Sudarea cuprului și a aliajelor sale: metode, tehnologii și echipamente

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Cupru și aliajele sale sunt utilizate în diferite sectoare ale economiei. Acest metal este solicitat datorită proprietăților sale fizico-chimice, care complică și procesarea structurii sale. În special, sudarea cuprului necesită condiții speciale, deși procesul se bazează pe tehnologii de tratare termică destul de comune.

Sudarea specifică a semifabricatelor de cupru

Spre deosebire de multe alte metale și aliaje, produsele din cupru se caracterizează printr-o conductivitate termică ridicată, ceea ce face necesară creșterea puterii termice a arcului de sudare. În același timp, este necesară îndepărtarea simetrică a căldurii din zona de lucru, ceea ce reduce la minimum riscul apariției defectelor. Un alt dezavantaj al cuprului este fluiditatea. Această proprietate devine un obstacol în formarea tavanului și a cusăturilor verticale. Cu bazine de sudură mari, astfel de operațiuni nu sunt deloc posibile. Chiar și volumele mici de muncă necesită organizarea unor condiții speciale cu utilizarea de căptușeli restrictive pe bază de grafitși azbest.

Tendința metalului de a se oxida necesită, de asemenea, ca aditivi speciali precum gelurile de siliciu, mangan și fosfor să fie utilizați în unele moduri cu formarea de oxizi refractari. Caracteristicile sudării cuprului includ absorbția gazelor - de exemplu, hidrogen și oxigen. Dacă nu alegeți modul optim de expunere termică, atunci cusătura se va dovedi a fi de proastă calitate. Porii mari și fisurile vor rămâne în structura sa datorită interacțiunii active cu gazul.

Interacțiunea cuprului cu impuritățile

Este necesar să se țină cont de natura interacțiunii cuprului cu diverse impurități și elemente chimice în general, din motivul că în procesul de sudare a acestui metal se folosesc adesea electrozi și fire din diferite materiale. De exemplu, aluminiul se poate dizolva într-o topitură de cupru, crescându-i proprietățile anticorozive și reducând oxidabilitatea. Beriliu - crește rezistența mecanică, dar reduce conductivitatea electrică. Totuși, efectele specifice vor depinde și de natura mediului de protecție și de regimul de temperatură. Deci, sudarea cuprului la 1050 °C va facilita intrarea componentei de fier în structura piesei de prelucrat cu un coeficient de aproximativ 3,5%. Dar într-un regim de aproximativ 650 ° C, această cifră va fi redusă la 0,15%. În același timp, fierul ca atare reduce drastic rezistența la coroziune, conductivitatea electrică și termică a cuprului, dar îi crește rezistența. Dintre metalele care nu afectează astfel de piese, se pot distinge plumbul și argintul.

Metode de bază de sudare a cuprului

Toate metodele obișnuite de sudare, inclusiv manuală și automată, sunt permise în diferite configurații. Alegerea uneia sau alteia metode este determinată de cerințele de conectare și de caracteristicile piesei de prelucrat. Printre cele mai productive procese se numără electrozgura și sudarea cu arc scufundat. Dacă se plănuiește obținerea unei cusături de în altă calitate într-o singură operațiune, atunci este recomandabil să apelați la tehnologia cu gaz. Această abordare a sudării cuprului și aliajelor sale la gradienți de temperatură scăzută creează condiții favorabile pentru dezoxidarea și alierea piesei de prelucrat. Ca rezultat, cusătura este modificată pozitiv și durabilă. Pentru cuprul pur, se pot folosi tehnici de sudare cu arc cu electrozi de tungsten și gaze de protecție. Dar, cel mai adesea funcționează cu derivați de cupru.

Ce echipament este folosit?

Produsele pre-cupru pot fi prelucrate pe mașini de strunjire, șlefuit și frezat pentru a forma semifabricate dimensionale pentru sudare. Industria folosește și tehnica de tăiere cu arc cu plasmă, care permite tăierea cu muchii de tăiere aproape perfecte. Sudarea directă a cuprului se realizează prin instalații cu arc cu argon, dispozitive semiautomate, precum și dispozitive invertor. Puterea curentă a echipamentului poate varia de la 120 la 240 A, în funcție de dimensiunea piesei de prelucrat. Grosimea electrozilor este de obicei de 2,5-4 mm - din nou, depinde de complexitatea și volumul de lucru.

Sudura cu argon cu cupru

Una dintre cele mai populare metode. În special, se folosește tehnica menționată de sudare cu argon-arc, care presupune utilizarea electrozilor de wolfram. În timpul încălzirii, cuprul interacționează cu oxigenul, formând un strat de dioxid pe suprafața piesei de prelucrat. În această etapă, piesa de prelucrat devine flexibilă și necesită conectarea unui electrod neconsumabil. De exemplu, tijele mărcii MMZ-2 asigură o calitate optimă a sudurii atunci când sudați cupru cu argon cu medii de protecție. Dacă sarcina unei pătrunderi puternice a piesei de prelucrat nu este stabilită, atunci poate fi utilizată o versiune ușoară a sudării într-un mediu cu azot. Aceasta este o metodă bună de acțiune termică la tensiuni joase, dar un efect și mai mare în ceea ce privește calitatea sudurii poate fi obținut folosind gaze combinate. Sudorii cu experiență, de exemplu, folosesc adesea amestecuri care conțin 75% argon.

Sudura cu gaz

În acest caz, se folosește un mediu oxigen-acetilenă, datorită căruia temperatura flăcării crește semnificativ. În procesul de lucru, se folosește un arzător cu gaz. Această mașină are performanțe bune, dar opțiunile sale limitate de reglare nu vă permit să reglați fin parametrii bazinului de sudură.

Adesea folosită și metoda de expunere termică divizată cu conectarea a două arzătoare. Unul servește la încălzirea zonei de lucru, iar al doilea - direct pentru sudarea cu gaz a piesei țintă. Această abordare este recomandată pentru foi groase de 10 mm. Dacă nu există un al doilea arzător,apoi puteți efectua încălzirea pe două fețe de-a lungul liniei viitoarei cusături. Efectul nu este atât de de în altă calitate, dar sarcina principală este realizată.

Permite tehnica de sudare cu gaz și injectarea de flux pentru a obține o structură a îmbinării curată. În special, se folosesc fluxuri gazoase, cum ar fi soluțiile azeotrope de eter metilic de bor cu metil. Vaporii activi ai unor astfel de amestecuri sunt trimiși la arzător, modificând caracteristicile bazinului de sudură. În acest moment, flacăra capătă o nuanță verzuie.

Caracteristici ale sudării cu electrozi de carbon

Metoda de sudare cu arc care este optimă pentru aliajele de cupru. Principala sa caracteristică distinctivă poate fi numită ergonomie și versatilitate - cel puțin în tot ceea ce ține de mecanica efectuării acțiunilor fizice de către operator. De exemplu, un sudor poate efectua manipulări direct în aer, folosind un set minim de echipamente auxiliare de protecție. Acest lucru se datorează faptului că electrozii de carbon în timpul procesului de încălzire degajă o cantitate suficientă de energie termică, pe care este sudat cuprul de putere redusă. Procesul se dovedește a fi ineficient, dar conexiunea capătă toate calitățile mecanice necesare.

Sudura manuală cu arc

Tehnologia acestei metode de sudare presupune utilizarea electrozilor acoperiți. Aceasta înseamnă că conexiunea va primi caracteristici de rezistență decente, cu toate acestea, compoziția structurii produsului va diferi în cele din urmă de piesa de prelucrat primară. Parametrii specifici de modificare sunt determinați de proprietățile dezoxidanților de aliere,care sunt prezente în acoperirea electrodului. De exemplu, în compoziția activă pot fi utilizate componente precum feromanganul cu conținut scăzut de carbon, spatul fluor, pulbere de aluminiu etc.. Această tehnologie de sudare a cuprului și producția independentă de acoperiri permit. De obicei, pentru aceasta se folosește un amestec uscat, care se frământă în sticlă lichidă. O astfel de acoperire face cusătura mai densă, dar conductivitatea electrică a structurii este redusă semnificativ. Procesul general de sudare cu electrozi acoperiți este caracterizat de stropi mari, care nu sunt de dorit pentru cupru.

Sudura cu arc scufundat

Fluxul în sine pentru sudarea cu cupru este necesar ca stabilizator de arc și, cel mai important, ca barieră de protecție împotriva efectelor negative ale aerului atmosferic. Procesul este organizat folosind electrozi de grafit sau carbon neconsumabil, precum și cu tije consumabile sub flux ceramic. Dacă se folosesc consumabile de carbon, atunci electrozii pentru sudarea cuprului sunt ascuțiți pentru a forma un vârf plat în formă de spatulă. Un material de umplutură din tombac sau alamă este, de asemenea, furnizat zonei de lucru din lateral - acest lucru este necesar pentru dezoxidarea structurii cusăturii.

Funcționarea se realizează pe curent continuu cu încălzire. Mai multe bariere de protecție mențin structura de bază a piesei de prelucrat, deși cel mai adesea sudorii cu experiență caută să îmbunătățească compoziția materialului cu sârmă din aliaj. Din nou, pentru a preveni curgerile nedorite de topire, se recomandă inițial să se furnizeze un substrat de grafit,care va acţiona şi ca formă pentru flux. Temperatura optimă de funcționare pentru această metodă este de 300-400 °C.

Sudura cu arc protejat

Evenimentele de sudare cu conectarea invertoarelor și a altor dispozitive semiautomate se desfășoară în medii gazoase cu alimentare cu sârmă. În acest caz, pe lângă argon și azot, se poate folosi heliu, precum și diverse combinații de amestecuri de gaze. Avantajele acestei tehnici includ posibilitatea pătrunderii efective a pieselor groase cu un grad ridicat de conservare a proprietăților mecanice ale piesei de prelucrat.

Efectul termic puternic este explicat de fluxurile de plasmă foarte eficiente într-un mediu gazos care arde, dar acești parametri vor fi determinați și de caracteristicile unui anumit model de invertor. În același timp, tehnica sudării cu argon-arc a cuprului este mai de preferat în raport cu piesele de prelucrat cu grosimea de 1-2 mm. În ceea ce privește funcția de protecție a mediului gazos, nu se poate baza pe ea complet. Rămâne riscul de oxizi, porozitate și efectele negative ale aditivilor din sârmă. Pe de altă parte, mediul cu argon protejează eficient piesa de prelucrat de expunerea la oxigen din aer.

Concluzie

Cupru are multe caracteristici care îl deosebesc de alte metale. Dar chiar și în cadrul grupului general al aliajelor sale există multe diferențe, care în fiecare caz necesită căutarea unei abordări individuale pentru alegerea tehnologiei optime pentru formarea unei cusături. De exemplu, sudarea cu gaz este potrivită în cazurile în care trebuie să obțineți o conexiune puternică într-o piesă mare de prelucrat. Cu toate acestea, nou-venițiaceastă metodă nu este recomandată din cauza cerințelor ridicate de siguranță pentru lucrul cu arzătoare și butelii de gaz. Operațiunile de sudare de în altă precizie în format mic sunt încredințate mașinilor semi-automate convenabile și productive. Un operator neexperimentat se poate ocupa și de astfel de echipamente, controlând pe deplin parametrii fluxului de lucru. Nu uitați de importanța mediilor gazoase. Ele pot fi folosite nu numai ca izolator al piesei de prelucrat în timpul sudării, ci și ca o modalitate de a îmbunătăți unele dintre proprietățile tehnice și fizice ale materialului. Același lucru este valabil și pentru electrozi, care pot contribui la un efect pozitiv de aliere.