Сварка цветных металлов: виды основных сплавов

Содержание

Особенности сварки цветных металлов

  • Они легко окисляются.
  • При плавлении этих металлов появляются тугоплавкие окислы, которые способны заполнить сварочный шов. Из-за этого повышается риск изготовления некачественного шва и возникновения трещин.
  • Некоторые цветные металлы требуют применение более мощного источника энергии, так как их остывание происходит очень быстро. Работать в данном случае нужно оперативно.
  • Существует вероятность испарения «лёгких» составляющих сплава, так как все они имеют разную температуру плавления.
  • Цветные металлы, в отличие от черных, лучше взаимодействуют с газовой средой.
  • При сварке на цветных металлах появляется оксидная пленка, которая мешает сварить качественный шов.
  • Работы по сварке должны проходить в зоне с ограниченным объемом кислорода.

цветные металлы

Встретить какой-то конкретный цветной металл в чистом виде почти невозможно. Обычно они используются в виде различных сплавов. Наиболее популярные составляющие сплавов: медь, никель, алюминий, титан, цинк.

Соединение сплавов из титана

Химическая активность материала к газам при высокой температуре является основной проблемой сварки титана. Поэтому при работе требуется защита от атмосферного взаимодействия всех участков материала, нагретого выше 500° С.

Разновидности сварки:

  1. Дуговая в среде инертных газов неплавящимся и плавящимся электродом. С постоянным током прямой полярности. Газ – аргон или гелий.
  2. Сварка плавящимся электродом проводится за два прохода с постоянным током обратной полярности.
  3. Способ под флюсом производится на оборудовании с постоянным током, полярность – обратная.
  4. Электрошлаковая с использованием бескислородных флюсов применяется для соединения титана толщиной более 40 мм.

Наиболее популярные сплавы

В чистом виде цветные металлы применяются относительно редко. Современные технологии позволяют изготавливать огромное количество разнообразных сплавов в различных комбинациях с разнообразными физико-механическими свойствами. Наиболее распространенными, используемыми для изготовления деталей промышленных и бытовых устройств, являются сплавы меди, алюминия, никеля, цинка и титана.

Используемыми с древних времен сплавами из меди являются латунь и бронза. Такая сварка может использовать:

  1. Простую латунь, которая представляет сплав меди с цинком. Медь является основным компонентом сплава, содержание цинка обычно около 30 %, в зависимости от требуемых свойств сплава ее размер может увеличиться до 50 %. Сложные латуни, кроме меди и цинка, содержат дополнительные компоненты.
  2. Бронза представляет сплав меди с оловом. Классическое соотношение 85% меди и 15% олова. Еще используются сплавы с добавками к основному составу цинка, кремния, магния, свинца и других металлов в зависимости от требуемых свойств.

Оборудование

Применяемое оборудование для сварки цветных металлов зависит от их вида и метода сварки.

К сварочным принадлежностям и инструментам относятся:

  • стол сварочный или устройство для сборки и закрепления элементов;
  • источник тока;
  • сварочный прибор;
  • дополнительные элементы и устройства (в зависимости от типа сварки);
  • кабель;
  • вещи сварщика (костюм, маска);
  • различные инструменты;
  • средства пожаротушения.

Технология сварки цветных металлов: подготовка к работе

Любой сварочный процесс требует подготовки. Особенно, если речь идет о сварке цветных металлов. В первую очередь, детали требуют зачистки, чтобы удалить оксидную пленку. Жиры удаляются с помощью бензина или растворителя. Расположить детали нужно примерно в 2 мм друг от друга. Проводить работу рекомендуется в максимально нижнем положении, так как цветные сплавы отличаются повышенной текучестью.

цветной металл - медь

Для того, чтобы защитить сварочную ванну от воздуха, сварку проводят в среде инертных газов. Чаще применяются азот, гелий или аргон. Электроды для сварки цветных металлов лучше использовать из угля, графита или вольфрама.

Особенности сваривания разнородных цветных металлов друг с другом

Главной сложностью является взаимная растворимость материалов. При сварке разнородных сплавов используют следующие технологии:

  1. Формирование шва импульсным лучом. Детали быстро нагреваются и схватываются.
  2. Сварку давлением. Металл расплавляется за счет энергии, высвобождающейся при разрушении структурной решетки. Направленный поток тепла воздействует на кромки, это исключает необходимость предварительного прогрева.
  3. Сварку с формированием промежуточного шва. Это улучшает сцепление разнородных металлов, предотвращает появление трещин.
  4. Автоматическую или полуавтоматическую ручную сварку в аргоне. Электрод удерживают под прямым углом. Газ препятствует окислению.

Высокотемпературные технологии повышают производительность сварки. Текучие металлы заполняют щели, стык проплавляется насквозь. При выборе присадки для формирования промежуточного шва учитывают температуры плавления соединяемых металлов.

Методы контроля

При оценке качества соединения учитывают пластичность, устойчивость к нагрузкам и коррозии, структуру. Применяемые способы контроля делятся на 2 категории:

  1. Разрушающие (механические, металлографические, коррозийные). Методы применяют на пробных образцах. Их состав должен соответствовать таковому у основной конструкции.
  2. Неразрушающие (магнитные, ультразвуковые, радиационные). Использование образцов не требуется. Процедуры применяются на готовых конструкциях. Допускается незначительное разрушение шва.

Сварка цветных металлов и сплавов требует наличия навыков и специального оборудования.

Свариваемость металлов

Общие понятия о свариваемости Процесс сварки – это комплекс нескольких одновременно протекающих процессов, основными из которых являются: тепловое воздействие на металл в околошовных участках, плавление, металлургические процессы, кристаллизация металла шва и взаимная кристаллизация металлов в зоне сплавления. Под свариваемостью, следовательно, необходимо понимать отношение металлов к этим основным процессам. Свариваемость металлов рассматривают с технологической и с физической точек зрения. Тепловое воздействие на металл в околошовных участках и процесс плавления определяются способом сварки, его режимами. Отношение металла к конкретному способу сварки и режиму принято считать технологической свариваемостью. Физическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых металлов, в результате которых образуется неразъемное сварное соединение. Сближение частиц и создание условий для их взаимодействия осуществляется выбранным способом сварки, а протекание соответствующих физико-химических процессов определяется свойствами соединяемых металлов. Эти свойства металлов определяют их физическую свариваемость. Свариваемые металлы могут иметь как одинаковые, так и различные химический состав и свойства. В первом случае это однородные сточки зрения химического состава и свойств металлы, во втором случае – разнородные. Все однородные металлы обладают физической свариваемостью. Свойства разнородных металлов иногда не в состоянии обеспечить протекание необходимых физико-химических процессов в зоне сплавления, поэтому эти металлы не обладают физической свариваемостью. Влияние легирующих элементов и примесей К легирующим элементам относят: хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, титан, а также марганец и кремний при определенном их содержании. Хром в низкоуглеродистых сталях содержится в пределах до 0,3%, в конструкционных 0,7-3,5%, в хромистых 12-18%, в хромоникелевых 9-35%. При сварке хром образует карбиды хрома, ухудшающие коррозийную стойкость стали и резко повышающие твердость в зонах термического влияния; содействует образованию тугоплавких окислов, затрудняющих процесс сварки. Никельв низкоуглеродистых сталях имеется в пределах 0,2-0,3%, в конструкционных 1-5%, в легированных 8-35%. В некоторых сплавах содержание никеля достигает 85%. Никель увеличивает пластические и прочностные свойства, измельчает зерна, не ухудшая свариваемости. Молибден в стали ограничивается 0,15-0,8%. Он увеличивает несущую способность стали при ударных нагрузках и высоких температурах, измельчает зерно. Он способствует образованию трещин в наплавленном металле и в зонах термического влияния; при сварке активно окисляется и выгорает. Ванадий в специальных сталях содержится в пределах 0,2-0,8%, в штамповых сталях 1-1,5%. Он способствует закаливаемости стали, чем затрудняет сварку. В процессе сварки активно окисляется и выгорает. Вольфрам в инструментальных и штамповых сталях содержится в пределах от 0,8 до 18%. Вольфрам резко увеличивает твердость стали и её работоспособность при высоких температурах (красностойкость), но затрудняет процесс сварки, так как сильно окисляется. Титан и ниобий вводят в нержавеющие и жаропрочные стали для повышения коррозийных свойств (0,5-1,0%). При сварке нержавеющих сталей типа Х18Н9 ниобий способствует образованию горячих трещин. Углерод – одна из наиболее важных примесей, определяющая прочность, вязкость, закаливаемость и особенно свариваемость стали. Содержание углерода в обычных конструкционных сталях в пределах до 0,25% не ухудшает свариваемости. При более высоком содержании свариваемость стали резко ухудшается, так как в зонах термического влияния образуются структуры закалки, приводящие