Сварка латуни и бронзы

Обновлено: 25.06.2024

Сварка латуни. Газовую сварку широко используют для сварки латуни, которая труднее поддается сварке электрической дугой. Основное затруднение при сварке состоит в значительном испарении из латуни цинка, которое начинается при 900С. Если латунь перегреть, то вследствие испарения цинка, шов получится пористым. При газовой сварке может испаряется до 25% содержащегося в латуни цинка.
Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут пламени с избытком кислорода до 30-40%. В качестве присадочного металла используют латунную проволоку. В качестве флюсов применяют прокаленную буру или газообразный флюс БМ-1

Сварка латуни – общая информация

Латунь представляет собой трудно свариваемый сплав цинка и меди. В тех случаях, когда речь идет о специальных марках латуни, в такой сплав добавляют еще и никель, и свинец, и олово. При наложении сварочного шва на латунную поверхность отмечается активное выделение цинка, что становится причиной возникновения пор, уменьшающих прочность получаемого соединения.

Теплопроводность меди выше, чем теплопроводность латуни. При этом данный показатель у латунного сплава выше, чем у стали. Специалисты рекомендуют при обработке латуни выбирать мощность горелки такую же, как и при сварке стальных изделий: на 1 миллиметр металла – до 120 л/ч ацетилена. За счет такой мощности цинк не испаряется усиленными темпами, а сварочная ванна не перегревается. Как правило, мощность горелки берется тем меньше, чем больше в обрабатываемом сплаве содержится цинка.

При соединении с кислородом из воздуха пары цинка формируют оксид цинка. Это химическое соединение очень ядовитое, появляется оно при указанных условиях на поверхности изделия подвергаемого сварке в виде характерного налета белого цвета. Пористость латуни и интенсивность выделения паров цинка становится более интенсивным тогда, когда в сварочном пламени присутствует водород.

Чтобы нивелировать негативные процессы, производят регулировку пламени горелки так, чтобы избыток кислорода составлял не менее 25 процентов (лучше, если этот показатель будет находиться на уровне 35 процентов). Именно подобные характеристики пламени гарантируют снижение пористости соединительного шва. Но "чрезмерное" содержание кислорода становится причиной активизации процесса окисления цинка.

По этой причине необходимо использовать особую присадочную проволоку, которая бы имела мощныйраскислитель. В большинстве случаев функцию указанногораскислителя выполняет кремний, способный восстанавливать окислы в сварочной ванне. При химической реакции восстановления отмечается образование оксида кремния. Его без труда можно удалить в шлак при помощи флюсов.

В целом изделия и поверхности из латуни сейчас соединяют следующими видами сварки:

в защитном газе;

Газовая сварка изделий из латуни

Используется в случаях, когда электрическая дуга не дает ожидаемой эффективности сварки. Газосварка гарантирует хорошее качество шва, но при ней отмечается испарение большого (до 25 процентов) объема цинка. Для снижения такого испарения обычно применяют окислительное пламя, благодаря которому формируется жидкая пленка оксида цинка, собирающаяся на поверхности ванны. Она не дает цинку поступать в воздух.

Газовая сварка производится с использованием следующих присадочных проволок, соответствующих Государственному стандарту 16130–72:

ЛКБ 062-02-004-05. В ее составе: олово (от 0,3 до 0,7 %), медь (от 60,5 до 63,5 %), бор (от 0,03 до 0,1 %), кремний (от 0,1 до 0,3 %). Наличие бора исключает необходимость использования флюса, так как данный элемент отлично справляется с его функцией.
ЛК 62-0,5. Проволока состоит из цинка, кремния (до 0,7 %) и меди (до 63,5 %, не менее 60,5 %). В этом случае требуется применять и флюс – буру, прошедшую процедуру прокалки.

Такжепредприятиями часто используется специальный флюс БМ–1, включающий в себя:

метиловый спирт (25 %).

БМ–1 поступает в ванну в парообразном виде и характеризуется следующими достоинствами:

· обеспечение безвредности выполнения сварочных работ;

· получение качественного шва;

· увеличение производительности процесса.

Назначение, устройство и принцип работы газового редуктора.

Назначение и устройство газового редуктора

В процессе передачи газа из емкости для хранения (баллона, газгольдера и т.п.) к потребителю используется редуцирующее приспособление. Рассмотрим основное назначение и устройство газового редуктора, а также особенности его использования для разных целей.

Зачем применяется газовый редуктор

В любом сосуде газ находится под высоким давлением. Это упрощает его транспортировку и эксплуатацию. Однако, к потребителю, будь то плита, котел, сварочное или газопламенное оборудование, он должен поступать под низким давлением. Для такого преобразования существует специальное механическое устройство – газовый редуктор.

Возьмем, к примеру, пропан-бутановую смесь. Для того, чтобы ее хранить в жидком состоянии, создается давление порядка 16 бар. Вместе с тем, потребителю, в большинстве случаев, достаточно несколько десятков миллибар. Кроме того, выходное давление должно поддерживаться на определенном уровне в процессе опустошения резервуара. Именно для таких целей необходим редуктор.
Любая баллонная установка оснащена подобным устройством, без которого невозможна ее безопасная эксплуатация, вне зависимости от того, используется она в промышленных или бытовых целях. Больше узнать о работе газобаллонного оборудования можно в статье: эксплуатация баллонных установок в автономной системе газоснабжения.

Газовая сварка латуни и бронзы

В промышленности широко применяются различные сплавы на медной основе - латуни и бронзы.

К латуням относятся сплавы меди с цинком, иногда и с некоторыми другими добавками. Сплавы с содержанием цинка до 20% называются томпаками; при содержании цинка до 37% латуни являются однофазными (а-латуни), а при содержании Zn более 37% латуни являются двухфазными (а + б-латуни). Однофазные а-латуни хорошо обрабатываются давлением в холодном состоянии, обладают низкими литейными свойствами и при нормальных и пониженных температурах имеют временное сопротивление 30 кгс/мм 2 при относительном удлинении около 40%.

Двухфазные а + б-латуни обладают высокими литейными свойствами, плохо деформируются при низких температурах, обладают повышенной прочностью (σ_в = 40 кгс/мм 2 ) и пониженной пластичностью (δ₅ < 30%).

Удельный вес латуней 8,5-8,85 г/см 3 ; температура плавления 890-935° С (для томпаков до -1070° С).

В связи с наличием в латунях цинка, который является раскислителем для меди, жидкая латунь при плавке и сварке является достаточно раскисленной. Однако при сварке латуней происходит значительная потеря цинка, обусловленная главным образом испарением. Температура кипения чистого цинка равна 906° С. При обычном его содержании в латуни (т. е. когда Zn меньше чем 100%) температура кипения возрастает. Однако при температурах сварочной ванны цинк испаряется довольно интенсивно, и, если не принимать мер против его потерь, металл шва вместо 37-38% Zn в исходном расплавляемом металле будет содержать только 22-27% Zn. Одновременно в таком шве может наблюдаться значительная пористость, ослабляющая его сечение и приводящая к возможности появления трещин.

Особенно усиливается процесс испарения цинка при растворении водорода в жидком металле. Поэтому лучшие результаты дает сварка латуни окислительным пламенем (В = 1,2-1,4), в котором водород в значительной степени окислен до Н₂О и при некотором удалении ядра пламени от поверхности сварочной ванны. Мощность пламени берется 100-150 л/ч на 1 мм толщины.

Для связывания образующейся окиси цинка ZnO в шлаки обычно применяются флюсы на базе окислов бора (флюсы, применяемые для сварки меди), а также газообразные флюсы, представляющие собой пары метилборатов, добавляемых в газосварочное, пламя при применении специальной дополнительной аппаратуры, разработанной ВНИИавтогенмашем. Состав флюса в этом случае следующий: метилборат 75% и метиловый спирт 25% (флюс марки БМ-1).

Весьма важным для уменьшения потерь цинка является введение в сварочную ванну кремния. Потери цинка при сварке латуни Л62 в зависимости от содержания кремния в присадочном металле показаны на рис. 62.

Разработанный ВНИИавтогенмашем присадочный металл ЛК62-05 (62% Сu; 0,3-0,7% Si; остальное -Zn) позволяет получать плотные швы с хорошими свойствами сварных соединений (при сварке в нижнем положении σ_в = 40 кгс/мм 2 , угол загиба а = 180°, а_н = 7,8 кгс . м/см 2 ; при сварке в вертикальном положении σ_в = 32 кгс/мм 2 , а = 170°, а_н = 8 кгс . м/см 2 ). При сварке в потолочном положении следует применять кремнистый присадочный металл и газообразный флюс БМ-1, что обеспечивает получение вязкой шлаковой пленки. Однако и в этой случае швы имеют повышенную пористость.

В ряде случаев положительные свойства могут быть получены при дополнительном легировании присадки 0,3-0,5% Sn, в частности применением присадки марки ЛОК 59-1-0,3. Хорошее качество сварных соединений латуней обеспечивается и при применении самофлюсующегося присадочного металла ЛКБ 062-02-004-05, в котором наряду с кремнием (-0,2%) и оловом (-0,5%) содержится бор (в среднем 0,04%), заменяющий флюсы. Применение такой присадки повышает производительность сварки и почти полностью исключает потери цинка.

Сварку латуни следует выполнять односторонним швом. Иногда полезным является отжиг (нагрев до 550° С с охлаждением на воздухе).

В связи с тем что при значительном выделении пары цинка, окисляясь в воздухе, дают окись цинка ZnO, являющуюся ядовитой (вызывает литейную лихорадку), при сварке латуни обычно необходима местная вентиляция.

Сварка латуни возможна и при применении газов - заменителей ацетилена. При этом рекомендованные режимы аналогичны ацетилено-кислородной сварке. Для уменьшения выгорания цинка используется присадочный металл марки ЛK-62-05 и порошковые флюсы. При этом могут быть получены плотные швы хорошего качества, но свариваемые изделия имеют увеличенные деформации по сравнению с выполненными ацетилено-кислородной сваркой.

Газовая сварка бронзы

Бронзами называются сплавы меди с различными элементами: оловом, алюминием, марганцем, кремнием и др.

В настоящее время находят широкое применение бронзы оловянистые, алюминиевые, алюминиевожелезные, кремнистые и кремнемарганцовистые. В основном бронзы применяются в виде отливок.

Оловянистые бронзы в связи с ликвацией олова при нагреве становятся очень хрупкими. Это заставляет варить их с предварительным подогревом, причем деталь предварительно подпирается, чтобы не разрушилась при нагреве от действия собственного веса.

Кантовка деталей при температуре выше 350-450° С недопустима. Не рекомендуется создавать значительный местный перегрев, вызываемый длительным нагревом сварочным пламенем. В этом случае сварку необходимо прерывать для выравнивания температуры во всей детали.

Пламя применяется нормальной регулировки при мощности 90-150 л/ч на 1 мм толщины. Пламя регулируется мягким и поддерживается на несколько большем расстоянии от ванны, чем при сварке сталей.

В качестве присадочного металла применяются литые прутки диаметром 5-8 мм с несколько повышенным содержанием олова (на 1-2% больше, чем в свариваемом металле). Иногда применяется присадочный металл состава 95-96% Сu, 3-4% Sn и до 0,4% Р. Состав применяемых флюсов такой же, как и при сварке меди. Свойства металла сварных соединений, особенно после отжига, обычно не ниже свойств основного металла литых деталей.

При сварке алюминиевых бронз основное затруднение вызывается образованием в ванне тугоплавкого окисла алюминия. Поэтому для сварки бронз с содержанием Аl > 9% следует применять флюс состава: 12-16% фтористого натрия, 20% хлористого натрия, 20% хлористого бария, остальное - хлористый калий. Для лучшего удаления окиси алюминия из сварочной ванны жидкий металл следует перемешивать присадкой. Присадочный металл по составу должен примерно соответствовать основному металлу. При сварке алюминиевых бронз в целях экономии ацетилена может применяться предварительный подогрев, но только для крупногабаритных деталей.

Малокремнистые (около 3,0% Si и 15% Zn), кремнистые (около 30% Si и 15% Zn) и кремнемарганцовистые (около 3,0% Si и 1 % Мn) бронзы обладают достаточно хорошими сварочными свойствами. Только для литых деталей сложной формы перед сваркой применяется предварительный подогрев до 300-350° С. Сварка выполняется пламенем нормальной регулировки, присадочный металл используется аналогичный основному. Металл сварных соединений по механическим свойствам в сопоставлении с основным металлом обеспечивает 80-95% прочности и около 85% пластичности.

Меньшее применение по сравнению с рассмотренными выше сплавами меди имеет сварка мельхиора (сплава меди с 20% Ni и 1% Fe). При сварке мельхиора основные трудности возникают в связи с образованием плохо шлакующейся закиси никеля и получением пористых швов.

Сварка пламенем строго нормальной регулировки (B = 1-1,1), мощностью около 100 л/ч на 1 мм толщины с применением флюса состава: 34% плавленой буры, 33% борной кислоты и 33% поваренной соли - дает достаточно хорошие результаты, обеспечивая предел прочности сварных соединений 34-38 кгс/мм 2 при угле загиба 90-150°.

Хорошо сваривается ацетилено-кислородным пламенем с применением в качестве флюса плавленой буры нейзильбер (65% Сu, 20% Ni и около 15% Zn). Медноникелевый сплав монель-металл (68% Ni, 28% Си, 2,5% Fe и около 1,5% Мn) варится по такой же технологии, что и никель.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сварка латуни и бронзы - основы технологии

Сварка бронз. Бронзы — это сплавы меди с другими элементами—оловом, кремнием, марганцем, фосфором, бериллием и др. По наименованию основного легирующего элемента их называют оловянистые (от 3 до 14% олова), кремнистые, фосфористые и др.

Сварку бронзы применяют при ремонте, исправлении брака литья или механической обработки, а также при наплавке. Бронзовые детали можно сварить с предварительным подогревом до 350—400° С (крупных изделий 500—600° С) и без него. Прочность

бронзы при высоких температурах снижается, поэтому деталь перед сваркой следует тщательно закреплять, чтобы не повредить ее в результате толчков и ударов.

После сварки литые бронзовые детали подвергают отжигу нагревом до 600—700° С с выдержкой при этой температуре 3—5 ч. Нагрев отливок с температуры 200°С производится со скоростью не более 100 град/ч. Для ответственных отливок из высокооловянистых бронз, подвергающихся знакопеременным нагрузкам и ударам, применяют отжиг при 750° С и последующую закалку при 600—650° С. Прокатанную бронзу проковывают в холодном состоянии для повышения плотности и прочности металла шва.

При быстром нагревании и последующем также быстром охлаждении оловянистых бронз на поверхности детали выделяются включения хрупкого сплава, богатого оловом, что резко снижает прочность детали и может явиться причиной ее разрушения.

Дуговая сварка бронз производится металлическим или угольным электродом в нижнем положении.

При сварке угольным электродом применяют постоянный ток прямой полярности; величина тока 25—35 а на 1 мм диаметра электрода, который берут равным от 5 до 12 мм (обычно 6—8 мм), напряжение дуги 40—45 в, длина дуги 20—26 мм. При сварке алюминиевых бронз следует применять флюсы, активные в отношении окиси алюминия (А1₂0_з), например флюс ВАМИ (табл. 29). Флюсом покрывают присадочный пруток, как обмазкой. Для удаления окислов из ванны электродом и прутком делают поперечные зигзагообразные движения. Рекомендуется применять предварительный подогрев до 300—350° С для повышения качества сварки.

Для сварки оловянистой бронзы берут прутки состава: 8% цинка, 3% олова, 6% свинца, 0,2% фосфора, 0,3% никеля, 0,3% железа, остальное — медь. Для других бронз используют пруток того же состава, что и основной металл. Временное сопротивление наплавленного металла при сварке угольным электродом составляет: оловянистых и кремнистых бронз — 35—40 кгс/см 2 , алюминиевых бронз — 40—45 кгс/см 2 .

Сварка бронз металлическим электродом находит широкое применение. Лучшие результаты дает сварка на постоянном токе обратной полярности; величина тока 30—40 а На 1 мм диаметра электрода. При использовании переменного тока для повышения устойчивости горения дуги повышают величину тока до 75—80 а на 1 мм диаметра электрода или применяют осциллятор.

Электродная проволока берется того же состава, что и основной металл. Для большинства марок литейных бронз, если это допускается требованиями в отношении прочности и коррозионной стойкости, применяют электроды из бронзы марки Бр.КМцЗ-1 (3% кремния, 1% марганца, остальное — медь). Сварку алюминиевых бронз выполняют электродами из бронз, содержащих 10% алюминия и 3—5% железа. При сварке алюминиевых бронз слож

ного состава хорошие результаты дают электроды с дополнительным легированием никелем или марганцем. Марганец уменьшает возможность появления трещин при сварке.

При сварке бронз применяют покрытия различных составов (см. табл. 28).

Для сварки прокатанных никелевых бронз используют покрытие состава: ферромарганец — 28%, ферросилиций — 41%, полевой шпат — 28%, магнезия —3%. Обычно никелевая бронза толщиной до 6 мм сваривается электродами диаметром 3,4 и 5 мм, током 25—35 а/мм диаметра электрода.

Сварку бронзы Бр.Мц5 производят медными электродами с покрытием «Комсомолец-100» при предварительном подогреве до 400—500° С.

Сварку бронз ведут без перерывов в один слой. Электрод держат почти перпендикулярно к поверхности металла. Для лучшего удаления газов электродом делают зигзагообразные движения. Для получения максимальной высоты наплавки ее ведут с предварительной заформовкой места наплавки при наклоне до 15 град к горизонтали. Режим уточняют путем сварки образцов. При сварке без подогрева применяют больший ток.

При правильном выполнении сварки бронз плавящимися металлическими электродами механические свойства металла шва получаются, примерно, равными (или несколько ниже) свойствам основного металла.

Для прокатанных бронз малой толщины наилучшие результаты дает сварка в аргоне неплавящимся вольфрамовым электродом.

Газовую сварку бронзы применяют при ремонте литых деталей и наплавке поверхностей трения. В случае необходимости сварку ведут с подогревом до 450° С для предупреждения появления трещин. Сварочное пламя должно быть восстановительным,

так как при окислительном пламени усиливается выгорание олова, кремния, алюминия. Пламя во избежание перегрева несколько удаляют от ванны (как при сварке латуни). В качестве присадочного прутка используют проволоку или стержни, близкие по составу к основному металлу. Учитывая выгорание олова при сварке, его содержание в прутке желательно иметь на 1—2% больше, чем в основном металле; в качестве раскислителя в проволоку вводится до 0,4% кремния. Разделка кромок должна быть V-образная с углом раскрытия шва 60—90 град. При сквозных дефектах снизу ставят подкладку из асбеста или графита для предупреждения вытекания металла шва. Мощность пламени 100—150 дм л /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла. Применяют флюсы того же состава, что и для сварки меди и латуни. Сварку алюминиевых бронз ведут с флюсами, используемыми для газовой сварки алюминиевых сплавов. При газовой сварке алюминиевых бронз не всегда обеспечивается хорошее устойчивое качество сварного соединения вследствие влияния тугоплавкого окисла алюминия — Аl₂0₃, для удаления которого требуется соответствующий флюс. Более устойчивые и качественные соединения получают при сварке угольным электродом и аргоно-дуговым способом.

Термическая обработка бронз после газовой сварки выполняется на режимах, применяемых для термообработки бронз тех же. марок после дуговой сварки.

При газовой сварке бронз прочность сварного соединения получают равной 80-100% прочности основного металла.

Сварка латуни. Латунь представляет сплав меди с цинком, имеющий температуру плавления 1060—1100° С. При дуговой сварке происходит интенсивное испарение цинка из латуни, а также поглощение расплавленным металлом водорода, который не успевает выделиться при застывании жидкого металла, в результате чего образуются газовые пузырьки и поры.

Водород попадает в жидкий металл из покрытия или флюса.

При дуговой сварке латуни металлическим электродом применяют постоянный ток прямой полярности. Сварка ведется в нижнем положении короткой дугой. Ток для электрода диаметром 5 мм берется 250—275 а. Сварку выполняют со скоростью не менее 0,3—0,4 м/мин. После сварки шов проковывают, а затем отжигают при 600—650° С. Если в латуни содержится меди менее 60%, то ее проковывают при температуре 650° С, если более 60%, то в холодном состоянии. Латунь следует сваривать в один слой, так как многослойная сварка приводит к трещинам.

В качестве электрода используется проволока из латуни состава: 38,5—42,5%) Цинка, 4—5% марганца, 0,5% алюминия, 0,5— 1,5% железа, 1% прочих примесей, остальное — медь. Покрытие состоит из 30% марганцевой руды, 30% титанового концентрата, 15% ферромарганца, 20% мела, 5% сернокислого калия, 35% жидкого стекла — к весу сухих частей обмазки. Покрытие наносится слоем 0,2—0,3 мм. После затвердевания покрытия на него наносят слой флюса толщиной 0,9—1,1 мм. В качестве флюса применяют борный шлак, замешанный на жидком стекле.

При сварке латуни угольным электродом используют такие же флюсы и режимы, как и при сварке меди.

Хорошие результаты дает сварка латуни угольной дугой проволокой ЛЦМ-40-4,5, содержащей 40% цинка и 4,5% марганца. В качестве флюса применяют борный шлак или прокаленную

Латуни трудно поддаются дуговой сварке, поэтому их обычно сваривают газовой сваркой. Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут окислительным пламенем с избытком кислорода 30—40%, т. е. на 1 м 3 ацетилена в горелку подается 1,3— 1,4 м 3 кислорода. В этом случае на поверхности сварочной ванны образуется жидкая пленка окиси цинка, которая уменьшает его испарение. Избыток кислорода окисляет основную часть водорода пламени, вследствие чего поглощение водорода жидким металлом уменьшается.

Для удаления окислов меди и цинка используют флюсы того же состава, что и при сварке меди.

В качестве флюса чаще всего применяют прокаленную буру, которую разводят водой и в виде пасты наносят кистью на кромки металла. От испарения цинка хорошо защищает также флюс из 20% прокаленной буры и 80% борной кислоты.

Кромки латуни перед сваркой зачищают до блеска шкуркой, напильником или металлической щеткой. Если на поверхности имеется слой окислов, то латунь травят в 10%-ном растворе азотной кислоты, а затем тщательно промывают горячей водой. Кромки скашивают под таким же углом, как при сварке стали. Поэтому и мощность пламени должна быть такой же, как при сварке стали— 100—120 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины листа.

С целью уменьшения испарения цинка и поглощения металлом водорода конец ядра пламени должен находиться от свариваемого металла на расстоянии в 2—3 раза больше, чем при сварке стали. Пламя при этом следует направлять на сварочную проволоку, которую держат под углом 90° к оси мундштука. Конец проволоки время от времени погружают во флюс, который подсыпают также в сварочную ванну и на края шва. Сварка выполняется быстро.

ВНИИАвтогенмаш разработал для сварки латуни присадочную проволоку марки ЛК62-05, содержащую 60,5—63,5% меди, 0,3—0,7% кремния, остальное — цинк. Кремний в проволоке является раскислителем, уменьшающим окисление и испарение цинка. В качестве флюса при сварке этой проволокой применяют прокаленную буру. Сварка проволокой ЛК62-05 обеспечивает чистоту сварочной ванны, плотный беспористый шов и малое выделение паров цинка. Пламя применяют окислительное с избытком 30— 40% кислорода в смеси.

Для повышения плотности и прочности шов после сварки иногда проковывают, заглаживая усиление заподлицо с основным металлом. Проковку ведут в холодном или нагретом состоянии, в зависимости от содержания меди в латуни.

Для придания металлу шва мелкозернистой структуры и уничтожения влияния наклепа шов после проковки отжигают при 600—650° С, а затем медленно охлаждают. Отжиг при температуре свыше 650° С не допускается, так как при такой температуре возможно частичное испарение цинка. Применяют также отжиг при температуре 260—280° С, который не меняет структуры металла, но уничтожает остаточные внутренние напряжения в латуни, что предохраняет ее от последующего растрескивания.

Выделяющиеся при сварке латуни белые пары окиси цинка вредны для организма человека. Поэтому при сварке латуни обычной проволокой следует пользоваться защитной маской (респиратором), а также устанавливать около сварочного поста местные вентиляционные отсосы. Допускаемая концентрация цинка не должна превышать 0,005 мг/дм 3 .

Наилучшие результаты дает сварка латуни под флюсом БМ-1, разработанным ВНИИАвтогенмашем, и представляющим смесь из 25% метилового спирта (СНзОН) и 75% метилбората [В(СН₃0)₃]. Ацетилен пропускается через эту жидкость, заполняющую специальный сосуд — флюсопитатель, где насыщается парами флюса и далее идет в горелку. Пары флюса попадают в сварочное пламя, в котором метилборат сгорает по реакции:

Борный ангидрид В₂0₃ образует в пламени летучую борную кислоту (Н₂В0₃), которая осаждается на изделии и вновь разлагается, образуя борный ангидрид, являющийся флюсующим веществом. Содержащийся в флюсующей жидкости метиловый спирт полностью сгорает в пламени, не давая каких-либо вредных для процесса сварки соединений. Расход флюса БМ-1 для получения наплавленного металла хорошего качества составляет около 70 г на 1 м 3 ацетилена.

Сварка латуни с применением флюса БМ-1 позволяет значительно повысить производительность, делает процесс почти безвредным для сварщика, обеспечивает получение чистого, плотного беспористого металла шва без проковки, с временным сопротивлением до 38 кгс/мм 2 , углом загиба 180°, ударной вязкостью 15 кгс-м/см 2 .

Флюс БМ-1 пригоден для сварки латуней всех марок, проволокой как содержащей, так и не содержащей кремний. Пламя при сварке с флюсом БМ-1 может иметь избыток кислорода от 10 до 40%.

При газовой наплавке латуни на стальные детали с целью повышения их стойкости хорошие результаты дает применение пропан-бутан-кислородного пламени. Наплавку производят с предварительным подогревом детали до 700—800° С, латунью ЛЖМц59-1-1 с применением флюса из 50% буры и 50% борной кислоты. При этом выгорание цинка не превышает 2%. Предел прочности наплавленного металла равен 36 кгс/мм 2 , угол загиба 180°, ударная вязкость 7 кгс-м/см 2 . Уменьшается пористость наплавки и повышается производительность по сравнению с наплавкой ацетилено-кислородным пламенем.

Четыре способа сварки латуни

Латунью называют сплавы, основой которых является цинк и медь. Процент содержания этих основных металлов в каждом конкретном сплаве может различаться. Например, цинка может быть от 20 до 60%. Кроме того, в сплав могут быть добавлены в небольших количествах и другие элементы.

Особенности сварочных работ со сплавами меди

Латунь часто сравнивают с бронзами. Ведь бронзы – это тоже сплавы, в которых присутствует медь, а в качестве второго основного компонента может выступать алюминий, кремний, свинец, бериллий и так далее.

Теплопроводность меди в 6 раз больше, чем железа. И поэтому технология сварки сплавов из меди имеет серьёзные отличия от технологии сварки стальных и железных изделий

Важно также отметить, что вещи из латуни или бронзы зачастую имеют декоративную ценность. А значит, при сварке нужно использовать тот режим, который позволит получить идеально гладкий шов и придать долговечность соединению.

Все сплавы с медью имеют определённые общие черты, но при этом у каждого из них есть и свои уникальные свойства. Например, особое значение для работы с латунью имеет тот факт, что в ней присутствует цинк.

Именно этот элемент из таблицы Менделеева делает сварку латуни столь непростой. Есть несколько трудностей, с которыми мастера сталкиваются при этом процессе:

газы поглощаются расплавленным металлом (происходит окисление цинка и возникновение водородных пузырьков в сварном шве);
на латуни при перегреве легко образуются поры и трещинки;
из сплава начинает выгорать цинк, так как он имеет меньшую точку кипения, чем медь.

Чтобы бороться со всеми трудностями при сварке, используют защитную среду аргона. Применяют и другие виды сварок, не забывая о подготовке материала и строгом соблюдении технологии процесса.

Подготовка

Сегодня на практике при работе с бронзой и латунью применяют электродуговую, газопламенную и аргоновую сварку. Но вне зависимости от того, какая именно технология была выбрана, необходимо тщательно подготовить металлические поверхности, которые предполагается сваривать.

Для этого по краям заготовок следует вырезать специальные сварочные кромки, а будущее место шва отполировать до появления блеска с помощью наждачки и напильника.

На латунных поверхностях нередко образуются окислы, от которых тоже нужно избавиться. Это можно сделать, воспользовавшись раствором соляной или азотной кислоты. Причём такую очистку следует осуществлять строго перед началом сварочных работ.

Электродуговая

Для стандартной электродуговой сварки лучше всего использовать электроды из латунной проволоки (причём доля цинка в этой проволоке должна составлять 40%) с включениями алюминия, железа, свинца, марганца.

Через эти электроды при включении аппарата должен проходить постоянный электроток, обладающий прямой полярностью. В данном случае сварка проводится короткой дугой из положения снизу.

Дуга должна поддерживаться силой тока в 250 ампер для электродов длиною в 5 мм. В таком случае быстрота укладки шва может достигать 30 см в минуту.

По окончании основной операции сварочный шов следует дополнительно проковать и разогреть до температуры в диапазоне от 600 до 650 °C. Это придаст соединению большую прочность.

Газовая

Безусловно, варить поверхности изделий из латуни можно и газовым аппаратом. Но в этом случае работу надо осуществлять с максимальной скоростью. Если горелка будет двигаться медленно, то в шве будут образовываться поры – это опять же связано с особенностями плавления цинка. В конечном счёте, скорость работы должна быть равна примерно 25 см в минуту.

Сварку газовым аппаратом нужно выполнять без поперечных колебаний, иначе изделие из латуни начнёт расплавляться. Горелку специалисты советуют держать под прямым углом к поверхности изделия. А присадочную проволоку необходимо во время процесса располагать под углом примерно в 30 градусов к свариваемым кромкам.

В среде аргона

Сварка латуни аргоном – самый качественный и популярный вариант на сегодня. Причём это справедливо не только для латуни, но и для иных медных сплавов.

Данный метод представляет собой ту же дуговую сварку, но в среде инертного газа аргона. И здесь возможно применение как плавящихся, так и неплавящихся электродов.

В качестве материала для неплавящихся электродов, как правило, используется вольфрам. А хорошим присадочным материалом в большинстве случаев могут стать бронзовые прутки марки БрКМц-3-1.

Однако если сплав латуни очень сложен, то следует использовать присадочную проволоку из того же материала, что и само обрабатываемое металлическое изделие.

Сварка бронзы или латуни аргоновым аппаратом выполняется в один слой. И при этом варить нужно не цельным швом, а небольшими отдельными участками (валиками).

Здесь нужна точность и аккуратность, потому что достаточно велика вероятность прожога. В частности, из-за этого сварка латуни аргоном проводится посредством длинной дуги. И мастер должен постепенно снижать силу тока в зонах сваривания, чтобы добиться нормального результата.

В связи с описанными выше особенностями технологии применять аргоновую сварку лучше всего на изделиях толщиной более 5 миллиметров.

В домашних условиях

Дома проще всего воспользоваться имеющейся в наличии или позаимствованной у кого-то паяльной лампой и оловянным припоем. А в качестве флюса, то есть материала, отделяющего зону сварки от атмосферного воздуха, можно использовать дешёвый и доступный борат натрия. Иногда для пайки латуни готовят специальные припои из меди и серебра.

Если предстоит сварка латуни в бытовых домашних условиях электродуговым методом, нужно подумать о средствах защиты и строгих мерах предосторожности. Пары цинка представляют действительно серьёзную опасность для здоровья людей – они ядовиты.

Следовательно, производить сваривание латуни обязательно нужно в защитной маске, перчатках и респираторе. По этой же причине данный процесс лучше выполнять на улице или в помещениях с достаточно мощными вытяжками.

Не слишком опытным мастерам будет полезен дополнительный совет. Сначала желательно потренироваться на ненужном куске латуни подходящих размеров. Только набив руку и установив правильные настройки аппарата, можно браться за настоящую работу.

Тем, кто хочет быстро соединить два металлических объекта, стоит знать о том, что такое холодная сварка. Хотя это название не совсем корректное. Условно говоря, удар кувалдой по двум металлическим пластинам, в результате которого можно получить единое изделие (и именно так поступали в древности) тоже можно считать холодной сваркой.

Но в наши дни так называют соединение двух металлических частей благодаря специальным составам, а также сами эти составы. Их можно купить практически в любом специализированном магазине, они позволяют соединять, ремонтировать и герметизировать изделия из латуни и бронзы.

Способ применения крайне прост: нужно размешать состав холодной сварки, пока не получится однородная масса. Потом следует нанести эту смесь на обе поверхности, которые необходимо соединить, и плотно прижать их друг к другу на несколько секунд.

Фактически холодная сварка – это клей для металлов, и иногда такой клей действительно способен решить соответствующие проблемы в домашних условиях. С другой стороны, бывают ситуации, когда без настоящей сварки не обойтись.

О производстве литья

Как производится сварка меди, латуни и бронзы- заходите читайте.

Сварка меди

Сварка меди затрудняется ее высокой теплопроводностью, большой жидкотекучестью, способностью сильно окисляться в нагретом и особенно в расплавленном состоянии. Теплопроводность меди почти в шесть раз больше теплопроводности стали и железа.

На свариваемость меди оказывает большое влияние примеси, входящие в ее состав (кислород, висмут, свинец, сера, фосфор, сурьма, мышьяк); особенно отрицательно влияет висмут. При нагревании и расплавлении медь, окисляясь, образует закись меди Cu₂О, которая , реагируя с водородом, растворенном в металле, вызывает склонность меди к водородной болезни (поверхностные трещины). Наилучшую свариваемость имеет электролитическая медь, содержащая не более 0,05 % примесей. Медь сваривают ручной и автоматической дуговой сваркой, в среде защитных газов и газовой сваркой.

Дуговая сварка

Ручную дуговую сварку меди выполняют металлическим или угольным электродом. В качестве электродных стержней для электродов ЗТ применяют проволоку из меди М1, проволоку из кремнемарганцовой бронзы Бр. КМц3-1, литые стержни из латуни Л90 или оловянно-фосфористой бронзы Бр. ОФ4-0,25; для электродов «Комсомолец-100» -медная проволока М1. Для электродов используют также медь М2 и М3.

На электродные стержни наносят специальные покрытия, состав которых приведен в табл.14. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки металлическим электродом приведены в табл. 15.

При сварке угольным или графитовым электродом в качестве присадочных прутков применяют стержни из меди тех же марок, что и для металлических электродов. Для улучшения процесса сварки меди угольной дугой применяют специальные флюсы, которые перед сваркой наносят на присадочные прутки или подсыпают в разделку. Состав флюса для сварки меди угольным электродом приведен в табл. 16; режим сварки в табл. 17.

Ручную дуговую сварку меди толщиной до 4 мм производят без разделки кромок. Стыковые соединения собирают под сварку без зазоров.

Угловые и тавровые соединения сваривают в положении «в лодочку». Изделия толщиной более 5 мм перед сваркой нужно нагреть до 200-300ᴼ С.

Автоматическую дуговую сварку меди под флюсом можно вести неплавящимся угольным или плавящимся металлическим электродом. Для автоматической сварки меди применяют флюсы ОСЦ-45, АН-20 и АН-348А. Сварку угольным или графитовым электродом выполняют с помощью автоматической сварочной головки, которая передвигается вдоль шва с постоянной скоростью. Для сварки металла толщиной 4-8 мм угольный электрод берут диаметром 20 мм. Схема автоматической сварки меди угольным электродом показана на рис 1.

Режимы автоматической сварки угольным электродом под слоем флюса приведены в табл. 18.

Автоматическую сварку меди металлическим электродом можно выполнять с помощью обычных автоматов.

Сварку ведут электродной проволокой из меди М1,М2, М3 диаметром 1,6- 3 мм на постоянном токе обратной полярности. При автоматической сварке меди металлическим электродом применяют керамический флюс марки ЖМ-1, который имеет следующий состав , %: мрамор 28,0;полевой шпат 57,5; плавиковый шпат 8,0; древесный уголь 2,2; борный шлак 3,5; алюминий 0,8.

Сварка в среде защитных газов

Медь можно сваривать неплавящимся вольфрамовым или плавящимися электродами в среде азота или аргона. Более распространенная сварка вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой поверхности, режимы сварки приведены в табл. 22. В качестве присадочного металла применяют прутки из меди М1,М2,М3.

Сварку меди плавящимся электродом также ведут на постоянном токе обратной полярности. В качестве электродного материала применяют проволоку марок М1, Бр. КМц-3-1 и Бр. ОЦ 4-3.

Газовая сварка

Этот вид меди сварки наиболее распространен. В качестве присадочного материала при сварке металла толщиной до 5 мм применяют прутки из меди М1,М2,М3. При сварке металлов большей толщины рекомендуется применять медную проволоку, содержащую 0,2 % Р и0,15 -0,30 %Si или только 0,2-0,7 % Р.

Наиболее распространенные флюсы, применяемые при газовой сварке меди, бронзы и латуни, приведены в табл. 23. Режимы газовой сварки меди даны в табл.24.

Термическая обработка

После сварки меди любым способом сварные швы рекомендуется подвергать проковке. При толщине свариваемых листов до 5 мм медь проковывают в холодном состоянии, при большой толщине – в горячем состоянии при 250-350 ᴼС. Проковку швов при температурах свыше 400 ᴼС производить нельзя, так как медь становится хрупкой и могут появиться трещины. Для улучшения пластических свойств сварного соединения применяют отжиг, при этом соединение нагревают до 500-600 ᴼС, а затем охлаждают в воде.

Сварка латуни

Основным затруднением при сварке латуни является испарение цинка, что приводит к пористости металла шва. Латунь можно сваривать ручной и автоматической дуговой сваркой, в среде защитных газов и газовой сваркой.

Дуговая сварка латуни

Ручную дуговую сварку металлическим электродом применяют в основном для металла толщиной более 5 мм. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Электродные стержни берут такого же химического состава, что и присадочные прутки при сварке угольной дугой. На электродные стержни наносят двухслойное покрытие, замешанное на жидком стекле. Состав первого слоя покрытий, %: марганцевая руда 30; титановый концентрат 30; ферромарганец 15; мел 20; сернокислый калий 6.

Толщина слоя покрытия 0,2-0,3 мм. После просушки на воздухе в течение 4-5 ч электроды прокаливают при 180-200 ᴼС в течение 1,5 -2 ч. Затем наносят второй слой покрытия толщиной 0,8 -1,1 мм. Состав второго слоя: борный шлак, разведенный на жидком стекле. Ориентировочный режим сварки металлическим электродом:

Диаметр электрода, мм	5	6	8
Сила тока, А	250-280	280-320	350-400

Автоматическую дуговую сварку латуни металлическим плавящимся электродом выполняют на обычных сварочных автоматах. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Электродную проволоку можно применять из латуни марок Бр.ОЦ 4-3, Бр. КМц-3-1 или из меди марок М1,М2, М3 диаметром 1,5-3 мм. Для сварки применяют флюсы ОСЦ-45 или АН-348А. Режимы автоматической сварки латуни приведены в табл. 25.

Латунь можно сваривать в среде аргона или гелия вольфрамовым электродом диаметром 1,4-4,8 мм на постоянном токе прямой полярности. Режимы сварки аналогичны режимам аргоннодуговой сварки меди. В качестве присадочного металла применяют прутки из латуни того же химического состава, что и сварочный металл, или прутки из латуни ЛК 62-0,5 или бронзы Бр.ОЦ 4-3 и Бр. КМЦ 3-1.

Газовая сварка латуни

Этот способ сварки латуни является самым распространенным. Режимы сварки и флюсы те же, что и для сварки меди. Наилучшие результаты получаются при применении проволоки ЛК 62-0,5. Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут окислительным пламенем с избытком кислорода до 30-40%.

Изделия из латуни толщиной более 10 мм должны перед сваркой подогреваться до 300-500 ᴼС. После сварки швы подвергают проковке. Для улучшения механических свойств после проковки применяют отжиг при 600-700ᴼС с последующим медленным охлаждением.

Сварка бронзы

Бронзу сваривают в основном при исправлении дефектов в литых изделиях. Сварку можно вести угольным или металлическим электродом, а также газовым пламенем.

Дуговая сварка бронзы

При сварке угольным электродом в качестве присадочного металла применяют литые бронзовые стержни диаметром 5-12 мм того же химического состава, что и свариваемый металл.

При сварке металлическим электродом на электродные стержни наносят специальные покрытия. Состав некоторых наиболее распространенных электродных покрытий приведен в табл. 26. Сварку металлическим электродом выполняют на постоянном токе обратной полярности, а угольным – на постоянном токе прямой полярности. Массивные детали перед сваркой рекомендуется подогревать до 350-450 ᴼС.

Наконечник горелки берут из расчета 100-150 л/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Пламя должно быть нормальным; присадочные прутки – близкими по химическому составу к свариваемому металлу. Для сварки алюминиевых бронз можно использовать флюсы, предназначенные для сварки алюминия; для остальных бронз можно применять флюсы, предназначенные для сварки меди. Газовую сварку бронзы рекомендуется вести вести с предварительным нагревом до 350-450 ᴼС.

После дуговой или газовой сварки бронзовые детали рекомендуется подвергать отжигу при450-500 ᴼС . Проковку швов можно делать только при сварке катаной бронзы, швы на литой бронзе не проковываются.

Вы познакомились кратко с технологиями, как выполняется сварка меди, латуни, бронзы.

Читайте также: