Как сваривать медь – техническое руководство

Как сварить медь

Сварка меди не сложная. Теплота, необходимая для этого типа сварки, примерно в два раза больше, чем требуется для стали аналогичной толщины. Медь обладает высокой теплопроводностью. Чтобы компенсировать эту потерю тепла, рекомендуется использовать наконечник на один или два размера больше, чем требуется для стали.

При сварке больших участков большой толщины целесообразен дополнительный подогрев. Этот процесс позволяет получить менее пористый сварной шов.

Медь можно сваривать в слабоокислительном пламени, поскольку расплавленный металл защищен оксидом, образующимся в пламени. Если для защиты расплавленного металла используется флюс, пламя должно быть нейтральным. Для газосварных узлов следует использовать бескислородную медь (раскисленную медную катанку), а не кислородсодержащую медь. Стержень должен быть того же состава, что и основной металл.

Что такое медь?

Медь — это мягкий цветной металл, который можно легко сгибать, резать, формовать и соединять с помощью нескольких процессов сварки. Хотя он часто используется для изготовления декоративных бытовых и архитектурных предметов, он является отличным проводником электричества и тепла и поэтому широко используется в электротехнической промышленности, а медные трубы, клапаны и другие фитинги обычно используются для водопровода.

Поскольку медь пластична и очень податлива, она также используется в качестве основного элемента в сотнях различных сплавов, включая латунь, бронзу и никель-медь. Наиболее распространенными легирующими элементами, используемыми для медных сплавов, являются алюминий, никель, цинк, олово и кремний.

Поскольку чистая медь слишком пластична, чтобы ее можно было успешно обрабатывать, в различные сплавы добавляют небольшие количества других элементов для улучшения обрабатываемости, а также для раскисления металла, повышения его устойчивости к коррозии, улучшения его механических свойств и улучшения его отклика. к тепловым обработкам. Всего в продаже имеется более 300 медных сплавов.

Различные методы сварки меди

Медь можно сваривать несколькими способами. Однако в этой статье мы обсудим только наиболее распространенные методы обучения сварке меди. К ним относятся дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW), дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) и ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMAW). Ниже приводится объяснение каждого из них.

Дуговая сварка металлическим газом (GMAW)

Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), также называемая сваркой MIG, соответствует системе SMAW для сварки. Это означает, что присадочный материал, используемый в этом методе сварки, представляет собой электрод.

Однако между этими двумя методами есть разница; в то время как серия коротких стержней используется SMAW в качестве расходуемого электрода, метод GMAW автоматически подает непрерывную «проволоку» к сварочной горелке со скоростью, определяемой пользователем. Дополнительно имеется регулируемая настройка подачи защитного газа.

При использовании метода GMAW для сварки меди рекомендуется использовать медные электроды ERCu. Также рекомендуется использовать раскисленную медь Aufhauser; это медный сплав или присадочный материал чистотой 985.

Толщина медной секции, которую вам нужно сварить, определит необходимую газовую смесь. Как правило, аргон используется для толщины до 6 мм. Для большей толщины используется смесь гелия и аргона. В методе GMAW для сварки меди вам необходимо наносить присадочный металл с узким переплетением или стрингерными валиками; это можно сделать с помощью переноса распылением.

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW)

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), также называемая сваркой TIG, сваривает медь способом, аналогичным большинству процессов дуговой сварки; это означает, что GTAW включает использование электрической дуги для нагрева и плавления как медной детали, так и присадочного материала.

По мере того как расплавленная сварочная ванна остывает и затвердевает, ее защищают от атмосферных воздействий путем подачи защитного газа, такого как аргон или гелий, на наконечник горелки. Хотя GTAW похож на многие процессы дуговой сварки, он не похож на методы дуговой сварки, при которых электрическая дуга передается на свариваемую медь с использованием плавящихся электродов.

Вместо этого в GTAW используется неплавящийся электрод для создания сварного соединения между заготовками; это можно сделать с наполнителем или без него. Кроме того, во многих других методах дуговой сварки присадочный материал используется в качестве электрода, передающего электрическую дугу к свариваемой меди.

Однако в методе дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа используется отдельная присадочная проволока. Также совсем не обязательно вводить присадочный материал, когда для сварки меди используется метод GTAW.

Методами GTAW можно успешно сваривать медные детали толщиной до 16 мм. В качестве наполнителя, рекомендуемого для этого метода, используется любой металл, имеющий состав, аналогичный основному металлу. Защитный газ аргон предпочтителен для медных профилей толщиной до 1,6 мм. Для заготовок, толщина которых превышает этот уровень, используется смесь гелия и аргона.

По сравнению с аргоном смесь гелия и аргона обеспечивает более высокую скорость перемещения и более глубокую перфорацию при одинаковом сварочном токе. Чтобы обеспечить свариваемой медной детали хорошие характеристики перфорации гелия вместе со свойствами стабильности аргоновой дуги, обычно используется смесь 25% Ar/75% He. Наконец, при выполнении этого метода на куске меди с узким переплетением или полосами стрингера рекомендуется сварка спереди.

Ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMAW)

Этот метод в основном используется для выполнения ремонтной или ремонтной сварки меди и медных сплавов. Присадочным материалом, рекомендуемым для этого метода, является электрод ECuSn-C. Другой рекомендацией является использование положительного электрода постоянного тока (DC+) с методом стрингера. При использовании этого наполнителя метод MMAW может помочь в следующем:

• Сварка меди с другими металлами
• Небольшой ремонт тонких медных деталей
• Сварка соединений с ограниченным доступом

Это три наиболее распространенных метода сварки меди. Теперь, когда у вас есть основная информация о каждом методе, вы можете выбрать технику/метод, наиболее подходящий для ваших нужд и выполняемой работы. Однако, независимо от выбранного вами метода сварки меди, вам необходимо выполнить несколько основных шагов, чтобы получить эффективный сварной шов. Мы обсудим эти шаги в следующем разделе.

Основные этапы сварки меди

При самостоятельной сварке меди вам необходимо знать важные шаги, необходимые для эффективной сварки меди. Сварка меди своими руками состоит из 11 этапов. Выполняя эти шаги в следующем порядке, вы сможете получить чрезвычайно прочный медный сварной шов.

#1. Обеспечение безопасности

Если вы хотите сварить медь самостоятельно, первое, что вам нужно сделать, это обеспечить свою безопасность. Независимо от того, какой металл вы свариваете, перед началом сварки необходимо принять соответствующие меры предосторожности. В противном случае вы можете получить травму.

Итак, какие возможные меры предосторожности вы можете предпринять, прежде чем приступить к сварке меди? Вам необходимо надеть защитное снаряжение, убедиться, что вокруг вас нет легковоспламеняющихся предметов, и работать в чистом месте или в месте, свободном от посторонних материалов.

Соблюдение мер предосторожности особенно важно при сварке меди; это связано с тем, что медь является чрезвычайно хорошим проводником электричества, и вы можете получить удар током, если возьмете металл голыми руками.

Помимо риска поражения электрическим током, сварка меди может привести к воздействию токсичных газов. Таким образом, вы не должны останавливаться на кожаных перчатках и защитной одежде, чтобы обеспечить свою безопасность при сварке меди. Вместо этого вы должны включить респиратор и защиту для глаз в свое защитное снаряжение.

#2. Подготовьте поверхность

Подготовка поверхности для сварки меди означает очистку зоны сварки от жира, масла, краски, грязи и других посторонних частиц перед началом сварки. Почему необходимо, чтобы в зоне сварки не было этих частиц? Потому что сварной шов может треснуть, если они смешаются с металлом. Кроме того, они могут содержать вредные химические вещества, такие как сера, фосфор и свинец.

В дополнение к области сварки, вы должны очистить медь, прежде чем начать сварку. Как можно очистить зону сварки и медь? С помощью щетки из бронзовой проволоки и подходящего чистящего средства. Сначала проволочной щеткой, затем обезжирьте чистящим средством. Кроме того, обязательно удаляйте оксидную пленку, образующуюся во время сварки, с помощью проволочной щетки после наплавки каждого прохода.

#3. Предварительный нагрев

Почему важно предварительно нагреть медь перед началом сварки? Потому что этот металл обладает высокой теплопроводностью. Это особенно важно, если толщина медного металла больше 0,01 дюйма. Вы должны равномерно подогреть все сегменты, которые необходимо сварить.

Поскольку медь может быстро отводить тепло от сварного шва к окружающему его основному металлу, для сварки толстых медных профилей требуется сильный предварительный нагрев. Температура будет зависеть от толщины металла и может варьироваться от 50° до 752° F.

Однако, если вы свариваете медный сплав, вы можете пропустить этот раздел, потому что коэффициент температуропроводности в этом случае намного ниже по сравнению с медью. Если вы свариваете медь, а не медный сплав, вам необходимо выбрать подходящий предварительный подогрев для вашего применения. Вы должны обратить особое внимание на свариваемую медь, толщину основного металла, процесс сварки и даже общую массу сварного соединения.

В дополнение к вышесказанному, еще одна важная вещь, которую нужно сделать, это максимально ограничить тепло в определенной области; это поможет вам убедиться, что не слишком большая часть материала находится в диапазоне температур, который приводит к потере пластичности.

Кроме того, вы должны поддерживать температуру предварительного нагрева, пока соединение не будет сварено. После начала сварки тепло разогретой меди начинает рассеиваться, что снижает риск образования трещин.

#4. Рассмотрение совместного дизайна

Еще одним важным шагом в эффективной сварке меди является рассмотрение конструкции соединения. Что это влечет за собой? Во-первых, нужно учитывать расстояние между стыками. В идеале вы должны контролировать это расстояние в пределах определенных допусков, основанных на основном металле и используемом припое. Однако оптимальный зазор для швов составляет от 0,04 до 0,20 мм.

Еще одним важным соображением здесь является совместное перекрытие. Идеальный шов внахлест будет как минимум в три раза толще, чем самая тонкая часть, которую вам нужно соединить. Вы должны стараться использовать как можно меньше материала, так как это поможет вам достичь желаемой прочности.

#5. Отрегулируйте пламя

Если вы хотите получить эффективную сварку меди, вы должны соответствующим образом отрегулировать пламя. Здесь лучше всего использовать нейтральное пламя. Что означает нейтральное пламя? Нейтральное пламя — это пламя, отрегулированное таким образом, чтобы одинаковые количества ацетилена и кислорода смешивались с одинаковой скоростью. Еще одна важная вещь, которую необходимо сделать, — это четко определить белый внутренний конус и убедиться, что на нем нет дымки.

#6. Удалить поток

Вы должны удалить остатки одним из следующих способов, если флюс был использован:

• Чистка проволокой и пропаривание.
• Чистка проволочной щеткой и ополаскивание горячей водой.
• Разведение в горячем растворе едкого натра

Если не удалить полностью флюс, то это может привести к ослаблению и даже выходу из строя соединения.

Выберите наполнитель

Выбор правильного присадочного материала является одним из наиболее важных этапов эффективной сварки меди. Выбор правильного присадочного материала помогает при сварке медной детали, которая прочнее основного металла. Лучший или наиболее подходящий присадочный материал для сварки меди зависит от устойчивости металла к коррозии, требуемой прочности соединения, рабочей температуры и связанных с этим затрат.

Для достижения наилучших результатов следует выбирать присадочный металл с содержанием кремния (Si) или марганца (Mn), действующих в качестве раскислителя. Это не зависит от того, используете ли вы метод GMAW, GTAW или MMAW для сварки меди.

Что касается присадочных материалов для сварки меди, наиболее рекомендуемыми и часто используемыми материалами являются ErCu и ErCuSi-A. Первый способствует текучести, так как содержит как Si, так и Mn с оловом (Sn). С другой стороны, вам следует использовать присадочный материал ErCuSi-A, если вы хотите сваривать P-окисленную медь; это также хороший вариант при сварке твердой меди, содержащей Si и MN в качестве раскислителей.

Медная пайка

Пайка, которая является одним из самых ранних методов, используемых для соединения металлов, включает в себя нагрев присадочного металла (в виде присадочной проволоки), чтобы он расплавился и заполнил стыки. Мягкая пайка — это самый простой процесс, который обычно используется дома и вокруг него для ремонта небольших металлических предметов. Это также метод, используемый сантехниками для соединения и ремонта медных труб и медных фитингов.

Можно использовать недорогой паяльник или паяльную лампу с подходящим флюсом для мягкой пайки. Твердая пайка предполагает нагрев присадочных материалов до гораздо более высокой температуры, поэтому соединение будет намного прочнее, чем другие паяные соединения.

Присадочный материал бывает разным и обычно содержит серебро, поэтому этот метод часто называют серебряной пайкой. Однако настоящая пайка выполняется при еще более высокой температуре.

Медная пайка

Пайка — это, по сути, метод, аналогичный пайке, и в нем используется тот же тип присадочного материала (проволока или стержень для пайки), что и для пайки. Соединения должны быть очень плотными, чтобы капиллярное действие могло втягивать присадочный металл между соединяемыми кусками меди.

Несмотря на то, что используемые температуры должны быть значительно выше, чем те, которые требуются для пайки, основной металл не должен нагреваться до точки плавления.

Широко используемый для сантехнических работ, пайка также может использоваться для соединения различных типов металла, а также металлических заготовок различной толщины.