Сварка под флюсом.

Основным преимуществом автоматической сварки меди под флюсом металлическим электродом является возможность получения стабильных высоких механических свойств соединений без предварительного подогрева. Поэтому при изготовлении крупногабаритных сварных конструкций из меди больших толщин технологический процесс достаточно прост и практически не отличается от сварки изделий из стали.

Автоматическую сварку меди и ее сплавов под флюсом выполняют на постоянном токе обратной полярности. При этом для сварки меди могут применяться в сочетании с медной электродной проволокой марки Ml стандартные плавленые флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АН-20С, АН-26С, предназначенные для сварки сталей. Однако при их использовании необходимо иметь в виду, что при сварке под кислыми флюсами в шов переходит кремний и марганец, восстановленные из шлака. В результате ухудшаются теплофизические свойства меди и повышается удельное электрическое сопротивление швов по сравнению с основным металлом. Этот недостаток позволяет устранить применение бескислородных фторидных флюсов, например АН-М1 (55 % MgF₂, 40 % NaF, 5 % BaF₂).

Сварку стремятся выполнять за один проход с полным проплавлением стыкуемых кромок. Металл толщиной до 25 мм сваривают одним электродом диаметром 4...5 мм без разделки кромок. При большей толщине металла рекомендуют U-образную разделку (притупление 5...8 мм) и двухэлектродную сварку (из проволок диаметром 5 мм, расположенных поперек шва) или сварку одним электродом диаметром 6 мм.

Для удержания жидкого металла сварочной ванны и формирования обратной стороны шва применяют графитовые подкладки или флюсовые подушки. Ориентировочный режим сварки меди толщиной 16...20 мм: ток дуги 850... 1100 А, напряжение дуги 45...50 В, скорость сварки

12.. .8 м/ч, используется односторонняя сварка без разделки кромок за один проход.

Для сварки латуней применяют плавленые флюсы АН-20, ФЦ-10, а также специально разработанный для латуней флюс МАТИ-53, состоящий из 77 % флюса ОСЦ-45, 7,7 % борной кислоты и 15,4 % кальцинированной соды. В качестве сварочных используют бронзовые проволоки БрКМцЗ-1, БрОЦ4-3 и латунные ЛК80-3. За один проход без разделки кромок сваривают латунь толщиной до 12 мм. При большей толщине выполняют V- или Х-образную разделку. Ориентировочный режим сварки латуни толщиной 12 мм: ток дуги 450...470 А, напряжение дуги

30.. .32 В, скорость сварки 25 м/ч.

При сварке бронз хорошие результаты обеспечивает применение флюса К-13 с присадкой Ml. Флюс К-13 содержит 20 % АЬСЬ, 8... 10 % Si0₂, 15 % CaCOj, 20 % Na₂B₄0₇, 15... 19 % CaF₂, 3...5 % Al"(алюминиевой пудры). Сварные швы бронзы БрХ0,5, сваренные под этим флюсом с присадкой М1, не уступают по прочности основному металлу.

Электрошлаковаи сварка меди наиболее целесообразна и успешно применяется для сварки больших сечений, размеры которых ограничиваются лишь наличием соответствующих источников питания сварочным током. Вследствие ее высокой теплопроводности сварку ведут на больших погонных энергиях. Для сварки меди наиболее приемлем электрод большого сечения - пластинчатый или плавящийся мундштук марки БрКМцЗ-1 и БрОЦ4-3 с использованием фторидных легкоплавких флюсов системы NaF-LiF-CaF₂ (например, марки АНМ-10). В этом случае обеспечивается устойчивый процесс, необходимый нагрев и плавление кромок на требуемую глубину, хорошее формирование швов и легкое удаление шлаковой корки с их поверхности. Сварка производится переменным током с помощью стандартных сварочных трансформаторов типа ТШС или ТШП.

На устойчивость электрошлакового процесса и его производительность влияет ширина зазора между свариваемыми поверхностями. Уменьшение зазора ниже допустимого приводит к нарушению стабильности процесса из-за коротких замыканий пластинчатого электрода на стыкуемые детали и снижению глубины проплавления, а чрезмерная ширина зазора - к неоправданному снижению производительности сварки и перерасходу присадочного металла, что крайне невыгодно.

Свариваемые кромки и прилегающие к ним поверхности и электродный металл должны быть очищены и обезжирены. Для сварки коротких швов (до 1,0... 1,5 м) применяют неподвижные формирующие приспособления, обычно из графита (для сведения к минимуму тепловые потери), а для протяженных швов - два скользящих ползуна.

Особенностью режимов сварки меди пластинчатым электродом являются повышенные значения сварочных токов. При этом большое влияние на форму провара и устойчивость процесса оказывает глубина шлаковой ванны. Так, при сварке медных заготовок сечением 140x160 мм глубину шлаковой ванны поддерживают в пределах 50...70 мм при следующем режиме сварки: зазор между свариваемыми кромками 56...60 мм, пластинчатый электрод толщиной 18 мм, сила тока 8000... 10 000 А, напряжение 40...50 В, скорость подачи электрода 12... 15 м/ч. Механические свойства шва мало отличаются от свойств основного металла.

Плазменная сварка - эффективный способ соединения деталей из меди и се сплавов больших толщин (30...40 мм и более), что обусловлено возможностью осуществления больших тепловложений в свариваемые кромки без ухудшения условий формирования сварного шва и нарушения стабильности горения дуги. Применяют плазмотроны прямого действия.

Плазменную сварку меди и ее сплавов больших толщин осуществляют без разделки кромок, с двух сторон. В качестве плазмообразующего газа используют смесь аргона с гелием (объемная доля гелия

80...85 %). Примером плазменной сварки медных сплавов могут служить режимы сварки стыкового соединения из бронзы БрХ0,8 толщиной 40 мм: сила тока 1100... 1200 А, напряжение сжатой дуги 55...60 В, скорость сварки 3 м/ч.

Для обеспечения хорошей защиты от атмосферного воздуха плазменную сварку иногда выполняют по слою флюса, а для создания мелкозернистой структуры используют в качестве присадки порошковую проволоку. Для сварки малых толщин - до 0,5 мм - эффективно используют микроплазменную сварку.

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) весьма эффективна при изготовлении электровакуумных приборов. Так, при сварке особо чистой меди марки МБ обеспечиваются высокие механические свойства соединений с сохранением исходной чистоты металла в сварном шве и око- лошовной зоне. Однако при ЭЛС меди возникают трудности, связанные с интенсивным испарением металла в вакууме при перегреве выше температуры плавления, а также с его высокой теплопроводностью. Поэтому сварку малых толщин выполняют неосгрофокусированным или колеблющимся пучком.

Наличие в меди и особенно в ее сплавах легкоиспаряющихся элементов (цинка, свинца, магния и др.) затрудняет и даже делает невозможной сварку этих сплавов электронным лучом. Из низколегированных медных сплавов наиболее широкое распространение получила бронза БрХ0,8, применяемая в конструкциях, работающих при повышенных температурах.

Один из основных дефектов при ЭЛС - пористость - как в металле шва, так и зоне сплавления. Эффективным средством устранения пористости является применение повторных проходов. Так, на меди толщиной 5 мм уже после второго прохода центральная часть шва плотная. При увеличении числа проходов количество нор в зоне сплавления также уменьшается.

При ЭЛС меди и бронзы БрХ0,8 получают швы с мелкозернистой структурой и механическими свойствами, практически идентичными свойствам основного металла.

• 1. Какие марки меди и группы ее сплавов широко применяют во многих отраслях современной техники?
• 2. Перечислите основные свойства меди и ее сплавов. Как влияют легирующие элементы на эти свойства?
• 3. Как маркируются латуни и бронзы?
• 4. Назовите основные причины, вызывающие затруднения сварки меди и ее сплавов.
• 5. В чем причина образования горячих трещин при сварке меди?
• 6. Объясните механизм «водородной болезни» меди.
• 7. Перечислите основные операции подготовки медных заготовок и сварочных материалов под сварку.
• 8. Как влияют на технологию сварки высокая теплопроводность и жид- котекучесть меди?
• 9. К какому дефекту швов приводит выгорание цинка при сварке латуней?
• 10. Перечислите основные способы сварки меди и ее сплавов, особенности их технологии.
• 11. Какие марки электродов обеспечивают высокую электропроводность металла шва при сварке меди?

Автор: Дедюх Ростислав