Чем сварить медь с медью

Сварка меди аргоном — это самое эффективное соединение медных сплавов.

Каждому любителю металлообработки приходится сталкиваться с пайкой и сваркой медных изделий. Сегодня рассмотрим, как сваривать медь аргоном!

Немного теории

Медь и её сплав (бронза и никель) ввиду электро- и теплопроводности, антикоррозийности используется во многих отраслях. Точка плавления материала 1083°C. Теплопроводность чистой меди в 2 раза больше по сравнению с алюминием, поэтому, при сварке аргоном необходим хороший разогрев металла.

А вот теплопроводность медного сплава уже поменьше, значит отпадает необходимость повышенного нагрева.

Медь и сплавы подразделяются на несколько марок. Для получения качественного сварного соединения, лучше применять раскисленную или бескислородную медь, в них мало кислорода.

Основные присадочные составы для сварки меди аргоном представленны в таблице.

Но на практике, обычно используются аналогичные металлы по составу (что найдется в домашней мастерской).

Также, для лучшего расплава и сплавления металла, применяются прутки с тонким покрытием слоя флюса.

Подготовка материала (очистка)

Сварка меди аргоном не может выполняться без тщательной очистки материала. Берется любой абразивный инструмент и сварное место зачищается до блеска. Далее с помощью любого растворителя обезжиривается материал.

Подготовка материала — это важная процедура

Подойдите ответственно к очистке медных изделий — это влияет на качество соединения.

Чтобы не было деффектов (несплавление, шлаковые включения), выполняйте предварительный нагрев материала до температуры 350-600°C. Разность температуры зависит от основного металла, присадочного и разделки кромок. Определяется опытным путем.

Видео: как подготовить трещину у газового медного радиатора для сварных работ.

Сварка аргоном (режим TIG)

Эта технология по заверениям сварщиков самая лучшая, швы получаются аккуратными и прочными. Сварка меди аргоном выполняется вольфрамовым электродом на постоянном токе. А вот, при сплаве алюминиевой бронзы, соединение лучше производить на переменном токе.

Настройки тока аппарата подбираются в зависимости от толщины изделия и диаметра электрода. Таблица в помощь:

Кроме аргона, можно использовать азот, гелий и их смеси в составе защитных газов. Все перечисленные газы имеют свои плюсы и минусы. Но аргон, все же более востребован для сварочных работ.

Присадочные прутки подбираются по составу материала. Но обычно, в домашней мастерской, применяются медные провода добытые из электрических кабелей или трансформатора. Предварительно, медная жилка очищается от лака наждачкой и обезжиривается растворителем.

Хорошо, если добытая присадочная проволока будет с меньшей температурой плавления, чем приготовленное к сварке изделие.

Некоторые советы бывалых сварщиков:

• присадку всегда ведите перед горелкой;
• сварка аргоном для толстой меди может выполняться без присадочной проволоки;
• горелку рекомендуется вести зигзагами для обеспечения лучшего сцепления металла;
• тонкий материал, чтобы не было прожогов, необходимо варить короткими швами с перерывами;
• если аппарат без функции «заварка кратера», то горелку нужно отводить постепенно (удлиняя дугу);
• сварка аргоном производится в вертикальном и горизонтальном положении шва.

Видео: нагрев и соединение меди.

Сварка медных труб

При соединении медных труб аргоном, ток выставляется небольшой. Сварка ведется медленно, отдельными кусочками шва, с перекрытием не менее 1/3. Присадочная проволока расталкивается боковыми движениями горелки. Принцип простой:

• капнуть — растянуть;
• ещё раз добавить и растянуть.

Если сварка медных труб будет выполняться сплошным швом, то можно получить прожог металла.

Самый лучший вариант, иметь аппарат с функцией импульсной сварки. Ток можно выставить побольше, чтобы присадочный материал расплавлялся быстро. Время между импульсами настраивать так, чтобы медь после подачи импульса успевала остыть (защита от прожога). Также правильно настраивайте время функции — «заварка кратера».

P.S. Сварка медных труб или плоских изделий для каждого материала требует подбора тока методом тыка. Желательно пробы проводить на схожих по составу материалах. Не надо портить деталь, которую надумали сваривать.

Правильно выбранный ток, должен осуществлять хороший нагрев и проплавление медного изделия. Дыр и пор не должно быть. Удачи в освоение техники!

Содержание

Сварка меди нашла широкое применение и в электронике, и в химическом машиностроении при изготовлении приборов для применения условиях, где требуется высокая коррозионная стойкость. Поэтому технология сварки меди, как и технология сварки цветных металлов и сплавов, вообще, постоянно совершенствуется, несмотря на стремление к их экономии. Прежде чем описать, как варить медь, необходимо пояснить, что в большинстве случаев, для сварки используются листовые медные детали и трубы.

Отметим также, что нет каких-либо специальных видов сварки для медных изделий. И для их сваривания могут применяться все известные способы, за исключением контактной сварки, которая применяется ограничено.

Ручная дуговая сварка меди металлическими электродами

Целесообразность применения дуговой сварки плавящимся электродом взамен газовой сварки меди продиктована технико-экономическими преимуществами, также как и при сварке сталей. Прежде всего, этот способ отличается высокой производительностью. Скорость дуговой сварки металлическим плавящимся электродом намного превосходит скорость при другом способе сварки. Дуговая сварка меди может производиться вручную, автоматически под флюсом или в защитных газах. О сварке меди на полуавтоматах и автоматах изложено ниже по тексту. Сейчас рассмотрим ручную дуговую сварку меди.

Подготовка места сварки

Если толщина свариваемой меди составляет 6-12мм, то рекомендуется выполнять V-образную разделку с суммарным углом раскрытия кромок 60-70°. Если предусматривается подварочный шов с оборотной стороны, то угол можно уменьшить до 50°.

Перед сваркой необходимо раздвигать медные листы или полосы под углом друг к другу, с зазором 2-2,5% от длины шва, см. рисунок справа. Если сварка выполняется без предварительного раздвигания листов, то рекомендуется предварительно прихватить их короткими швами длиной около 30мм на расстоянии, примерно, 300мм друг от друга. Прихватки выполняют электродом меньшего диаметра и обеспечивают зазор между кромками 2-4мм. При отсутствии зазора возрастает вероятность перегрева металла и появления горячих трещин при сварке. При выполнении прихваток следует учитывать, что повторный нагрев меди приводит к появлению пор в металле, поэтому, по мере приближения к прихваткам их необходимо вырубать и зачищать. Это не потребует много времени, т.к. прихватки выполняются на малую глубину.

При толщине металла более 12мм рекомендуется Х-образная разделка кромок, что потребует двухсторонней сварки. Если нет возможности выполнить Х-образную разделку, то выполняют V-образную. При этом возрастает почти в полтора раза расход электродов и время сварки. При Х-образной подготовке кромок прихватку выполняют с оборотной стороны первого шва и удаляют её перед началом выполнения второго шва.

Сварка стыкового соединения без разделки кромок или с V-образной разделкой выполняется на подкладках, которые прижимаются вплотную к стыку, либо на флюсовой подкладке-подушке. Применяются стальные, медные, либо графитовые подкладки шириной 40-50мм с выполнением формирующей канавки.

Перед сваркой рекомендуется предварительный подогрев кромок. Подогрев может быть местным, общим или сопутствующим, в зависимости от габаритов изделия и толщины свариваемой меди. Обычно температура подогрева составляет 300-400°C.

Электроды для дуговой сварки меди и покрытия для них

Для дуговой сварки меди применяют покрытые электроды. Применение электродом без защитного покрытия приводит к окислению шва, нестабильному горению дуги и появлению дефектов в сварном шве (пористости). Электродные стержни используют в виде медной проволоки (которая может быть легирована кремнием и марганцем), бронзы марки Бр.КМц 3-1 или бронзы марок Бр.ОФ 4-03 и БР.ФО 9-03.

Электродные стержни такого состава легируют металл шва кремнием, марганцем, фосфором (иногда оловом) и оказывают раскисляющее действие. Защитные покрытия подбираются с таким составом, который обеспечивает стабильность дуги, раскисление металла и образование шлаков. Всё это способствует хорошему формированию шва и повышению качества сварки.

Подробнее о марках электродов для сваривания медных изделий и о том, какие защитные покрытия применяются для них в том или ином случае подробно рассказано в статье: "Электроды для сварки меди".

Режимы ручной дуговой сварки меди

Сварка выполняется постоянным током обратной полярности. Применение переменного тока часто не позволяет обеспечить нужной стабильности дуги. Переменным током возможно производить сварку лишь в том случае, если в составе защитного покрытия присутствует железо. При этом необходимо повысить силу тока, примерно, на 40-50%. Но следует иметь в виду, что применение переменного тока может привести к разбрызгиванию электродного металла. Ориентировочные режимы сварки указаны в таблице ниже.

Режимы ручной дуговой сварки в стык листовой меди медными электродами на постоянном токе:

В домашних условиях часто возникает необходимость сварки меди в процессе установки водопроводов и систем отопления. В большинстве случаев водопроводные трубы изготавливаются из меди. Материал имеет гладкое основание, не поддается коррозии, способен обеспечить хороший ток воды и не имеет каких-либо вредных веществ.

Цветовые характеристики сплавов меди.

Сварка – это процесс образования неразъемных соединений между разными элементами. Этого можно достичь путем нагрева свариваемых металлов или их деформирования. Для сварки используются различные источники энергии:

• пламя от газа;
• электрическая дуга;
• ультразвук;
• лазерное излучение и др.

Процесс сварки меди значительно отличается от сварки сталей, так как цветные металлы имеют высокий уровень теплопроводности, а в расплавленном состоянии они будут реагировать с газами. Чтобы избежать возникновения негативных последствий, понадобится правильно выбрать материалы для сварки, произвести подготовку соединяемых элементов и соблюдать инструкцию по сварке.

На сегодняшний день сделать сварку можно не только на предприятиях, но и в домашних условиях. Следует знать, что процесс сварки меди имеет большое количество нюансов. Во многом сварка будет зависеть от физико-химических свойств материала.

Трудности сварки меди связаны со склонностью материала к окислению в расплавленном состоянии, высоким уровнем теплопроводности, высоким уровнем линейного расширения металла в процессе нагревания и высокой текучестью.

Свариваемость металла может ухудшиться при наличии в нем серы, свинца и других элементов. Свинец придаст подобному металлу хрупкости.

Контактная сварка своими руками.

В процессе сварки меди кислород будет поглощаться из атмосферы, потому следует это учитывать.

На сегодняшний день существует несколько различных способов сварки данного цветного металла.

Элементы, которые будут необходимы для того, чтобы самостоятельно произвести качественную сварку меди:

1. Баллоны с ацетиленом.
2. Горелки.
3. Асбестовые листы.
4. Проволока.
5. Вода.
6. Профилированная проставка.
7. Припои.
8. Флюсы.

Что нужно знать об электродах для сварки меди?

Конструкция трансформаторов для точечной сварки.

Чтобы получить качественный и ровный сварочный шов, следует использовать электрод, который покрыт особым составом. Покрытие используется для продуцирования шлака, который появляется с окислами металла. Состав будет препятствовать соприкосновению шва сварки с воздухом. Обмазка заполнит убыль, которая образуется в процессе сварки за счет выгорания элементов и вводит в шов новые элементы. Благодаря обмазке будет увеличена устойчивость электрической дуги. Шлаковый покров, который продуцируется подобным покрытием, будет замедлять остывание расплавленной меди, в результате чего из шва выделится большее количество газов.

Электроды, которые используются в процессе соединения металлов, можно разделить на 2 вида:

1. Плавящиеся, которые изготавливаются из медных, алюминиевых, стальных или чугунных проволок.
2. Неплавящиеся, которые изготавливаются из электротехнического угля, синтетического графита и других элементов.

Чтобы подобрать подходящие электроды, понадобится обратить внимание на их цвет:

1. Электроды красного цвета используются для электродуговой сварки меди.
2. Синие электроды применяются для обработки теплоустойчивых элементов.
3. Электроды желтого цвета применяются для заготовок из коррозийностойких и жаропрочных сталей.
4. Электроды серого цвета можно использовать для обработки цветных металлов.

Газовый метод сварки меди

Технология газовой сварки.

Если соблюдать технологию, то медь можно с легкостью сварить баллонами с ацетиленом. Сварное соединение отличного качества есть возможность получить путем проковки шва.

Медь имеет высокий уровень теплопроводности, потому для ее сварки понадобится пламя высокой мощности, 150 л/час, если есть материал толщиной менее 10 мм, и 200 л/час, если есть материал толщиной более 10 мм. Если производится сварка меди большой толщины, то понадобится использовать две горелки. Одна из них – для подогрева, а другая – для сварки деталей.

Чтобы уменьшить отвод теплоты, с нижней и верхней частей элемента понадобится уложить асбестовые листы. В данном случае рекомендуется использовать восстановительное пламя, ядро которого ориентируется к кромкам меди практически под прямым углом. Для уменьшения формирования закиси металла и предотвращения появления трещин высокой температуры понадобится производить соединение металлов с максимальной скоростью, без перерывов. В процессе нужно строго следить за сбережением восстановительного пламени.

Перед соединением элементов прихватки применять не нужно. Сварка меди производится в специальной сборочно-сварочной конструкции. В качестве присадки можно использовать проволоку из прочного металла или материала с раскислителями. Диаметр используемой проволоки должен быть не более 8 мм.

Расчет расхода защитного газа при сварке.

В процессе сварки тепло нужно распределять так, чтобы проволока расплавилась раньше кромок свариваемого металла. Присадочный материал должен наплавиться на кромки. Скос кромок на листах толщиной больше 3 мм производится под углом 45°. Перед соединением кромки надо будет зачистить до блеска нового металла. Можно также протравить кромки при помощи смеси азотной кислоты, после чего промыть водой.

Для измельчения зерен наплавленной меди и повышения плотности сварных швов после соединения материал толщиной до 5 мм нужно проковывать при низкой температуре. Если используется медь толщиной более 5 мм, то проковывать нужно при температуре 200-300°С.

Шов подвергается отжигу после проковки швов при температуре 530-550°С, после этого быстро охлаждается водой. Для предотвращения появления трещин не нужно вести проковку при температуре более 500°С, так как в таком случае металл станет хрупким.

Соединение металла аргонодуговым методом

Аргонная сварка своими руками.

Дуговая сварка плавлением часто используется для получения сварных конструкций из меди. Для того чтобы получить шов сварки высокого качества, понадобится применять защитные газы, в качестве которых выступает аргон. Дуговая сварка меди чаще всего производится вольфрамовым электродом.

В качестве присадки понадобится использовать профилированную проставку небольшой ширины или проволоку, которую нужно будет заложить встык. Подобный метод сварки меди отличается хорошей устойчивостью дуги. Механическая дуговая сварка используется в процессе соединения деталей маленькой толщины и в местах, доступ в которые затруднен.

Сварка меди вольфрамовым электродом производится при постоянном токе. Электрод должен находиться строго в плоскости стыка. Если сваривается медь толщиной более 5 мм, то ее понадобится предварительно прогреть до температуры 300-400°С. Кромки соединяемого металла и проволоку электрода рекомендуется первым делом зачистить до состояния нового металла.

Материал толщиной до 5 мм может свариваться без зачистки кромок.

Если производится соединение деталей толщиной 2-3 мм, то прогрев свариваемого металла выполнять не нужно. Технология сварки подобного металла толщиной более 4 мм подразумевает прогрев металла до 300-400°С. В данном случае можно использовать и плавящиеся электроды.

Как правильно самостоятельно паять медь?

Схема капиллярной пайки.

Следует знать, что цветные металлы гораздо легче паять, чем сваривать. Особенно это касается медных труб с тонкими стенками, которые применяются для систем отопления, водопровода, газопровода и т.д.

Произвести пайку металла может даже человек без соответствующего опыта работы, но сваривать металл самому не получится. Структуру меди пайка изменять не будет. В данном случае не понадобится использовать какое-либо дорогостоящее оборудование.

Соединения пайки в случае соблюдения технологии и применения материалов хорошего качества получатся прочными, они смогут выдерживать нагрузки.

В процессе пайки подобного материала понадобится использовать нахлесточные способы соединений, которые дают возможность получить высокую прочность заготовок, даже если использовались мягкие припои, имеющие сравнительно малую прочность. Чтобы обеспечить приемлемый уровень прочности шва пайки, понадобится делать нахлест не менее 5 мм. Чаще всего применяются более высокие показатели для обеспечения большого запаса прочности.

Существующие виды припоев

Сплавы меди есть возможность соединять пайкой высокой и низкой температуры. На сегодняшний день можно найти достаточно большое количество оборудования для сварки подобного металла и его пайки, а также различные твердые и мягкие припои, которые способны обеспечить отличное качество пайки элементов. Для пайки при низкой и высокой температурах предпочтительнее всего использовать припой и флюс одинакового изготовителя.

Низкотемпературные припои

Сварка меди в среде инертных газов.

Использование низкотемпературных припоев дает возможность производить соединение элементов при температуре, которая мало влияет на прочность металла, но предоставляет швы с не лучшими механическими характеристиками. Припой для пайки при высокой температуре способен обеспечить хорошую прочность швов и позволяет эксплуатировать систему при высокой температуре. Однако в данном случае может произойти отжиг металла, в связи с чем работу может произвести лишь квалифицированный специалист.

Пайка при низкой температуре чаще всего используется при монтаже системы отопления. Следует знать, что низкотемпературные припои смогут обеспечить отличную прочность соединений, если учитывать большую площадь контакта трубопроводных элементов.

На сегодняшний день существуют такие низкотемпературные припои, которые гарантируют отличное качество пайки меди: сплавы олова с медью, сурьмой, серебром и другими элементами. Для пайки при низкой температуре можно использовать и припои из свинца и олова, однако если понадобится соединить трубопровод для питьевой воды, то их использовать не допускается в связи с вредными свойствами свинца.

Высокотемпературные припои

Сварка неплавящимся электродом.

Припои такого типа допускается применять в случае, когда надо будет паять трубопровод при высокой температуре.

Если понадобится спаять трубопровод из металлических труб, следует использовать лишь пайку при высокой температуре, так как в таком случае можно будет получить соединение отличной прочности. Следует знать, что пайка при низкой температуре в газоснабжении не используется.

Припои из меди и фосфора не требуют обязательного использования флюсов в процессе пайки. Характеристики расширения подобного металла и припоя практически одинаковы, что является дополнительным преимуществом. Твердые припои производятся в форме прута.

Данное соединение является хрупким, потому подобные припои ни в коем случае нельзя использовать для пайки материалов с содержанием никеля более 10%. Применять такие припои не допускается и для соединения алюминиевой бронзы.

Флюсы для соединения медных заготовок

Флюс для аргонодуговой сварки изделий из медных сплавов.

В процессе соединения подобных элементов лучше всего использовать специальные устройства для сварки металлических элементов и флюсы, которые способны защитить расплавленную медь от окисления, растворить и превратить появившиеся окислы в шлаки. Их понадобится вносить в ванну сварки. Флюсами можно покрыть концы кромки соединяемых деталей и прутьев, а также заднюю часть свариваемой заготовки.

На сегодняшний день для соединения металлов при низкой температуре в качестве флюсов чаще всего используются составы, в которых содержится хлорид цинка. В процессе приобретения флюса важно уделить внимание его составу. Флюсы могут состоять из прокаленной буры и других элементов.

На сегодняшний день можно найти большое количество флюсов для пайки подобного металла. Понадобится лишь выбрать любой состав, который подходит для работы данного вида.

Сварка меди в домашних условиях значительно отличается от процесса сварки остальных металлов, так как медь имеет некоторые особенности. Целесообразнее производить пайку подобного металла. Материал раскисляется, а окислы удаляются в шлак, потому обязательно понадобится использовать подходящие припои и флюсы.