к трещинам. Повышенное содержание углерода в присадочном материале вызывает при сварке пористость металла шва. Марганец содержится в стали в пределах 0,3-0,8%. Процесс сварки марганец не затрудняет. При сварке среднемарганцовистых сталей (1,8-2,5% Mn) возникает опасность появления трещин в связи с тем, что марганец способствует увеличению закаливаемости стали. В сталях типа Г13Л с содержанием марганца в пределах 11-16% при сварке происходит интенсивное выгорание марганца, для предотвращения которого требуются специальные меры. Кремний находится в стали в пределах 0,02-0,3%. Он не вызывает затруднений при сварке. В специальных сталях при содержании кремния 0,8-1,5% условия сварки ухудшаются из-за высокой жидкотекучести кремнистой стали и образования тугоплавких окислов кремния. Технические факторы, влияющие на свариваемость Такие особенности сварки, как высокая температура нагрева, малый объем сварочной ванны, специфичность атмосферы над сварочной ванной, а также форма и конструкция свариваемых деталей, в ряде случаев обусловливают нежелательные последствия: — резкое отличие химического состава, механических свойств и структуры металла шва от химического состава, структуры и свойств основного металла; — изменение структуры и свойств основного металла в зоне термического влияния; — возникновение в сварных конструкциях значительных напряжений, способствующих в ряде случаев образованию трещин; — образование в процессе сварки тугоплавких, трудноудаляемых окислов, затрудняющих протекание процесса, загрязняющих металл шва и понижающих его качество; — образование пористости и газовых раковин в наплавленном металле, нарушающих плотность и прочность сварного соединения. При различных способах сварки наблюдается заметное окисление компонентов сплавов. В стали, например, выгорает углерод, кремний, марганец, окисляется железо. В связи с этим в определение технологической свариваемости входят: — определение химического состава, структуры и свойств металла шва в зависимости от способа сварки; — оценка структуры и механических свойств околошовной зоны; — оценка склонности сталей к образованию тещин; — оценка получаемых при сварке окислов металлов и плотности сварного соединения. Существующие способы определения технологической свариваемости можно разделить на две группы. Первая группа – прямые способы, когда свариваемость определяется сваркой образцов определенной формы. Вторая группа – косвенные способы, когда сварочный процесс заменяют другими процессами, характер воздействия которых на металл имитирует влияние сварочного процесса, например термическая обработка при температурах, близких к температурам сварочного процесса. Первая группа способов дает прямой ответ не вопрос о предпочтительности того или иного способа сварки, о трудностях, возникающих при сварке выбранным способом, о рациональном режиме сварки и т.п. Вторая группа способов, имитирующих сварочные процессы, не может дать прямого ответа на все вопросы, связанные с практическим осуществлением сварки. Косвенные способы рассматривают только как предварительные лабораторные испытания. Классификация сталей по свариваемости. Краткие рекомендации по технологии сварки По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа – хорошо сваривающиеся; вторая группа – удовлетворительно сваривающиеся; третья группа – ограниченно сваривающиеся; четвертая группа – плохо сваривающиеся. Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей, – склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения. К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается. Ко второй группе относятся в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке. К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию тещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергаются обработке после сварки. К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.

Читайте также:  Газовые смеси для сварки полуавтоматом: аргон, углекислота, гелий и другие, их свойства и расход

Особенности сварки цветных металлов: латуни и бронзы

  1. Сварка латуни.

Сварка латуни

Латунь – это сплав, состоящий из 75 % цинка и 55 % меди. Особые сорта латуни также содержат немного олова, кремния и других элементов.

Основная трудность при работе с латунью – это выгорание цинка, начинающего кипеть и интенсивно испаряться при температуре выше +905 °С. Попадая в воздух, пары цинка быстро окисляются и опадают на окружающие предметы в виде белого осадка. Эти окислы являются ядовитыми, поэтому при работе с латунью обязательно соблюдайте необходимые меры безопасности.

