Как сварить бронзу и сталь

Обновлено: 28.04.2024

При сварке бронзы необходимо учитывать множество особенностей. Например, оловянная бронза сваривается методом газовой сварки, а для алюминиевой и кремниевой бронзы используется дуговая или аргонодуговая сварка. Каждый вид сплава имеет свои особенности, но имеются и общие правила: при дуговой сварке устанавливается обратная полярность тока и соединяются заготовки не сплошным швом, а прерывистым.

Специфика сварки бронзы

Вся работа усложняется из-за большого количества примесей, содержащихся в бронзе. В процессе сварки некоторые вещества выгорают и создают пористый шов, что имеет весьма отрицательное влияние на качество полученного шва. Этого недостатка удаётся избежать, используя похожие по составу со свариваемым металлом сварочные прутки. При нагреве бронзы более 500 градусов значительно возрастает её хрупкость. Поэтому нужно не допускать резких механических воздействий, а также минимизировать необходимость перемещения изделия во избежание появления трещин.

Подготовительные работы и процесс

Сварке предшествуют подготовительные работы. Вначале подготавливаются свариваемые части. Необходимо провести очистку поверхности заготовок от остатков формовочной смеси, окалины и прочих отложений, если потребуется. Поверхность заготовки начищается до блеска с помощью металлической щётки. Кромки разделываются V-образной формой под углом 70-90 градусов.

Для места проведения работ нужно выбрать помещение с хорошей вентиляцией, так как во время сварки бронзы выделяются вредные испарения.

Под место будущего шва рекомендуется подкладывать графит или асбест. Все свариваемые элементы необходимо надёжно закрепить для предотвращения появления брака.

По краям соединяемых частей наносится флюс. Флюс можно использовать такой же, как и при сварке меди. Перед началом работы нужно выполнить предварительный нагрев примерно 300-350 градусов по Цельсию. К соединяемым деталям горелка подносится под углом 90 градусов. Чтобы избежать выгорания олова, нужно держать ядро огня на расстоянии 7-10 мм от места сварки деталей. В процессе сварки бронзы нужно перемешивать сварочную ванну присадочным прутком. Для того чтобы убрать возникающие окислы, периодически добавляется флюс. Далее проводят термообработку изделия и закаляют в холодном состоянии. Избавляются от остатков флюса при помощи серной или азотной кислоты.

К работе с бронзой допускаются только мастера высокого уровня, которые уже имеют опыт и знают специфику работы с данным металлом.

Сварка бронзы аргоном

В аргонодуговой сварке используют вольфрамовые электроды. Для работы с такими электродами применяют аппараты TIG. Сварка выполняется специальной горелкой, при этом электрод должен выступать на 2-5 миллиметров. Газ поступает через керамическое сопло, находящееся вокруг электрода. В качестве присадочного материала используются бронзовая проволока или бронзовые стержни диаметром 5-12 мм. Нужно внимательно выбирать присадочный материал: его химический состав должен совпадать со свариваемым материалом.

Если толщина свариваемых деталей находится в диапазоне от 1,4 до 2,5 мм, то можно не использовать присадочный материал, а соединение осуществляется с использованием постоянного тока с прямой полярностью.

Опытные сварщики советуют выбирать диаметр электрода по следующей таблице.

Толщина металла (мм)	Диаметр электрода (мм)
2	2-3
3	4
4	4-5
5	5-6
6	5-7
7-8	6-7
9-10	6-8

Сила тока рассчитывается в соотношении 30-40 А на 1 мм диаметра электрода. Также можно применять переменный ток, используя при этом осциллятор. В этом случае используется соотношение 75-80 А на 1 мм диаметра электрода. Для бронзы нужно приобретать аргон марки В.

Началу сварочных работ предшествует тщательная очистка заготовок с помощью щёток и химических растворов.

При проведении аргонодуговой сварки бронзы швы соединяются вплотную, чтобы не осталось зазора. Самыми прочными получаются швы, сделанные на отожжённой бронзе.

Нужно помнить, что при соединении металла толщиной свыше 1,8 мм велика вероятность возникновения единичных пор. Они образуются на участке перехода ото шва к основе. Это происходит по причине того, что в бронзе находится растворённый водород, поступающий из аргона. Влага может находиться как в аргоне, так и на поверхности свариваемых деталей. Кроме того, материал поглощает водород в процессе отжига бронзы газом. Технический газ, которым проводят обработку, в составе содержит 12% водорода.

На свариваемые детали подаётся электричество. Присадочную проволоку к сети подключать не нужно. В одну руку берётся горелка, в другую – проволока. За 20 секунд до начала работы нужно нажать на горелке кнопку включения газа.

Нужно удерживать дистанцию в 2 мм между горелкой и местом шва. Благодаря этому, образуется электрическая дуга между электродом и свариваемым частями. Сварщик перемещает горелку вдоль шва и равномерно подаёт проволоку.

Запрещается прикасаться к рабочему столу во время зажжения дуги. Для этих целей используется осциллятор, который подаёт импульс электроду с частотой от 150 кГц и напряжением не менее 2 000 В.

Диффузионная сварка

Диффузионная сварка – процесс производства неразъемного сварного соединения за счет диффузии ( внедрения) атомов одного металла (обычно более мягкого) в кристаллическую решетку другого (более твердого). Таким образом, можно получать прочные неразъемные соединения разнородных металлов (биметалл), а так же неметаллов (например, керамика со стеклом).

Способ был выдуман в 53-м Н.Ф. Казаковым и широко используется до сих пор в частности при производстве гидромоторов авиационной техники. Возможно использование и в других направлениях, в особенности там, где необходимо получить прецизионные пары трения, а детали и узлы собраны с применением антифрикционных материалов и работают на высоких оборотах. В качестве примера такой пары можно привести соединение оловяно-свинцово-никелевой бронзы БрОСН-10-2-3 со сталью 30Х3ВА – оно используется в блоке цилиндров авиационного плунжерного насоса.

Оборудование:

Понадобится вакуумная печь, способная обеспечить среднюю или высокую степень вакуума и приспособление с усилием сжатия 1-4 кгс/мм2. Таким приспособлением может быть специальное устройство, собранное внутри печи или графитовый контейнер, представляющий собой стакан с резьбой, на который накручивается крышка. При сварке бронзы со сталью в таком контейнере можно создать необходимое для диффузии первоначальное давление за счет большого коэффициента линейного термического расширения бронзы.

Охлаждение садки обеспечивается подачей аргона в камеру. Быстрое охлаждение позволяет так же закалить стальную часть узла до твердости 40 HRC.

Технология сварки бронзо-стальных деталей гидравлических агрегатов

Некоторые особенности сварки бронз со сталями

Сварка бронз со сталями в вакууме дает возможность получать соединения с минимальным количеством окисных и других неметаллических фаз в зоне соединения. Отсюда высокая надежность и стабильность сварных соединений. Этому способствуют процессы диссоциации и возгонки окисных и жировых пленок на свариваемых поверхностях бронзы и стали, которые в условиях вакуума протекают значительно интенсивнее, чем при нагреве в газовых защитных средах или соляных ваннах. Так, например, растекаемость бронзового расплава (25,5% Sn) по поверхности малоуглеродистой стали при температуре 810-820 градусов при прочих равных условиях в вакууме (10 -2 Па) на порядок выше, чем в соляной ванне (NaCl+KCl). С повышением температуры это отношение еще больше возростает.

При изготовлении бронзо-стальных деталей гидравлических агрегатов часто возникает необходимость упрочнения стали путем ее термической обработки (закалки). При нагреве заготовок в соляной ванне операции сварки и закалки легко совмещаются в одном термическом цикле. В вакууме эти операции совместить технически сложно, за исключением тех случаев, когда закалка осуществима при скоростях охлаждения, реализуемых в потоке инертного газа (для специальных сталей). Поэтому термообработку бронзо-стальных деталей предполагается производить после сварки, как самостоятельную операцию. При этом температура закалки не должна превышать предшествующую температуру сварки.

Как показали экспериментальные исследования, термообработка не оказывает отрицательного влияния на свойства соединения. Прочность на разрыв сварных соединений ст. 30Х3ВА с Бр.ОС 10-10, полученных в вакууме и прошедших термообработку (закалка с 850-860 о С в масло, отпуск при 560 о С в течение 6 час) составляет, по экспериментальным данным, 310-330 МПа (31-33 кгс/мм 2 ) против 250-270 Мпа (25-27 кгс/мм 2 ) непосредственно после сварки. Последующая термообработка, как видно, благоприятно сказывается на упрочнении Бр. ОС10-10. Соединения этой стали с Бр.ОСН 10-1-3 после сварки и после аналогичной термообработки имеют примерно одинаковую прочность 300-330Мпа (30-33 кгс/мм 2 )

Следует отметить положительное влияние предварительного гомогенизирующего отжига бронз на их прочность в сварных соединениях. Отжиг в вакууме при 750 о С в течение 5 часов, помимо удаления избытка растворенных газов, способствует получению после сварки более равномерного распределения свинцовой составляющей в ее структуре. Прочность возрастает до 350-380 МПа (35-38 кгс/мм 2 ) для обеих марок бронз, правда, последующая термообработка (закалка с отпуском) возвращает прочность на прежний уровень (300-330МПа).

Необходимо учитывать высокую упругость пара таких элементов как свинец и цинк, которые часто содержатся в бронзах. В результате их испарения возможны изменения химического состава бронзы в приповерхностном слое и образование в ней пор.

Количественная оценка средней скорости испарения свинца с поверхности Бр. ОСН 10-2-3 и Бр. ОС10-10 соответственно при температуре 870-860 о С за время сварки (≈ 10 мин) показывает, что потеря свинца составляет для обеих бронз от 10 до 15% от его общего количества в исследуемых образцах (d=15мм; d=3,5 мм). Толщина приповерхностного слоя, обедненного свинцом, составляет при этом 0,2-0,3мм. В остальном объеме образцов состав бронз остается практически без изменений. Средние скорости испарения свинца в течение первых 5 мин. изотермической выдержки при температуре сварки составляют 6х10 -5 и 30х10 -5 кГ/м 2 с, а в последующие 5-тиминутные периоды изотермической выдержки – 6х10 -5 и 15х10 -5 ; 4х10 -5 и 14х10 -5 ; 3х10 -5 и 13х10 -5 кГ/м 2 с . и т.д. соответственно. В таблице представлены экспериментальные значения средней скорости испарения свинца с поверхности Бр. ОСН 10-2-3 и Бр. ОС 10-10 (Vисп.х10 5 кГ/м 2 с) в течение первых 10 мин. изотермической выдержки при различных температурах в вакууме 10 -2 Па.

Бронза	Температура, о С
Бронза	700	750	800	860	900
Бр. ОСН 10-2-3	≈0	0,46	0,73	7,3	14,2
Бр. ОС 10-10	≈0	3	5,5	22	43

Относительно высокая скорость испарения свинца с поверхности Бр.ОС 10-10 обусловлена более высокой по сравнению с Бр. ОСН 10-2-3 его концентрацией в жидкой фазе и в структуре , а также наличием в этой бронзе широких разобщающихся жидких прослоек по границам зерен, по которым свинец из глубины может свободно диффундировать к поверхности.

Скорость испарения свинца при температуре твердо-жидкого состояния бронзы , как показывают экспериментальные исследования, максимальна в начальный момент, при достижении бронзой температуры сварки, затем убывает до какого-то постоянного уровня, определяемого интенсивностью поступления свинца к поверхности из глубины бронзы. Последнее в большой мере зависит от характера распределения и количества жидкой фазы в структуре бронзы. Межзеренное распределение жидкой фазы и наличие широких сообщающихся на большую глубину (транзитных) каналов в структуре бронзового сплава увеличивают вероятность потерь свинца на испарение. В случае мелкокапельного распределения и наличия в структуре обособленных тонких межзеренных прослоек продвижение свинца к поверхности затруднено и его испарение со временем может прекратиться.

Приведенные выше значения испарения были получены в таких условиях нагрева, когда пары могли беспрепятственно распространиться от нагреваемого образца и осаждаться на холодные стенки вакуумной камеры, т.е. при нагреве в свободном (открытом) состоянии.

Скорость испарения свинца заметно падает, если бронзовый образец нагревать в вакууме в закрытом сосуде, например, в графитовом контейнере с плотно закрытой крышкой. Так, например, средняя скорость его испарения с поверхности Бр. ОС 10-10, выдержанной при 840-850 о С в течение 45 мин. в открытом стакане, составила 6,5х10 -5 кГ/м 2 с, в закрытом – 3,1х10 -5 кГ/м 2 с. При этом на стенках вакуумной камеры осадилось в первом случае 0,126 г, во втором – только 0,005 г свинца (масса образцов 6…7 г). Т.е. в закрытом сосуде остается практически вся испарившаяся легкоплавкая эвтектика. При последующих нагревах новых образцов в том же закрытом сосуде без удаления свинцовых конденсатов от предыдущих опытов скорость испарения продолжает снижаться до уровня, определяемого интенсивностью проникновения паров свинца через несплошности закрытого сосуда.

Таким образом, использование для оснастки закрытого типа, например, в виде графитовых кассет, позволяет значительно уменьшить потери свинца на испарение и практически полностью предотвратить его осаждение на холодные стенки вакуумной камеры. В случае диффузионной сварки открытых заготовок необходимо по возможности ограничивать свободные для испарения поверхности бронзы. С этих соображений, например, при сварке телескопических соединений, целесообразно применять вместо тонкостенных втулок цельные бронзовые стержни.

В заключении следует отметить, что такие работы можно производить при более низкой температуре, чем, например, в среде защитных газов или соляной ванне. Так как растекаемость жидкой фазы бронзы по стали в вакууме хорошая, температура сварки может быть всего на 15-20 градусов выше равновесного солидуса бронзы.

Нагрев в вакууме имеет также определенные технические преимущества по сравнению с нагревом в газовых защитных средах. Получение и контроль низкого остаточного давления значительно проще, чем получение и контроль нейтральных и восстановительных газов соответствующей чистоты. В вакуумных установках с достаточной надежностью можно поддерживать необходимую степень разряжения. Кроме того, расходы по эксплуатации вакуумных установок ниже по сравнению с печами с газовой атмосферой.

Технологическая оснастка для сборки и сварки деталей гидравлических агрегатов

При сварке бронз со сталями в твердо-жидком состоянии бронзы, независимо от способа нагрева, требуется применение различных приспособлений и технологической оснастки, предназначенных для сборки и фиксации свариваемых изделий при загрузке, нагреве и извлечении их из сварочной установки или печи. Для сборки телескопических соединений могут быть использованы гидравлические или механические прессы с необходимым усилием запрессовки, которое определяется действительной величиной натяга и жесткостью свариваемых заготовок. В собранном виде заготовки размещают в вертикальном положении на подставке или подвеске и загружают в печь (нагревательное устройство). Давление в контакте свариваемых материалов в этом случае создается за счет разного термического расширения бронзы и стали. Какие-либо дополнительные устройства для этой цели не требуются.

Для сварки стыковых соединений, например, при изготовлении бронзо-стальных башмаков или блоков цилиндров гидравлических агрегатов, на установках, в которых отсутствуют системы давления, следует применять сборочно- сварочные приспособления, с помощью которых в условиях общего нагрева создавалось бы требуемое силовое воздействие на свариваемые детали.

Основное назначение приспособления состоит в том, чтобы в процессе нагрева за счет термических напряжений, возникающих в системе приспособления-свариваемые изделия, сгладить имеющиеся на соединяемых поверхностях макро- и микронеровности и образовать между ними физический контакт.

Кинетика развития внутренних усилий и деформаций в системе приспособление-свариваемые изделия зависит от многих факторов: физико-механических характеристик материалов, конструкции и геометрических размеров всех элементов системы, распределения температур между ними и по сечению каждого элемента и т.д.

Ниже рассмотрены методы конструирования приспособлений для сборки и сварки стыковых соединений деталей гидравлических агрегатов (башмаков и блоков цилиндров) при нагреве в вакууме.

На рисунке 1 представлено приспособление для сборки и сварки стыкового соединения бронза-сталь блока цилиндров 1.

Оно состоит из тонкостенного стакана 2 и навинчиваемой на него сверху до упора в свариваемые детали тонкостенной крышки 3. В отличие от известных конструкций, состоящих, как правило, из двух запорных фланцев и съемных стяжных элементов (одного или нескольких стяжных болтов, распорных втулок и пр.), рассматриваемое приспособление содержит две однотипные детали, в которых роль стяжного элемента играют тонкостенные цилиндрические обечайки, выполненные заодно с опорными фланцами и связанные друг с другом с помощью резьбового соединения.

Приспособление вместе со свариваемыми изделиями образует замкнутую систему, в которой следует различать активную часть (свариваемые детали изделия) и пассивную часть (стяжные элементы). Для возникновения внутренних напряжений в системе (сжатия в активной части и растяжения в пассивной) необходимо, чтобы при нагреве суммарное термическое удлинение элементов активной составляющей системы было больше, чем термическое удлинение пассивной. Это достигается соответствующим подбором материалов приспособления по их коэффициентам термического расширения.

Элементы приспособления должны иметь достаточно высокое сопротивление пластической деформации при высоких температурах. Для их изготовления пригодны жаропрочные материалы, имеющие стабильную структуру и сохраняющие свои свойства при многократном термоциклировании. При сварке в вакууме следует учитывать также возможность схватывания элементов приспособления друг с другом. и сор свариваемыми изделиями.

Наиболее удовлетворяют перечисленным выше требованиям углеграфитовые материалы, например, высокопрочный графит марок МПГ-6 или ВПП. Они обладают наиболее низким из доступных материалов коэффициентом термического расширения , и дает возможность получать большой деформационный потенциал приспособления, имеют прочность, достаточную для создания требуемого силового воздействия на свариваемые изделия, химически стойки и не взаимодействуют в вакууме с большинством металлов при высоких температурах (до 1000 градусов Цельсия), термостойки, легко обрабатываются и, что также очень важно, могут оказывать дополнительное защитное действие на соединяемые металлы, связывая возможные примеси кислорода во внутреннем пространстве приспособления.

Принцип действия приспособления (оснастки)

Заключается в следующем. Собранные под сварку детали 1 (рис.1) ставят на дно стакана 2 и сжимают вручную с помощью навинчивающейся сверху крышки 3. Откачка воздуха, замкнутого внутри такой кассеты, происходит в вакуумной печи (10-2) через естественные несплошности в резьбовом соединении крышки со стаканом. При длительной откачке внутри кассеты создается достаточное для осуществления качественной сварки степень разрежения. В то же время проникновение легкоиспаряющихся компонентов бронзы, например, свинца, через несплошности резьбового соединения затруднено, и внутри кассеты в результате этого создается давление паров, препятствующее дальнейшему его испарению с поверхности деталей. Потери металлов на испарение тем меньше, чем меньше объем незаполненного пространства внутри кассеты и чем плотнее резьбовое соединение крышки со стаканом. Выполнению последнего условия способствуют внутренние усилия, возникающие в системе приспособление – свариваемые изделия при нагреве ее до высокой температуры. Под действием этих усилий (растяжения в стяжных элементах оснастки) резьбовое соединение еще больше уплотняется и сопротивление потоку паров металлов таким образом возрастает.
Передача осевого усилия в приспособлении происходит по наклонным поверхностям резьбы. В результате этого в резьбе возникают равномерно распределенные по окружности радиальные усилия, которые деформируют тонкие цилиндрические обечайки в соответствующих направлениях, как это схематически показано пунктиром на рис.1. Накапливаемая при нагреве упругая деформация приспособления складывается таким образом из деформации его стяжных элементов не только в осевом, но и в радиальном направлении. После достижения соединяемыми деталями температуры сварки, когда сопротивление пластической деформации бронзы невелико, часть накопленной упругой деформации приспособления расходуется на сглаживание макро-микронеровностей в стыковом соединении, часть – на устранение вероятных несплошностей и перекосов, вызванных неточностями изготовления и сборки свариваемых деталей и элементов приспособления. Чем больше деформационный потенциал приспособления, тем больше вероятная пластическая деформация осадки бронзы в процессе сварки.
Необходимым условием образования плотного (без пор и микронесплошностей) соединения при диф.сварке является наличие физического контакта свариваемых поверхностей металлов друг с другом по всей площади сварного соединения. Прочность соединения возрастает, если фактическая площадь физического контакта близка или равна величине его геометрической площади. При сварке бронзы со сталью физический контакт образуется, главным образом, за счет пластического течения бронзы, как более мягкого материала, путем заполнения ею неровностей на поверхности стали. При этом пластическая деформация происходит не только в приповерхностных слоях бронзы, но и во всем ее объеме, воспринимающем сварочное давление. В связи с этим величина пластической деформации (осадки) бронзовой заготовки должна быть больше суммарной высоты микронеровностей на свариваемых поверхностях, и при оценке требуемой величины осадки при сварке можно лишь в первом приближении ориентироваться по средней статистической высоте макро- и микронеровностей стыкуемых поверхностей.
При определении требуемой величины деформационного потенциала приспособления необходимо учитывать также шероховатость контактирующей с бронзой опорной поверхности приспособления, неплоскостность, непараллельность (биение относительно центральной оси) опорных поверхностей свариваемых заготовок и всех элементов приспособления, т.е.

где К – деформационный потенциал системы;
Δi – различные отклонения от плоскости и биения опорных поверхностей свариваемых заготовок и элементов приспособления.
Так, например, если предположить, что для рассматриваемой конструкции приспособления (рис 1) средняя высота микронеровностей свариваемых поверхностей бронзы и стали, а также опорной поверхности бронзы и контактирующей с ней опорной поверхности при способления составляет 0,025 мм и все стыкуемые поверхности, в том числе в резьбовом соединении приспособления, имеют неплоскостность и биение, равные по 0,02 мм соответственно, то деформационный потенциал системы должен быть

К>(4*0,025+4*0,02+2*0.02+2*0,02)=0,26 мм
К>0,026

Сборочные эскизы. сварка систем «бронза-сталь» в графитовых контейнерах

Справка: Технология диффузионной сварки востребована в промышленности при производстве гидромоторов для авиационной техники — плунжерные насосы и т.д. и в других отраслях промышленности, где нужно получить биметаллы.

Сварка латуни в гаражных условиях. Сведения о сварке латуни

Латунь – это сплав меди с цинком, в незначительном количестве могут присутствовать другие легирующие элементы. И поскольку цинк металл легкоплавкий, температура его плавления в чистом виде 400 о С с «хвостиком», поэтому сварка латуни – занятие неприятное и небезвредное.

Цинк сгорает с выделением гари и неприятного запаха. Для проведения работ нужно обязательно обзавестись респиратором, который вряд ли защитит вас от вредных выделений полностью, но это все-таки лучше, чем совсем без него. Как бы то ни было, для разовой работы респиратора будет вполне достаточно. Цинк находится с медью в связанном на молекулярном уровне состоянии, что приводит к снижению температуры плавления латуни в два раза, если сравнивать с чистой медью. Латунь плавится при температуре около 900 о С.

В связи с вышесказанным, резонно сделать вывод, что латунь все же лучше паять. Пайка лучше всего протекает, когда в руке твердосплавный припой, но с температурой плавления все же более низкой, чем у латуни. Лучше всего подходят медно-фосфорные припои. Оксидная пленка на поверхности цветного металла препятствует смачиванию, растеканию и схватыванию припоя с поверхностью детали, поэтому применяют флюсы, которые окислы снимают. Наиболее известный флюс, о котором все слышали, кто занимается сварочными или паяльными работами, это бура. Ее всегда можно приобрести в ближайшем магазине, и она будет полезна не только для пайки латуни, но и вообще всех медных сплавов, а также стали, чугуна. Есть и специальный флюс, который поможет при работе с латунными изделиями – ПВ209, его чаще используют на производстве.

По некоторым причинам пайка меди все же заменяется сваркой. Какие это могут быть причины?

Первая, встречаются люди, которые с недоверием относятся к пайке. В некоторых случаях они могут оказаться действительно правы, особенно если деталь будет в работе испытывать какие-то серьезные нагрузки, которые будут ее крутить, изгибать и всячески испытывать эту деталь на прочность. Пайка медно-фосфорными припоями дает отличную прочность паяного соединения, более дорогостоящие серебряные припои – еще более высокую (соответствующие значения «сигмы временного» — временного сопротивления разрыву и других характеристик вы можете найти в интернете), однако пайка никогда по прочности не сравнится со сваркой. Последняя дает наиболее высокие прочностные характеристики.
Вторая причина – возможные требования заказчика к однородности основного металла и шовного по цвету. При пайке определенно будут более выражены цветовые различия, так как не образуется сварочная ванна и не происходит перемешивания металлов. Возможны отличия и при сварке, но все же они минимальны, либо же вообще отсутствует (зависит от технологии сварки и применяемых присадочных материалов).
Третья причина и вовсе прозвучит банально – варят, потому что нет возможности паять, так как из оборудования есть в наличие только сварочный аппарат.

Нужно еще отметить, что латунь варится большинством из известных способов сварки:

(РДС или, как ее сегодня еще называют,ММА); ( названия — аргонная, АрДС, TIG); ( ацетиленом или пропановым пламенем);

Из специальных способов сварки можно отметить лазерную и ультразвуковую.

Если говорить об основных сварочных методах, которые используются не только на производстве, но и в гараже нашими кулибиными… Проще всего латунь варится ацетилено-кислородным пламенем. При работе с ТИГом латунь сильно шипит, так как стремительно разогревается до температуры своего кипения, а сам процесс описывают, как достаточно сложный. Не всем удается с помощью ТИГа получить какой-то приемлемый результат, но при соблюдении технологии и приобретении необходимых навыков, освоить ТИГ латуни все же возможно. При этом качество швов получается высоким. И самый интересный случай – это, конечно, сварка с помощью электродов. Рекомендуют использовать электроды со стержнем из латуни ЛК80-3, ЛМц59-02 или бронзы КМц3-1 (международное наименование CuSi3). Только забыли написать, где взять такие электроды? Вряд ли они продаются в ближайшем магазине! Выход видится в сварке графитовым электродом.

Во всех случаях, теория гласит, что чем больше в присадочном прутке легирующих элементов, которые являются раскислителями, тем лучше. Раскислителями являются, например, такие элементы, как кремний или марганец. Они связывают свободный кислород в расплаве и выводят его на его поверхность в виде шлака. Таким образом, вредная составляющая выводится из металла и в результате снижается количество дефектов – отсутствует пористость или же она сведена к минимум – единичные поры, раковины. Насколько раскислители, которые находятся в сварочной проволоке, влияют на качество шва (латунь) в плане его бездефектности на практике – трудно сказать. Например, при наплавке меди М1 прутком М1 на электротехническую сталь типа 10895 или 10864,10865 ацетилено-кислородной или кислородно-пропановой горелкой наблюдается серьезная пористость наплавленного слоя – частные цепочки пор. Причем тем больше пористость, чем выше интенсивность пламени, его скорость. Дефекты наплавки (или шва) скорее появляются из-за того, что расплавленный металл «обдувается» скоростным пламенем и наличие или отсутствие раскислителей в составе присадки здесь вряд ли что-то может изменить в лучшую сторону. Кардинально ситуацию меняет, например, сварка в аргоне – здесь аргон подается с меньшей скоростью и образует как бы облако газа вокруг сварочной ванны. В результате наплавленный слой практически не имеет пор.

Латунь – это не медь, а сплав на ее основе. Однако, как нам кажется, здесь можно провести определенные параллели. Часто принимается за абсолютную действительность теоретические сведения, которые были выведены в свое время высоколобыми учеными, но имеют к реальности отдаленное отношение. Но вернемся к сварке латуни…

Так как ацетилен наиболее подходящий для сварки латуни метод, остановимся на нем более подробно.

Сварка латуни ацетиленом в домашних условиях

Понадобится флюс бура – белый порошок, который выглядит как соль. Продается он по килограммам в полиэтиленовых пакетах. Проволока латунная, реализуется в прутках. Стоимость проволоки высокая, но если варить время от времени по хозяйственным нуждам, небольшой связки прутков хватит на долгое время.

Технология сварки

Если нужно проварить толстостенные детали, нужно делать разделку. Она может быть У-образная; Х- образная, или самая обычная с углом раскрытия 45 о С. Если детали тонкостенные, разделка не требуется, необходимый провар и так будет обеспечен. Для сварки можно использовать как ацетилен, так и пропан, так как для плавления латуни большой температуры не требуется. Единственное что, массивные латунные изделия, если такие найдутся в хозяйстве, пропаном греть придется дольше.

Мундштук – насадка на горелку выбирается самый маленький (№1). Пламя должно быть небольшим. Пламя настраивается так же, как на сварку черного металла, только немного мягче.

Для начала нагревается латунное изделие. Если детали имеют тонкие стенки, нужно контролировать процесс так, чтобы металл не провалился, это может произойти, если его сильно прогреть. Нагреваем деталь не докрасна (хотя она и не греется до такого цвета). Затем пруток окунается в флюс и подается к соединению. Капля «падает» с прутка, попадает на соединение и эту каплю необходимо «размазать» небольшими колебательными движениями горелки. И так постепенно продвигаетесь вперед.

Выбор присадочного прутка и особенности аргонодуговой сварки (TIG) черной стали, нержавейки, алюминия, меди и ее сплавов, магния

Банальные вопросы, которые задает себе каждый начинающий сварщик-аргонщик, ведь при аргонодуговой сварке (читайте АрДС для чайников) необходимо в одной руке держать горелку, перемещая ее вдоль линии соединения, а второй — добавлять присадочный материал в сварочную ванну по мере ее расплавления. В некоторых случаях, например, при сварке тонкого металла встык, можно обойтись и без прутка, но если нужно получить усиление шва в виде выпуклого валика или сварить тавровое соединение с определенным катетом, без присадки никак не обойтись.
Здесь все так же, как и в ручной дуговой сварке. Присадочный материал должен иметь сходный химический состав с основным металлом изделия, тогда и механические свойства шва будут высокими. В процессе плавления прутка и переходе металла в сварочную ванну происходит некоторое выгорание легирующих элементов, поэтому в идеале их процентное содержание в прутке должно быть немного выше, чем у свариваемого металла.

Вот некоторые металлы, которые широко используются на сегодняшний день во всех отраслях народного хозяйства и в быту:

черные ;
нержавеющие;
алюминий;
медь и ее сплавы.

Остановимся на каждом из них подробнее.

Черные стали

К ним можно отнести не только углеродистые, но и низколегированные стали. Варятся они при помощи ММА, но действительно высокачественного прочного сварного соединения можно добиться только с TIG. Считается, что низкоуглеродистые стали свариваются проще всего. Тем не менее процессы, проходящие в околошовной области могут приводить к упрочнению излишне разогретых зон при обычной сварке,а при многослойной сварке могут появляться проблемы с охрупчиванием. У кипящей и полуспойкойной низкоуглеродистой стали наблюдается падение показателя ударной вязкости в околошовной зоне.
Как известно, черные стали с содержанием углерода:

до 0,25% относятся к хорошо свариваемым (ст.3, ст.10). Но в случае возникновения проблем, наподобие тех, что описаны выше, рекомендуется небольшой предварительны подогрев 150-200 градусов в электропечи СНОЛ.
от 0,25 — 0,45% считаются трудносвариваемыми или ограниченно свариваемыми. Их нужно греть перед сварочными манипуляциями вольфрамовым электродом и обязательно термообрабатывать после. Если есть возможность провести полную термообработку, такую как отжиг или закалка+старение — это самый лучший вариант. Но если изделие уже готово, и в нем не допускаются какие-либо деформации, придется ограничиться низкотемпературным отпуском (или, как еще называют этот процесс, отдыхом).
от 0,45% углерода и выше сталь не применяется для сварных конструкций, особенно, если она даже незначительно легирована. Но это для конструкций. Еслиизделие не будет нести каких-либо нагрузок, можно попытаться сварить и ст.55, только без резких температурных перепадов, с применением всех «металлургических» хитростей.

И наконец, мы добрались до сварочного прутка. Все вышеописанные случаи свариваются прутком Св.-08Г2С ГОСТ 2246-70 или его незначительными модификациями. Раскислители кремний и марганец в его составе положительно влияют на механические свойства шва, сдерживают развитие пористости шва, появление раковин, уменьшают разбрызгивание и т.д. Пруток используется для сварки изделий или конструкций ответственного назначения, таких как сосуды, трубопроводы высокого давления, нагруженные узлы и детали.
Импортный аналог Св.-08Г2С: омедненный сварочный пруток ER 70S-6. Микронное покрытие меди — это, конечно, большой плюс, так как медь защищает стальной стержень от питтинговой коррозии и окисления — эти процессы активно проходят в складских условиях хранения. Пруток ER 70S-6 не нужно зачищать перед сваркой наждаком, опасаясь, что грязь на его поверхности проявится в виде дефектов в сварном шве.

Механические показатели метала в шве при использовании ER 70S-6:

Предел текучести 525 МПа;
Предел прочности 595 Мпа;
Удлинение 26%;
КV – 30°С 70 Дж.

Нержавеющие стали

Коррозионностойкие стали варятся сложнее, чем черные из-за их более сложных физико-химических свойств.
Во-первых, у нержавейки больше электропроводность, поэтому понадобятся более высокие токи, чем обычно, приблизительно на 15%. Во-вторых, легирование хромом от 13% (что и делает сталь стойкой к коррозии) может вызвать проблемы. Например, при сварке нержавейки тонкостенной, которая встречается чаще, чем толстая,важно организовывать газовую защиту обратной стороны шва, обратного валика. Оксиды хрома приводят к возникновению трещин. Если вы сварили дорогую выхлопную систему автомобиля из стали AISI 304 и защита шва шла только с наружной стороны, со временем ваша система развалится. Чтобы защитить шов внутри трубопровода, в него напускают аргон, а открытые торцы закрывают заглушками.

Аустенитные стали типа 12Х18Н10Т (AISI 321); 08Х18Н10 (AISI 304) варят с прутком нержавеющим ER-308 (аналоги СВ-06Х19Н9Т, СВ -01Х19Н9, СВ-04Х19Н9). Стали типа 12Х18Н10т называют еще «пищевыми нержавейками», так как оптимальная пропорция хрома и никеля придает стойкость к агрессивным средам, таким как органические кислоты, образующиеся при переработке некоторых пищевых технических культур. Стали данного типа часто встречаются в быту.
Наплавленный металл ER-308, имеющий сходный химсостав, также не боится кислотных и прочих «недоброжелательных» сред. Низкое содержание углерода в проволоке ER-308 снижает риск развития межкристаллитной коррозии — процесса развития коррозии по границам зерен металла. Содержание кремния и марганца положительно сказывается на формировании и кристаллизации сварочной ванны.

Механические свойства ER-308:

Предел текучести, Rp0.2 390 MПa;
Предел прочности, Rm 600 MПa
Относительное удлинение A5 42 %
Ударная вязкость, J 120

Следующий класс сталей — хром-никель-молибденовые типа ст.10Х17Н13М3Т, ст.03Х17Н14М2; 15Х14Н14М2ВФБГ; 08Х16Н13М2В. Применяются чаще в промышленности, в быту гораздо реже. Благодаря легированию молибденом они становятся устойчивыми к еще более агрессивным кислотным средам ( серная, ортофосфорная кислоты и т.д.). Молибден препятствует местной коррозии, горячему образованию трещин, повышает температуру эксплуатации конструкций и механизмов и ударную вязкость при сверхнизких температурах. В качестве присадочного материала для этих сталей применяется пруток нержавейка ER-316 (отечественный аналог Св-04Х19Н11М3).

Механические свойства ER-316:

Предел текучести 480 МПа
Предел прочности 630 МПа
Удлинение 33% КCV
+20°С 175 Дж
— 110°С 150 Дж
-196° С 110 Дж

Часто задают вопрос про сварку нержавейки в бытовых условиях: нужно ли для этого приобретать дорогой источник питания инверторного типа? Совсем не обязательно, сварить нержавейку можно и на обычном ММА-сварочнике (смотрите наш Магазин отзывов). Некоторые из них, правда, имеют переключатель режимов ММА/TIG, но и те инвертора, в которых такая возможность отсутствует,можно приспособить к аргонодуговой сварке: приобретите вентильную горелку, баллон с аргоном и редуктор давления дополнительно. Сварка на таком самодельном аргонном аппарате имеет свои особенности, но если их учитывать, можно вполне сносно работать. Главное, не начинать сварку на изделии, приготовьте для этого графитовую подкладку. Если будете начинать на изделии, вольфрамового электрода вам хватит на пару поджигов, затем придется перетачивать. Заканчивать процесс также необходимо на графите.

Сварка алюминия

Про аргонодуговую сварку алюминия уже говорено-переговорено на всевозможных сайтах и форумах в интернете. Сварка алюминия – это сложней, чем чермета и нержавейки, но если делать все правильно, сам процесс и результат работы принесут вам удовольствие.

Какие алюминиевые сплавы чаще всего приходится варить?

Первое, это хорошо свариваемые деформируемые алюминиево-магниевые и алюминиево-марганцевые сплавы АМг и АМц не упрочняемые термической обработкой. Для сварки этих сплавов используется присадочный пруток TIG ER-5356 (отечественный аналог Св-АМг5 ГОСТ7871-75). Правило подбора прутка все то же: он должен иметь сходный химический состав с металлом изделия. В этом плане, пруток ER-5356 более всего соответствует таким маркам, как АМг3, АМг5, АМг6.

Механические свойства:

Предел текучести: 120 Мпа,
Предел прочности: 265 Мпа,
Удлинение: 26%

Второе, это литейные алюминиевые легированные кремнием (кремний+марганец) сплавы типа АК7ч (АЛ9), АЛ10, АД35 и т.д. и т.п. Они часто используются в различных конструкциях и узлах, которые требуют уменьшения веса при сохранении высокой прочности, так как все эти сплавы упрочняются термообработкой. Например, АК7ч можно состарить до твердости 70…80 НВ.

Для таких сплавов применяется присадка TIG ER-4043 (AlSi5), отечественный аналог Св-АК5 ГОСТ7871-75. Часто приходится исправлять дефекты литья или механические дефекты (алюминиевые автомобильные диски, корпуса авиационных асинхронных электродвигателей и т.д.).

Механические свойства шва, сваренного ER-4043 :
Предел текучести: 55 Мпа,
Предел прочности: 65 Мпа,
Удлинение: 18%

Как уже говорилось, алюминий – непростой металл. Поэтому есть смысл поговорить о трудностях, связанных с его сваркой. Вот некоторые особенности:

Поверхность алюминия покрыта тугоплавкой оксидной пленкой АL2O3, по некоторым данным, температура ее плавления составляет 2000 -2700 градусов Цельсия, что на порядок выше температуры плавления самого алюминия, всего 600-650 градусов. Очевидно, что расплавив алюминиевую пленку вы неминуемо прожгете металл. Нужно удалить пленку какими-то другими способами. И они были придуманы.

Первый способ, сварка на переменном токе. Известно, что переменный ток отличается от постоянного тем, что он многократно меняет направление своего движение в единицу времени. Дуга переменного тока разрушительно действует на оксид алюминия.

Второй способ, это использование лепесткового круга для зачистки металла до блеска или химического травления.

Также вам понадобится высокочистый аргон с самым низким содержанием примесей. Из обычного аргона незамедлительно «полезет» грязь.

Высокая тепло- электропроводность алюминия требует от источника питания большой мощности и предварительного нагрева в электропечах.
Большие объемы работ лучше выполнять на сварочных инверторах, специально предназначенных для сварки цветных сплавов: вы можете и регулировать «очистку алюминия» и работать в режиме 4Т в следующей последовательности: настраиваемый начальный ток – основной ток – кратер шва.

Сварка меди

В интернете вы найдете много информации по сварке меди, только вот 90% из этой информации – теория, переписанная еще с советской литературы или ей подобной. Практические советы приходится собирать по крупицам. А что самое главное в сварке? Правильно, практика и немного теории.

Что утверждается не без оснований: медь имеет высокую теплопроводность и электропроводность, требуются высокие токи. Может возникнуть проблема ее ломкости в горячем состоянии. Активно растворяет в себе кислород с образованием закиси меди и водород даже несмотря на защиту аргоном. Причем окисляется поверхностный слой зерен металла, образуется Cu+Cu2O. В связи с тем, что Cu2O имеет температуру плавления выше на 20 градусов, чем Cu, металл склонен к образованию горячих трещин.

При сварке меди используют также азотно-дуговую сварку. Азот, используемый в качестве инертной среды, обеспечивает лучшую защиту сварочной ванны, более глубокое проплавление при одном и том же токе. Но есть и недостатки: нестабильность дуги, низкая скорость сварки. Поэтому, по-прежнему, для сварки меди используют аргон, так как с ним работать проще, если сравнивать с азотом, и он стоит дешевле, чем гелий.

Теоретически, какая бы надежная газовая защита не была обеспечена, ее все-таки недостаточно: кислород и водород все-равно насыщают расплавленную медь. Для того, чтобы вывести эти вредные газы нужны раскислители. Вот почему не рекомендуется использовать для сварки меди чистую медь как присадочный материал, а с добавлением легирующих элементов. Например, присадочный медный пруток CuSi3 (CuSi3Mn1; БрКМц3-1; ESAB OK Tigrod 19.30) содержит 3,4% кремния и 1,1% марганца, которые связывают кислород и выводят его из расплава.

Химический состав CuSi3:

Механические свойства:
Rm 330-370 МПа

Но это не значит, что для сварки нельзя использовать проволоку из медного кабеля или провода, путем снятия диэлектрической изоляции. Сварка в этом случае получается удовлетворительная.

Поверхность медного изделия зачищают до идеального состояния (перед вами должен быть чистый не окисленный блестящий металл).

Подбирать ток лучше не по толщине изделия, а опытным путем. Может показаться, что высокая теплопроводность потребует высокого тока, но не забывайте, что и температура плавления меди ниже, чем у стали. Если дать ток, когда медь хорошо плавится, вполне вероятно, что через несколько десятков миллиметров шва вы прожжете металл. Если же ток будет небольшой, придется долгое время разогревать деталь, пока не начнется процесс оплавления – результатом будет пористость шва. Нужно подобрать оптимальное значение тока между перегревом и недогревом. Подбирать режимы лучше на подходящих отходах производства, а не на деталях, во избежание их порчи. Ориентировочно ток для меди немного меньше, чем для углеродистой стали, хотя опять же, это напрямую зависит от скорости сварки. Для сварки красной меди также понадобятся гораздо большие токи.

Как уже было сказано, медь не любит воздействия воздуха. Используйте газовые линзы или сопла с широким каналом для более основательной защиты.

Медные трубопроводы варят следующим способом: скорость небольшая, периодически добавляют присадку. Как только присадка попала в ванну, ее плавят круговыми или другими движениями. Формируют небольшие валики с перехлестом не менее 1/3. Если сварку вести сплошным швом, велика вероятность получить сквозной прожег.

Великолепно, если ваш инвертор поддерживает импульсный режим работы. Он сильно облегчает процесс. Ток импульса выставляется достаточный для полного расплавления прутка, а время между импульсами побольше, чтобы медь успевала остывать.

Не забывайте про правильную заварку кратера шва. Резкий обрыв дуги приведет к образованию раковины. Если в вашем инверторе есть одноименная функция, настройте оптимальную величину спада тока. Если же такая функция отсутствует, придется кратер заваривать вручную, постепенно увеличивая длину дуги с последующим ее отводом в сторону.

Сварка бронзы

При пайке бронзы в качестве припоя чаще всего используют латунь или медь с тетраборатом натрия, который в народе известен под названием «бура» и играет роль флюса. При аргонной сварке оловянистых или кремнистых бронз необходимо применять присадочный материал – пруток CuSi3 (CuSi3Mn1).

Безоловянную бронзу БрКМц варят, естественно, также прутком CuSi3Mn1 на постоянном токе (можно с добавлением флюса 34А или ПВ209), для сварки алюминиевой бронзы БрАЖМц10-3-1,5 понадобится «переменка» и присадка Бр АМц.

Бронза хорошо варится методом TIG (у нее низкая температура плавления, при сварке нужно быть предельно внимательным, потому что сплав склонен к перегреву).

Если после сварки шов треснул, необходимо выполнить предварительный подогрев детали на 250 -350 о С. Но в большинстве случаев он не играет такой ролик, как отжиг при температуре 450 – 500 о С после сварки. Эта операция в большинстве случаев является обязательной для снятия внутренних напряжений и «перезапуска» структуры сплава.

Будьте внимательны. При нагреве оловянистых бронз до 550 о С происходит выплавление легкоплавкого компонента – олова. В связи с этим образуются многочисленные дефекты (поры, раковины).

Если несмотря на термическую обработку шов трескается, значит неудачно подобран присадочный материал и его необходимо заменить. В таком случае нужно удалить наплавленный металл (выполнить разделку болгаркой до удаления присадки). Если трещина проходит через кратер шва, необходимо отвести горелку в сторону основного металла.

Читайте про сварку латуни в отдельной статье.

Сварка магния

Магний – металл серебристо -белого цвета. В чистом виде, без примесей, он редко применяется. Зато в сплавах – часто. Магний в четыре раза легче стали, при этом магниевые сплавы обладают высокой прочностью, благодаря чему они популярны в первую очередь в автомобильной и авиационной промышленности, где стоит первоочередная задача снизить вес изделия. Также они используются в бытовой технике, пневмо- и электроинструменте и т.д.

Рядовые сварщики со сваркой магния сталкиваются не часто, но время от времени могут принести подварить что-нибудь подобное. Поэтому коротко расскажем о том, как сварить этот металл.

Магний часто сравнивают с алюминием. У этих металлов действительно есть общее – это относительно низкая температура плавления, около 600 — 650 °С и очень тугоплавкий окисел: MgO плавится при 2800°С. Однако плотность расплава у магния ниже, чем у алюминия.

Присадку и детали подготавливают химическим травлением.

Сварку магния ведут переменным током на короткой дуге (так лучше удаляется окисел и эффективней газовая защита). Жидкотекучесть при расплавлении у него высокая, практически, как у воды. Поэтому для формирования обратного валика используют подкладки из стали с канавкой. Сварку деталей толщиной 5-6 мм производят без разделки кромок соединения с подкладкой. Свыше 6 см выполняют V-образную разделку. Прочность сварных швов составляет 60-80% от основного металла.

Присадочный материал

Магниевая присадка – вещь редкая, дефицитная и дорогая. Продается очень мало где, и найти ее трудно. Простым алюминиевым прутком магний не варится. Что же делать, если принесли ремонтировать изделие, а отсутствуют необходимые для этого материалы? Казалось бы, безвыходная ситуация и в ремонте придется отказать. Но не спешите с выводами. Все необходимое вы можете достать в ближайшем магазине сантехники. Приобрести там нужно магниевый анод для водонагревателя, который можно распилить на «лапшу», зачистить – вот и готова присадка!

Как выполняется сварка бронзы, какие существуют методики

Бронза среди материалов получила большую популярность. Но существенно портят всю картину сложности, возникающие во время проведения сварочных работ. Многие понимают, что бронза – это не химический элемент, а сплав, однако не каждый знает о том, что состав материала может быть различным.

В общем смысле под бронзами подразумевают сплавы меди, в которые добавлены такие легирующие элементы, как алюминий, олово, кремний или марганец.

Сразу отметим, что по ряду физических свойств бронза схожа с латунью. В частности, для этих материалов определены идентичные способы сварки. В металлургии же существует четкое разделение сплавов. Если в качестве основного элемента используется медь с цинком, то образованный сплав называется латунью.

Виды бронзы определяются, в зависимости от того, какой элемент используется для легирования. В простейшей классификации бронзы можно разделить на оловянные и безоловянные. Оловянная бронза в своем составе, помимо меди и олова, может иметь никель, фосфор, цинк. Считается, что именно добавление в сплав олова делает его более качественным.

Особенности

Нередко при варке оловянной бронзы наблюдается такое явление, как образование застывших капель. Происходит это по той причине, что легкоплавкие фракции всплывают на поверхность. Такие компоненты, как свинец и цинк, подлежат угару. Их температура кипения ниже, чем у меди, поэтому происходит процесс естественного испарения.

Следует контролировать тип пламени. Оно должно быть строго нормальным. В окислительном пламени выгорает олово, а науглероживающее пламя приводит к появлению пор. Расход ацетилена при газовой сварке должен составлять 70-120 литров в час на 1 мм толщины листа металла. Поверхность должна находиться в зоне восстановительного пламени, что составляет 7-10 мм. Только так можно снизить степень выгорания олова.

Детали из литой бронзы рекомендуется предварительно разогреть до температуры 450°C градусов. Присадочным материалом служит проволока БрОЦ4-3 или БрОФ6,5-0,15. Сложности сварки алюминиевой бронзы связаны с образованием оксидной пленки, которая имеет высокую температуру плавления. С ней можно бороться только при наличии специального флюса. В качестве последнего выступает вещество, содержащее фтористый натрий, хлористый натрий, хлористый барий и хлористый калий. Кремнистая бронза, в отличие от остальных видов сплавов, неплохо сваривается за счет присутствия таких элементов, как кремний и марганец.

Существуют особенности, характерные для любого сплава, содержащего медь. Об этих особенностях сварщик обязан знать, ведь он в обязательном порядке столкнется с определенными сложностями. Наличие в сплаве меди определяет его физические свойства. Теплопроводность бронзы, как и латуни, достаточно высокая, вследствие этого приходится учитывать интенсивную отдачу тепла. Быстрая кристаллизация сопровождается образованием трещин. Здесь оказывает влияние еще один фактор – высокий коэффициент теплового расширения. При кристаллизации металла происходит его «стягивание», в результате чего возникают внутренние напряжения.

Бронза широко применяется художниками и скульпторами при изготовлении бюстов или памятников. Из нее делают фурнитуру и элементы декора. Сварочные работы должны обеспечивать не только надежное соединение, но и эстетичный вид. Наличие в сплавах таких элементов, как цинк, олово или свинец во многом определяет особенности сварочных работ.

Выгорание перечисленных элементов обусловлено существенной разницей в температурах кипения. После плавления металла в сварной ванне происходит поглощение атмосферного кислорода. С ним вступают в реакцию легирующие элементы. На поверхности ванны образуется пленка. Параллельно с этим в металл попадает водород, и при кристаллизации остаются поры. Они существенно снижают качество сварного шва.

Необходимо строго соблюдать технологию сварки. Несоблюдение параметров приводит к появлению трещин и прочих дефектов.

Часть проблем удается решить, обеспечив защиту ванны инертным газом. Чаще всего используется аргон. Все вышеописанное указывает на то, что сварка бронзы является достаточно сложным процессом, поэтому сварщик обязан обладать определенными знаниями и опытом.

Подготовка к работе

На сегодняшний день сварка бронзы, как и прочих сплавов, содержащих медь, осуществляется тремя способами: ручная дуговая сварка, аргонодуговая сварка и газовая сварка. Подготовительные работы определены для каждого вида работ и не зависят от выбора способа сварки. Необходимость подготовки металлических поверхностей продиктована требованиями к сварочному шву.

Первым делом путем механической обработки необходимо сформировать кромки, которые будут прилегать друг к другу максимальной площадью. Затем наждачной бумагой или любым инструментом с абразивом придется отполировать торцы до появления характерного золотистого блеска. Данную процедуру нужно выполнять в любом случае, так как бронза быстро покрывается слоем окисла, который может препятствовать формированию качественного шва.

Если нет возможности провести механическую обработку, а кромки находятся в нормальном состоянии, то избавиться от окисла можно с помощью раствора азотной или соляной кислоты.

Ручная дуговая сварка

Сварка бронзы чаще всего необходима при проведении ремонтных работ, исправлении брака или при наплавке. Можно применять предварительный подогрев детали до 350-450°C градусов, однако следует помнить, что при высокой температуре прочность бронзы снижается. Ручная дуговая сварка ведется в нижнем положении. В качестве расходного материала применяются металлические или угольные электроды.

При использовании металлического электрода выставляется постоянный сварочный ток обратной полярности.
Угольные электроды требуют прямой полярности.

Возможна сварка и переменным током, однако для стабильной дуги сила тока должна быть существенно выше. Если при постоянном токе она выбирается исходя из расчета 40 А на 1 мм (диаметр электрода), то для переменного тока показатель возрастает до 80 А. Шов накладывается непрерывно, без поперечных движений электрода.

Литые детали из бронзы после сварки следует отжигать при температуре 500°C градусов. Прокат проковывается без разогрева. Фосфористая бронза подлежит дуговой сварке, но использовать рекомендуется электроды, в состав которых входит олово, фосфор и медь. Электроды для оловянной бронзы содержат цинк, олово, свинец, фосфор, никель, железо и медь. Алюминиевая бронза сваривается медными прутками, в которых присутствует алюминий, марганец и железо. Наплавка бронзы осуществляется бронзовыми электродами ОСЦ-5-3-20 или АЖ-9-4.

Аргонодуговая

Данный тип сварки принципиально схож с ручной дуговой сваркой. Отличие заключается лишь в том, что процесс происходит в среде защитного газа. Аргон тяжелее воздуха, поэтому он образует защитную зону, через которую к сварочной ванне не поступает атмосферный кислород. Аргонодуговая сварка может осуществляться неплавящимися вольфрамовыми электродами или плавящимися электродами, роль которых выполняют прутки.

Именно аргонодуговая сварка наиболее часто применяется при работе с бронзой и латунью. В особенности такое предпочтение отдается при толщине металла, превышающей 5 мм. Производительность сварки достаточно высокая, однако сам процесс требует от сварщика наличия определенной квалификации. Электрическая дуга, образованная между поверхностью металла и электродом, частично расплавляет кромки, после чего происходит соединение с образованием шва. Как было уже сказано выше, требуется предварительная подготовка кромок.

Существует ряд рекомендаций, позволяющий получить высококачественное соединение деталей из сплавов меди.

Шов желательно формировать небольшими участками.
При финализации процесса постепенно понижается напряжение, а затем дуга уводится в сторону.
Для предотвращения испарения легирующих элементов применяют специальные присадки, содержащие кремний, алюминий или бор.

Сварка бронзы и латуни сопровождается выделением токсичный веществ, поэтому осуществляется с соблюдением всевозможных мер безопасности. Аргоновая сварка имеет ряд преимуществ перед остальными типами соединения.

Получение эстетичного шва.
Экономичность процесса.
Не нужно очищать деталь от шлака.
Для бронзы аргоновая сварка является наиболее предпочтительной.
Аргоновой сваркой можно наплавлять детали, восстанавливая их прежнюю форму (например, при износе).
Имеется возможность работать с тонколистовым металлом.

Газовая

Газовая сварка медных сплавов используется преимущественна для того, чтобы максимально снизить угар легирующих элементов. Сварочное пламя настраивается так, чтобы отчетливо выделялись три зоны. Поверхность металла должна находиться на границе второй и третьей зоны. Работа с кремнистой бронзой требует наличия окислительного пламени. Оно получается при горении смеси кислорода и ацетилена, если соотношение первого газа ко второму составляет 1,2. Бронза, содержащая алюминий, при сварке доставляет немало проблем, так как образуется пленка из оксида алюминия, сгущающая содержимое сварочной ванны.

При отсутствии предварительной и последующей термообработки шва качество и прочность соединения, полученного при помощи газовой сварки составляет 85% от прочности основного метала. Хороший результат можно получить только после проковки шва. Газовая сварка требует от мастера большого опыта. При низкой скорости ведения горелки в металле могут образовываться поры. Необходимо правильно подобрать мощность горелки, состав газа, исходя из типа бронзы и толщины заготовки.

Читайте также: