Sudabilitatea cuprului. Cuprul este sudat slab datorită conductivității sale termice ridicate, fluidității și tendinței crescute de crăpare în timpul sudării.
Conductivitatea termică a cuprului la temperatura camerei este de șase ori mai mare decât cea a fierului tehnic, deci cuprul și aliajele sale trebuie să fie sudate cu o creștere a energiei termice și, în multe cazuri, cu încălzire preliminară și concomitentă a metalului de bază.
Atunci când se trece de la o stare solidă la cupru lichid, se eliberează o cantitate mare de căldură (căldura latentă de fuziune), astfel încât piscina de sudură este menținută într-o stare lichidă pentru o perioadă mai lungă decât atunci când oțelul este sudat. Fluiditatea mărită a cuprului face dificil sudarea în poziție verticală, orizontală și în special în tavan.
Hidrogenul în prezența oxigenului are un efect negativ asupra proprietăților cuprului. Hidrogenul care penetrează în cupru la temperaturi ridicate de sudură reacționează cu oxigenul din oxidul cupros, formează vapori de apă, care, într-un efort de extindere, conduc la apariția unor mici fisuri. Acest fenomen în sudarea cuprului se numește "boală de hidrogen". Dacă sudați cupru acoperit cu electrozi de cupru fără încălzirea produsului sudat (cu răcire rapidă), apar fisuri fierbinți.
Cu toate acestea, în cazul sudării cu încălzire, care creează condiții pentru răcirea lentă, vaporii de apă în majoritatea cazurilor înainte de solidificarea metalului iese; o mică parte a vaporilor de apă rămâne între stratul de zgură de sudură și suprafața metalului de sudură. Ca rezultat, suprafața metalică shee după îndepărtarea zgurii devine neuniformă, cu caneluri mici ( „sein“), care pot fi evitate cu răcirea foarte lentă a sudurii.
Cu cât mai mult oxigen este conținut în cuprul sudat, cu atât este mai pronunțată "boala cu hidrogen".
Coeficientul de dilatare liniară a cuprului este mai mare decât coeficientul de dilatare liniară a fierului și, prin urmare, deformările prin sudură din structurile de sudare din cupru și aliajele sale sunt ceva mai mari decât în cazul oțelurilor de sudare.
Tipuri de sudare a cuprului. În fabricarea structurilor sudate din cupru s-au utilizat cele mai multe tipuri de sudură prin fuziune: sudarea prin arc cu un electrod de carbon, un electrod consumabil, sub flux și gaze de ecranare; sudare cu gaz.
Arc sudarea cuprului se face cu un curent de sudare crescut, care se datorează conductivității termice semnificative a cuprului. Marginile pieselor sudate sunt legate printr-un gol minim datorită fluidității ridicate a cuprului. Uneori se utilizează sudarea pe o garnitură de oțel.
Tabla de cupru mai groasă de 6 mm trebuie să fie sudată cu preîncălzire la 150-250 ° C. Foile subțiri (mai puțin de 5 mm) după sudare sunt forjate în stare rece și groase (5-20 mm) la o temperatură de 200-400 ° C. Nu se recomandă încălzirea cuprului pentru forjare la peste 400 ° C, deoarece la temperaturi ridicate devine fragilă. Forjarea se face cu un ciocan cu un atacator sferic. Forjarea trebuie efectuată pe ambele părți ale sudurii lovituri de aplicare cusătură perpendicular pe prima zonă de fuziune, apoi partea de mijloc a îmbinării și la capătul zonei afectate de căldură. Repetarea loviturilor într-un singur loc nu poate fi pentru a evita formarea de fisuri de la întărirea muncii.
Pentru a conferi o vâscozitate și o ductilitate metalului îmbinării sudate după forjare, se recomandă încălzirea acesteia la o temperatură de 550-600 ° C și răcirea rapidă în apă. Acest tratament termic garantează o structură fină a metalului.
Foi de grosime mai mare trebuie să fie pregătiți cu o muchie de muchii la un unghi de 60-90 °.
Sudarea este efectuată cu un arc lung (10-15 mm), în timp ce este mai convenabil să se manipuleze electrodul și firul de umplere. Capătul firului de umplere trebuie să fie între capătul electrodului și baia topită, fără a se scufunda. Distanța dintre metalul de umplere și obiect trebuie să fie constantă și minimă în mărime. Odată cu creșterea distanței
există o spumare mărită a metalului și o deteriorare a formării cusăturii.
Pentru sudare, utilizați polaritatea directă a curentului direct la o tensiune de arc de 40-50 V. La polaritatea inversă, arcul dintre electrodul de carbon (grafit) și produsul este instabil și poate fi menținut numai dacă lungimea sa este mică.
La sudarea cu tije de bronz de fosfor, se poate folosi ca flux un amestec de borax de 94-96%, 6-4% pulbere de magneziu în pulbere.
Fluxul se aplică la tăiere și la tija de umplere. Sudarea pentru a evita oxidarea și creșterea mare a cerealelor este rapidă și, dacă este posibil, într-o singură trecere.
Sudarea cuprului acoperit cu electrozi metalici oferă o calitate satisfăcătoare în cazurile în care cuprul sudat conține oxigen nu mai mult de 0,01%. Când conținutul de oxigen în oxigen în cantități mai mari de 0,03% îmbinări sudate are proprietăți mecanice scăzute.
Pentru sudarea cuprului se folosesc electrozi marca "Komsomolets-100". Compoziția de acoperire a electrodului "Komsomoletz-100" următoarele: fluorină-12,5% feldspat 15%, feromangan MNL, Mn2 -47.5%, cupru siliciu (73-75% Cu, 23-25% siliciu, nu mai mult de 1,5% impurități) - 25%.
Sudarea se realizează în poziția inferioară la un curent constant de polaritate inversă. La sudarea foilor cu o grosime mai mare de 6 mm, este necesară preîncălzirea metalului de bază la 300-400 ° C.
Gas-sudare a foilor de cupru la o grosime de 10 mm este realizată cu flacără de capacitate acetilenă de 150 dm3 / h per 1 mm grosime de metal. Foi de grosime mai mare sunt sudate cu o flacără la o viteză de 200 dm3 / h pe 1 mm grosime de metal. Sudarea este mai bine pentru a produce simultan două arzătoare de pe ambele părți ale flăcării de reducere, pentru a preveni formarea de oxizi de cupru în baia de sudare. Sudura cupru carburare flacără nu este permisă, deoarece această formă porii și fisuri în sudură datorită formării gazelor și H20 C02 conform reacțiilor: C0 + Cu20- * + 2Cu și C02 H2-fCu20-> H20 + 2Cu.
Cusătura este umplută într-un singur strat. Sudarea cu gaz multistrat cauzează supraîncălzirea metalului și fisuri în articulații. Pentru a evita supraîncălzirea cuprului, sudarea ar trebui efectuată cu rate ridicate de încălzire și răcire ale îmbinărilor sudate.
Sudarea cu gaz a cuprului se face cu fluxuri, care sunt folosite la sudarea cu arc electric cu un electrod de carbon.
Calitatea înaltă a îmbinării sudate preparate folosind gazoflyusovuyu sudarea la care pudra de flux este aspirat și acetilenă este alimentat direct în flacăra arzătorului printr-o FCT specială de instalare -2-66 dezvoltat -avtogenmashem Institute.
Utilizarea îmbinărilor sudate forjate îmbunătățește în continuare proprietățile mecanice ale îmbinărilor sudate.
Sudarea alama. Alama este un aliaj de cupru cu zinc; punctul de topire al alamii este de 800-1000 ° C.
În sudarea cu arc din alamă, zincul se evaporă intens; metalul topit absoarbe hidrogenul, care nu are timp să iasă în evidență și solidificarea metalului lichid în vagonul de sudură »
ca urmare a formării porilor de gaz în cusătura. Hidrogenul intră în bazinul de sudură dintr-un strat de acoperire, flux sau aer.
Electrozii sudați din alamă sudată se dovedesc a fi de uz limitat, în principal pentru corectarea căsătoriei de turnătorie. Acest lucru se datorează evaporării puternice a zincului în sudură cu arc, comparativ cu sudarea cu gaz, cu arc sub formă de arc, sau cu arc în gazul de protecție.
Pentru sudura cu arc de alamă, se folosesc electrozii acoperiți cu ZT, dezvoltați de către uzina baltică din Leningrad. Compoziția electrodului este după cum urmează: o tijă de bronz de silice și mangan Br. KMC 3-1 conținând 3% siliciu și 1% mangan; acoperire 17,5% din minereu de mangan, iar 13% fluorină și 16% argint-grafit, 32% ferosiliciu 75% concentrație, 2,5% pulbere de aluminiu. Sudarea se realizează prin curent continuu cu polaritate inversă cu un arc scurt pentru a reduce arderea zincului. Din fluxul de metal, îmbinarea este protejată cu o garnitură de azbest calcinată din partea din spate a îmbinării. Cu o grosime a tablei de până la 4 mm, sudarea se face fără tăierea marginilor. Atunci când grosimea foilor este mai mare de 4 mm, tăierea marginilor este aceeași ca și pentru oțel. După sudare, cusătura este forjată și apoi recoaptă la 600-650 ° C pentru a egaliza compoziția chimică și a da structurii metalice o granulație fină.
Sudarea din alamă poate fi realizată cu un electrod de carbon pe un curent direct cu polaritate directă utilizând fluxuri.
La sudarea alamelor cu un electrod de carbon, se utilizează fluxuri. Cel mai obișnuit flux a fost compoziția BL-3: criolit 35%, clorură de sodiu 12,5%, clorură de potasiu 50%, cărbune de 2,5%.
Grosimea alamelor de până la 10 mm este sudată fără încălzire, mai mult de 10 mm - cu încălzire până la 300-350 ° C.
Sudarea cu gaz a alamelor oferă o calitate mai bună a îmbinărilor sudate decât electrozii acoperiți cu arc. Pentru a reduce evaporarea zincului, sudura de alamă este condusă cu o flacără oxidantă; în timp ce pe suprafața piscinei de sudură se formează un film de oxid de zinc lichid, prevenind evaporarea acestuia. Excesul de oxigen oxidează o parte din flacăra de hidrogen și absorbția metalelor lichide de hidrogen scade.
Pentru a elimina oxizii de cupru și zinc în timpul sudării cu gaz, se utilizează fluxuri de aceeași compoziție ca și în sudarea cu arc a cuprului printr-un electrod de carbon.
Pentru a reduce evaporarea zincului și pentru a absorbi baia de hidrogen a hidrogenului, capătul miezului flacării trebuie să fie de 2-3 ori mai mare decât metalul de sudură la un metal de sudură decât în cazul sudării oțelului.
Pentru brasses de sudare cu gaz Avtogenmash Institutul a dezvoltat o marcă de sârmă de umplere J1K62-05 (GOST 16130-72), conținând 60,5-63,5% cupru, 0,3-0,7% siliciu, echilibru - zinc. Ca flux în timpul sudării acestui fir de umplutură, se utilizează un borax calcinat.
VNII Avtogenmash brasses sudură dezvoltat auto-fluxare umplere sârmă LKB062-02-004-05 (GOST 16130-72), care conțin 60,5-63,5% cupru, 0,1-0,3% Si, 0,03-0, 1% bor, 0,3-0,7% staniu, restul - zinc. Borul, care face parte din sârmă, servește ca flux. Nu este necesară utilizarea unui alt flux în timpul sudării cu acest fir.
De bună calitate brasses de sudare cu gaz se realizează prin utilizarea fluxului BM-1 (elaborat de Institutul Avtogenmash), constând din 25% metanol și 75% metilborata sau flux BM-2, constând dintr-un metilborata. Aceste fluxuri sunt introduse în bazinul de sudură sub formă de vapori. Acetilena este trecută printr-un flux de lichid într-un vas special (alimentator de flux), saturat cu vapori de flux și alimentat în arzător. Anhidrida borică B203 este un agent de flux. Aplicarea fluxului BM-1 îmbunătățește performanța de sudură, dă un metal sudură cu proprietăți mecanice ridicate și oferă siguranță aproape completă pentru procesul de sudare.
Sudarea bronzului. Bronz - este aliaje de cupru cu staniu (3-14% - bronz staniu), siliciu (până la 1% din bronz -kremnistye), mangan, fosfor, beriliu bronz, etc., sunt utilizate în general pentru producerea de piese turnate..
Compușii sudați din bronz de mangan (0,2-1% mangan) sunt caracterizați prin ductilitate și rezistență ridicată, oarecum mai mari decât rezistența îmbinărilor sudate din cupru.
Bronzi de beriliu conținând până la 0,05% beriliu din îmbinări sudate cu o rezistență satisfăcătoare.
Există câteva zeci de mărci de bronz. Prin sudabilitate, bronzul este semnificativ diferit unul de altul și, prin urmare, tehnologia bronzurilor de sudură este diversă.
Sudarea cu bronz poate fi efectuată cu un electrod de carbon cu un metal de umplutură acoperit cu electrozi și cu un electrod non-consumabil (tungsten) într-un mediu de protecție cu argon. La sudarea cu un electrod de carbon, se stabilește o polaritate directă; tensiunea arcului este de 40-45 V; Curentul de sudare este de 25-35 A la 1 mm diametru de electrod. În majoritatea cazurilor este necesară preîncălzirea la o temperatură de 300-400 ° C.
La sudarea cu electrozi acoperiti cu metal, este luata polaritatea inversa; AC sudura se realizează cu un oscilator la un curent mărit.
De obicei, materialul de umplutură este selectat astfel încât compoziția sa chimică să fie aceeași ca și compoziția chimică a metalului care urmează să fie sudat.
La sudarea unui electrod de cărbune utilizat staniu umplutură bronz metal sub formă de tije, cu compoziția chimică: 8% Zn, 3% Sn, 6% plumb; fosfor, fier și nichel -0,2-0,3% fiecare, restul - cupru.
Sudarea bronz mangan (de exemplu, Br.Mtsb) electrozi funcționează „Komsomoletz-100“, întotdeauna cu preîncălzire la 400-500 ° C pentru sudarea aluminiului și-alu minievonikelevyh bronzurile (corectarea defectelor de turnare) poate fi folosit electrozi ASM c / LKZ- AB cu preîncălzire la 150-300 ° C Sudarea este efectuată la DC cu polaritate inversă în secțiuni scurte.
De regulă, bronzul este sudat în poziția inferioară sau înclinată (până la 15 °).
Sudarea cu gaz a bronzului se face printr-o flacără de reducere, deoarece, cu o flacără de oxidare, elementele de aliere (staniu, aluminiu, siliciu) ard. Puterea de flacără este setată la 100-150 dm3 de acetilenă / h pe 1 mm din grosimea metalului de sudură. La sudare folosesc aceleași fluxuri ca și sudarea cuprului și alamelor.
Sudarea cu gaz a bronzului conferă rezistența îmbinărilor sudate egale cu 80-100% din rezistența metalului de sudură.
Cuprul are ductilitate și rezistență bună, rezistență ridicată la coroziune, conductivitate electrică și termică și densitate de vid. Datorită acestor proprietăți de cupru este utilizat în multe industrii chimice, electrice, construcții navale etc. In tehnica folosind cupru grade tehnice diferite de puritate. MO, Ml, M2, MH, M4 și aliajele sale. Toate aliajele pe bază de cupru pot fi împărțite în două tipuri: alamă (A) și bronz (Br.) Alama - un aliaj de cupru și zinc, cu un conținut de zinc de mai mult de 4%. Se aplică simplu din alamă, aliaj de zinc numai și alamă specială, care, în plus față de zinc și conțin o serie de alte elemente de aliere. Bronzul sunt aliaje de cupru, care nu conțin mai mult de 5-6% zinc (de regulă mai puțin de 4%).
Principalele dificultăți în sudarea cuprului sunt următoarele:
1. Oxidarea ușoară în stare topită. Cuprul reacționează cu oxigenul. Oxidul de cupru, care se încadrează pe granițele granulelor, contribuie la formarea de fisuri fierbinți, la fragilitate și la reducerea proprietăților de coroziune.
2. Viteza de formare a fisurilor fierbinți în formarea oxidului de Cu20 și prezența sulfului, bismutului și a altor impurități dăunătoare, care au un impact puternic asupra metalului.
3. Sensibilitate ridicată la efectele nocive ale hidrogenului. Cuprul topit dizolvă bine hidrogenul și, dacă există oxid de cupru în acesta, Cu20 este supus "îmbolnăvirii cu hidrogen". Vaporii de apă în aceste condiții creează o presiune mare în metalul solidificat și cauzează apariția de fisuri "de păr", ceea ce poate duce la distrugerea produsului. În plus, hidrogenul provoacă porozitatea îmbinărilor sudate datorită solubilităților diferite în cuprul topit și solid și formării vaporilor de apă.
4. Tendința de a crește boabele și fragilitatea asociată sub influența încălzirii prin sudură.
5. Pe lângă cele menționate, există încă dificultăți și particularități care trebuie luate în considerare la sudare; oferind în primul rând proprietățile de performanță cerute ale îmbinărilor sudate, cum ar fi rezistența la coroziune, asigurând o conductivitate electrică egală cu metalul de bază și altele. dificultăți tehnologice suplimentare în sudarea cuprului sunt conductivitate termică ridicată, coeficient ridicat de dilatare liniară, zhidkote-nditions.
Modurile și tehnologia de sudare sunt alese luând în considerare caracteristicile și dificultățile considerate. Una dintre principalele sarcini este de a preveni formarea și neutralizarea influenței dăunătoare a Cu20 a oxidului cupros. În acest scop, pentru a proteja un gaz inert, fondanți și acoperiri care conțin compuși ai borului (borax, anhidridă boric, acid boric) și sârmă de sudură cu activ-dezoxidant, de exemplu, sârmă frecvent utilizat bronzurile Br. K. MtsZ-1, conținând siliciu (-3%), mangan (
1%); MNZHKT5-1-0.2-0.2, conținând nichel (
0,2%); Br. X0.5, conținând crom (
Principalele tipuri de sudare a cuprului sunt electrozii cu arc manual, cu arc scufundat automat, în gaze protectoare cu un electrod consumabil și non-consumabil și gaz.
Cuprul și aliajele sale au fluiditate ridicată, astfel încât sudarea se realizează în poziția inferioară a plăcuțelor.
Cele mai progresive tipuri de sudare cupru cred sudare cu gaz cu neconsumabil (pentru grosimi de până la 2-5 mm) și fuziune (pentru grosimi mari) electrozi. La sudarea cu electrod consumabil folosit argon, heliu, azot și amestecuri ale acestora cu adaosuri mici de oxigen. De exemplu, He + (1-2) 02%, Ar + (2 4) și 02% N2 + (4-6)% 02 sau N2 (25-32)% +02 (4-6)% + Ar (72 - 68)%.
Principalele dificultăți și caracteristici ale sudării aliajelor de cupru sunt aceleași ca și în cazul sudării cuprului.
Caracteristici suplimentare sunt după cum urmează: - aport de căldură (sudură valoare actuală) este redusă comparativ cu sudarea cuprului, datorită conductivității termice inferioare a aliajelor, comparativ cu cupru pur - - sârma de umplere este selectat în funcție de marca de aliaj; - Aliajele sunt, de regulă, mai predispuse la schimbări structurale; - Caracteristici specifice.
O dificultate deosebită în sudarea bronzului este fluiditatea crescută a acestora. La sudarea bronzurile ce conțin aluminiu, există dificultăți asociate cu formarea de A1203 oxid de aluminiu, astfel de metode și tehnici de sudură este selectată sunt aceleași ca și în cazul sudurii de aluminiu și aliaje de moduri - sunt tipice de cupru.