Техника и технология газовой сварки латуни
Обновлено: 19.09.2024
Газовая сварка сравнительно проста, не требует сложного, дорогого оборудования и источника электроэнергии.
Недостатком газовой сварки является меньшая по сравнению с дуговой скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия на металл. При газовой сварке концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше.
Вследствие сравнительно медленного нагрева металла пламенем и невысокой концентрации тепла производительность газовой сварки снижается с увеличением толщины свариваемого металла. Например, при толщине стали 1 мм скорость газовой сварки составляет около 10 м/ч, при толщине 10 мм - только 2 м/ч. Поэтому газовая сварка стали толщиной свыше 6 мм менее производительна, чем дуговая сварка.
Стоимость ацетилена и кислорода выше стоимости электроэнергии, поэтому газовая сварка обходится дороже электрической. К недостаткам газовой сварки относится также взрывоопасность и пожароопасность при нарушении правил обращения с карбидом кальция, горючими газами и жидкостями, кислородом, баллонами со сжатыми газами и ацетиленовыми генераторами. Газовую сварку применяют при следующих работах: изготовлении и ремонте изделий из стали толщиной 1-3 мм; сварке сосудов и резервуаров небольшой емкости, заварке трещин, вварке заплат и пр.; ремонте литых изделий из чугуна, бронзы, силумина; сварке стыков труб малых и средних диаметров; изготовлении изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и свинца; изготовлении узлов конструкций из тонкостенных труб; наплавке латуни на детали из стали и чугуна; соединении ковкого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.
Газовой сваркой можно соединять почти все металлы, применяемые в технике. Чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой.
ТЕХНИКА ГАЗОВОЙ СВАРКИ
Газовой сваркой можно выполнять нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Наиболее трудно выполнять потолочные швы, так как в этом случае сварщик должен поддерживать и распределять по шву жидкий металл, используя давление газов пламени. Наиболее часто газовой сваркой выполняют стыковые соединения, реже угловые и торцовые соединения. Газовой сваркой не рекомендуется выполнять соединения внахлестку и тавровые, так как они требуют интенсивного нагрева металла и сопровождаются повышенным короблением изделия.
Отбортованные соединения тонкого металла сваривают без присадочной проволоки. Применяют прерывистые и непрерывные швы, а также швы однослойные и многослойные. Перед сваркой кромки тщательно очищают от следов масла, краски, ржавчины, окалины, влаги и прочих загрязнений.
В табл. 10 показана подготовка кромок при газовой сварке углеродистых сталей стыковыми швами.
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГОРЕЛКИ ПРИ СВАРКЕ
Пламя горелки направляют на свариваемый металл так, чтобы кромки металла находились в восстановительной зоне, на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Касаться расплавленного металла концом ядра нельзя, так как это вызовет науглероживание металла ванны. Конец присадочной проволоки также должен находиться в восстановительной зоне или быть погруженным в ванну расплавленного металла. В том месте, куда направлен конец ядра пламени, жидкий металл давлением газов слегка раздувается в стороны, образуя углубление в сварочной ванне.
Скорость нагрева металла при газовой сварке можно регулировать, изменяя угол наклона мундштука к поверхности металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла передается от пламени металлу и тем быстрее он будет нагреваться. При сварке толстого или хорошо проводящего тепло металла (например, красной меди) угол наклона мундштука а берут больше, чем при сварке тонкого или с низкой теплопроводностью. На рис. 86, а показаны углы наклона мундштука, рекомендуемые при левой (см. § 4 этой главы) сварке стали различной толщины.
На рис. 86, б показаны способы перемещения мундштука по шву. Основным является перемещение мундштука вдоль шва. Поперечные и круговые движения являются вспомогательными и служат для регулирования скорости прогрева и расплавления кромок, а также способствуют образованию нужной формы сварного шва.
Способ 4 (см. рис. 86, б) применяют при сварке тонкого металла, способы 2 и 3 - при сварке металла средней толщины. Во время сварки нужно стремиться к тому, чтобы металл ванны всегда был защищен от окружающего воздуха газами восстановительной зоны пламени. Поэтому способ 1, при котором пламя периодически отводится в сторону, применять не рекомендуется, так как при нем возможно окисление металла кислородом воздуха.
ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГАЗОВОЙ СВАРКИ
Левая сварка (рис. 87, а). Этот способ наиболее распространен. Его применяют при сварке тонких и легкоплавких металлов. Горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку ведут впереди пламени, которое направляют на несваренный участок шва. На рис. 87, а внизу показана схема движения мундштука и проволоки при левом способе сварки. Мощность пламени при левой сварке берут от 100 до 130 дм 3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали).
Правая сварка (рис. 87, б). Горелку ведут слева направо, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Поперечные колебательные движения производят не так часто, как при левой сварке. Мундштуком делают незначительные поперечные колебания; при сварке металла толщиной менее 8 мм мундштук передвигают вдоль оси шва без поперечных движений. Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и перемешивают им жидкий металл, чем облегчается удаление окислов и шлаков. Тепло пламени рассеивается в меньшей степени и используется лучше, чем при левой сварке. Поэтому при правой сварке угол раскрытия шва делают не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла, расход проволоки и коробление изделия от усадки металла шва.
Правой сваркой целесообразно соединять металл толщиной свыше 3 мм, а также металл высокой теплопроводности с разделкой кромок, как, например, красную медь. Качество шва при правой сварке выше, чем при левой, потому что расплавленный металл лучше защищен пламенем, которое одновременно отжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Вследствие лучшего использования тепла правая сварка металла больших толщин экономичнее и производительнее левой — скорость правой сварки на 10—20% выше, а экономия газов составляет 10-15%.
Правой сваркой соединяют сталь толщиной до 6 мм без скоса кромок, с полным проваром, без подварки с обратной стороны. Мощность пламени при правой сварке берут от 120 до 150 дм 3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали). Мундштук должен быть наклонен к свариваемому металлу под углом не менее 40°.
При правой сварке рекомендуется применять присадочную проволоку диаметром, равным половине толщины свариваемого металла. При левой сварке пользуются проволокой диаметром на 1 мм больше, чем при правой сварке. Проволока диаметром более 6—8 мм при газовой сварке не применяется.
Сварка сквозным валиком (рис. 88). Листы устанавливают вертикально с зазором, равным половине толщины листа. Пламенем горелки расплавляют кромки, образуя круглое отверстие, нижнюю часть которого заплавляют присадочным металлом на всю толщину свариваемого металла. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия, и так до тех пор, пока не будет сварен весь шов. Шов получается в виде сквозного валика, соединяющего свариваемые листы. Металл шва получается плотным, без пор, раковин и шлаковых включений.
Сварка ванночками. Этим способом сваривают стыковые и угловые соединения металла небольшой толщины (менее 3 мм) с присадочной проволокой. Когда на шве образуется ванночка диаметром 4-5 мм, сварщик вводит в нее конец проволоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в темную, восстановительную часть пламени. При этом он делает мундштуком круговое движение, перемещая его на следующий участок шва. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Конец проволоки во избежание окисления нужно держать в восстановительной зоне пламени, а ядро пламени не должно погружаться в ванночку во избежание науглероживания металла шва. Сваренные этим способом (облегченными швами) тонкие листы и трубы из малоуглеродистой и низколегированной стали дают соединения отличного качества.
Многослойная газовая сварка. Этот способ сварки имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойной: обеспечивается меньшая зона нагрева металла; достигается отжиг нижележащих слоев при наплавке последующих; обеспечивается возможность проковки каждого слоя шва перед наложением следующего. Все это улучшает качество металла шва. Однако многослойная сварка менее производительна и требует большего расхода газов, чем однослойная, поэтому ее применяют только при изготовлении ответственных изделий. Сварку ведут короткими участками. При наложении слоев нужно следить за тем, чтобы стыки швов в различных слоях не совпадали. Перед наложением нового слоя нужно проволочной щеткой тщательно очистить поверхность предыдущего от окалины и шлаков.
Сварка окислительным пламенем. Этим способом сваривают малоуглеродистые стали. Сварку ведут окислительным пламенем, имеющим состав
Для раскисления образующихся при этом в сварочной ванне окислов железа применяют проволоки марок Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С по ГОСТ 2246— 60, содержащие повышенные количества марганца и кремния, которые являются раскислителями. Данный способ повышает производительность на 10—15%.
Сварка пропан - бутан-кислородным пламенем . Сварка ведется при повышенном содержании кислорода в смеси
с целью повышения температуры пламени и увеличения провара и жидкотекучести ванны. Для раскисления металла шва применяют проволоки Св-12ГС, Св-08Г, Св-08Г2С, а также проволоку Св-15ГЮ (0,5—0,8% алюминия и 1 - 1,4% марганца) по ГОСТ.
Исследованиями А. И. Шашкова, Ю. И. Некрасова и С. С.Ваксман установлена возможность использования в данном случае обычной малоуглеродистой присадочной проволоки Св-08 с раскисляющим покрытием, содержащим 50% ферромарганца и 50% ферросилиция, разведенного на жидком стекле. Вес покрытия (без учета веса жидкого стекла) составляет 2,8—3,5% к весу проволоки. Толщина покрытия: 0,4-0,6 мм при использовании проволоки диаметром 3 мм и 0,5—0,8 мм при диаметре 4 мм. Расход пропана 60-80 л/ч на 1 мм толщины стали, в = 3,5, угол наклона прутка к плоскости металла составляет 30-45°, угол разделки кромок 90°, расстояние от ядра до прутка 1,5—2 мм, до металла 6-8 мм. Этим способом можно сваривать сталь толщиной до 12 мм. Лучшие результаты получены при сварке стали толщиной 3-4 мм. Проволока Св-08 с указанным покрытием является полноценным заменителем более дефицитных марок проволоки с марганцем и кремнием при сварке пропан-бутаном.
Особенности сварки различных швов. Горизонтальные швы сваривают правым способом (рис. 89, а). Иногда сварку ведут справа налево, держа конец проволоки сверху, а мундштук снизу ванны. Сварочную ванну располагают под некоторым углом к оси шва. При этом облегчается формирование шва, а металл ванны удерживается от стекания.
Вертикальные и наклонные швы сваривают снизу вверх левым способом (рис. 89, б). При толщине металла более 5 мм шов сваривают двойным валиком.
При сварке потолочных швов (рис. 89, в) кромки нагревают до начала оплавления (запотевания) и в этот момент вводят в ванну присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляют. Металл ванны удерживается от стекания вниз прутком и давлением газов пламени, которое достигает 100-120 гс/см 2 . Пруток держат под небольшим углом к свариваемому металлу. Сварку ведут правым способом. Рекомендуется применять многослойные швы, свариваемые в несколько проходов.
Сварку металла толщиной менее 3 мм с отбортованными кромками без присадочного металла производят спиралеобразными (рис. 89, г) или зигзагообразными (рис. 89, д) движениями мундштука.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Газовая сварка латуни
Латунь представляет собой сплав меди с цинком, содержание которого в латуни колеблется от 20 до 55%. Благодаря высокой прочности, пластичности, антикоррозионной стойкости и удовлетворительной свариваемости латуни получили широкое распространение при изготовлении различной аппаратуры, емкостей и арматуры в химической и других отраслях промышленности. Основными затруднениями при сварке латуней являются выгорание цинка, поглощение газов расплавленным металлом ванны, а также повышенная склонность металла шва и околошовной зоны к образованию пор и трещин. Для устранения указанных затруднений необходимо применять специальные меры.
Для борьбы с испарением цинка при газовой сварке латуни необходимо применять окислительное пламя и использовать специальные флюсы и присадочные металлы, легированные Si и В. Пары цинка ядовиты, поэтому при сварке латуни необходимо пользоваться респиратором. При сварке латуни окислительным пламенем на поверхности свариваемого металла образуется оксидная пленка, которая препятствует дальнейшему испарению цинка. Избыточный кислород также связывает свободный водород пламени, что уменьшает поглощение водорода металлом. При сварке латуни необходимо также учитывать ее склонность к образованию трещин в интервале температур от 300 до 600°С.
Подготовка свариваемых кромок под газовую сварку зависит от толщины металла: металл толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок, при толщине от 1 до 5 мм - без скоса кромок, при толщине от 6 до 15 мм - с V-образной разделкой кромок на угол 70-90°, при толщине от 15 до 25 мм - с Х-образной разделкой на угол 70-90° с притуплением 2-4 мм. Перед сваркой свариваемые кромки зачищают до металлического блеска или протравливают в 10%-ном водном растворе азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо ветошью.
На качество сварного шва большое влияние оказывает мощность сварочного пламени, несмотря на то что теплопроводность латуни на 7% больше, чем у низкоуглеродистой стали, мощность сварочного пламени берется из расчета расхода ацетилена 100-120 дм 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого металла, чтобы не перегреть свариваемый металл.
Для снижения испарения цинка конец ядра сварочного пламени должен находиться на расстоянии 7-10 мм от свариваемой поверхности. Сварку проводят левым способом. Сварочное пламя направляют на присадочную проволоку, которую держат под углом 90° к мундштуку. Газовую сварку латуни выполняют с максимальной скоростью окислительным пламенем. Конец присадочного металла все время должен находиться в зоне сварочного пламени. Так как латунь в расплавленном состоянии жидкотекуча, то сварка ее в вертикальном и потолочном положениях затруднена. При необходимости выполнения сварки в вертикальном положении сварку следует вести на пониженной мощности пламени - 35-40 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла.
Выбор присадочного металла оказывает большое влияние на процесс газовой сварки латуни. Согласно ГОСТ 16130-90, в качестве присадки при газовой сварке латуни применяют следующие марки присадочной проволоки: Л63, ЛО60-1, ЛК62-0.5, ЛКБО62-0,2-0,04-0,5 и сварочные прутки следующих марок: ЛК62-05, Л63, ЛОК59-1-0,3.
Для сварки латуней Л-62 и Л-68 применяется самофлюсующая присадочная проволока ЛКБО62-0,2-0,04-0,5, сварка проводится без применения флюса. Хорошие результаты при сварке дает применение кремнистой латунной проволоки ЛК-62-05, содержащей в средней 0,5% кремния. При сварке этой проволокой практически отсутствует угар цинка и повышаются прочность, плотность и ударная вязкость сварного соединения. Латуни сваривают также с применением присадочной проволоки ЛО-60-1. Диаметр присадочной проволоки d выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла: d=S+1, где S-толщина свариваемого металла, мм, но не более 8 мм.
Для газовой сварки латуни в основном применяют флюсы того же состава, что и при сварке меди. Из порошковых флюсов широкое применение нашли флюсы № 1, 2, 3. Флюс БМ-1 рекомендуется для сварки с применением кремнистого присадочного металла. Образующиеся в процессе сварки шлаки удаляют промывкой водой. Хорошее качество сварного шва получается при применении газообразного флюса БМ-2 на основе метилборатов.
Для уплотнения металла шва и повышения его механических свойств шов проковывают. Латуни, содержащие более 40% Zn, проковывают при температуре выше 650°С, а латуни, содержащие менее 40% Zn,- в холодном состоянии. После проковки применяют отжиг при температуре 600-650°С с последующим медленным охлаждением для получения мелкозернистой структуры.
Технология сварки меди и ее сплавов
Медь и сплавы на ее основе - бронзы, латуни, медно-никелевые сплавы качественно свариваются способом MIG/MAG в инертных газах.
Трудности при сварке
Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) осложняет сварку соединений с несимметричным теплоотводом;
Большая жидкотекучесть (в 2--2,5 раза выше, чем у стали) затрудняет сварку вертикальных и потолочных швов;
Интенсивное окисление с образованием закиси меди (Cu2О), хорошо растворяемой в расплавленном металле, приводит к образованию трещин;
Активная способность меди поглощать газы (кислород и водород) при расплавлении приводит к пористости шва и горячим трешинам
Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше чем у стали) влечет та собой значительные деформации и напряжения
Подготовка к сварке
Разделку меди и ее сплавов на мерные заготовки можно выполнять шлифовальной машинкой, труборезом, на токарном или фрезерном станке, а также плазменно-дуговой резкой.
Кромки под сварку подготавливают механическим способом. Для меди толщиной 6-18 мм рекомендуются V- и X-образные разделки.
Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Механическую зачистку кромок выполняют наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать наждачную бумагу и абразивный камень с крупным зерном не рекомендуется.
Главное при сварке меди - защита сварочной ванны от кислорода. Она достигается при помощи раскисления фосфором, алюминием и серебром. Поэтому следует использовать электродную проволоку, легированную этими раскислителями.
Свариваемые кромки и присадочную проволоку можно очищать травлением в растворе, состоящем из:
с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом.
Предварительный подогрев конструкций с толщиной стенки 10-15 мм возможен газовым пламенем, рассредоточенной дугой или другими способами.
Сборку стыков под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор в стыкуемых заготовках соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и осмотреть, чтобы на них не было горячих трещин. При сварке в нижнем положении используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.
Выбор параметров режима сварки
Плавящимся электродом в защитных газах эффективнее всего сваривать медь толщиной не менее 6-8 мм. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности.
Медь хорошо сваривается плавящимся электродом в аргоне, азоте, в смеси аргона с азотом и в гелии. Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления кромок детали подогревают до 200-500°С. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине металла более 4,5 мм, а в азоте - более 8 мм
Одним из важнейших параметров режима сварки меди плавящимся электродом является длина дуги. Шов качественно формируется при длине дуги 4-5 мм.
Стыковые соединения сваривают на подкладных элементах. Импульсно-дуговая сварка (ИДС) в аргоне дает возможность выполнять вертикальные и потолочные швы, позволяет сваривать тонкий металл. При сварке в азоте процесс идет с короткими замыканиями (КЗ) с повышенным разбрызгиванием или крупнокапельным переносом (КР)
Техника сварки
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 (σв = 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 σв = 40 кгс/мм 2 , угол загиба а = 180°, ан = 7,8 кгс . м/см 2 ; при сварке в вертикальном положении σв = 32 кгс/мм 2 , а = 170°, ан = 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.
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 (А120з), 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.
Читайте также: