Латунные электроды для сварки
Обновлено: 19.05.2024
Процесс сварки стали имеет существенные отличия от сварки цветных металлов и их сплавов. Среди факторов, определяющих свариваемость каждого из этих материалов можно выделить:
- Теплопроводность;
- Температуры, как плавления, так и кипения;
- Степень активности взаимодействия с газами, которые содержатся в окружающем воздухе (к примеру, с азотом, кислородом, а также парами воды).
Сварочные электроды для цветных металлов представляют собой группу, к которой относят марки для сварки алюминия, никеля, меди, а также их сплавов. Эта группа электродов практически полностью не стандартизована (как и электроды для наплавки и сварки чугуна), а выпуск их осуществляется в соответствии с отдельными ТУ (техническими условиями).
Рассмотрим основные отличительные особенности каждого из материалов, а также электроды для цветных металлов, которые подходят для их сварки.
- Отдельно внимание заслуживает такой материал, как титан. Стоит отметить, что титан и его сплавы не свариваются при помощи ручной дуговой сварки. Причина – недостаточная защита от окисления зоны сварного соединения.
- Алюминий и его сплавы
Для алюминия и его сплавов характерны такие свойства:
- Высокие показатели электро- и теплопроводности;
- Малая плотность;
- Повышенная стойкость к коррозии;
- Легкая окисляемость.
Эти особенности (в особенности окисляемость) ведут к тому, что на поверхности материала всегда присутствует пленка (оксид алюминия), которая является плотной и тугоплавкой. Температура плавления пленки составляет 2072 градуса по цельсию, а самого алюминия 660 градусов.
Подобная пленка может появляться и в процессе сварки на поверхности сварочной ванны, что препятствует формированию шва (за счет нарушения стабильности процесса), а также вызывает появление непроваров.
Качественный шов в этом случае можно получить, если удалить с поверхности оксидную пленку (Не так то просто это сделать).
В процессе ручной дуговой сварки этого можно достигнуть за счет введения в состав покрытия фтористых и хлористых солей щелочных либо щелочно-земельных металлов (Которые и применяют в покрытиях электрода). Такие добавки в расплавленном состоянии создают условия для удаления с поверхности оксида алюминия (планки) и, как следствие, обеспечивают устойчивое горение дуги.
Среди наиболее распространенных марок электродов, которые используют для сварки алюминия и его сплавов можно выделить:
- и ОЗАНА-1 – для проведения сварки и наплавки элементов из технически чистого алюминия; и ОЗАНА-2 – для заварки дефектов, которые возникли в процессе литья, а также наплавки изделий, выполненных их алюминиево-кремнистых сплавов.
Марки электродов ОЗА-1,2 производят стандартным способом (опрессовка с применением карбоксиметилцеллюлозы в качестве связующего раствора).
Марки электродов ОЗАНА-1,2 имеют улучшенные сварочно-технические характеристики за счет того, что оптимизирован состав и соотношение галогенидов, а также применяются специальные улучшенные связующие.
Характерными особенностями никеля и его сплавов являются:
- Прочность;
- Вязкость;
- Жаростойкость;
- Жаропрочность;
- Высокая устойчивость к коррозии.
Никель, как и сплавы с ним, отличается значительной чувствительностью к примесям (в особенности к растворенным газам, таким как азот, кислород и водород), а также склонностью к возникновению горячих трещин. Чтобы такие трещины не появлялись, следует использовать, как основной металл, так и сварочные электроды достаточно высокой чистоты, предварительно подготавливая их к сварке специальным образом.
Техника и технология ручной дуговой сварки никеля и его сплавов сходны с процессом сварки высоколегированных коррозионностойких сталей.
Среди наиболее распространенных марок электродов, которые используют для сварки никеля и его сплавов можно выделить:
- ОЗЛ-32 – подходит для сварки никеля в разных интерпретациях;
- В-56У – подходит для сварочных работ с монель металлом.
- Медь и ее сплавы
Для меди и ее сплавов характерны такие особенности:
- Высокие показатели электро- и теплопроводности;
- Повышенная текучесть металла в расплавленном виде;
- Активное взаимодействие с такими газами, как кислород и водород.
Эти особенности нередко становятся причиной того, что в процессе сварки образуются трещины. Для того чтобы избежать этих явлений следует применять в сварных соединениях раскисленную медь. При этом сварка должна выполняться прокаленными электродами, а свариваемые элементы следует тщательно зачищать (до блеска).
Если говорить о сварке бронзы или латуни, то нужно отметить, что сварка бронзы усложняется за счет малой прочности и высокой хрупкости материала в нагретом состоянии, а латуни – интенсивными испарениями цинка.
Среди наиболее распространенных марок электродов, которые используют для сварки меди и ее сплавов можно выделить:
- , АНЦ/ОМЗ-2, АНЦ/ОМЗ-3, АНЦ/ОМЗ-4 - в зависимости от модели электрода используются для сварки и наплавки элементов, как из технически чистой меди, так и из меди, содержащей определенное количество кислорода (не более 0,01%) – подходит для сварки и наплавки элементов из бронзы. Следует отметить, что металл, наплавленный электродами, по химсоставу соответствует оловянно-фосфористой бронзе.
- Однофазный сплав – сплав, в котором цинк присутствует в количестве, не превышающем 35%. Его еще называют сплавом «альфа». По физическим свойствам альфа отличается пластичностью. Изделия можно деформировать, не нагревая их предварительно.
- Двухфазный сплав содержит гораздо больше цинка. Его доля может достигать 60%. Этот сплав называется «альфа-бета», он имеет прочную структуру. Изделия из двухфазной латуни отличаются своей прочностью. Чтобы изменить форму, необходимо повышать температуру изделия или увеличивать внешнее давление.
- испарение и выгорание металла (цинка);
- образование пор и трещин;
- образование оксида цинка (белой пленки).
- электродуговая сварка;
- аргонодуговая сварка;
- газовая (газопламенная) сварка.
- Заготовки толщиной от 6 мм следует локально нагревать перед наложением шва.
- Тонкие листы свариваются за одни проход. при наложении нескольких слоев на заготовке в области шва начнут появляться трещины.
- Ограничение по толщине для одного прохода составляет 3 мм.
- Снизу или с внутренней стороны шва помещают подкладку из асбеста. Она нужно, чтобы предотвратить вытекание металла.
- Данный метод считается наименее затратным. На приобретение угольных или латунных электродов, к которым еще полагается флюс, потребуются немалые средства.
- Высокие показатели качества в сочетании с относительной безопасностью переносит данный способ в разряд передовых.
- Высокая скорость формирования шва.
- Внешний вид шва получается эстетичным. Не стоит забывать, что множество изделий из латуни являются элементами декора, поэтому аккуратный шов – залог качественной работы мастера.
- Выделяющиеся газы, в том числе и соединения цинка, считаются ядовитыми. В процессе сварки они выдуваются аргоном и не могут причинить сварщику большого вреда.
- Отсутствие шлаковой корки, которую впоследствии приходилось бы сбивать или счищать.
- Аргон препятствует быстрому окислению на обработанных кромках.
- персональными пожеланиями;
- толщиной листа;
- предполагаемыми характеристиками готовой конструкции.
- ацетилен-кислородную или пропан-кислородную горелку;
- прутки серии Л69;
- буру.
- за один проход сваривать не более 3 мм металла;
- предварительно подогревать толстые конструкции до 200-300 градусов;
- прорабатывать тонкостенные материалы в один проход.
Кроме того, электродами марки ОЗБ-2М можно проводить сварку латуней.
Отдельного внимания заслуживают электроды марки АНЦ-З, которые имеют отличные показатели производительности и могут обеспечить на дуге высокое номинальное напряжение (45-52 В).
В заключение следует отметить, что сварка цветных металлов электродами – процесс специфический и требует от исполнителя четкого соблюдения всех технологических тонкостей. Только в этом случае можно получить сварное соединение, качество которого не будет вызывать нареканий.
Какими электродами варить латунь
Сварка цветных металлов имеет свои особенности, и в частности сплавы следует рассматривать порой обособленно. Так и латунь, сплав меди и цинка в условиях воздействия высоких температур в расплавленном состоянии имеет некоторые особенности как самого сплава, который из-за высокого содержания меди подвержен высокой жидкотекучести, так и соединений цинка, которые приводят к нарушению монолитной структуры сварного шва, и как следствие, его разупрочнению. Расплав латуни также весьма активно поглощает газы, в частности кислород и водород, что приводит к образованию трещин и полостей в металле сварного шва.
Электроды для сварки латуни, как правило, используются двух видов – это графитированые электроды и толстопокрытые электроды, преимущественно с покрытием ЗТ.
Выполнение сварочных работ графитовым стержнем по изделиям из латуни небольшой толщины проводится без применения присадочной проволоки на постоянном токе прямой полярности. Для изделий больших толщин сварка выполняется под флюсом. На присадочную проволоку 6-8 мм из сплава латуни (самый распространенный ЛК-80-3), наносится флюс. Как правило его состав включает 35% криолита, 50% фтористого калия, 12.5% хлоритого натрия, 2.5% древесного угля. Следует отметить, что применение угольных электродов находит более широкое применение при наплавке.
При сварке латуни металлическим толстопокрытым электродом, его стержень как правило изготовлен из латунного сплава ЛК-80-3 или сплава бронзы КМц-3-1. Типовым покрытием считается состав из 50% ферромарганца, 20% жидкого стекла, 12% полевого шпата, 10% плавикового шпата, и 8% ферросилиция. При сварке применяется постоянный ток. Объемные детали следует предварительно прокаливать до температуры 200-300°С. Также на толщинах более 5 мм, рекомендуется применять V-образную разделку кромок. При этом шов можно после остывания проковать. Для сплавов с пониженным содержанием меди проковка шва выполняется нагорячо. Если появляется вопрос, какими электродами варить латунь из отечественных можно выделить ММЗ-2, ЦБ-1, МН-4. Из зарубежных UTP-32, UTP-34, ZELLER 340M.
Обязательным условием при сварке латуни является правильное предварительное прокаливание электродов. Причем, рекомендуется изначально электроды просушить около 2- часов при температуре 30°С, а затем уже прокаливать при температуре 150-250 °С в течении получаса.
В целом не зависимо от того, какие электроды использовать для сварки латуни, этот процесс является достаточно сложным и требует определенного опыта и высокой квалификации. Поэтому во многих случаях используется газовая сварка. При этом нужно избегать наличия водорода в струе горелки, и использовать пламя с избытком кислорода. Возможно также применение аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, при этом стоит использовать присадку в виде бронзового прутка для простых латунных сплавов, а для более сложных сплавов следует использовать присадочную проволоку из сплава, идентичному свариваемым деталям.
Сварка цветных металлов электродами
Как выполняется сварка латуни, какие существуют технологии
Латунь не является чистым химическим элементом, это сплав, состоящий из цинка и меди. Нормы по количественному содержанию металлов в сплаве не существует, поэтому их процентное соотношение варьируется от 20% до 30% для каждого элемента. Зачастую в латуни можно обнаружить и некоторые другие элементы. Многокомпонентный состав подразумевает наличие олова, свинца, никеля, марганца или железа. Многие отождествляют понятия латуни и бронзы. С точки зрения металлургии это два разных сплава, у которых наблюдаются отличия как по физическим, так и по химическим свойствам.
В промышленном отношении все сплавы латуни подразделяются на два вида:
Особенности
Можно выделить несколько традиционных препятствий, с которыми сталкивается каждый сварщик при проведении сварочного процесса. Основной проблемой является большой разрыв между температурами плавления металлов, входящих в состав сплава латуни.
Если для меди температура плавления составляет 1080°C градусов, то цинк плавится уже при 420°C, а при 905°C градусах цинк начинает кипеть (при нормальном давлении).
В результате действия электрической дуги цинк плавится и закипает. Из места формирования шва он постепенно испаряется и выгорает.
Цинк в процессе сварки реагирует с кислородом. Образовавшийся оксид в виде пленки покрывает деталь. Она образуется именно в зоне шва, но именно эта пленка препятствует нормальному сплавлению. Помимо этого, в латуни при нагревании быстро начинают появляться поры и трещины. Они обусловлены тем, что при повышении температуры начинается процесс поглощения водорода. В расплавленном металле он образует пузыри. В итоге пористая структура шва негативно сказывается на его прочности.
Если подытожить представленную теорию, можно выделить три основные проблемы, характерные для сварки латуни:
Подготовка
Теплопроводность сплава меди и цинка гораздо ниже, нежели у составляющих элементов, поэтому для сварки нет необходимости предварительно разогревать заготовки. Если же толщина материала внушительная, то можно ограничиться локальным нагревом.
Стыки заготовок обрабатываются несколькими способами, исходя из толщины листа металла. При толщине до 1,5 мм делают по кромке отбортовку. Высота бортика должна достигать удвоенной толщины листа. При толщине заготовки от 1,5 мм до 6 мм поверхности не обрабатывают, а при сварке между кромками обеспечивают зазор 1-2 мм. Применение подкладок требует увеличения зазора до 3 мм. Кромки большей толщины разделывают под углом 30-45°C градусов.
Для того, чтобы провести качественную сварку любого сплава, необходимо учитывать свойства каждого составляющего элемента. Сварка латуни напоминает сварку меди, однако наличие цинка вносит в алгоритм некоторые коррективы. Принято выделять три способа сварки латуни:
Электродуговая сварка
Электродуговую сварку осуществляют инверторными аппаратами, работающими в режиме MMA. Для этого используют специальные электроды. От их типа зависит способ сварки. Различают сварку латунными или угольными электродами. Сварка латунными электродами ведется постоянным током прямой полярности. Для работы характерна короткая дуга при силе тока в 250 А, этот параметр приведен для электродов диаметром 5 мм. С такими показателями скорость наложения шва достигает 30 см в минуту. После наложения шва его подвергают ковке и разогреву до 600°C градусов.
Сварка угольными электродами предполагает использование графитированного расходного материала (толстопокрытых электродов). Они состоят из латунной проволоки, которая содержит в своем составе такие элементы, как марганец, железо, алюминий и кремний. Для изготовления покрытия применяются смеси жидкого стекла с сухими примесями. К наиболее популярным относят марганцевую руду, ферромарганец, меловую крошку, алюминий и графит.
При пользовании угольными электродами применяют присадку, покрытую специальными флюсами. Такая сварка ведется при вышеуказанных параметрах, однако они уже подходят для электродов сечением 10 мм. Можно выделить ряд обязательных условий, необходимых для получения прочного шва при ведении электродуговой сварки:
Аргоновая
Аргоновая или аргонодуговая сварка – это разновидность дуговой сварки, которая обладает определенными особенностями. Сварка ведется неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа, роль которого выполняет аргон. Если бы инверторы, работающие в режиме TIG, были так же распространены, как и инверторы MMA, то аргонодуговую сварку латуни можно было бы назвать самым популярным способом соединения. Тем более, что именно такой способ сварки обеспечивает высокое качество.
Прибегают к аргонно-дуговому способу при сварке достаточно массивных заготовок. Сначала выполняется подготовка поверхностей. Она сводится к зачистке кромок до характерного блеска. Латунь быстро окисляется, поэтому нередко приходится бороться со слоем окисла. Для этого кромки обрабатывают азотной кислотой, после чего заготовку следует промыть и высушить.
При сварке необходимо получить длинную дугу. Сплошной шов исключается, так как в процессе его наложения может произойти сквозное прогорание металла. Шов формируется из отдельных валиков.
Сварка латуни характерна постепенным понижением напряжения. При использовании вольфрамового неплавящегося электрода применяется присадка. Оптимальным вариантом для материала присадки служит бронза или фосфор. Из этих элементов делается специальный прутик, который одним концом вносится в зону формирования шва. Но при ведении аргоновой сварки допускается еще применение плавящихся электродов. Так или иначе, процесс сопровождается характерным потрескиванием, которое возникает при испарении цинка.
Достоинства аргонно-дуговой сварки можно сформулировать подробнее.
Газовая
Газовая сварка латуни применяется в исключительных случаях. В основном ее ведут при отсутствии электричества или при невозможности вести электродуговую сварку. Сформированный шов получается достаточно прочным и качественным, но такой метод сопровождается интенсивным испарением цинка. Препятствием этого процесса может служить лишь окислительное пламя. В результате реакции соединения с кислородом образуется пленка на поверхности, которая предотвращает выход газа наружу.
При газовой сварке происходит сгорание в специальной горелке горючего газа. Его роль выполняет ацетилен, водород, природный газ, пары бензина или керосина. Наибольшей популярностью пользуется смесь ацетилена и кислорода, так как она имеет высокий показатель теплоты сгорания. Мощность пламени напрямую влияет на качество шва, поэтому перед выполнением работ необходимо настроить параметры сварки. Технология газовой сварки подразумевает разогрев в пламени присадочного материала. Прутик с присадкой всегда должен находиться в зоне высокой температуры, а сам шов накладывается с максимальной скоростью.
Проволока, играющая роль присадочного материала, не требует применения дополнительного флюса. Обычно используется кремнистая латунная проволока, она дает плотный и прочный шов. Избыточные шлаки необходимо смыть водой. Затем шов подлежит проковке, отжигу и медленному охлаждению. При ведении работ на вертикальной поверхности следует помнить о текучести металла.
Сварка латуни: особенности и виды технологий
Сварка латуни необходима довольно часто. Выполнить эту работу как следует могут далеко не все люди. Но знание особенностей и видов технологий позволяет хотя бы проконтролировать получаемый результат.
Особенности сварочных работ
Ключевая специфика сварки латуни связана с ее химическим составом. Это сплав таких известных металлов, как медь и цинк. Когда материал нагревают, цинк начинает улетучиваться. Освободившийся объем заполняют различных размеров и форм поры. Но это только половина проблемы.
Куда хуже то, что цинк крайне токсичен для человека. Потому приходится принимать специальные меры, чтобы избежать отравления. Очень важную роль играет строгое соблюдение технологии.
В целом варят латунь примерно по той же схеме, что и простую медь. Если слой металла не превышает 1 см, заблаговременный прогрев его не потребуется.
Сварить латунь можно даже в домашних условиях, но для этого придется провести тщательную подготовку. Толстые конструкционные изделия обязательно надо прогревать в том месте, где будут заниматься сваркой. Этот прием улучшает качество шва и обеспечивает повышенную надежность соединения. Если толщина листов велика, необходимости в отбортовке нет. Однако между составными частями должна сохраняться дистанция не более 2 мм.
Если применяют подкладку, придется делать зазор несколько больше. Особенно прочные конструкции отрабатывают путем двухсторонней сварки. Неверная оценка отдельных параметров приведет к серьезнейшим проблемам. Потому толстые конструкции должны варить только подготовленные профессионалы со стажем.
Описание технологий сварки
Методика сваривания латуни почти не зависит от конкретного варианта выполнения работ. Действовать в любом случае придется максимально быстро. Если варить металл медленнее чем по 0,15 м за минуту, качество быстро упадет. Это выражается в ускоренном улетучивании цинка и активном развитии пористости. Вертикальные элементы из латуни варят строго снизу вверх.
Точки стыка по мере надобности дополнительно разогревают. Потолочная сварка категорически исключена.
Склонность латуни закипать и вытекать сильно вредит при проведении сварочных работ.
Подбор технологии определяется:
Электродуговая
Предпочтительным вариантом сварки латуни электродуговым способом будет использование электрода из латунной же проволоки. Важно: в ней должно присутствовать как минимум 40% цинка (по массе). Дополнительно должны содержаться алюминий, свинец, марганец, железо. По электродам непрерывно движется электрический ток прямой полярности. Предпочтительна работа «короткой» дугой из нижнего положения.
Дугу поддерживают при силе тока 250 А. Такой параметр оптимален для электродов длиной 5 мм. Подобное соотношение гарантирует скорость проходки швов как минимум 0,3 м за минуту. Когда главная технологическая операция завершена, шов требуется дополнительно подвергнуть проковке и разогреву на 600-650 градусов. Это позволит значительно улучшить характеристики готового изделия.
В некоторых случаях для работы используют буру. Подобная защитная смесь может существенно облегчить выполнение даже самых сложных работ, в том числе очень сложное соединение различных «капризных» металлов. Разогретая бура плавится и образует соли. Позднее они кристаллизуются на поверхности. Убрать остатки такого слоя не слишком сложно.
Аргоновая
Изготовление сварных латунных швов в аргонной среде считается наиболее качественным вариантом. Востребовано это решение и для работы с другими медными сплавами. Тут возможно применение как плавких, так и не подверженных плавлению электродов. Неплавкие детали применяют преимущественно из вольфрама. Отличным присадочным материалом для таких манипуляций считается бронзовый пруток БрКМц-3-1.
Для работы с очень сложными сплавами рекомендуется применять присадки того же состава, что и само изделие.
Варить латунь и бронзу в среде аргона требуется строго в один слой. Но делать нужно не цельный шов, а отдельные последовательные участки. Большое внимание надо уделять точности и аккуратности выполнения работы. При неосторожных манипуляциях велика вероятность прожечь материал.
Частично компенсировать эту опасность помогает использование длинной дуги. Силу тока на свариваемых участках понижают плавно. Более безопасно варить аргоном латунь толщиной свыше 5 мм. Для более тонких конструкций подобный метод непрактичен. Порой правильнее вернуться к традиционной электродуговой методике.
Газовая
Обработка латуни и бронзы в обычной газовой среде вполне возможна, но работать тогда придется максимально быстро и четко. Средняя рациональная скорость — 0,25 м за минуту. Поперечные колебания совершать нельзя. Горелка должна идти под углом 90 градусов к поверхности на всем протяжении шва. Присадочную проволоку надо держать под углом 30 градусов по отношению к обвариваемым кромкам.
Кроме обзора методов, необходимо учесть еще несколько более частных тонкостей. В некоторых случаях используют медно-фосфорный припой. Его повышенная текучесть гарантирует установление превосходных связей на межмолекулярном уровне. Дополнительно поддерживается проникновение в самые мелкие трещины и другие дефекты. Готовый шов очень устойчив к коррозии и прочен механически.
В ряде случаев возникает необходимость сварки латуни и стали. Для нее берут:
Латунью лудят стальные компоненты. Потом берут ту же горелку, ту же присадку и приваривают необходимые стальные детали со специальным слоем.
Опасаться насыщения стали углеродом в значительных размерах не стоит. Проблема решается использованием нейтральной или слегка окисленной (по продуктам) реакции горения.
Рекомендована аргонодуговая сварка с присадкой, богатой цинком и марганцем.
Довольно многие люди прибегают к сварке латуни методом TIG. Рекомендуется не DC, а AC режим, потому что он позволяет получить весьма чистый шов. Однако надо учитывать, что выгорание цинка затрудняет розжиг дуги. Впрочем, лучший вариант — все равно использование газовой сварки. Многие отзывы опытных сварщиков говорят, что варить латунь способом TIG весьма мучительно.
Рекомендации
Когда нужно заделать трещину в латунной конструкции при помощи электросварки, применяют либо графитированные, либо имеющие толстое покрытие электроды. Первый вариант позволяет варить нетолстые изделия даже без помощи присадочной проволоки. Иногда используют угольные электроды. Процедура работы с ними не отличается от аналогичной сварки меди; припоем становится латунная проволока.
Чтобы качественнее сварить латунь электродуговым способом, нужно:
Тонкостенные элементы, а также трубы можно соединять главным образом газопламенной сваркой. В пламени должен быть переизбыток кислорода, который компенсирует уход большого количества цинка.
Флюс готовят, используя прокаленную буру с вхождением борной кислоты. Смесь изначально суха; перед самым применением ее разводят водой до нужной концентрации. Пастообразный состав придется наносить мягкой кисточкой на нужное место.
Готовясь к сварке латуни в среде аргона, необходимо очень тщательно подготовить соответствующие места. Убрать окислы поможет травление слабой азотной или соляной кислотой. Важно: между воздействием кислоты и самой сваркой должно проходить как можно меньше времени.
При работе в помещении очень важна качественная вентиляция. Но даже она не освобождает от использования защитных очков и респираторов.
О том, как выполняется сварка латуни, смотрите далее.
Читайте также: