Медная сварка: технология, виды, советы

О чём речь? Медная сварка гарантирует аккуратное и прочное соединение. Этот вид применяется в разных областях современной промышленности.

На что обратить внимание? Медь является прекрасным проводником тока, а также тепла, при этом показывает хороший уровень устойчивости к коррозии. Зная об особенностях сварки данного металла, любой сварщик сможет добиться хорошего соединения изделий.

Характеристики меди

Процесс обработки медных изделий в значительной степени зависит от содержания различных примесей в составе меди, таких как свинец, сера и др. Чем ниже их процент, тем проще и качественнее сварка. При работе с этим металлом следует принимать во внимание его специфику.

Свойства меди:

• При взаимодействии меди с кислородом в процессе термической обработки в зоне сварки могут возникать трещины и хрупкие участки, что обусловлено ее повышенной окисляемостью.
• Расплав меди во время сварки способен поглощать газы, что ведет к образованию некачественного шва. Водород, реагируя с кислородом в процессе кристаллизации металла образует воду, что приводит к появлению трещин, пор и снижает прочность места соединения.
• Значительная термическая проводимость меди требует использования источника высокой тепловой мощности с интенсивным тепловым потоком в области соединения. Из-за быстрого рассеивания тепла ухудшается качество шва, возможно образование потоков, расслоений и других дефектов.

Коэффициент линейного расширения является еще одним фактором, влияющим на процесс сварки меди. Большая усадка металла при его затвердевании может вызывать появление горячих трещин.

• При повышении температуры меди выше +190 °C ее прочность и пластичность снижается, что может привести к образованию трещин на поверхности. У других металлов при нагревании крепкость уменьшается, а мягкость, напротив, увеличивается. Наименее пластичен данный материал при нагреве от +240 до +540 °C.
• Высокая текучесть делает невозможной одностороннюю сварку меди без применения прокладок с обратной стороны.

Технология сварки меди

Перед началом процесса сварки меди и ее сплавов материал необходимо подготовить. Заготовки подгоняются до нужного размера с использованием угловой машинки, фрезерного или токарного станка.

При толщине кромок заготовки от 6 до 18 мм необходимо выполнить предварительную обработку, сделав их срезы V- или X-образными. В случае массового производства рациональным решением станет приобретение специализированного инструмента – фрезера для снятия фаски.

Перед соединением деталей посредством сварки следует очистить стыки от краски, окислов, жиров и прочих загрязнений. Иногда требуется прогрев заготовок. Сваривание производится плавящимися электродами на короткой дуге – 4-5 мм.

Идеальным методом для этих целей является импульсно-дуговая технология в защищенной среде (обычно в аргоне), которая позволяет сваривать тонкие листы, формировать шов на любой плоскости, включая потолочные работы.

Основные виды сварки меди

Существует несколько основных методов сварки меди, среди которых наиболее распространены:

• газовая;
• автоматическая под флюсом;
• в аргоновой среде;
• ручная.

Ручная дуговая сварка электродами

Сваривание с использованием плавящихся медных электродов имеет свои преимущества и экономические выгоды. Ключевыми преимуществами этого метода являются высокая производительность и гибкость процесса, так как дуговая сварка меди может выполняться посредством ручного или полуавтоматического оборудования, в защитной среде или под флюсом.

Подготовительные мероприятия

При работе с полками толщиной 6–12 мм рекомендуется осуществлять V-образную разделку кромок, устанавливая угол раскрытия на уровне 60-70°. Если необходим обратный (подварочный) шов (с другой стороны), угол можно сократить до 50°.

Для правильного выравнивания сварочных листов перед соединением шовный стык следует располагать под определенным углом друг к другу (примерно 2,5 % от длины стыка).

Если это невозможно, заготовки рекомендуется временно закрепить короткими стежками через равные интервалы (до 30 мм) по всей длине. Электроды меньшего диаметра используются для прихватов, оставляя между листами зазор шириной 2–4 мм, чтобы избежать перегрева металла и образования горячих трещин.

Перед формированием основного шва следует делать паузу, вырубать временное соединение и зачищать стык для предотвращения появления трещин в металле.

Сварка меди толщиной более 12 мм требует выполнения Х-образной разделки кромок и проваривания стыка с обеих сторон. В противном случае приходится прибегать к V-образной, хотя это приводит к увеличению расхода электродов (полуторакратному) и времени выполнения работы.

Для сваривания деталей без подготовки кромок или с V-образной разделкой используются подкладки, которые тесно прижимаются к стыку, иначе используется подушка из флюса. Предварительное прогревание краев до температуры +300–400 °С также рекомендуется.

Электроды

Для ручной дуговой сварки меди необходимо использовать покрытые стержни, так как непокрытые могут вызвать дефекты, окисление шва и нестабильное горение. Медные электроды для сварки обычно изготавливаются из легированной марганцем или кремнием медной проволоки.

Покрытие их подбирается таким образом, чтобы обеспечить раскисляющее действие, стабильное горение дуги и образование шлака, что положительно сказывается на формировании шва и качестве сварного соединения.

Режимы

Для сварки меди применяют источник постоянного тока с обратной полярностью, так как использование переменного приводит к неравномерному горению дуги. В исключительных случаях, когда в составе защитного покрытия электрода присутствует железо, допустимо воспользоваться переменным током с повышением его силы на 40–50 %, хотя следует учитывать его склонность к разбрызгиванию расплава.

В таблице ниже представлены ориентировочные режимы сварки меди:

Производительность при ручной дуговой сварке меди составляет 25–30 см/ч сварного шва. Для повышения эффективности работы следует использовать бронзовые электроды. Благодаря более низкой температуре плавления материала процесс формирования стыка становится быстрее.

При работе с заготовками толщиной свыше 10 мм и диаметром расходного материала от 6 до 8 мм рекомендуется увеличить силу тока до 500 ампер. Соединение тавровых заготовок выполняется в аналогичном режиме, что и совмещение стыковых. Формирование шва производится методом «в лодочку».

Газовая сварка медных изделий

Газовая сварка меди при правильной технологии обеспечивает качественный шов с хорошими эксплуатационными характеристиками, при этом максимальная прочность места соединения достигает около 22 кгс/мм2.

Учитывая высокую теплопроводность меди, во время сваривания необходимо регулировать расход газа:

• 150 л/ч при толщине изделия не более 10 мм;
• 200 л/ч при толщине более 10 мм.

Для предотвращения образования закиси металла и горячих трещин сварку следует проводить быстро и без перерывов. В качестве присадки используют проволоку из электротехнической меди или Cu с добавлением Si (до 0,3 %) и P (до 0,2 %). Ее диаметр должен составлять около 0,6 толщины свариваемых листов (максимально допустимый 8 мм).

Для удаления из металла различных примесей (серы, фосфора, кислорода и др.) и уменьшения шлака используются флюсы, которыми покрывают сварочную ванну и обрабатывают концы проволоки и кромки свариваемых пластин с обеих сторон.

После завершения работ места соединения проковывают, чтобы измельчить зерна наплавленного металла и увеличить прочность шва. При толщине заготовки не более 5 мм проковку выполняют в холодном состоянии, иначе – при температуре около +250 °C. Швы отжигают при температуре +520 – +540 °C с последующим быстрым охлаждением водой.

Медная сварка полуавтоматом

Медь отлично сваривается с применением полуавтоматов. Тонкая медная проволока для сварки подается в зону плавления вместо традиционного электрода. Металл плавится в защитной газовой среде из азота, гелия, аргона или их смесей.

Современные производители все чаще обращаются к синергетическим полуавтоматическим аппаратам для сварки меди, оснащенными специальными программами для работы с этим металлом. Данные устройства автоматически подбирают параметры сварочного процесса, учитывая толщину свариваемых изделий, что значительно упрощает деятельность сварщика.

При использовании полуавтоматического способа применяют медную проволоку для сварки и различные флюсы. При толщине изделий более 6 мм подготавливают кромки, делая их V-образными с углом наклона 60°.

Выбор проволоки и флюсов (M1, M2, M3, АН-348А, АН-26, ЖМ-1, К-13) зависит от толщины металла и типа соединения. Для исключения пористости шов формируют, избегая поперечных колебаний. Правильно настроенный полуавтомат обеспечивает надежное и аккуратное соединение.

Аргонодуговая медная сварка

В промышленности для высококачественной сварки меди широко применяются аргонодуговые сварочные аппараты TIG с электронным управлением. Эти инверторные устройства оснащены программным обеспечением для настройки быстрой и производительной работы.

Сваривание в среде инертного газа аргона происходит с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода, в отличие от полуавтоматического метода. Присадочная медная проволока для сварки подается в зону плавления, а сам процесс осуществляется на постоянном токе обратной полярности. Стержень ведут справа налево под углом 90°, а проволоку – под углом 15°.

Преимущества аргонодуговой сварки:

• Обеспечивает высокую прочность и качество сварного соединения благодаря точному контролю параметров сварки и чистоте защитной среды.
• Незначительная площадь прогрева, что позволяет избежать деформаций и сохранить форму изделия.
• Позволяет сваривать детали малой толщины без необходимости проведения предварительной подготовки, что экономит время и ресурсы.

Хотя полуавтоматический способ сваривания более удобен и позволяет формировать длинные швы без удержания проволоки, аргонодуговой метод является отличной альтернативой в случае отсутствия полуавтоматов. Главное – правильно настроить источник сварки и соблюсти технологические требования.

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.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.