Сварка меди и медных сплавов

Сварка меди и медных сплавов. Технологии и аппараты для сварки меди

Медь и её сплавы со свинцом, алюминием, никелем, кремнием и другими металлами нашли широкое применение в различных областях промышленности. Это объясняется наличием у этого металла целого ряда достоинств – прекрасной теплопроводности и низкому сопротивлению, отличной коррозионной стойкостью, хорошей прочности и гибкости, а также способности легко сплавляться с иными металлами. При сварке медесодержащих материалов приходится учитывать и свойства всех входящих в их состав компонентов.

Особенности сварки медных сплавов

Наличие легирующих веществ в составе медесодержащих сплавов оказывает существенное влияние на процесс сварки. К примеру, сварка медно-никелевых и ряда других сплавов сопровождается выделением токсичных веществ, что требует дополнительного оснащения рабочего места и обеспечения сварщика средствами защиты.  Сплавы с оловом подвержены повышенному окислению, что требует дополнительной защиты сварочной ванны, так как в противном случае снижается прочность соединения. То же самое можно сказать о сплавах, в которых содержится алюминий и бериллий. Добавляемые в сплав для более легкой обработки материала свинец, селен, теллур и сера повышают риск появления дефектов шва в виде трещин. Наличие в сплаве кремния, напротив, улучшает свариваемость изделий.

Выбор технологии, режима и условия сварки, в том числе пространственного положения шва, вида соединения и состава газовой смеси определяется не только химическими свойствами отдельных элементов, но и физическими характеристиками полученных в результате их использования материалов. Тем более что в ряде случаев они могут быть полностью противоположными.

Так для изделий с небольшим содержанием легирующих элементов, обладающих высокой теплопроводностью, необходимо обеспечивать условия для концентрации высокой температуры в зоне соединения. При наличии же легирующих компонентов необходим предварительный прогрев изделий.

Большинство медных сплавов обладает склонностью к появлению трещин при кристаллизации шва. Сократить вероятность этого явления можно за счет закрепления соединяемых изделий в неподвижном положении, а также снижения величины напряжения и повышения продолжительности охлаждения материалов.

Наличие цинка, кадмия и фосфора и иных материалов с небольшой температурой кипения в составе сплава может привести к дефекту в виде образования пор. Избежать порообразования позволяет повышение скорости перемещения электрода или горелки и уменьшения количества присадки.

Из-за вышеперечисленных особенностей сварка меди и медных сплавов обычно производится в нижнем положении. Для получения надежного горизонтального сварочного соединения применяется предварительная разделка кромок. Соединяемые поверхности предварительно следует тщательно очистить от смазки, окисла, грязи, лакокрасочного покрытия, а также обезжирить.

Технологии сварки меди и медных сплавов

Для сварки меди и медных сплавов применяют ручную дуговую электродную сварку (MMA), аргонодуговую сварку (TIG), полуавтоматическую сварку (MIG/MAG), а также плазменную сварку (PAW) и сварку под флюсом (SAW) и стандартное сварочное оборудование. Однако выбор предпочтительной технологии определяется типом и толщиной основного материала.

MMA-сварка может использоваться для соединения изделий из большинства медесодержащих сплавов различной толщины. Однако в данном случае качество соединения во многом зависит от мастерства сварщика, так как соблюсти все рекомендации и правильно настроить аппарат достаточно сложно.

Более предпочтительным вариантом является применение технологий и аппаратов, предусматривающих возможность использования защитного газа. MIG рекомендуется использовать для сваривания изделий из медно-алюминиевых, медно-никелевых, медно-кремниевых сплавов толщиной от 3 мм, а также иных сплавов толщиной до 3 мм. Аргонодуговая TIG-сварка позволяет получить качественное соединение любых сплавов за счет высокоинтенсивной дуги и небольшой зоны нагрева. Плазменная сварка ещё более предпочтительна с точки зрения значительной энергии дуги, кроме того, при использовании этой технологии снижается вероятность загрязнения неплавящегося электрода.