцией холостого хода 60В. Рабочее напряжение регулируется в диапазоне от 15 до 23 вольт. Для работы подходит проволока 0,8-1 мм. Аппарат удобен, надежен и весит всего лишь 10 кг.
Выбор электродов
Правильный подбор электрода для сварки заготовок из меди весьма важен для получения прочного и долговечного шва. Медный сердечник электрода подбирается, исходя из состава свариваемых сплавов, обмазка должна обеспечить создание защитной среды вокруг сварочной ванны. Она образует шлаковый слой на поверхности расплава. Этот слой защищает ванну от воздействия кислорода, азота и водяных паров, содержащихся в воздухе. В ходе остывания шлаковая пленка способствует равномерной кристаллизации.
При сваривании меди применяют следующие виды электродов:
- плавящиеся, входят в состав материала шва;
- неплавящиеся, изготовляются из графита или вольфрама, служат только для поддержания электродуги в ходе контактной или аргонодуговой сварки.
Электроды по меди маркируются по следующей цветовой схеме маркировки:
- красные: для ручной сварки;
- синие: для тугоплавких сплавов;
- желтые: для жаростойких сплавов.
Электрод следует хранить в сухом месте с постоянной температурой, в соответствии с требованиями ГОСТ.
Сварочный аппарат для соединения медных проводов использует графитовые неплавкие электроды. Им проводят сварку концов медных скруток. Используют их и для присоединения приводов к токоведущей шине.