Сваривание латунных деталей можно осуществлять методами, которые применимы к меди. При работе угольным электродом используйте литые или прессованные прутки из латуни, содержащие в своем составе кремний (помимо цинка и меди). В присадочных прутках должно содержаться примерно столько же меди, сколько и в основном материале, а кремния – не более 3 %. Этот метод требует применения флюсов.

При газовой сварке цветных металлов некоторых типов обычным пламенем выделяются пары, из-за которых шов оказывается пористым. Это происходит при работе с латунью. Предупредить такой негативный процесс можно пламенем с избыточным содержанием кислорода (30–40 %). Тогда кислород частично окислит цинк и на поверхности расплавленного участка образуется пленка оксида, которая предотвратит последующее окисление цветного металла.

Кромки, которые необходимо сварить, тщательно зачистите (до появления блеска). Чтобы избавиться от оксидов, используйте 10%-ный водный раствор азотной кислоты, затем промойте изделие горячей водой и насухо его протрите. Убедитесь, что удельная мощность пламени составляет 100–150 л/ч. Мундштук горелки зафиксируйте под наклоном 80–90°, а присадочный пруток – под углом 80° к нему.

Старайтесь выполнить сваривание как можно быстрее и за один раз, без перерывов. Это позволит предотвратить интенсивное окисление. Проследите, чтобы ядро пламени находилось на расстоянии 7–10 мм от ванны. Если толщина изделия превышает 15 мм, то его лучше сначала подогреть до +500…+550 °C. По окончании сварки прокуйте шов. При содержании в латуни свыше 60 % меди проковывать нужно холодный шов. В ином случае делайте это при нагреве до +700 °C. После чего выполните отжиг швов при температуре +600…+650 °C, а затем медленно охладите их.

Дефекты на латунных изделиях можно заварить без подогрева. Только прежде чем это делать, их нужно тщательно подготовить. Газовая сварка цветных металлов выполняется на постоянном токе обратной полярности, для электрода диаметром 6 мм – при силе тока 200–225, в полувертикальном или нижнем положении.

  1. Сварка бронзы.

Сварка бронзы

Бронза представляет собой сплав меди и цинка, марганца, кремния, алюминия, олова. С учетом объема содержащихся в их составе добавок бронзы сплавы бывают оловянными (8–10 % олова, 2–4 % цинка, остальное – медь) и специальными (кремнистые, марганцевые, железомарганцевые, алюминиевые и пр.).

Бронзовые изделия заваривают металлическими и угольными электродами, а перед этим подогревают до +200…+550 °С. Для деталей сложной конфигурации устанавливается более высокая температура подогрева.

Простые детали (втулки) можно подогревать при меньшей температуре. Сварка бронзовых изделий выполняется для соединения частей сложных конструкций (сварнолитые изделия), ремонта изношенных и поломанных деталей, исправления дефектов отливок.

В данном случае сварку цветных металлов осуществляют в полувертикальном или нижнем положении. Если необходимо состыковать швы и заварить сквозные дефекты, то для предупреждения протекания материала используются подкладки. Их изготавливают из огнеупорной глины, стальных листов, асбеста. Форма подкладки должна повторять конфигурацию внутренней стороны изделия в свариваемом участке.

Для сваривания оловянных бронз угольным электродом применяйте присадочные прутки, отлитые в кокиль, и содержащие: 0,25 % фосфора, 3-4 % кремния, 95-96 % меди. Флюсом здесь будет выступать борный шлак или прокаленная бура.

По окончании сваривания укройте изделие асбестом, чтобы оно медленно охлаждалось. Таким образом вы сможете снизить остаточные напряжения и предотвратить появление трещин.

Читайте также:  Сварка титана аргоном: применимые технологии, проверка

Для сварки специальных бронз угольным электродом обычно используют присадочные прутки того же состава, что и основной материал.

В качестве флюса при сваривании кремнистых бронз лучше всего применять прокаленную буру, а фосфористых – бронборный шлак.

Для сварки алюминиевых бронз используйте тот же флюс, что и для работы с алюминием и его сплавами.

Если нужно сварить специальные бронзы металлическим электродом, то подбирайте содержание электродного стержня с учетом состава основного материала. Например, для фосфористой бронзы подойдут стержни, содержащие 0,5–1 % фосфора или 9 – 11 % олова, до 0,75 % примесей, остальное – медь.

Сваривать алюминиевую бронзу рекомендуется прутками, в состав которых входит: столько же алюминия, сколько его содержится в основе, 1,5–2,5 % марганца, остальное – медь и железо.

Сваривание бронз металлическим электродом выполняется на постоянном токе обратной полярности, при этом сила тока рассчитывается по схеме: 40 А на 1 мм диаметра электрода.

Сложности сваривания цветных металлов

Возникновению затруднений во время работы способствуют особенности материалов:

  1. При контакте с кислородом металлы быстро окисляются. На поверхностях появляется пленка, нарушающая процесс сварки.
  2. При нагревании образуются тугоплавкие соединения, заполняющие сварное соединение. Это снижает прочность шва, способствует появлению дефектов.
  3. Соединение деталей из некоторых сплавов требует применения более мощной дуги. Жидкий металл затвердевает быстро, из-за чего варить нужно оперативно.
  4. Входящие в состав сплава легкие соединения могут испаряться. Это объясняется разницей в температурах плавления.
  5. В отличие от черных металлов, цветные способны вступать в реакцию с активными газами.
  6. Сварка требует ограничения доступа кислорода к рабочей зоне.

В чистом виде цветные металлы практически не встречаются. Они входят в состав сплавов.

Сварка цветных металлов и их сплавов из алюминия

После железа алюминий считается самым популярным металлом. Он часто используется в чистом виде. Однако, его сплавы все равно используются чаще.  Существует множество сплавов из алюминия. Алюминиевые сплавы используются в пищевой и химической промышленности, в строительстве и машиностроении. Если проводить классификацию по свойствам, то самыми часто применяемыми являются дуралюмин, силумин и авиель.

алюминий

Перед началом работ алюминий зачищают от окисной пленки и обезжиривают. Затем детали, подлежащие сварке, одну-две минуты протравливают в водном растворе фтористого натра в соотношении 50/50. После этого их примерно на две минуты кладут в раствор азотной кислоты. Затем элементы нужно промыть горячей и холодной водой. С момента подготовительных работ до сварки не должно пройти более четырех часов. Аналогичные подготовительные работы должны производится и с проволокой для сварки. Запрещено зачищать кромки с помощью «наждачки». Элементы для сварки должны быть надежно зафиксированы.

Сборка элементов перед сваркой зависит от толщины свариваемых деталей. Если нужно, перед соединением элементов накладывают прихваточные швы. В таблице ниже указано примерное расстояние между ними.

Толщина свариваемого металла, мм Растояние между прихватками, мм Размеры прихваток, мм
Высота Длинна
До 1,5 20-30 1-1,5 2-4
1, 5-3 30-50 1,5-2,5 4-6
3-5 50-80 2,5-4 6-8
5-10 80-120 4-6 8-12
10-25 120-200 6-12 12-26
25-50 200-360 12-20 26-60

Основы сварки сплавов с магнием и титаном

Титан встречается нечасто – в машиностроении и самолетостроении. Это сложный цветной металл, чтобы изделия из него были качественными, во время обработки нужно максимально убрать из сплава составляющие воздуха.

Для сварки используют аргон высшего или первого сорта при токе прямой полярности.

Для магния в составе сплава подходит аргоновая или гелиевая сварка с переменным током обратной полярности. На кромке располагает металлическая прокладка с малой теплопроводностью, края тщательно расплавляют.

Никелевые и медные сплавы

Изделия из сплава никеля используются в устройствах с высокой рабочей температурой, около 700 – 1000 градусов (для деталей ракет, газовых турбин). Никелевые сплавы прочны, вязкие, пластичны, жаростойкие и очень чувствительны к газам. Последний фактор приводит к тому, что сварочный шов может получится пористым. Никель устойчив к коррозии. Для обезжиривания никелевого сплава не рекомендуется применять бензин. В основном, никелевые сплавы используются в химической и электрохимической промышленности. Для сварочных работ с никелем применяют электроды из металла, постоянный ток обратной полярности. Если используется аргонный сварочный аппарат – берут электроды из вольфрама.

медь

Медные сплавы используются в машиностроении. Из них производят трубы, ёмкости различного предназначения, размеров и формы. Используются электроды из угля и графита при токе прямой полярности. Длина дуги примерно 35-40 мм. Если производится ручная дуговая сварка изделий из меди при температуре до 400 градусов, используется ток обратной полярности. Аргон и гелий используется для сварки в защитных газах, проволока из бронзы выступает в качестве присадочного материала. Подготовка к работе должна быть очень тщательной, кромки должны быть зачищены до металлического блеска. Сварка должна протекать быстро, без перерывов. Присадочным материалом может быть обычная медная проволока.

Соотношение толщин присадочной проволоки и свариваемой детали.

Толщина меди, мм До 1,5 1,5-2,5 2,5-4 4-8 8-15 Более 15
Диаметр присадочной проволоки, мм 1,5 2 3 4-5 6 8

Защита сварочной ванны обеспечивается флюсами, перечень которых изложен в таблице ниже. Флюсы в сварочную ванну вводятся в порошкообразном или парообразном состоянии.

Компонент Состав флюса, %
№1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8
Бура прокаленная 100 50 75 50 50 70 56
Борная кислота 100 50 25 35 10
Поваренная соль 20 22
Фосфорнокислый натрий 15 15
Кварцевый песок
Древесный уголь
Углекислый калий (поташ) 22

Флюсы для ацетилено-кислородной сварки.

Компонент Состав флюса (по массе), %
№1 №2 №3 Марки БМ-1
Бура прокаленная 100 50 20
Борная кислота 35 80
Фтористый натрий 15
Метилборат 75
Метиловый сирт 25

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

В среде аргона


Сварка металлов аргоном, с точки зрения организации, совмещает в себе элементы газовой и электродуговой специальных технологий. С первой этот процесс роднит использование газа, а со второй – наличие электрической дуги и особые подходы к формированию шва.

Наиболее оптимальное решение, обеспечивающее эффективные условия для защиты зоны сварки – применение инертного газа, в качестве которого выступает аргон. Требуемая эффективность действия объясняется исходными характеристиками, благодаря которым он по причине своей природной тяжести без труда вытесняет кислород из зоны сварки и обеспечивает надежную защиту.

С другой стороны из-за своей инертности аргон почти не реагирует с расплавом и другими газами, имеющимися в зоне горения. При сварке аргоном могут применяться не только плавящиеся, но и неплавящиеся электроды, такие, как стержни из вольфрама. Диаметр этих электродов, зависящий от характера сочленяемых заготовок из цветного металла, подбирается по специальным таблицам:

Известные приёмы аргоновой сварки делятся на ручные методы с использованием вольфрамовых электродов и автоматические (с применением как неплавящихся, так и плавящихся рабочих стержней).

Титановые сплавы. Работы с магнием.

Титан не являются широко распространенным металлом. Его используют в таких областях как самолетостроение, атомная энергетика, машиностроение. Особенности этого металла требуют и особенной работы с ним. Титановый сплав будет качественным, если содержание азота, водорода и кислорода в его составе свести к минимуму. Сварка аргоном должна производится только при использовании этого газа 1-го или высшего сорта. Используется постоянный ток прямой полярности.

Читайте также:  Флюс бура для пайки: что такое, для чего нужна и как применять

титан

Работа с магниевыми сплавами проходит с использованием гелия или аргона при переменном токе обратной полярности. При сварке кромки полностью расплавляют и кладут металлическую прокладку с низким уровнем теплопроводности.

Отличительные черты

Сварочный процесс (тип соединения и технология) цветных материалов зависит от их свойств, а именно:

  • плотности;
  • температуры плавления ;
  • химической активности;
  • механических показателей;
  • температуры кипения;
  • теплопроводности.

Некоторые особенности поведения цветных металлов и сплавов при сварке отражены в таблице.

Свойства Возможные проявления и действия Материалы
Невысокая температура плавления и кипения
  • перегрев и испарение металла;
  • возникновение пор и изменение состава материала в сплавах
Цирконий, латунь, титан, алюминий, бронза
Легкое окисление с возникновением тугоплавких оксидов
  • затруднение сварочного процесса;
  • снижение физико-механических характеристик сварного шва;
  • загрязнение оксидами сварочной ванны
Повышенная восприимчивость расплавленного сплава или металла к поглощению газов Пористость сварного шва Все, особенно – молибден, титан, ниобий, цирконий, тантал
Большая теплопроводность и удельная теплоемкость Быстротечное охлаждение зоны сварки, что приводит к потребности в предварительном нагреве предмета перед сваркой и повышению теплового режима сварки Магний, медь, алюминий
Высокий коэффициент линейного расширения Возникновение:

  • значимых внутренних напряжений;
  • деформаций;
  • трещин шва и околошовной зоны
Внезапное снижение механических качеств во время нагрева Легкое разрушение металла при ударе
Проваливание сварочной ванны в результате воздействия своего веса Алюминий и бронза

Особенности сварки цветных металлов – в различных отраслях промышленности

Сварочные работы являются необходимым этапом производства не только в строительстве и металлургии, но и во многих других отраслях промышленности. При этом в электронике, электротехнике, приборостроении, точном машиностроении, а также аэрокосмических и военных областях довольно часто посредством сваривания приходится соединять элементы из цветных металлов. В этом случае процесс отличается некоторыми особенностями сварки цветных металов, речь о которых пойдёт далее.

Особенности сварки цветных металлов

Никель и медь

Сплавы на основе никеля в основном применяются для изготовления деталей, подвергающихся воздействию высоких температур. Подобные запчасти используют в паровых турбинах, ракетостроении и других отраслях, так как рабочая температура никелевых сплавов 700-1000°C градусов. В бытовых агрегатах самым популярным сплавом из никеля является нихром. Он используется для создания деталей к нагревательным элементам.

Обработка никеля

Из-за чувствительности никеля к газовой среде сварочный шов может получиться пористым, поэтому сварку стоит проводить плавкими электродами и на постоянном токе обратной полярности. Реже для сварки никелевых сплавов используется аргоновая сварка, но в этом случае электроды используют из вольфрама.

Медь и медные сплавы наиболее распространены в автомобилестроении для изготовления труб и емкостей разных размеров. Для этого металла также подходит любой метод сварки, но чаще всего это ручная дуговая сварка, либо обработка в среде инертных газов.

Ручной метод сварки предполагает как рабочую температуру до 400°С и обратную полярность тока, так и работу покрытыми электродами из угля и графита при токе прямой полярности.

Обработка меди

Процесс сварки в защитной газовой среде состоит из использования газовой горелки, инертного газа и присадочной проволоки. В качестве защитного газа используется аргон, азот, гелий или смеси этих газов, а присадкой может быть пруток из меди или бронзы. Применение этого типа соединения обеспечивает минимальное попадание посторонних частиц в шов, а также дает возможность создать сплав высокой прочности и устойчивости к коррозии.

В чем сложность сварки цветного металла

Цветмет подвержен окислению. В сварочный шов легко попадают тугоплавкие окислы, из-за которых появляются трещины.

Для сварки цветных металлов нужно много энергии и тщательная слежка за температурой – чуть остынет больше нормы, уже ничего не выйдет.

Во время работы из сплава удаляются «легкие» элементы, которые имеют более низкую температуру плавления, чем основные металлы.

Цветмет хорошо взаимодействует с газами. Оксидная пленка, появляющаяся в процессе сварки, препятствует созданию крепкого шва.

Работать приходится в помещении с ограниченным количеством кислорода.

В изделиях практически не бывает «чистых» цветных металлов, чаще всего приходится работать со плавами меди, алюминия, цинка и другими.

Подготовка к проведению сварочных работ

Схема сварки в среде инертного газа

Схема сварки в среде инертного газа.

Перед началом работ детали необходимо подготовить. Поверхность в местах сварки необходимо зачистить металлической щеткой или шабером для удаления оксидной пленки, затем промыть в бензине или растворителе для удаления жиров. Из-за большой текучести сварку лучше проводить в нижнем положении. Детали необходимо зафиксировать, чтобы ширина шва не превышала двух миллиметров. Можно предварительно сделать прихватывающие соединения, а затем выполнить полную обварку.

Сварку необходимо проводить в среде инертных газов, защищающих сварочную ванночку от контакта с воздушной средой. Наиболее эффективным является азот, но можно использовать гелий, аргон и их смеси. Для создания дуги можно использовать угольные, графитовые и вольфрамовые электроды. Угольные электроды можно используются для сварки неответственных деталей небольших размеров. В остальных случаях нужно использовать вольфрамовые или графитовые электроды. Проволоку для сварки перед работой необходимо тоже протравить в растворе азотной кислоты или смеси соляной и серной кислоты.

Меры предосторожности

При работе с цветметом соблюдают следующие правила:

  1. Надевают рабочий костюм, сварочную маску и рукавицы. В производственных условиях при отсутствии средств защиты не подписывают допуск.
  2. Помещение хорошо проветривают. Желательно обеспечить принудительную вентиляцию. Выделяющиеся при сварке летучие соединения опасны для человека.
  3. Из-за высокой теплопроводности материалов заготовки прогревают перед сваркой. Для этого используют специальные печи с датчиками, контролирующими температуру нагрева.

Свинец

Свинец как материал весьма устойчив к коррозии в любой среде, в том числе и в серной кислоте. По этой причине он используется при изготовлении аккумуляторов, а также в обкладке сосудов для предохранения от коррозии.

В процессе сварки свинца и его сплавов главной проблемой становится то, что окисная пленка на поверхности плавится при температуре около 850°С, а сам металл уже при 327°С. Из-за такой большой разницы пи подготовке деталей из свинца к сварке пленку удаляют механически, а в процессе работы с этой задачей справляется флюс. Обычно в качестве флюса применяют стеарин, канифоль, либо смесь из этих материалов.

Обработка свинца

Для сварочных работ со свинцовыми сплавами оптимальна электродуговая сварка угольными и графитовыми электродами как при постоянном, так и переменном токе, водородная и ацетилен — кислородная сварка.

Сварка цветных металлов и сплавов имеет ряд оригинальных свойств, а также требует применения современных технологий, направленных на минимизацию нагрева и защиту поверхностей от постороннего воздействия и влияния окружающей среды. Во время сварки необходим тщательный контроль качества сварного шва для предотвращения попадания посторонних частиц и проявления коррозии.

Повышенная текучесть некоторых металлов напоминает о том, что не стоит пренебрегать защитной амуницией при проведении сварочных работ. Контроль качества соединений осуществляется на основе ГОСТа, который для каждого металла содержит отдельные требования.

Сварка цветных металлов и сплавов из свинца

Основная сложность при работе со свинцом заключается в том, что разница температуры плавления самого металла и его оксидов очень большая. Плавление свинца происходит при температуре примерно 327 градусов, а его оксиды расплавляются при температуре примерно 888 градусов. Свинец является жидкотекучим металлом. Подготовка к работе со свинцом аналогична подготовке к сварке алюминиевых сплавов. Защита сварочной ванночки происходит посредством использования флюса (стеарин, которым натирают кромки, либо смесь стеарина с канифолью).

Как сварить свинец с цветметом

сварка

Готовиться к работе со свинцом нужно так же, как и к сварке алюминия. Свинец – жидкотекучий, сам он плавится при более низкой температуре, чем его оксиды, отсюда − сложности в работе.

Для защиты сварочной зоны используют флюс (чистый стеарин или его смесь с канифолью), который наносят на края.

Источники

  • https://svarkaed.ru/svarka/svarka-metallov/osobennosti-svarki-tsvetnyh-metallov.html
  • https://separett.su/svarka/cvetnyh-metallov-i-splavov.html
  • https://generator98.ru/svarka/tehnologiya-svarki-cvetnyh-metallov.html
  • https://TechnoRama.ru/raboty/svarka-cvetnyh-metallov-i-splavov.html
  • https://bph-saratov.ru/svarka/tehnologiya-svarki-cvetnyh-metallov-i-splavov.html
  • https://gs16.ru/svarka/cvetnyh-metallov-i-splavov.html
  • https://BurForum.ru/obrabotka-stali/svarka-cvetnyh-metallov.html
  • https://svarkaved.ru/tekhnologii/svarka-metalla/kak-pravil-no-varit-cvetmet
  • https://electrod-svel.ru/tehnika-svarki/kak-svarivat-cvetnoy-metall-i-splavy-iz-nego-neobhodimye-instrumenty-i-rashodniki.html
  • https://traktor-dojc-far.ru/opisanie-tehnologii-svarki-czvetnyh-metallov-i-splavov-na-ih-osnove
  • https://svaring.com/welding/soedinenie/svarka-cvetnyh-metallov
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-cvetnyx-metallov/
  • https://monolit-60.ru/svarka/osobennosti-svarki-cvetnyh-metallov.html
  • https://expertsvarki.ru/tehnologii/svarka-cvetnyx-metallov.html
  • https://prosvarku.info/tehnika-svarki/svarka-cvetnyh-metallov

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию