Сварка меди и ее сплавов

На свариваемость меди большое влияние оказывают содержащиеся в ней вредные примеси (О₂, Н₂, Bi, Pb и др.). Кислород, находящийся в меди в виде оксида Сu₂О, является одной из причин образования горячих трещин в сварных швах. Двуоксид меди образует с медью легкоплавкую эвтектику (Сu₂О—Сu), которая располагается по границам кристаллитов и снижает температуру их затвердевания. Такое же действие оказывают Bi и РЬ. Наличие сетки эвтектики по границам кристаллитов делает шов более хрупким при нормальных температурах.

В расплавленной меди водород имеет высокую растворимость, которая резко понижается при кристаллизации. Выделение водо­рода при затвердевании сварочной ванны может привести к образованию газовой пористости. Водород, оставшийся в растворенном состоянии в твердом металле, вступает в реакцию с двуоксидом меди, в результате чего выделяются водяные пары (Н₂О). Последние не растворяются в меди и скапливаются под высоким давлением в микропустотах, что приводит к так называемой водородной хрупкости. Водородная хрупкость может привести к образованию трещин в твердом металле в процессе охлаждения.

Для предотвращения указанных дефектов при дуговой сварке меди рекомендуются Сварка в атмосфере защитных газов (аргона, гелия, азота и их смесей); применение сварочной и присадочной проволок, содержащих сильные раскислители (титан, цирконий, бор, фосфор, кремний и др.).

Поскольку медь обладает высокой теплопроводностью сварку ее выполняют на повышенной погонной энергии q/v, а при толщине более 4 мм —с предварительным подогревом до температуры 300 °С. Медь большой толщины (свыше 30 мм) сваривают плазменной сваркой. В единичном производстве и для ремонтных работ применяют газовую сварку мощным пламенем. При этом обеспечивается необходимый подогрев заготовок. Сварку выполняют с флюсом на основе буры, который наносят на кромки заготовок и на присадочный пруток. Флюс растворяет Сu₂О и выводит его в шлак. Медь толщиной более 50 мм сваривают электрошлаковой сваркой.

Основная трудность при сварке латуней — испарение цинка. В результате снижается прочность и коррозионная стойкость латунных швов. Пары цинка ядовиты, поэтому необходима интенсивная вентиляция или сварщики должны работать в специальных масках. При сварке в защитных газах преимущественно применяют сварку неплавящимся вольфрамовым электродом, так как при этом происходит меньшее испарение цинка, чем при использовании плавящегося электрода. При газовой сварке лучшие результаты получают при применении газового флюса Образующийся на поверхности сварочной ванны борный ангидрид (В₂О₃) связывает пары цинка в шлак. Сплошной слой шлака препятствует выходу паров цинка из сварочной ванны. Латунь обладает меньшей теплопроводностью, чем медь, поэтому для металла толщиной свыше 12 мм необходим подогрев до температуры 150 °С.

Для сварки бронзы применяют те же способы и технологию, что и для сварки меди, за исключением оловянных бронз. Их сваривают с большой скоростью и без подогрева, так как в противном случае возможно выплавление легкоплавкой составляющей — олова.

Латуни и бронзы имеют более высокое удельное электросопротивление, чем медь, и они достаточно хорошо свариваются контактной сваркой. Медь контактной сваркой не сваривается.