Сварка меди аргоном: особенности технологии и способы

Содержание:

• Особенности меди и ее сварки
• Способы сварки меди
• Сварка меди в защищенной среде аргона

Медь – один из самых распространенных в промышленности конструкционных материалов. Медные сплавы широко используют в машино- и приборостроении, в электротехнике и даже в производстве бытовых изделий и садового инвентаря. Однако сварка этого цветного металла большинством классических способов крайне затруднена ввиду физико-химических особенностей материала.

Особенности меди и ее сварки

• Высокая теплопроводность – главная отличительная и крайне затрудняющая сварочные работы особенность как самого металла, так и медных сплавов. Тепло от рабочей зоны расплава моментально распространяется по всей заготовке, что приводит к переохлаждению ванны расплава с ухудшением качества готового сварного шва.
  Чтобы минимизировать проблему высокой теплопроводности при сварке изделие предварительно прогревают до температуры +350...600°С с помощью газовой горелки или иных доступных методов, включая тепловые камеры. Это снижает энергозатратность электрической дуги при аргонодуговой сварке и дает возможность добиться требуемых параметров полученного сварного соединения.
• Высокая электропроводность меди существенно усложняет процесс сварки, поскольку подбирать силу сварного тока необходимо более тщательно.
  Величина сварного тока должна быть достаточно высокой, но и не превышать предельных значений, чтобы избежать прожига. Ввиду этого выполнять подобные работы должны сварщики исключительно с высоким разрядом и большим практическим опытом.
• Вскипание расплавленного металла в рабочей зоне – еще один технологический недостаток меди и сплавов на ее основе. Кипение расплава приводит к пористости и риску растрескивания шва, что резко снижает его прочность.
  Такой эффект возможен при неправильно подобранных режимах сварки. Высокая тепло- и электропроводность медных заготовок требуют более тщательного выбора режимов, включая силу тока, припой, электрод и угол его заточки, прогрев металлоизделия и применение аргона в качестве защищенной газовой среды.
• Закись меди – оксид, температура плавления которого на 20°С меньше, чем чистого металла. При сварке в медном расплаве растворяется кислород, образуя не только на поверхности, но и внутри сварочной ванны оксид, резко нарушающий температурный баланс и приводящий к образованию горячего растрескивания. Кроме того, в расплаве растворяется и водород, который внутри сварной ванны образует с кислородом молекулы воды, которые вскипают и дополнительно приводят к растрескиванию готового шва.
  Использование защищенной среды инертных газов позволяет практически к нулю свести негативное окислительное воздействие кислорода и растворение в расплаве водорода. Аргон тяжелее атмосферного воздуха, что позволяет создать вокруг рабочей ванны расплава защитную аргоновую сферу, в которой даже при высоких температурах не происходит образования оксида и водяного пара внутри шва.
• Повышенная текучесть расплавленной меди – не менее важный ее недостаток при сварке даже в среде аргона. По этой причине зазор между заготовками должен быть минимальным, а лучше добиться максимально плотного сопряжения свариваемых кромок, что достаточно сложно в гаражных и прочих домашних условиях без вспомогательного оснащения.

Способы сварки меди

В зависимости от целей и назначения готового медного изделия, а также имеющегося оборудования применяют пять основных сварочных технологий.

• Газовой горелкой (газосварка). Это один из самых малоэффективных устаревших способов, который в большинстве случаев приводит к образованию описанных выше проблем, включая снижение прочности, пористость, трещины и прожиг в месте соединения заготовок.
• Угольным электродом (классическая ручная электросварка). Это еще один практически устаревший способ сварки медных изделий, который применяют на малоответственных деталях, при небольших объемах работ и в случае, когда сварку нужно произвести экстренно, а более современного оборудования нет в наличии.
• Инвертором. Такие аппараты считаются более современными и позволяют относительно точно подобрать подходящий для сварки меди режим. При наличии большого практического опыта сварщика можно добиться сравнительно хороших результатов даже в условиях гаража.
• Автоматом (полуавтоматом). Процесс выполняется либо в полностью автоматическом режиме, либо в полуавтоматическом, когда сварщик самостоятельно перемещает горелку, а присадочная проволока подается аппаратом с заданной скоростью. Такая технология сварки считается более прогрессивной, однако не решает проблемы окисления меди, растворения в ней кислорода и водорода, растрескивания и потери прочности шва.
• Аргоном. По своей сути аргонодуговая сварка представляет собой предыдущий способ соединения медных заготовок с одним отличием – создание вокруг рабочей зоны расплава защитной сферы из инертного газа аргона. Это решает большинство проблем, с которыми сварщики сталкиваются при сварке меди, включая окисление и вскипание расплавленного металла.

Сварка меди в защищенной среде аргона

Технология TIG-сварки основана на использовании неплавящегося вольфрамового электрода, заточенного в виде конуса с небольшим притуплением на конце для обеспечения стабильности горения электрической дуги в необходимом диапазоне мощности с учетом высокой теплопроводности цветного металла.

Для сварки в защищенной среде аргона необходима также присадочная медная проволока, однако наилучший результат достигается при использовании припоя с флюсом. При этом диаметр присадки примерно равен или немного больше толщины стенок свариваемых деталей.

Аргон подается сварочным аппаратом автоматически прямо в сопло горелки. Некоторые сварщики советуют разбавлять аргон с азотом в пропорции 3:1 соответственно. Это позволит улучшить качество сварного шва за счет более эффективного вытеснения кислорода из рабочей зоны.

Технология аргоновой сварки меди достаточно сложна ввиду необходимости наличия дорогостоящего оборудования, включая вспомогательного для прогрева заготовок, а также необходимости привлечения опытных сварщиков с высоким разрядом. Именно поэтому аргонодуговые сварочные работы при сваривании ответственных медных деталей и других изделий необходимо доверять профессионалам и только в стационарных условиях оборудованного цеха.