Как в домашних условиях сварить медь

Инструменты

В домашних условиях чаще всего возникает потребность сварки медных, при монтаже отопительных систем и водопроводов. Медь представляет собой хороший материал для водопроводных труб, потому что имеет гладкую поверхность, не поддается коррозии, обеспечивает хороший ток воды, не имеет вредных веществ в составе, не зарастает отложениями и обладает бактерицидными свойствами. Медные водопроводы способны прослужить очень долго, не меньше 50 лет.

Содержание:

Сварка цветных металлов

Сварка представляет собой процесс образования неразъёмных соединений с помощью установления между свариваемыми элементами межатомных связей при их частичном или общем нагреве, либо пластическом деформировании. Для производства сварки принято использовать разные источники энергии: лазерное излучение, газовое пламя, электрическую дугу, электронный луч, ультразвук и трение.

Сварка цветных металлов существенно отличается от процедуры сварки сталей, потому что цветные металлы обычно отличаются более высокой теплопроводностью и реагируют в расплавленном состоянии с газами, которые содержатся в атмосферном воздухе. Чтобы исключить возникновение подобных негативных последствий, необходимо более тщательно выбирать сварочные материалы, подготавливать детали к сварке и строго следовать инструкции сварки.

Развитие технологий в настоящее время позволяет провести сварку не только на промышленных и производственных предприятиях, но и в космосе, под водой и в домашних условиях на открытом воздухе. Однако процедура сварки цветных металлов, в том числе и технология сварки меди, является достаточно специфичной и зависит во многом от физико-механических свойств материала.

Свойства меди

Медь используется для изготовления трубопроводов для разных машин, сосудов, химической аппаратуры, токопроводящих частей и разных деталей. Данный материал характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, а также устойчив к коррозии. Технология сварки меди является достаточно сложным процессом.

Трудности процедуры вызваны склонностью меди к окислению в расплавленном состоянии с образованием тугоплавкого окисла и поглощению газов, значительной теплопроводностью, высоким показателем линейного расширения меди при нагревании, который в полтора раза выше, чем у стали, а также повышенной текучестью.

Свариваемость меди ухудшается в результате наличия в ней висмута, серы, свинца и кислорода. Свинец и висмут придают этому цветному металлу красноломкости и хрупкости, в форме закиси меди кислород вызывает формирование трещин и хрупких прослоек металла в области термического влияния.

На процедуру сварки меди в домашних условиях влияние оказывает кислород, который поглощается из атмосферы. Но, тем не менее, медные изделия широко используются в разных отраслях промышленности, поэтому было создано несколько методик сваривания данного металла.

Газовая сварка меди

При условиях соблюдения технологии процедуры медь отлично сваривается газовыми баллонами, что заправлены ацетиленом. Если выполнить сварку по всем правилам и после этого проковать шов, то вы получите сварное соединение высокого качества. При этом предел прочности шва достигает 17-22 кгс на квадратный миллиметр, когда максимальный предел прочности меди будет 22-23 кгс на миллиметр квадратный.

Так как теплопроводность меди достаточно высокая (в пять раз больше железа), необходимо для ее сварки пламя повышенной мощности: 150 л/час, если толщина материала меньше 10 миллиметров и 200 л/час при толщине больше 10 миллиметров. При сварке более толстых агрегатов нужно вести сварку с помощью двух горелок. Одну из них, мощностью 150-200 л/час, используйте для подогрева. Вторая горелка мощностью 100 л в час нужна для самой сварки заготовок.

Для уменьшения отвода теплоты снизу и сверху свариваемого металла рекомендуется проложить листы асбеста. Принято применять при данном способе сварки меди восстановительное пламя, ядро которого ориентировано к кромкам металла почти под прямым углом. Чтобы уменьшить формирование закиси меди и предотвратить образование горячих трещин, необходимо вести сварку максимально быстро, без перерывов. При этом строго следите за сохранением восстановительного пламени.

Непосредственно перед сваркой деталей из меди не применяются прихватки. Сварку изделия обязательно следует выполнять в специальном сборочно-сварочном приспособлении. В качестве присадки при сварке используйте проволоку из электротехнической меди, или металла, который содержит раскислители: не больше 0,2% фосфора и близко 0,15-0,3% кремния. Максимально допустимый диаметр проволоки присадочной – 8 миллиметров.

При сварке распределять тепло необходимо таким способом, чтобы плавилась проволока ранее кромок основного металла. Присадочный материал при этом будет наплавляться на кромки, что начинают плавиться. Скос кромок на листах с толщиной больше 3 миллиметров выполняют под острым углом 45 градусов. Перед сваркой кромки необходимо зачистить до блеска свежего металла, либо протравить с помощью раствора азотной кислоты с промывкой в воде.

Для правильного применения газовых баллонов, нужно просмотреть видео о сварке меди. Чтобы измельчить зерна наплавленного металла и повысить плотность сварных швов после сварки материал, который имеет толщину до 5 миллиметров, проковывают в холодном состоянии, а медь толщиной больше 5 миллиметров – при температуре плюс 200-300 градусов.

Шов подвергают отжигу после проковки шов при температуре порядка 500-550 градусов по Цельсию с быстрым охлаждением водой. Чтобы предотвратить образование трещин, нельзя вести проковку при температуре больше 500 градусов, потому что медь становится хрупкой при таких температурах.

Аргонодуговая сварка меди

Дуговую сварку плавлением широко применяют для создания медных сварных конструкций. С целью получения высококачественного сварного шва рекомендуется использовать защитные газы, в качестве которых выступает аргон высшего сорта или смесь аргона и гелия (50-75% аргона). Дуговую сварку меди на производстве и в домашних условиях чаще всего производят вольфрамовым электродом.

В качестве присадки необходимо использовать узкую профилированную проставку или проволоку, которая закладывается встык. Сварка меди аргоном вольфрамовым неплавящимся электродом отличается хорошей устойчивостью дуги. Применяют ручную дуговую сварку меди при соединении агрегатов небольшой толщины (до 4 миллиметров) и в труднодоступных местах.

Сварку вольфрамовым электродом выполняют при постоянном токе. Электрод должен быть сориентированным строго в плоскости стыка. В случае сварки металла, который имеет толщину больше 4-5 миллиметров, нужно его предварительно подогреть до плюс 300-400 градусов. Перед сваркой рекомендуется кромки основного металла и электродную проволоку зачистить до свежего металла.

Медь, которая имеет толщину до 5-6 миллиметров, можно варить без проведения разделки кромок. При сварке заготовок с толщиной 2 — 3 миллиметра не требуется проводить подогрев основного металла. А вот техника электросварки меди толще 4 миллиметров подразумевает подогрев до плюс 300-400 градусов. Технология сварки цветного металла, в том числе и меди, и сплавов допускает применение плавящихся электродов.

Пайка меди

Медь в отличие от стали целесообразнее в большинстве случаев паять, чем сваривать. Особенно, если речь идет о тонкостенных медных трубах, которые используются для разных систем – отопительных, водопроводных, газовых и холодильных. Это обусловливается рядом особенностей сварки меди.

При определенных стараниях совершить пайку меди сможет даже начинающий мастер, в то время как без основательной подготовки сварить ее вряд ли удастся. Пайка структуру металла не изменяет, не нуждается в дорогостоящем оборудовании, как того требует процедура сварки.

Паяные соединения при строжайшем соблюдении технологии и использовании подходящих материалов получаются довольно прочными и термостойкими для выдерживания предназначенной им механической и тепловой нагрузки.

При пайке меди принято использовать нахлесточные типы соединений, которые позволяют обеспечить высокую прочность конструкций даже в ситуации, если были использованы мягкие припои, которые обладают относительно малой прочностью. Для обеспечения удовлетворительного уровня прочности паяного соединения вы должны обеспечить нахлест не меньше 5 миллиметров. На практике обычно применяют более высокие значения для обеспечения хорошего запаса прочности.

Виды припоев

Сплавы меди и сам металл можно паять высокотемпературной и низкотемпературной пайкой. Существует много оборудования для сварки меди и её пайки, а также разнообразных твердых и мягких припоев, которые обеспечивают хорошее качество пайки деталей и труб. Предпочтительным для низко- и высокотемпературной паек считается применение припоя и флюса одного производителя.

Низкотемпературные припои

Применение низкотемпературных припоев позволяет совершать пайку при температуре, мало влияющей на прочность меди, однако предоставляет швы с плохими механическими характеристиками. Припой для высокотемпературной пайки обеспечивает большую прочность швов и допускает высокие температуры эксплуатации системы. Однако вместе с этим совершается отжиг меди, и необходим больший навык, потому что металл легко пережечь.

Низкотемпературная пайка считается наиболее востребованной в отоплении и водоснабжении. Учитывая большую площадь контакта элементов трубопроводов, низкотемпературные припои способны обеспечить достаточную прочность соединений.

Существуют следующие низкотемпературные бессвинцовые припои, что гарантируют достаточно высокое качество медной пайки: сплавы олова с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Львиную долю в них (до 97%) составляет олово, остальное припадает на другие элементы. Для низкотемпературной пайки данного металла вообще-то подходят и пропои свинцово-оловянные, но если нужно паять трубопровод для питьевой воды, то рекомендуется от них отказаться из-за вредных качеств свинца.

Обладают самыми лучшими технологическими свойствами серебросодержащие припои, к примеру, S-Sn97Ag3, который содержит 97% олова и всего лишь 3% серебра. Немного худшими, но все равно удовлетворительными качествами обладают припои медьсодержащие, включая и S-Sn97Cu3, в котором присутствует 97% олова.

Практике известны и трехкомпонентные припои, которые содержат олово (95,5%), медь (0,7%) и серебро (3,8%). Универсальным и широко применяемым припоем является оловянно-медный. Однако такое вещество имеет один существенный недостаток — высокую стоимость. Подобные составы припоев отвечают за хорошее качество швов и высокую прочность, долговечность и надежность систем водоснабжения и отопления.

Высокотемпературные пропои

К высокотемпературным припоям рекомендуется прибегать только в случае, когда в этом имеется особая потребность. К примеру, если необходимо эксплуатировать паяный трубопровод при высокой (выше плюс 110 градусов) температуре — в отопительной системе с использованием пара, что отличается высоким давлением.

Для пайки газопровода из медных труб используется исключительно высокотемпературная пайка, потому что предоставляет соединение с наибольшим уровнем прочности и надежности, а вот низкотемпературную пайку в газоснабжении не используют.

В случае пайки медных изделий между собой медно-фосфорные припои не нуждаются в обязательном применении флюсов. Еще одно достоинство этого припоя: параметры термического расширения меди паяемых деталей и пропоя почти идентичны. Большое распространение – за самофлюсующимся припоем, который состоит из 92% меди, около 6% фосфора и 2% серебра. Все твердые припои выпускаются в форме твердого прутка.

В связи с хрупкостью данного соединения, которая возникает из-за химических реакций фосфора с определенными металлами, медно-фосфорные припои нельзя применять для пайки цветного металла с содержанием никеля больше 10%. Также устанавливать данные припои не рекомендуется для пайки бронзы алюминиевой. Не рекомендуется их применять и при пайке чугуна и стали.

Флюсы при сварке

При сварке и пайке рекомендуется применять специальные аппараты для сварки меди и флюсы, которые защищают расплавленный металл от окисления, растворяют и превращают образовавшиеся окислы в шлаки. Их вносят в сварочную ванну. Помимо этого, флюсами покрывают концы кромки свариваемых агрегатов и присадочных прутков, а также обратную сторону основного металла.

Для низкотемпературной пайки в качестве флюсов преимущественно применяются составы, которые содержат хлорид цинка. Но при покупке флюса необходимо особое внимание уделять его составу. Флюсы состоят из буры прокаленной, кремниевой кислоты, кислого фосфорнокислого натрия и древесного угля.

Существует много эффективных флюсов для пайки меди, нужно попросту приобрести любой предназначенный для этого состав. К примеру, флюс F-SW 21 или канифольная вазелиновая паста, которая состоит из канифоли, технического вазелина или хлористого цинка. Паста считается самой удобной формой для нанесения на деталь.

Читайте также  Как выбрать стеклопакет

Теперь вы поняли, что сварка меди отличается от процедуры сварки других металлов в виду особенностей данного материала. В некоторых случаях целесообразнее проводить пайку меди. С целью раскисления металла и удаления в шлак окислов, которые образуются при плавлении меди, рекомендуется использовать припои и флюсы.

Как сварить медь с медью: технология и особенности

Нередко при монтаже конструкций или ремонте предметов из меди требуется выполнение сварочных работ. Однако из-за неординарных характеристик сварка меди не так проста, как стали. Поэтому не каждый сможет сделать надежное соединение. После освоения технологии сварки меди и ее сплавов можно без затруднений работать с любым металлом.

Особенности сварки меди и ее сплавов

Сложность работы с этим металлом обусловлена рядом негативных свойств:

  1. Высокая химическая активность, особенно при нагреве, приводит к быстрому появлению на поверхности оксидной жаропрочной пленки. Если ее частицы попадут в шов, то станут причиной образования трещин.
  2. Из-за высокого коэффициента температурного расширения, сварное соединение при усадке в процессе остывания может деформироваться и растрескаться.
  3. При нагревании медь начинает активно насыщаться водородом, от которого остаются поры, и кислородом, окисляющим поверхность.
  4. Быстрый нагрев и охлаждение делает соединение хрупким.
  5. Из-за высокой текучести осложняется создание надежных вертикальных и потолочных швов.
  6. Для компенсации высокой теплопроводности работа проводится большим током. Иначе из-за быстрого рассеивания тепла появятся наплывы, подрезы и другие дефекты.

Электроды для сварки меди

Для соединения меди без присадочной проволоки используются плавящиеся электроды со специальным покрытием. При расплавлении оно создает слой шлака, который защищает место сварки от соприкосновения с воздухом. Присадки, входящие в состав обмазки, соединяясь с металлом, улучшают качество шва. Слой шлака замедляет остывание стыка, что способствует удалению большего количества газов.

Неплавящиеся угольные и графитовые электроды используются совместно с присадочной проволокой, необходимой для создания шва. При выборе следует учитывать что:

  • для ручной сварки меди цвет обмазки красный;
  • марки с серым покрытием предназначены для цветных металлов;
  • синими электродами варят тугоплавкие металлы;
  • с желтой обмазкой жаропрочную легированную сталь.

Подготовка деталей к сварке

Независимо от способа медные заготовки нужно очистить от грязи с последующим обезжириванием. Оксидную пленку удаляют металлической щеткой или мелкозернистой наждачной бумагой осторожными движениями, чтобы не было глубоких царапин. Очистку рекомендуется завершать травлением свариваемых деталей и проволоки в водном растворе азотной, соляной или серной кислоты. Затем промыть приточной водой и высушить горячим воздухом.

С кромок заготовок толщиной 0,6 — 1,2 см снимают фаски, чтобы между ними получился угол 60 — 70⁰. При сварке с обеих сторон его уменьшают до 50⁰. Если толщина деталей больше 12 мм кромки разделывают в виде буквы Х для двухстороннего соединения. Если это невозможно делают глубокую V-образную разделку. Но для заполнения стыка потребуется больше расходных материалов и времени, так как сваривать медь придется широким швом.

Для предотвращения деформаций при усадке между заготовками, в зависимости от толщины, оставляют зазор 0,5 — 2 мм. Чтобы его ширина была неизменна по длине стыка, детали прихватывают с интервалом 30 см. При доведении шва до временного соединения его сбивают молотком, иначе на этом месте стык будет с дефектами.

Чтобы медь не протекала на обратную сторону, под стык подкладывают пластины из стали или графита шириной 4 — 5 см. Для компенсации температурного расширения детали предварительно нагревают до 300 — 400⁰C. При работе на улице потребуются переносные экраны, защищающие от ветра.

Способы сварки меди

Негативные свойства меди, препятствующие сварке, обходят многими способами, применяя различные расходные материалы и оборудование. Не все можно применить в домашних условиях, но некоторые вполне доступны.

Сварка меди аргоном

Этим способом выполняют сварку меди полуавтоматом или ручным аргонодуговым методом. Работа проводится постоянным током прямой полярности. Его величина устанавливается из расчета, что на каждый миллиметр толщины нужно 100 А. Значение можно корректировать в процессе работы в зависимости от состава металла. При сварке меди аргоном расход газа не должен превышать 10 л/мин.

В качестве присадочной проволоки можно использовать медные провода или жилы кабеля, очищенные от изоляции и лака. Ее подают по краю сварочной ванны впереди электрода, чтобы при плавлении металл не прилипал к нему. Для заготовок толщиной меньше 0,5 см предварительный подогрев не нужен.

Чаще всего выполняют сварку меди угольными электродами, так как вольфрамовые приходится часто менять. Заготовки толщиной больше 1,5 см соединяют графитовыми электродами. Допустимый вылет электрода не больше 7 мм, длина дуги 3 мм. В отличие от других способов сваркой меди аргоном можно качественно соединять вертикальные стыки.

Газовая сварка

Для этой технологии не требуется сложное оборудование как для аргонодуговой. Достаточно горелки и баллона с ацетиленом. Чтобы обеспечить нормальное протекание процесса, потребуется расход газа 150 л/час для заготовок толщиной до 10 мм, свыше ― 200 л/час. Для замедления остывания заготовки с обеих сторон обкладывают листовым асбестом. Диаметр присадочной проволоки выбирается равным 0,6 толщины металла, но не более 8 мм.

Выполняя газовую сварку меди, пламя направляется перпендикулярно к стыку. При этом нужно следить, чтобы проволока плавилась раньше основного металла. Чтобы снизить вероятность появления горячих трещин, работу проводят без остановок. Завершенный стык проковывают без нагрева, если детали тоньше 5 мм, или при температуре 250⁰C, когда толще. Затем проводят отжиг при 500⁰C и быстро охлаждают водой.

Ручная дуговая сварка

Этим способом соединяют заготовки толщиной больше 2 мм, используя плавящиеся электроды и постоянный ток обратной полярности. Процесс практически не отличается от сварки стали, только электрод ведут без поперечных колебаний, поддерживая короткую дугу. Шов формируется возвратно-поступательными движениями.

Для сварки меди в домашних условиях лучшими признаны электроды АНЦ-1, которыми можно соединять металл толщиной до 15 мм без подогрева. Аналогичными характеристиками обладают марки EC и EG польского производства. При ремонте трубы с горячим носителем следует учитывать, что тепло и электропроводность швов, сделанных этим способом, в 5 раз меньше, чем у меди.

Сила тока и диаметр электрода в зависимости от толщины деталей приведены в таблице:

Как правильно сварить медь с медью

Медь и ее сплавы (латунь, бронза и т.п.) широко применяются в различных сферах промышленности (особенно в электротехнике и при изготовлении труб) в качестве конструкционных материалов.

Медь широко используется в промышленности ввиду того, что она хороший проводник тепла и тока.

Медь хорошо проводит электрический ток и тепло, прекрасно сопротивляется коррозии, обладает высокой пластичностью и эстетичностью. Каждый, кому часто приходится работать с металлами, должен знать, как варить медь.

Особенности сварки меди

Процесс работы с медными изделиями во многом зависит от наличия в ее составе различных примесей (свинца, серы и т.п.). Чем меньший процент таких примесей будет содержаться в металле, тем лучше он будет свариваться. При работе с медью необходимо учитывать следующие ее особенности:

  1. Повышенная окисляемость. При термической обработке данного металла с кислородом в околосварной зоне возникают трещины и хрупкие зоны.
  2. Поглощение газов в расплавленном состоянии меди приводит к образованию некачественного шва. Например, водород, соединяясь с кислородом при кристаллизации металла, образует водяной пар, вследствие чего в зоне термической обработки возникают трещины и поры, уменьшающие надежность шва.
  3. Большая теплопроводность. Это свойство меди приводит к тому, что ее сварку необходимо осуществлять с применением источника нагрева повышенной мощности и с большой концентрацией тепловой энергии в области сварного шва. Из-за быстрого ухода тепла снижается качество формирования шва и увеличивается возможность образования в нем наплывов, подрезов и т.п.
  4. Большой коэффициент линейного расширения вызывает значительную усадку металла при затвердевании, вследствие чего могут образоваться горячие трещины.
  5. При возрастании температуры выше 190°C уменьшается прочность и пластичность меди. В других же металлах при повышении температуры снижение прочности происходит с одновременным увеличением пластичности. При температурах от 240 до 540°C пластичность меди достигает наименьшего показателя, в результате чего на ее поверхности могут образовываться трещины.
  6. Большая жидкотекучесть делает невозможным осуществить качественную одностороннюю сварку на весу. Для этого нужно дополнительно использовать прокладки с обратной стороны.

Влияние примесей на свариваемость меди

Примеси, находящиеся в меди, оказывают на ее свариваемость и эксплуатационные характеристики различное влияние. Некоторые вещества способны облегчить процесс сварки и повысить качество сварного шва, а некоторые – снизить. Для производства различных изделий из меди наиболее популярной является листовая медь марок М1, М2, М3, которые в определенном количестве содержат серу, свинец, кислород и т.п.

Наибольшее отрицательное влияние на процесс сварки оказывает О2: чем его больше, тем труднее будет добиться качественного шва. В медных листах М2 и М3 допускается концентрация О2 не более 0,1%.

Небольшая концентрация свинца при нормальной температуре не оказывает негативного влияния на характеристики металла. При увеличении температуры наличие свинца в том же количестве вызывает красноломкость.

Висмут (Bi) в твердом металле практически не растворяется. Он обтягивает зерна меди хрупкой оболочкой, вследствие чего сварочный шов становится хрупким как в горячем, так и в холодном состоянии. Поэтому содержание висмута должно быть не более 0,003%.

Самой вредной примесью после кислорода является сера, потому что она образует сульфид, который, находясь на границах зерен, значительно уменьшает эксплуатационные характеристики меди и делает ее красноломкой. При термической обработке меди с большой концентрацией серы она вступает в химическую реакцию, что приводит к появлению серного газа, который при остывании делает шов пористым.

Фосфор считается одним из наилучших раскислителей. Его содержание в медной заготовке не только не снижает прочностные характеристики шва, но и улучшает их. При этом его содержание не должно превышать 0,1%, потому что в противном случае медь становится хрупкой. Это следует учитывать при выборе присадочного материала. Фосфор также уменьшает свойство меди поглощать газы и увеличивает ее жидкотекучесть, а это может повысить скорость свариваемых работ.

Основные способы сварки меди

Основные способы сварки меди.

Сварить медь можно различными способами, самыми популярными из которых являются:

  • газовая сварка;
  • автоматическая под флюсом;
  • аргонодуговая;
  • ручная сварка.

Какой бы способ ни был выбран, перед началом работ необходимо правильно подготовить свариваемые поверхности. Перед тем как сварить медь, бронзу, латунь и другие сплавы, необходимо свариваемые кромки и присадочную проволоку очистить от загрязнений и окислений до металлического блеска, а затем обезжирить. Кромки зачищаются с помощью щеток по металлу или наждачной бумагой. При этом применять крупнозерновую наждачку не рекомендуется.

Травление кромок и проволоки можно проводить в растворе кислот:

  • серной – 100 см 3 на 1 л воды;
  • азотной – 75 см 3 на 1 л воды;
  • соляной – 1 см 3 на 1 л воды.

После процедуры травления заготовки промываются в воде и щелочи с последующей их сушкой горячим воздухом. Если толщина заготовки будет больше 1 см, то ее предварительно следует прогреть газовым пламенем, дугой или другим способом. Соединение стыков под сварку осуществляют с помощью прихваток. Зазор между стыкуемыми элементами должен быть одинаковым на всем участке.

Читайте также  Как почистить бронзу до блеска

Газовая сварка медных изделий

Схема газовой сварки меди.

С помощь сварки меди газовой сваркой и при соблюдении технологии выполнения работ можно получить качественный шов с хорошими эксплуатационными характеристиками. При этом максимальная прочность места соединения будет составлять около 22 кгс/мм 2 .

В связи с тем, что медь обладает большой теплопроводностью, для ее сварки необходимо использовать следующий расход газа:

  • 150 л/ч при толщине изделия не более 10 мм;
  • 200 л/ч при толщине более 10 мм.

Чтобы снизить процесс образования закиси меди и уберечь изделие от возникновения горячих трещин, сварку следует проводить как можно быстрее и без перерывов. В качестве присадки применяется проволока из электротехнической меди или меди с содержанием кремния (не более 0,3%) и фосфора (не более 0,2%). Диаметр проволоки должен равняться около 0,6 толщины свариваемых листов. При этом максимально допустимый диаметр – 8 мм.

При осуществлении сварки распределять тепло необходимо так, чтобы присадочный материал плавился чуть раньше заготовки.

Для раскисления металла и очищения его от шлака применяются флюсы, которые вносятся в сварочную ванную. Ими также обрабатываются концы проволоки и кромки свариваемых пластин с обеих сторон. Для измельчения зерен наплавленного металла и увеличения прочности шва после окончания работ его проковывают. Если толщина заготовки равна не более 5 мм, проковку осуществляют в холодном состоянии, а при толщине более 5 мм – при температуре около 250°C. После проковки швы отжигают при температуре 520-540°C с быстрым охлаждением водой.

Автоматическая сварка под флюсом

Схема автоматической сварки под флюсом.

Данный метод сварки производится обычным сварочным автоматом на постоянном токе обратной полярности. Если используется керамический флюс, то работать можно и на переменном токе. Чтобы сварить медь толщиной не более 1 см, можно применять обычные флюсы. Если же толщина является больше 1 см, то нужно использовать флюсы сухой грануляции.

В большинстве случаев всю работу осуществляют за 1 проход, применяя проволоку из технической меди. Если шов не должен иметь высокие теплофизические показатели, то для увеличения его прочности соединение бронзы и меди осуществляют бронзовыми электродами. Для того чтобы расплавленный металл не растекался и при этом формировался шов на обратной стороне заготовки, используются флюсовые подушки и графитовые подкладки.

Сварка латуни осуществляется под небольшим напряжением, потому что со снижением силы дуги уменьшатся вероятность испарения цинка. Сварку бронзы производят постоянным током обратной полярности. Высоту флюса ограничивают или используют флюс крупной грануляции (до 3 мм).

Аргонодуговая сварка меди

Принципиальная схема аргонодуговой сварки.

Аргонодуговая сварка широко используется для изготовления медных конструкций различной сложности. Для получения надежного соединения в качестве защитного газа применяется аргон высшего сорта или его смесь с гелием. В быту такая сварка производится вольфрамовыми электродами. В роли присадки обычно выступает проволока, закладываемая встык.

Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом осуществляется при постоянном токе обратной полярности. Электрод должен быть сориентирован строго в полости стыка. Если заготовка имеет толщину более 5 мм, то ее предварительно разогревают до 320-420°C. Медь меньшей толщины можно варить без предварительного подогрева. Некоторые режимы аргонодуговой сварки приведены в таблице.

Толщина заготовки, мм Диаметр электрода, мм Сварочный ток, А Напряжение дуги, В Расход газа, л/мин
1,0 0,8-1,2 80-110 18-20 7-9
2-3 0,8-1,6 140-210 19-23 8-10
5-6 1,0-1,6 250-320 23-26 10-12
8,0 2,0-3,0 350-550 32-37 14-18

Ручная сварка изделий из меди

Схема ручной сварки.

Данный процесс выполняется на постоянном токе обратной полярности. Заготовки толщиной не более 4 мм можно сваривать без разделки кромок, до 1 см – с разделкой с одной стороны. При большей толщине специалисты рекомендуют использовать Х-образную разделку.

Для сварки бронзы и латуни используются электроды марок ММ3-2, ЦБ-1, МН-4 и др. Большую популярность имеют электроды с покрытием «Комсомолец-100». Теплопроводность шва при сварке покрытыми электродами значительно уменьшается. При использовании такой проволоки в шов проникает часть легирующих компонентов, что уменьшает его электропроводность в несколько раз.

Ручная дуговая сварка латуни используется довольно редко. Это обусловлено интенсивным испарением в процессе работ цинка. При сварке латуни заготовку предварительно подогревают. Сварку бронзы покрытыми электродами производят постоянным током обратной полярности как с подогревом, так и без него. При этом используются токи от 160 до 280 А.

Сварка меди – технологии, электроды, аппараты

Разработано и широко применяется несколько основных методов сварки меди. Современные технологии позволяют избежать появления горячих трещин, пор и другого вида брака. Сварка меди и ее сплавов производится при помощи аргона, инвертора, проволокой и электродами. Рассмотрев основные методы можно выбрать наиболее подходящий и избежать многих проблем.

  • Сварка меди и ее сплавов: технология
  • Чем варить медь: способы
    • Инвертором
    • Полуавтоматом
    • Аргоном
    • Газовая сварка
      • Видео
    • Угольным электродом
    • Инвертором угольным электродом
    • Сварка нихрома с медью
    • Сварка угольным электродом в домашних условиях
  • Сварочный аппарат для меди
    • Для сварки электродами
    • Для сварки проволокой
    • Для сварки медных проводов

Сварка меди и ее сплавов: технология

Перед тем как начать сваривать медь и ее сплавы необходимо тщательно подготовить изделие. Мерные заготовки вырезаются при помощи шлифовальной машинки, токарного или фрезерного станка. У меди толщиной 6-18 миллиметров нужно подготовить кромки. Они должны быть V- или X-образными. (При больших объемах целесообразно будет приобрести кромкорез-фаскосниматель.)

Перед началом работы швы тщательно очищаются от загрязнения, окисления. Чтобы сварка меди прошла успешно необходимо защитить ванну от воздействия кислорода. Для это рекомендуется применить электродную проволоку, которая должна быть легирована алюминием, фосфором. В некоторых случаях требуется подогревать медь.

Она хорошо соединяется при ведении работ с помощью плавящихся электродов. Важно знать, что при этом длина дуги должна быть 4-5 миллиметров. Применяя технологию импульсно-дуговой сварки в аргоне можно выполнить любые виды швов, даже потолочный, сваривать очень тонкий металл. Под него рекомендуется подложить подкладные элементы.

Чем варить медь: способы

Для успешной и качественной сварки меди чаще всего применяют инверторы, полуавтоматы, газовые аппараты, аргоновые. Ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку купрума и его соединений можно выполнить плавящимися и неплавящимися электродами. Для работы с медью и сталью используется автоматическая дуговая технология, флюс.

Электрошлаковый метод рекомендуется для соединения изделий толщиной 30-55 миллиметров. Используя инвертор можно применить угольный электрод, например, ESAB OK Carbon, Weldline CARBONAIR PLUS. В магазине представлен широкий выбор производителей. Отлично зарекомендовала себя сварка меди графитовым типом электрода. Ниже приведены несколько подзаголовков, в которых дано более подробное описание лучших способов сварки меди и ее сплавов.

Инвертором

Подобрать электроды, наиболее подходящие для сварки меди с использованием инверторов, можно посетив соответствующий раздел сайта. Рекомендуется марка Комсомолец 100. Инвертор рассчитан на создание постоянного напряжения, ток обратной или прямой полярности. Работать нужно с небольшим перерывом. Сваривают участки по 30-40 миллиметров, после чего они должны остыть естественным путем. Угол наклона электрода должен быть 10-20 градусов.

Полуавтоматом

При работе полуавтоматом ведется сварка медной проволокой, она хотя и тонкая, но очень качественная, позволяет достичь хороших результатов. Если толщина металла больше 6 миллиметров, то рекомендуется подготовить кромки болгаркой или фаскоснимателем. Они должны быть V-образными с притуплением до 4 миллиметров. Чтобы шов не был пористым, сварка производится без поперечных колебаний.

При работе на полуавтомате можно применить проволоку М2 толщиной 2 мм. Рекомендуемое напряжение 30 В, 300 А. Работа делается поперечными движениями. При этом может использоваться флюс К-13, АН26, проволока М1-3. Прочность шва меди, сделанного на полуавтомате, не уступает по показателям основному металлу.

Аргоном

Аргон служит отличным защитным средством. Применяются в работе вольфрамовые виды электродов. Роль присадки выполняет проволока. Работа ведется на постоянном токе обратной полярности. Тонкие медные изделия соединяют без подогрева. Сварку рекомендуется выполнять справа налево. Нужно выдерживать угол наклона электрода 90 градусов, прутка 15. В зависимости от толщины металла газ расходуется в пределах 7-18 литров в минуту. Сварочный ток выставляется от 80 до 500 ампер.

Газовая сварка

Чтобы шов при ведении газовой сварки меди получился прочным и качественным, необходимо следить за расходом газа. Если медь тоньше 10 мм хватит 150 литров на час работы, а если толще, то потребуется уже 200 литров.

Если заготовка толще 10 миллиметров, то можно использовать две горелки. Технология подразумевает использование флюсов. Они бор содержащие. Допускается легирование металла, его раскисление при помощи присадочной проволоки. Метод подходит и для соединения сплавов меди. Важно знать, что присадочная проволока по своему составу должна быть идентична свариваемому основному металлу.

Видео

Можно посмотреть небольшой ролик, где наглядно показан процесс крупным планом.

Угольным электродом

Распространена сварка меди графитовым электродом, часто применяется угольный аналог. Есть разные методы ее проведения. Дуга может гореть сразу между парой электродов. Она бывает независимой. Ее можно поджигать и между электродом, и свариваемым изделием. Технология похожа на газовую сварку. Часто применяется проволока БрКМц3-1. Работа может выполняться на открытом воздухе. Соединение меди угольным электродом будет полностью соответствовать требованиям, которые предъявляются к механическим свойствам.

Инвертором угольным электродом

Угольные электроды ESAB ARCAIR

Угольные электроды плавятся при температуре в три раза большей, чем у свариваемой ими меди. Их расход при работе инвертором небольшой. Они нагреваются моментально. Угольные стержни плавятся при небольшом токе. Для работы ими необходимо иметь опыт. Полученный шов обычно отличается качеством, хорошей сопротивляемостью к окислению, плотностью и прочностью. Угол наклона стержня должен быть до 30 градусов. Ток устанавливается в промежутке 35-130 ампер, что зависит от толщины меди. Инвертором и угольными электродами можно соединять провода, скрутки. Такие аппараты легкие и удобные.

Сварка нихрома с медью

Сварка нихрома с медью угольным электродом позволяет добиться хороших результатов. Дуга при этом будет гореть хорошо, устойчиво, ее длина достигает показателя 30-50 мм. Электрод не плавится, при этом его конец нагревается до большой температуры. Он выдает мощную термоэлектронную реакцию, что дает ему возможность устойчиво гореть уже при токе в 5-10 А. Угольный вид электрода при работе с медью и нихромом медленно испаряется. Он практически не прилипает, чем значительно облегчает работу.

Сварка угольным электродом в домашних условиях

Сварка меди угольным видом электродов в домашних условиях возможна при помощи простого недорого инвертора. Его можно запитать от обычной сети. Он не требователен к условиям. По цене угольные электроды доступны для всех. С их помощью можно соединить проволоку, заделать дырки в радиаторе автомобиля. Чтобы научиться пользоваться ими не профессионалу достаточно прочитать несколько советов и посмотреть видеороликов.

Сварочный аппарат для меди

Качественные сварочные аппараты для меди:

  • – полуавтоматы и автоматы;
  • – TIG – аппараты;
  • – инверторы.

Популярные модели производит TESLA, СПЕЦЭЛЕКТРОМАШ, ЭСАБ.

BUDDY TIG 160 от ESAB (на фото справа) имеет двух и четырехтактные режимы включения горелки. С его помощью можно соединять нержавейку и большинство других видов металлов. Он совместим практически с любыми генераторами.

Читайте также  Как работает координатно расточной станок

Инвертор RENEGADE ES 300i ESAB сохраняет в памяти несколько параметров сварки. Автоматически устанавливает лучшие параметры пуска по настроенному току. Он легкий, но у него высокая мощность.

Инверторные аппараты позволяют сваривать медные прутки, они вырабатывают ток 60-110 ампер. Для них нужно покупать медь/угольные электроды. Компания HUNTER выпускает полупрофессиональные модели, например, ММА 257D, рассчитанные на непрерывную работу продолжительностью два часа.

TESLA известна надежными аппаратами типа ММА 265, 275, 255. У них есть функция возбуждения бесконтактной дуги. Они без проблем подключаются к обычной бытовой сети. Ими удобно сваривать медь и ее сплавы, цветные металлы.

Для сварки электродами

Импульсно-дуговая сварка медных пластин возможна вольфрамовыми электродами в аргонной среде при помощи аппарата Orion 150s или 250s. Они имеют небольшой вес, позволяют сваривать медь качественно и надежно. Инверторное сварочное устройство Ресанта САИ-220 ПН может подключаться к сети напряжением 140-220 вольт. С ним легко перемещаться, он оснащен принудительной системой охлаждения, поэтому не перегревается.

Для сварки проволокой

Для выполнения работ по сварке меди проволокой применяют полуавтомат инверторный Энергомаш СА-97ПА20. Он имеет небольшой вес 13 килограмм. Он позволяет работать с проволокой разной толщины 0,6-0,9 мм.

Плавную подачу материала обеспечивает модель Shyuan MIG/MMA-290 со скоростью 2,5-13 метров в минуту. Устройство дает возможность применять кассеты 1-5 килограмм, позволяет работать с электродами.

Инверторный сварочный полуавтомат Союз САС-97ПА195 характеризуется наличием функции холостого хода 60 Вольт. Он имеет диапазон регулировки рабочего напряжения 15-23 вольта. Для него подойдет проволока 0,8-1 мм. У него небольшой вес 10 килограмм, он удобен и надежен.

Для сварки медных проводов

Сварочным аппаратом ТС-700-2 можно соединить медные жилы сечением 22 кв. мм. Он компактный, легкий, его вес всего четыре килограмма, питается от обычной сети, потребляет чуть больше 1 кВт. Его можно носить в сумке. Одного угольного электрода хватит на то чтобы произвести 700 сварок.

Медные скрутки рекомендуется сваривать, используя универсальные инверторные аппараты, например, РЕСАНТА САИ-160, QUATTRO ELEMENTI A 160 Nano 643-255, СВАРОГ ARC 160 Easy Z213 H. Немецкий прибор FUBAG IQ 160 дает возможность выставлять ток 10-160 А. Его вес почти семь килограмм, стоимость 7 тысяч рублей (на момент написания этой статьи).

СВАРОГ ARC 160 Easy Z213 H от российского производителя имеет бесступенчатый регулятор тока. Им удобно пользоваться, потому что кабель подключается посредством особых разъемов. Его вес 4 килограмма, примерная стоимость 9 тысяч рублей.

Функции аппаратов, значительно облегчающих процесс сварки, это:

– защита от залипания;

– не реагирование устройства на перепад тока;

Для дома лучше купить аппарат мощностью до 4 кВт. Силы тока 160 ампер хватит чтобы сварить металл 5 миллиметровой толщины. Основным критерием выбора является цель использования, стоимость и набор функций.

Технология и способы сварки меди в домашних условиях

Медь, а также ее сплавы (бронза, латунь) человечество освоило задолго до железа. На сегодня основной потребитель этого металла — электротехническая промышленность. Пользуется спросом она и в других отраслях, а также для бытовых нужд.

Сплавы меди хорошо паяются, но сварные соединения предпочтительнее. Они вдвое прочнее, устойчивы к высокой температуре. Однако варить ее задача не менее сложная, чем детали из нержавейки, либо чугуна.

Она легкоплавка (1080-1083ºС), имеет теплопроводность в шесть раз выше железа и в полтора алюминия. Расплав ее текучестью может поспорить с водой. При трехстах градусах приобретает высокую ломкость.

Вдобавок ко всему легко окисляется, активно растворяет водород, с последующим образованием водяного пара. Все это вызывает остаточные напряжение, образует трещины.

Сварное соединение медных заготовок сложнее чем для других металлов.

Тем не менее, все эти проблемы решаемы, а сварка меди распространенный способ получения изделий из нее.

Ручная дуговая металлическими электродами

Самый распространенный способ соединения — дуговая сварка плавкими электродами. Ее ведут с использованием обычного сварочного аппарата либо инвертора.

До начала работы детали по всей длине стыка зачищают до металлического блеска, и обезжиривают. Детали толщиной до 4 мм варят без разделки кромок, более толстые от 5 до 10 мм разделывают.

Заготовки большей толщины разделывают Х – образным способом, т.е. не только сверху, но и с обратной стороны.

Прежде чем сваривать медь тонкими листами «в стык» сначала выполняют так называемую отбортовку. Эта операция будет заключаться в отгибании края листов 3-5 мм под прямым углом, для предотвращения прожигания заготовок.

[stextbox разделке кромок острые углы обязательно скругляют, как говорят сварщики — «притупляют» на 1,5-2,5 мм.[/stextbox]

Электроды представляют собой медный стержень, с рутиловым покрытием имеющим, основную реакцию (как правило).

Долгое время основным типом рекомендованным ГОСТ были разработанные еще при СССР «Комсомолец – 100», АНЦ-1 и 2. Для бронзы и других сплавов АНЦ-3, АНЦ-3М. На сегодня рынок в дополнение к ним предлагает изделия зарубежных фирм. В основном это ZELLER и ESAB.

Работают на постоянном токе. Полярность устанавливают обратную, т.е. «+» к электроду, «–» к заготовке, на «короткой» дуге, высоким током.

Толстые заготовки (от 6 мм) рекомендуется предварительно прогревать до 250-400ºС.

Качество стыка сильно зависит от того, какой квалификацией обладает сварщик, поэтому ответственные детали этим способом предпочитают не соединять.

Особенностью меди является высокая текучесть из-за чего шов ведут в нижнем положении, либо под небольшим углом. По этой же причине, при сварке трубопроводов желательно обеспечить поворачивание деталей. При невозможности такой операции ручные электродные швы лучше не применять.

Угольными или графитовыми электродами

Подобную методику применяют при создании изделий, не испытывающих значительные нагрузки, толщиной до 15 мм. Работу ведут на длинной дуге, для уменьшения степени контакта наплавляемого металла с образующимся при работе оксидом углерода.

Присадочный материал не погружают непосредственно в сварочную ванну, а подают в дугу на 5-6 мм от ее поверхности.

Листы до 3 мм варят по отбортовке, для более толстого металла дополнительно применяют присадочный пруток. Кроме того, для снижения появления оксидов применяют предварительное покрытие места стыка флюсом из буры, борной кислоты и борного ангидрида.

Массивные заготовки варят графитом, на постоянном токе прямой полярности. Для получения точной дуги их затачивают под 30 градусов.

Пластины от 5 мм соединяют с предварительной разделкой кромок. Во избежание вытекания металла из расплава используют подкладки из графита или асбеста.

Чтобы повысить качество готового шва его проковывают за один, реже за два раза. При этом, толстые заготовки предварительно нагревают до 600-800ºС, а по завершению проковки быстро охлаждают.

[stextbox или графитовым электродом можно быстро и удобно заварить кончик скрутки медных проводов, просто оплавив его. Обеспеченный таким образом контакт превосходит по надежности пайку.[/stexbox]

Аргонодуговая

Этот тип соединения заготовок превосходит надежностью ручную сварку плавкими электродами, а также обычную дуговую. С помощью этого способа также возможна сварка стали медью в домашних условиях, что позволяет произвести ремонт большинства видов бытовой техники.

Для аргонодуговой технологии используют неплавящиеся электроды из вольфрама. Варят металл на постоянном токе прямой полярности.

Для обеспечения полного провара кромки заготовок разделывают V, либо X – образным способом, под углом до 70 градусов.

Цельность сварочной ванны обеспечивают асбестовыми либо графитовыми обечайками и подкладками.

Учитывая легкую окисляемость металла, для повышения качества присадочные прутки и проволоку применяют с наличием в составе раскисляющих добавок — олова, цинка, фосфора и т.п.).

Для работы используют присадочные прутки следующих марок:

  • МНЖКТ-5 — медно-никелевый сплав, оптимален для работы по чистой меди;
  • БрКМцЗ-1 и БрКМцЗ-2 — бронзовый сплав, используется для работы по сплавам (латунь, бронза);
  • DT-CuZn, и аналоги — для изготовления комбинаций с другими металлами, работы по меди и ее сплавам;
  • TIG CuSi3 и аналоги (напр. БАРС CuSi3) — применение по чистой меди, сплавам, работы по наплавке слоя на низколегированные стали.

Помимо аргона при сварных работах используют гелий, либо гелиево-аргоновую смесь, где второго газа содержится порядка 70%.

На автоматах или полуавтоматах под флюсом

Сварка под флюсом обеспечивает самый качественный шов по сравнению с вышеперечисленными способами.

Сварка меди полуавтоматом ведется в среде углекислого газа. Подачу флюса при этом способе осуществляют специальной присадочной проволокой.

Автоматическая сварка под слоем флюса требует стационарного дорогостоящего оборудования, поэтому при скорости и качестве используется только на предприятиях.

Технологически процесс предельно прост: будущий стык засыпают флюсовым порошком, после чего ведут процесс с подачей присадочной проволоки. При этом часть порошка расплавляется, образуя слой шлака. Излишки флюса собирают для повторного использования.

Технологический режим полуавтоматической сварки определяет сам работник, исходя из толщины заготовок, марки металла, окружающих условий, вида стыка, а также других параметров. Сюда входят:

  • диаметр электрода;
  • скорость подачи электрода;
  • скорость движения сварочной горелки;
  • объем и характеристики флюса
  • размерность импульса (при использовании импульсного тока) и т.п.

Автоматическая сварка дает возможность использования не одного, а двух и более электродов. Таким образом даже массивный шов осуществляется за один проход. Кроме того, флюсовая подушка позволяет удержать на месте расплавленный металл сварочной ванны.

Для сварки используют как неплавленые, так плавленые флюсы. Первые, их еще называют керамическими, смесь порошков различных веществ. Вторые изготавливают помолом расплава заранее смешанных добавок. Плавленые флюсы стабильнее по свойствам, поэтому для меди и ее сплавов чаще применяют их. Наиболее популярный тип А20 состоит из кремнезема, глинозема, окиси магния, фтористого натрия и раскисляющих добавок.

Стык полученный под флюсом прочностью не уступает основному металлу.

[stextbox сплавов, содержащих цинк, сопровождается выделением ядовитых паров. Кроме того, сам флюс при плавлении образует вредные газообразные вещества. Наличие эффективной вентиляции либо изолирующего противогаза в подобных случаях обязательное условие.[/stextbox]

Газовая

Помимо электрической дуги для соединения изделий из меди и ее сплавов используют газовые горелки, работающие на ацетилене и кислороде.

Подготовку металла стыка выполняют аналогично электросварке: очищают от грязи, обезжиривают, зачищают до блеска.

Горелку ведут под углом 40-50, а сварочной проволоки 30-40 градусов по отношению к плоскости свариваемых деталей. Мощность ее подбирают по специальным формулам, учитывающим высокую теплопроводность металла.

Присадки используют медные, либо соответствующего сплава. Для повышения качества при изготовлении к ней добавляют раскисляющие вещества.

Контактная

Мы рассмотрели практически все способы того, как сварить медь. Существует и еще один — контактный способ соединения металлов, однако распространения для сварки меди он не получил.

Одна из причин: шов получается не сплошным, поэтому использование для изготовления с его помощью герметичных стыков невозможно. Но главное сложно обеспечить необходимый режим.

В основном этим способом сваривают медные сплавы, в частности бронзу.

На практике распространение получил метод соединения проволоки высоковольтным разрядом. Для него в качестве дополнительного звена сварочной цепи используют мощные конденсаторы, обеспечивающие кратковременный импульс тока.

Контактно – стыковым способом соединяют бруски, трубы, различные погонажные изделия. Но и в этом случае применение ограничивается необходимостью использования сложных приспособлений, сочетающих давление с электрическим разрядом.

В завершение полезное видео о сварке меди в домашних условиях: