Ремонт рельсов и стрелочных переводов

 Горнодобывающая промышленность Цемент

Наплавка ножей

 Наплавка шнеков для брикетирования отходов

 

Сварка меди и медных сплавов

Сварка меди и ее сплавов

Свариваемость меди. Медь сваривается плохо из-за ее высокой теплопроводностью и повышенной склонности к образованию трещин при сварке.

Теплопроводность меди при комнатной температуре в шесть раз больше теплопроводности технического железа, поэтому сварки меди и ее сплавов должна производиться с увеличенной погонной тепловой энергией, а во многих случаях с предварительным и сопутствующим подогревом основного металла.

При переходе из твердого состояния в жидкое медь выделяет большое количество теплоты (скрытая теплота плавления), поэтому сварочная ванна поддерживается в жидком состоянии более длительное время, чем при сварке стали. Повышенная водопровиднисть меди затрудняет ее сварки в вертикальном, горизонтальном и особенно в потолочном положениях.

Водород в присутствии кислорода делает негативное воздействие на свойства меди. Водород проникает в медь при повышенных температурах сварки, реагирует с кислородом оксида меди (Сu2О + 2Н Н2О + 2Сu), образует водяной пар, стремясь расшириться, приводит к появлению мелких трещин. Это явление при сварке меди называют «водородной болезнью». Если сваривать медь покрытыми медными электродами без подогрева свариваемого, (с быстрым охлаждением), то возникают горячие трещины.

Однако при сварке с подогревом, создает условия медленного охлаждения, водяной пар в большинстве случаев к затвердевания металла выходит наружу; небольшая часть водяного пара остается между слоем сварочного шлака и поверхностью металла шва. В результате этого поверхность металла шва после удаления еще горячего шлака становится неровной с мелкими углублениями, что можно избежать при очень медленном охлаждении шва и шлака.

Чем больше содержится кислорода в меди, сваривается, тем значительнее оказывается «водородная болезнь».

Примеси в меди мышьяка, свинца, сурьмы, висмута и серы затрудняют сварки. Они практически не растворяются в меди, не образуют с ней легкоплавкие химические соединения, что, находясь в свободном состоянии, располагаются по границам зерен и ослабляют межатомные связи. В результате под действием усадочной растягивающей силы, в процессе охлаждения сварного соединения образуются горячие трещины. Поэтому содержание каждой из вредных примесей (кислорода, висмута, свинца в меди и в сварочных материалах) не должно быть более 0,03%, а для особо ответственных сварных изделий - 0,01%.

Коэффициент линейного расширения меди больше коэффициента линейного расширения железа, в связи с чем сварочные деформации при сварке конструкций из меди и ее сплавов не более, чем при сварке сталей.

Основные виды сварки меди плавлением: дуговая покрытыми электродами; дуговая порошковой проволокой, дуговая в газе, автоматическая дуговая под флюсом, плазменная сварка, газовая сварка и др..

Сварка меди покрытыми металлическими электродами дает удовлетворительное качество в случаях, если медь сваривается, содержит кислорода не более 0,01%. При содержании в меди кислорода в количествах более 0,03% сварные соединения имеют низкие механические свойства.

Для сварки меди применяют покрытые электроды марок К-100 (завод «Комсомолец»), ОМЗ-1 (опытный Московский завод) и др.. Состав электрода марки К-100 следующий: стержень из металла марки М1, покрытие - плавиковый шпат 12,5%, полевой шпат-15%, ферромарганец Мn1, Мn2 - 47,5%, кремнистая медь (73 - 75% меди , 23 - 25% кремния и другой примеси) - 25%.

Сварка ведут в нижнем положении постоянным током обратной полярности. При сварке листов толщиной более 6 мм требуется предварительный подогрев основного металла до 300 - 400 ° С.

Газовая сварка медных листов толщиной до 10 мм выполняется пламенем мощностью 150 дм3 ацетилена /ч на 1 мм толщины металла. Листы

большей толщины сваривают пламенем из расчета 200 дм 3 на 1 мм толщины металла. Сварка лучше делать одновременно двумя горелками с двух сторон восстановительным пламенем, для того чтобы не допускать образования в сварочной ванне оксидов меди. Сварки меди на вуглевоживаючим пламенем не допускаются, так как при этом образуются поры и трещины в шве вследствие образования СО2 и Н2О по реакциям: С + Сn2О-+ С2 + 2Сn; Н2 + Сn2ОН2О + 2Сn.

Шов заполняется за один слой. Многослойное газовая сварка вызывает перегрев металла и трещины в швах. Во избежание перегрева меди, сварки следует вести с высокими скоростями нагрева и охлаждения сварных соединений.

Металл толщиной до 2 мм сваривают встык без присадочного материала, при толщине 3 мм и более применяют скос кромок с углом обработки 90 ° и притуплением 1,5 - 2 мм. Толстые медные листы сваривают встык с разделкой кромок в вертикальном положении одновременно с двух сторон двумя горелками. Присадочный проволокой служит чистая медь или медь с содержанием раскислителей: фосфора - до 0,2% и кремния - до 0,15 - 0,30%. Проволока подбирают диаметрами от 1,5 до 8 мм в зависимости от толщины листов, свариваемых; проволока диаметром 8 мм употребляется для листов толщиной 15 мм и более.

Газовая сварка меди выполняется с флюсами, состоящие в основном из бури.

Высокое качество сварного соединения получают, применяя газофлюсового сварки, при которой порошкообразный флюс засасывается ацетиленом и подается непосредственно в пламя горелки от специальной установки КГФ-2-66.

Использование проковки металла шва (лучше околошовной металла) еще более улучшает механические свойства сварных соединений.

Сварка латуни. Латунь представляет собой сплав меди с цинком, температура плавления латуни 800-1000 С.

При дуговой сварке из латуни интенсивно испаряется цинк; расплавленный металл поглощает водород не успевает выделиться при затвердевании жидкого металла в сварочной ванне, в результате чего в шве образуются газовые поры. Водород попадает в сварочную ванну из покрытия, флюса или воздуха.

Сварка латуней покрытыми электродами находит ограниченное применение, в основном для исправления брака литья. Это объясняется сильным испарением цинка по сравнению прежде всего с газовой сваркой или дуговой под флюсом, или дуговой в защитном газе.

Для дуговой сварки латуни применяют электроды с покрытием вида ЗТ. Состав электрода следующий: стержень с кремниемарганцевои бронзы Бр КМЦ 3-1, содержащий 3% кремния и 1% марганца, покрытие с 17,5% марганцевой руды, 13% плавикового шпата, 16% серебристого графита, 32% ферросилиция 75%-ного , 2,5% алюминия в порошке. Сварка ведется постоянным током при обратной полярности короткой дугой с целью снижения выгорания цинка. От вытекания металла из сварочной ванны стык защищают прокаленной асбестовой подкладкой с обратной стороны стыка. При толщине листов до 4 мм разделки кромок такая же, как и для стали. После сварки шов проковывают, а затем обжигают при 600-650 ° С для выравнивания химического состава и придания металлу мелкозернистой структуры.

Сварка латуни можно выполнять угольным электродом на постоянном токе прямой полярности с применением флюса.