чем варят латунь аргоном
Сварка латуни аргоном: особенности технологии и практические советы
Среди всех видов сварки сварка латуни является одним из наиболее сложных технологических процессов. Объясняется это тем, что цинк, который входит в состав этого медного сплава, при нагревании начинает активно испаряться, что приводит к образованию пор в сварном шве и, соответственно, к значительному ухудшению качества и надежности формируемого соединения. Осложняется сварка латунных деталей еще и тем, что при ее выполнении происходит выделение паров цинка, которые очень вредны для человеческого здоровья.
Аргонная сварка медного сплава
Технологии сварки изделий из латуни
Как известно, латунь – это сплав меди и цинка. В отдельных случаях, когда необходимо получить металл со специальными характеристиками, в него могут добавляться и другие химические элементы – олово, никель, свинец.
Цинк, содержащийся в латуни в значительном количестве, при сильном нагреве начинает испаряться, что приводит к пористости в сварном соединении. Кроме того, вступая в реакцию с кислородом, содержащимся в окружающем воздухе, пары цинка преобразуются в оксид данного металла, формирующий на поверхности соединяемых деталей белый налет. Обладая тугоплавкостью и тем самым затрудняя процесс выполнения сварки, данный налет представляет большую опасность для человеческого здоровья, так как является очень ядовитым.
Механические свойства и химический состав латуни
С учетом всех вышеперечисленных факторов специалисты разработали несколько технологий, по которым может эффективно выполняться сварка латуни. Сюда относятся:
Из всех перечисленных технологий именно сварка латуни аргоном получила наибольшее распространение благодаря своей высокой эффективности и возможности получать качественные сварные соединения в любых условиях.
Особенности сварки латунных изделий в среде аргона
Сварка латуни, которая осуществляется в среде инертного газа аргона, используется в основном в тех случаях, когда необходимо соединить детали, толщина которых превышает 5 мм. Источником тепла при использовании данной технологии является электрическая дуга, горящая между электродом и поверхностью соединяемых деталей. Электрод фиксируется в токопроводящем зажиме горелки, через сопло которой в зону сварки подается защитный газ. Сам сварной шов формируется за счет использования присадочного материала, состав которого должен максимально соответствовать составу соединяемых изделий.
Медно-фосфорный пруток для сварки латуни
Плавление присадочного материала, подаваемого в зону выполнения сварки вручную, также обеспечивает электрическая дуга, горящая между электродом и деталями.
Прежде чем приступать к сварке латуни, необходимо тщательно очистить поверхности соединяемых деталей от загрязнений и оксидной пленки. Показателем качества такой очистки служит металлический блеск, который должен появиться на поверхности латунных изделий. Оксидная пленка с заготовок из латуни легко удаляется при помощи азотной кислоты. После такой обработки необходимо промыть поверхности горячей водой.
При сварке изделий из латуни можно услышать необычный треск: он вызывается активным выделением паров цинка. Пары цинка, кроме того, окрашивают сварочную дугу в непривычный цвет, который хорошо заметен даже на видео этого процесса.
Ориентировочные режимы сварки латуни вольфрамовым электродом
Технология сварки изделий из латуни отличается еще и тем, что соединение выполняют не сплошным швом, а отдельными валиками, аккуратно заполняя расплавленным присадочным материалом зазор между деталями на всю его глубину. Соблюдать данное требование необходимо потому, что при выполнении сплошного шва очень велик риск прожига соединяемых деталей.
Есть еще одно правило, которому необходимо следовать при сварке изделий из латуни. При заполнении присадочным материалом кратера шва надо постепенно уменьшать напряжение дуги и увеличивать ее длину, а затем просто отвести электрод в сторону. Посмотреть, как это выполняется практически, можно на обучающем видео.
Производить сварку изделий из латуни в домашних условиях можно, однако следует принимать во внимание высокую опасность паров цинка для здоровья. Именно поэтому выполнять такой процесс, если в ваших домашних условиях нет рабочего места с вытяжной вентиляцией, лучше всего на открытом воздухе. В любом случае, где бы ни проводилась сварка деталей из данного сплава, сварщику следует использовать респиратор.
Преимущества аргонодуговой сварки деталей из латуни
Аргонодуговая сварка изделий из латуни, осуществляемая неплавящимися электродами, совершенно не случайно пользуется такой высокой популярностью. Преимущества данного технологического процесса заключаются в следующем.
Какими электродами варить латунь
Многие медьсодержащие сплавы поддаются термической обработке. Сварка латуни связана с некоторыми свойствами из-за высокого содержания легкоплавкого цинка. Металл также легируют другими элементами. Приступая к самостоятельному ремонту деталей из латунных сплавов, важно установить марку металла, от этого зависит выбор присадки. Чем светлей металл, тем меньше в нем меди. Цинк дает зеленоватый оттенок. Для ответственных соединений выбирают сварку латуни аргоном, под защитной атмосферой образуется прочный шов.
Особенности сваривания латуни
Тем, кто решил заняться сваркой латуни в домашних условиях, необходимо учитывать особенности цветного сплава. Хотя по физическим свойствам латунные сплавы схожи с медью, из-за высокого содержания цинка (его бывает 40%) латунь намного капризнее. Температура плавления меди – 1080°С, цинка всего 420°С. Он начинает выгорать в процессе работы, вскипает при 950°С. В рабочей зоне образуются ядовитые пары и белый налет на металле, он мешает разогревать заготовки.
Расплавленный цветной металл способен насыщаться водородом, шов становится рыхлым, пористым, начинает трещать. Прочность у такого соединения небольшая. Для получения полноценного шва необходимо предусмотреть:
Учитывая особенности латунных сплавов, нетрудно предположить, что варить их можно электродуговой, газовой или аргонодуговой сваркой.
Сварка автомобильных деталей и узлов
Аргоновая сварка широко применяется в авторемонте. Автомобильные узлы и детали, устройства и механизмы можно ремонтировать или восстанавливать аргонодуговым свариванием.
Подготовка деталей к сварке
Для любого вида сварки свариваемый металл предварительно необходимо подготовить. У латунных заготовок необходимо тщательно зачищать кромки, на них содержатся плотный слой окислов. Для работы применяют новые стальные щетки, на которых нет частичек стали, наждачную бумагу или шлифовальную машинку. Некоторые предпочитают работать напильником.
Разделку заготовок проводят, ориентируясь на их толщину:
Необходимо придерживаться нескольких правил укладки заготовок:
Важно правильно установить детали относительно друг друга, от этого напрямую зависит качество шва. Тонкие заготовки предварительно не прогревают, металл быстро нагревается.
Сварка аргоном
Заготовки, толще 5 мм, можно проварить, используя сварку латуни аргоном. Аппарат подает в рабочую зону защитный газ по соплу, в котором крепится токопроводящий электрод. Валик образуется за счет присадочной проволоки, она должна соответствовать марке латуни.
Под аргоновую сварку окалину с деталей снимают непосредственно перед работой, чтобы поверхность не успела сильно окислиться. Защитный газ включают до разогрева электрода, выключают через 20 секунд после образования валика.
Сварку латуни и бронзы выполняют за один проход, однослойно, прерывистым швом. Работать нужно аккуратно, чтоб не было прожогов, поддерживая длинную дугу, сила тока при этом автоматически снижается, металл не так сильно перегревается во время наплавки присадки. Аргоновая сварка латуни производится постоянным током прямой полярности, в помещениях ее проводят в масках с нагнетанием воздуха. При работе выделяется много вредного оксида цинка. В домашних условиях аргоном латунь не варят.
Виды и сравнение применяемых технологий
Во многих случаях производится сварка латуни аргоном. Технология соединения частей в инертной среде считается наиболее перспективной, так как позволяет добиться высокой скорости проведения работ. Из других преимуществ данного варианта следует выделить:
Читать также: Как начертить вид сбоку
Другой технологией является газовая сварка. Она не предполагает использование источника электрической энергии, что в некоторых случаях очень оправдано. При ее применении можно в достаточно широких пределах регулировать мощность выходящего пламени. При правильном подборе присадочных материалов образуются высококачественные швы.
Электродуговая сварка
Варить латунь можно электродуговой сваркой. Условия получения качественного шва:
Для сварки латуни нужен постоянный ток, прямой полярности, короткая дуга. Варят металл из нижнего положения. Стандартная скорость образования валика – 30 см за минуту, максимальный ампераж рабочего тока – 250 А (для толстых заготовок).
Сварить латунь можно двумя видами электродов:
Выбор электродов зависит от химического состава деталей, их толщины. Перед работой их в течение получаса необходимо прокалить при температуре 200°С.
Сварка алюминия и его сплавов
(рис. 7, рис. 8). Трудности при сварке алюминия и его сплавов обусловлены образованием тонкой прочной и тугоплавкой поверхностной плёнки оксида Al2O3, плавящегося при температуре 2050оС; склонностью к образованию газовой пористости; склонностью к образованию горячих трещин.
Плёнка оксида. Для разрушения и удаления плёнки и защиты металла от повторного окисления при сварке используют специальные флюсы или ведут сварку в атмосфере инертных газов. Сварку ведут плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности или сваривают неплавящимся электродом на переменном токе с использованием специальных источников тока.
Причиной газовой пористости в сварных швах алюминия является водород. Для предупреждения пористости необходима тщательная механическая очистка свариваемой поверхности заготовок и сварочной проволоки или химическая очистка (например, раствором NaОН).
Образования горячих трещин в алюминии и некоторых его сплавов связано с крупнокристаллитной макроструктурой в сварных швах. Склонность к трещинам увеличивается при наличии небольшого количества Si (до 0,5%). Борьба с горячими трещинами ведётся металлургическим путём. В шов через проволоку вводят железо, нейтрализующий вредное влияние кремния, и модификаторы Zr, Ti, и В, способствующие измельчению кристаллов в шве.
Наиболее трудно свариваются термически упрочняемые сплавы системы – дуралюмины. Относительно хорошо свариваются термически не упрочняемые сплавы системы АМц, АМг.
Алюминий и его сплавы также сваривают плазменной и электрошлаковой сваркой; они достаточно хорошо свариваются контактной сваркой. Учитывая высокую теплопроводность и электропроводность алюминия, для его сварки необходимо применять большие силы тока.
Рис. 7. Аргонная сварка алюминиевых сплавов
Рис. 8. Установка для автоматической аргонодуговой сварки продольных и кольцевых швов обечаек из алюминиевых сплавов
Материалы и сварочная проволока. Спектр алюминиевых сплавов сегодня весьма широк. Что касается алюминиевой проволоки, общим требованием является ее своевременное использование. Хранение при вскрытой упаковке должно быть сведено к минимуму: быстрое окисление поверхности ведет к ухудшению качества проволоки. Особенно сильно вредит проволоке высокая влажность воздуха. Место будущего сварного шва должно быть тщательно очищено от жирных, масляных и других загрязнений. Это должно быть сделано непосредственно перед сваркой. За очень короткое время алюминий покрывается слоем оксида алюминия (Al2O3). Этот оксидный слой удаляется посредством очищающего эффекта сварки (при положительной поляризации).
Защитные газы для сварки. Алюминиевые материалы должны свариваться в среде защитных инертных газов. В основном для этого применяется аргон. Но предпочтительнее использовать газовую смесь аргона и гелия. Более высокий показатель теплопроводности гелия определяет соответственно и более высокую температуру сварочной ванны, что оказывается преимуществом при сварке толстых металлических листов. Применение смеси защитных газов способствует более полному газовыделению – образование пор уменьшается.
Газовая сварка
Газосварка латуни производится, когда малоэффективна электродуговая сварка, качество швов при работе при плавке металла горелкой хорошее. Варить латунь нужно с переизбытком кислорода в газовой смеси по двум причинам:
По ГОСТу газовая сварка латуни производится с использованием нескольких видов присадок:
Защитный флюс делают самостоятельно: смешивают буру или боракс (Na2B4O7) с небольшим количеством борной кислоты. Делают из этой смеси густую кашицу, наносят на рабочую зону кисточкой. Можно купить готовый флюс БМ-1, состоящий из ¾ метилбората и одной части метилового спирта.
Определение
Латунь является двойным или многокомпонентным сплавом меди и цинка, для чего дополнительно добавляют в состав в небольшом количестве олово, никель, свинец, марганец, железо и другие присадки. Металлургическая классификация разделяет латунь и бронзу как разные по физико-химическим свойствам сплавы.
В промышленности используют два основных вида латунных сплавов:
Сварка чугуна
Чугун относится к категории плохо сваривающихся сплавов. Его сваривают при исправлении дефектов в отливках и ремонте деталей. Дуговая сварка чугуна чугунными электродами и с покрытиями не обеспечивает хорошего качества сварных соединений. Металл шва получает структуру белого чугуна, а зона термического влияния закаливается.
Горячую сварку чугуна выполняют с предварительным подогревом свариваемых деталей до температуры 400 – 700оС. Сваривают чугунными электродами (диаметром 8 – 25 мм) со стабилизирующей или специальной обмазкой. Сваренные детали охлаждают вместе с печью. Однако горячая сварка – дорогой и трудоёмкий процесс. Её применяют для ремонта уникальных деталей. Горячую сварку также выполняют науглероживающим газовым пламенем с флюсом на основе буры (Na2B4О7).
При холодной сварке чугун сваривают без подогрева стальными, медножелезными, медноникелевыми электродами и электродами из аустенитного чугуна. Стальные электроды применяют со стабилизирующей или качественной обмазкой. Стальные электроды не исключают отбел и закалочных структур, но они просты и обеспечивают мягкий хорошо обрабатываемый шов. Наибольшее применение имеют медно-железные электроды, как более дешёвые и обеспечивающие достаточную прочность металла шва. На рис. 3.изображён рабочий момент сварки чугуна.
Рис. 3. Холодная сварка чугуна медно-железным электродом
Сварка медно-железными электродами обеспечивает достаточные пластичность и плотность шва; ее широко применяют для заварки трещин в блоках цилиндров. Наиболее широко используемые электроды — ОЗЧ-1 и МНЧ-1. Электрод состоит из медного стержня и основного покрытия, в состав которого входит 50 % железного порошка. При сварке используют постоянный ток обратной полярности. Сварку ведут участками длиной 30…50 мм с тщательной проковкой каждого слоя.
Особенности при сварке латуни
Сварка латуни также сопровождается образованием соединения кислорода и цинка или окислением последнего по формуле 2Zn+O2=2ZnO. Оксид цинка в виде пленки белого цвета образуется непосредственно в зоне термической обработки и покрывает участки металла в районе сварного шва, тем самым препятствуя свободному сплавлению латунных деталей.
Для термической обработки латуни также характерен процесс поглощения свободного водорода, который при попадании в расплавленный металл не успевает вовремя выделиться и застывает, тем самым способствуя образованию газовых пузырей и пор в структуре сварного шва, тем самым значительно снижая его прочность.
Таким образом, если обобщить трудности, с которыми придется столкнуться при сварке латуни, то можно выделить:
Сварка латуни аргоном: особенности технологии и практические советы
Среди всех видов сварки сварка латуни является одним из наиболее сложных технологических процессов. Объясняется это тем, что цинк, который входит в состав этого медного сплава, при нагревании начинает активно испаряться, что приводит к образованию пор в сварном шве и, соответственно, к значительному ухудшению качества и надежности формируемого соединения. Осложняется сварка латунных деталей еще и тем, что при ее выполнении происходит выделение паров цинка, которые очень вредны для человеческого здоровья.
Аргонная сварка медного сплава
Методы сварки латуни
На практике применяют три основных способа сварки латуни, а именно:
В свою очередь электродуговая сварка делится на:
Для обычной электродуговой сварки латуни используют постоянный электрический ток прямой полярности. Сварка производится короткой дугой из нижнего положения, которую поддерживают силой тока в 250 ампер для пятимиллиметровых электродов, при этом скорость укладки сварочного шва составляет до 30 сантиметров в минуту.
По окончании работ сварочный шов необходимо проковырять и дополнительно отпустить путем разогрева до температуры в 600-650⁰ C. Изготовление электродов для электродуговой сварки производят из латунной проволоки на основе меди и 40% цинка с небольшими добавками до 5% марганца, алюминия, железа и прочих компонентов.
Выбор электродов
Сварка латуни в гаражных условиях. Сведения о сварке латуни
Латунь – это сплав меди с цинком, в незначительном количестве могут присутствовать другие легирующие элементы. И поскольку цинк металл легкоплавкий, температура его плавления в чистом виде 400 о С с «хвостиком», поэтому сварка латуни – занятие неприятное и небезвредное.
Цинк сгорает с выделением гари и неприятного запаха. Для проведения работ нужно обязательно обзавестись респиратором, который вряд ли защитит вас от вредных выделений полностью, но это все-таки лучше, чем совсем без него. Как бы то ни было, для разовой работы респиратора будет вполне достаточно. Цинк находится с медью в связанном на молекулярном уровне состоянии, что приводит к снижению температуры плавления латуни в два раза, если сравнивать с чистой медью. Латунь плавится при температуре около 900 о С.
В связи с вышесказанным, резонно сделать вывод, что латунь все же лучше паять. Пайка лучше всего протекает, когда в руке твердосплавный припой, но с температурой плавления все же более низкой, чем у латуни. Лучше всего подходят медно-фосфорные припои. Оксидная пленка на поверхности цветного металла препятствует смачиванию, растеканию и схватыванию припоя с поверхностью детали, поэтому применяют флюсы, которые окислы снимают. Наиболее известный флюс, о котором все слышали, кто занимается сварочными или паяльными работами, это бура. Ее всегда можно приобрести в ближайшем магазине, и она будет полезна не только для пайки латуни, но и вообще всех медных сплавов, а также стали, чугуна. Есть и специальный флюс, который поможет при работе с латунными изделиями – ПВ209, его чаще используют на производстве.
По некоторым причинам пайка меди все же заменяется сваркой. Какие это могут быть причины?
Нужно еще отметить, что латунь варится большинством из известных способов сварки:
Из специальных способов сварки можно отметить лазерную и ультразвуковую.
Если говорить об основных сварочных методах, которые используются не только на производстве, но и в гараже нашими кулибиными… Проще всего латунь варится ацетилено-кислородным пламенем. При работе с ТИГом латунь сильно шипит, так как стремительно разогревается до температуры своего кипения, а сам процесс описывают, как достаточно сложный. Не всем удается с помощью ТИГа получить какой-то приемлемый результат, но при соблюдении технологии и приобретении необходимых навыков, освоить ТИГ латуни все же возможно. При этом качество швов получается высоким. И самый интересный случай – это, конечно, сварка с помощью электродов. Рекомендуют использовать электроды со стержнем из латуни ЛК80-3, ЛМц59-02 или бронзы КМц3-1 (международное наименование CuSi3). Только забыли написать, где взять такие электроды? Вряд ли они продаются в ближайшем магазине! Выход видится в сварке графитовым электродом.
Во всех случаях, теория гласит, что чем больше в присадочном прутке легирующих элементов, которые являются раскислителями, тем лучше. Раскислителями являются, например, такие элементы, как кремний или марганец. Они связывают свободный кислород в расплаве и выводят его на его поверхность в виде шлака. Таким образом, вредная составляющая выводится из металла и в результате снижается количество дефектов – отсутствует пористость или же она сведена к минимум – единичные поры, раковины. Насколько раскислители, которые находятся в сварочной проволоке, влияют на качество шва (латунь) в плане его бездефектности на практике – трудно сказать. Например, при наплавке меди М1 прутком М1 на электротехническую сталь типа 10895 или 10864,10865 ацетилено-кислородной или кислородно-пропановой горелкой наблюдается серьезная пористость наплавленного слоя – частные цепочки пор. Причем тем больше пористость, чем выше интенсивность пламени, его скорость. Дефекты наплавки (или шва) скорее появляются из-за того, что расплавленный металл «обдувается» скоростным пламенем и наличие или отсутствие раскислителей в составе присадки здесь вряд ли что-то может изменить в лучшую сторону. Кардинально ситуацию меняет, например, сварка в аргоне – здесь аргон подается с меньшей скоростью и образует как бы облако газа вокруг сварочной ванны. В результате наплавленный слой практически не имеет пор.
Латунь – это не медь, а сплав на ее основе. Однако, как нам кажется, здесь можно провести определенные параллели. Часто принимается за абсолютную действительность теоретические сведения, которые были выведены в свое время высоколобыми учеными, но имеют к реальности отдаленное отношение. Но вернемся к сварке латуни…
Так как ацетилен наиболее подходящий для сварки латуни метод, остановимся на нем более подробно.
Пару советов напоследок
Стоит знать и помнить, что во время сварки латунных изделий образуется оксид цинка в виде белого порошка или белесых паров, который является токсичным веществом и противопоказан для попадания внутрь человеческого организма. Поэтому необходимо производить сварочные работы либо на открытом воздухе, либо при хорошей вытяжной вентиляции, а также в обязательном порядке воспользоваться такими средствами индивидуальной защиты, как защитная маска или защитные очки и респиратор.
Выполняем сварку латуни аргоном
Сварка латуни с помощью аргона — достаточно сложная процедура. Главная проблема в том, что в состав данного материала входит цинк, который при нагревании плавится, далее испаряется. Данное явление значительно сказывается на прочности будущей конструкции. Кроме этого, цинковые пары очень вредны для человеческого здоровья. Выход из данной ситуации специалисты нашли относительно недавно, придумав новую технологию сварки образцов из латуни с применением аргона. Это стало огромным прорывом в сварочной деятельности.
Особенности технологии
Сущность процесса — в образовании шва в один слой. После его завершения соединение проковывается.
Повторное прохождение по шву не допускается, так как при выполнении сварочных работ на соединительном участке откладываются шлаки, образуя корочку, которую просто невозможно пробить.
Чтобы отличить латунь от прочих сплавов, нужно в процессе сваривания обратить внимание на поведение расплавляемого материала. При аргонодуговой сварке латунь будет плеваться, шипеть.
Некоторые рекомендации специалистов
Преимущества методики
Сварка латуни аргоном выполняется с применением неплавящихся электродов и является достаточно востребованной, благодаря следующим достоинствам.
Важно помнить!
Выполнять аргоновую сварку в бытовых условиях при необходимости соединения конструкций из отдельных латунных деталей необходимо со строгим соблюдением требований техники безопасности, так как в состав материала входит цинк, который при испарении представляет значительную опасность для человеческого здоровья.
Поэтому рабочее место обязательно должно быть оборудовано эффективной вентиляционной системой, вытяжкой или стоит проводить сварочные работы исключительно под открытым небом. Но в любом случае, чтобы заварить какую-либо конструкцию, не стоит забывать про индивидуальные средства защиты, в первую очередь про респиратор.