Как провести сварку латуни аргоном

Как провести сварку латуни аргоном?

  1. Особенности
  2. Как подготовиться?
  3. Технология сварки
  4. Полезные рекомендации

Сварка – процесс, подразумевающий задействование высоких температур для образования шва с целью соединения двух и более элементов. Одна из проблем, которая может возникнуть при проведении подобной процедуры с цветными металлами, это их деформация под воздействием повышенных температур. Дополнительной проблемой при сварке латунных элементов является входящий в состав материала Zn. Он начинает испаряться, когда температура нагрева достигает +420 ºC. В процессе обработки происходит выделением ядовитой составляющей – окиси металла. Стоит подробнее рассмотреть, как провести сварку латуни аргоном или другим электродом.

Технологии сварки изделий из латуни

Как известно, латунь – это сплав меди и цинка. В отдельных случаях, когда необходимо получить металл со специальными характеристиками, в него могут добавляться и другие химические элементы – олово, никель, свинец.

Цинк, содержащийся в латуни в значительном количестве, при сильном нагреве начинает испаряться, что приводит к пористости в сварном соединении. Кроме того, вступая в реакцию с кислородом, содержащимся в окружающем воздухе, пары цинка преобразуются в оксид данного металла, формирующий на поверхности соединяемых деталей белый налет. Обладая тугоплавкостью и тем самым затрудняя процесс выполнения сварки, данный налет представляет большую опасность для человеческого здоровья, так как является очень ядовитым.

Механические свойства и химический состав латуни

С учетом всех вышеперечисленных факторов специалисты разработали несколько технологий, по которым может эффективно выполняться сварка латуни. Сюда относятся:

  • газовая и электродуговая сварка;
  • соединение деталей из латуни под слоем флюса;
  • сварка, выполняемая в среде защитного газа, в качестве которого чаще всего используется аргон.

Из всех перечисленных технологий именно сварка латуни аргоном получила наибольшее распространение благодаря своей высокой эффективности и возможности получать качественные сварные соединения в любых условиях.

Особенности технологии, используемой при сварке латуни

Чтобы избежать проблем, которые могут возникнуть в связи с особыми свойствами материала, специалисты советуют придерживаться некоторых правил, в частности:

  • обрабатывать металл специальным флюсом, который будет образовывать оксидную пленку, препятствующую испарению цинка, тем снижая риск отравления вредными парами;
  • после процесса сварки обязательно подвергать деталь отжигу, нагревая до температуры 600-650 градусов;
  • перед сваркой нагреть кромки элемента до 700-800 градусов, чтобы снизить процент выгорания цинка в сплаве;
  • отдавать предпочтение сварке в инертной среде, а также газовой технологии;
  • в качестве присадочного материала выбирать латунную проволоку, в которой содержатся железо, алюминий и прочие виды присадок;
  • оптимальным шлаком для работы считается смесь метилового спирта и метилбората. Благодаря некоторым химическим свойства, она легко способствует образованию в процессе горения борного ангидрида, задерживающего образование пузырьков водорода и предотвращающего испарение цинка;
  • следует формировать однослойный сварочный шов, который затем обязательно подвергается проковке.

Технология сварки латуни

Технология практически не зависит от выбора метода сварки. Существуют определенные правила и требования к таким работам. Рекомендуется придерживаться высокой скорости сварки – не меньше 15 см за минуту. Меньшая скорость повышает риск формирования пористой структуры и избыточного испарения цинка.

Вертикальную сварку выполняют снизу-вверх, при необходимости дополнительно нагревают место стыка. Ни в коем случае нельзя выполнять потолочную сварку, так как латунь легко плавится и обладает повышенными свойствами текучести.

Выбор технологии сварки латуни зависит от индивидуальных пожеланий, толщины листа и желаемых характеристик готового изделия.

Обычно применяются такие методы сварки:

  • аргоновая;
  • электродуговая;
  • газопламенная.

Газопламенная сварка латуни

Аргоновая сварка, на сегодняшний день, наиболее эффективный способ заваривания латунных изделий. Применяют ее обычно при соединении элементов с толщиной более 5 мм. Сварочные работы выполняются в аргоновой среде. Инертный газ используется для создания защиты. Нагрев латуни происходит с помощью электрической дуги. Такая технология имеет ряд преимуществ, которые выгодно выделяют ее среди аналогов.

Результат аргоновой сварки латуни

В домашних условиях сварку латуни можно проводить с помощью электродуговой сварки, в том числе сварки полуавтоматом. Для этого необходимо использовать соответствующие электроды.

Работы проводятся постоянным током обратной полярности. Важно, чтобы дуга была короткой. Это препятствует избыточном испарению цинка. Перед началом работ желательно прогреть место стыка и прокалить электроды.

Заканчивать нужно проковкой шва или отжигом металла. Отжиг металла – это постепенной снижение температуры, после интенсивного нагрева. Такие процедуры значительно повышают качество стыка и прочность соединения.

Сварка латуни газом применяется для создания надежного соединения. Использовать ее можно также при сварке латуни со сталью. Однако для создания прочно стыка, необходимо использовать окислительное пламя. С его помощью создается защитная пленка, которая препятствует интенсивному выгоранию цинка.

Выполнение сварочных работ газом выполняется с помощью присадочных проволок. Выбор марки и типа проволоки зависит и состава сплава, и от желаемых характеристик готового изделия. Рекомендуется использовать проволоку, в состав которой входит бор – это позволяет обойтись без применения флюса.

Электродуговая сварка

Варить латунь можно электродуговой сваркой. Условия получения качественного шва:

  • за один проход проваривается латунь толщиной не более 3 мм, толстые заготовки сначала проходят короткими стежками, затем хорошо прогревают, чтобы не возникали трещины и поры, после этого быстро делают финишный слой;
  • внутренние напряжения в шве снимают прогревом готового соединения до 600–650°С, структура металла после такого отжига становится мелкозернистой;
  • для уплотнения валика швы обязательно проковывают молотком, толстые соединения – в разогретом виде;
  • желательно предварительно прогревать заготовки до 200-300°С;
  • тонкостенный металл проходят одним швом, чтобы избежать прожогов.

Для сварки латуни нужен постоянный ток, прямой полярности, короткая дуга. Варят металл из нижнего положения. Стандартная скорость образования валика – 30 см за минуту, максимальный ампераж рабочего тока – 250 А (для толстых заготовок).

Сварить латунь можно двумя видами электродов:

  • Графитовыми (угольными), они нужны для поддержания дуги при заделке зазора между заготовками. Присадка при сварке тонких деталей не применяется, для соединения толстых элементов применяют многокомпонентную наплавочную проволоку на основе меди и цинка в обмазке из буры или другого флюса.
  • Латунными с содержанием цинка (до 40%), марганца, алюминия, других металлов. Их используют как наплавочный материал. Стержень соответствует проволоке ЛК 80-3 или КМц 3-1 (бронзовый сплав). Обмазка содержит марганцевую руду, концентрат титана, борный шлак.

Выбор электродов зависит от химического состава деталей, их толщины. Перед работой их в течение получаса необходимо прокалить при температуре 200°С.

В домашних условиях

Дома проще всего воспользоваться имеющейся в наличии или позаимствованной у кого-то паяльной лампой и оловянным припоем. А в качестве флюса, то есть материала, отделяющего зону сварки от атмосферного воздуха, можно использовать дешёвый и доступный борат натрия. Иногда для пайки латуни готовят специальные припои из меди и серебра.

Если предстоит сварка латуни в бытовых домашних условиях электродуговым методом, нужно подумать о средствах защиты и строгих мерах предосторожности. Пары цинка представляют действительно серьёзную опасность для здоровья людей – они ядовиты.

Читайте также  Оборудование сварочного поста

Следовательно, производить сваривание латуни обязательно нужно в защитной маске, перчатках и респираторе. По этой же причине данный процесс лучше выполнять на улице или в помещениях с достаточно мощными вытяжками.

Не слишком опытным мастерам будет полезен дополнительный совет. Сначала желательно потренироваться на ненужном куске латуни подходящих размеров. Только набив руку и установив правильные настройки аппарата, можно браться за настоящую работу.

Тем, кто хочет быстро соединить два металлических объекта, стоит знать о том, что такое холодная сварка. Хотя это название не совсем корректное. Условно говоря, удар кувалдой по двум металлическим пластинам, в результате которого можно получить единое изделие (и именно так поступали в древности) тоже можно считать холодной сваркой.

Но в наши дни так называют соединение двух металлических частей благодаря специальным составам, а также сами эти составы. Их можно купить практически в любом специализированном магазине, они позволяют соединять, ремонтировать и герметизировать изделия из латуни и бронзы.

Способ применения крайне прост: нужно размешать состав холодной сварки, пока не получится однородная масса. Потом следует нанести эту смесь на обе поверхности, которые необходимо соединить, и плотно прижать их друг к другу на несколько секунд.

Фактически холодная сварка – это клей для металлов, и иногда такой клей действительно способен решить соответствующие проблемы в домашних условиях. С другой стороны, бывают ситуации, когда без настоящей сварки не обойтись.

2 Дуговая сварка сплавов меди и цинка, электроды для нее

Чаще всего для такого процесса используют электроды с ЗТ-покрытием. Их стержень сделан из бронзы, содержащей марганец и кремний (1 и 3 % соответственно), а покрытие из:

  • порошкового алюминия (2,5 %);
  • серебристого графита (16 %);
  • марганцовой руды (17,5 %);
  • ферросилиция (32 %);
  • плавикового шпата (13 %).

Сварочный процесс данными электродами осуществляется при обратной полярности постоянным током. Причем для уменьшения выгорания цинка применяется короткая дуга. С обратной стороны под стык подкладывают асбестовую прокаленную подкладку, которая защищает его от вытекания металла. Разделка кромок не предусматривается, если свариваются листы толщиной менее 4 мм.

После выполнения сварочных мероприятий производится обязательная проковка шва с последующим его отжигом, позволяющим обеспечить мелкозернистую структуру металла и сделать его химический состав однородным. Отжиг ведется при температурах около 635 °С.

Допускается также дуговая сварка латунных поверхностей угольным электродом (прямая полярность, постоянный ток) с использованием специальных флюсов. К наиболее распространенному флюсу, который применяется многими предприятиями, относят состав БЛ–3:

  • древесный уголь – 2,5 %;
  • хлористый натрий – 12,5 %;
  • криолит – 35 %;
  • хлористый калий – 50 %.

Режим сварки с помощью угольного электрода зависит от толщины латуни. Так, для соединения изделий толщиной до 3 мм применяется ток от 180 до 200 А (сечение электрода – 6 мм), до 5 мм – ток от 240 до 270 А (10 мм), до 10 мм – от 400 до 450 А (18 мм), от 14 до 16 мм – ток до 550 А (20-миллиметровый электрод).

Добавим, что латунные изделия толщиной от 10 и более миллиметров сваривают с предварительным подогревом до 350 градусов, меньшей толщины – без подогрева.

Аргоновая

Аргоновая или аргонодуговая сварка – это разновидность дуговой сварки, которая обладает определенными особенностями. Сварка ведется неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа, роль которого выполняет аргон. Если бы инверторы, работающие в режиме TIG, были так же распространены, как и инверторы MMA, то аргонодуговую сварку латуни можно было бы назвать самым популярным способом соединения. Тем более, что именно такой способ сварки обеспечивает высокое качество.

Прибегают к аргонно-дуговому способу при сварке достаточно массивных заготовок. Сначала выполняется подготовка поверхностей. Она сводится к зачистке кромок до характерного блеска. Латунь быстро окисляется, поэтому нередко приходится бороться со слоем окисла. Для этого кромки обрабатывают азотной кислотой, после чего заготовку следует промыть и высушить.

При сварке необходимо получить длинную дугу. Сплошной шов исключается, так как в процессе его наложения может произойти сквозное прогорание металла. Шов формируется из отдельных валиков.

Сварка латуни характерна постепенным понижением напряжения. При использовании вольфрамового неплавящегося электрода применяется присадка. Оптимальным вариантом для материала присадки служит бронза или фосфор. Из этих элементов делается специальный прутик, который одним концом вносится в зону формирования шва. Но при ведении аргоновой сварки допускается еще применение плавящихся электродов. Так или иначе, процесс сопровождается характерным потрескиванием, которое возникает при испарении цинка.

Достоинства аргонно-дуговой сварки можно сформулировать подробнее.

  • Данный метод считается наименее затратным. На приобретение угольных или латунных электродов, к которым еще полагается флюс, потребуются немалые средства.
  • Высокие показатели качества в сочетании с относительной безопасностью переносит данный способ в разряд передовых.
  • Высокая скорость формирования шва.
  • Внешний вид шва получается эстетичным. Не стоит забывать, что множество изделий из латуни являются элементами декора, поэтому аккуратный шов – залог качественной работы мастера.
  • Выделяющиеся газы, в том числе и соединения цинка, считаются ядовитыми. В процессе сварки они выдуваются аргоном и не могут причинить сварщику большого вреда.
  • Отсутствие шлаковой корки, которую впоследствии приходилось бы сбивать или счищать.
  • Аргон препятствует быстрому окислению на обработанных кромках.

Причина затруднений в сварке латуни

Источником затруднений, усложняющих процесс сварки латуни и прочих медных сплавов, является склонность таких материалов к изменению физических свойств в процессе быстрого нагрева и последующего охлаждения.

Содержащийся в сплаве цинк буквально испаряется, ухудшая пластичность материала. А присутствующий в оксидной пленке и шлаке водород наоборот – восстанавливается, вспенивая структуру сварочного шва. Проще говоря: при сварке латуни невозможно предугадать прочностные характеристики сварочного шва. К тому же, в процессе стыковки можно надышаться вредными парами цинка и прочих присадок.

Особенности технологии сварки латуни

Для «выравнивания» прочностных характеристик сварочного шва при сварке латуни пользуются различными технологическими ухищрениями, а именно:

  • Металл обрабатывают особым флюсом, препятствующим испарению цинка за счет образования оксидной пленки, снижающей интенсивность образования паров.
  • После сварки деталь подвергают отжигу, нагревая до 600-650 градусов. Скорости нагрева и охлаждения — все те же 100 градусов в час. Ну а перед сваркой кромки деталей нагревают до 700-800 градусов. Это обеспечит уменьшение выгорания цинка до двух процентов от общей массы.
  • Сварку проводят в инертной среде, (аргонодуговая технология), в среде порошкового шлака (газовая сварка). Кроме того, латунь можно «варить» и электродуговым способом, используя порошковый флюс и угольные электроды или прутковые электроды со сложным покрытием.
  • В качестве присадочного материала используют латунную проволоку, содержащую алюминий, железо и прочие присадки. Лучшей разновидностью шлаков является смесь метилового спирта и метилбората (БФ1), образующая в процессе горения борный ангидрид. Такой флюс не только задерживает образования пузырьков водорода, но и препятствует испарению цинка. Неплохие результаты обеспечивает и борный шлак, смешанный с жидким стеклом.
  • Сварочный шов формируется в один слой, а после завершения операции шов подвергают проковке.

Словом, некоторые особенности сварки латуни затрудняют процесс стыковки заготовок из этого конструкционного материала, но «варить» такие детали можно.

И далее по тексту мы опишем процесс аргонодуговой сварки это сплава.

Читайте также  Светофильтры для сварки

Аргонодуговая сварка латуни

В самом начале сварщику придется позаботиться о стыкуемых деталях и о себе. Для деталей припасают железную щетку и 10-процентный раствор азотной кислоты. С помощью кислоты и щетки можно обезжирить стык и избавить металл от водородосодержащей оксидной пленки. Ну а сварщику достаточно обычного респиратора, защищающего органы дыхания от паров цинка.

Кроме того, перед стыковкой кромки свариваемых заготовок подвергаются разделке – их стесывают под углом 60-70 градусов, расширяя зазор к внешней стороне стыка. После этого можно приступать к свариванию.

Сварка ведется с помощью TIG-аппарата, предполагающего формирование электрической дуги между неплавким (вольфрамовым) электродом и стыкуемой поверхностью. В качестве флюса используется аргон с небольшим содержанием кислорода. Присадочная проволока вводится в сварочную ванну вручную.

Заполнение шва осуществляется в один слой: ведь повторное наплавление недопустимо, из-за необходимости «пробивать» шлаковые образования. Однако разделку заполняют не «сплошняком», а отдельными валиками, с «перехлестами».

При заварке кратера на поверхности стыка силу сварочного тока уменьшают и отводят неплавкий электрод от поверхности заготовки, разрывая дугу. Параметры сварочного тока на блоке управления TIG-аппаратом выставляют по аналогии с процессом сварки стальных заготовок.