Как варить медные шины

Опубликовано: 04.05.2024

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:

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.
Из-за высокого коэффициента температурного расширения, сварное соединение при усадке в процессе остывания может деформироваться и растрескаться.
При нагревании медь начинает активно насыщаться водородом, от которого остаются поры, и кислородом, окисляющим поверхность.
Быстрый нагрев и охлаждение делает соединение хрупким.
Из-за высокой текучести осложняется создание надежных вертикальных и потолочных швов.
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.

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:

Когда разговор заходит о сварке меди, то необходимо понимать, что этот металл обладает уникальными свойствами. А именно: отличной пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, высочайшей коррозионной стойкостью. Плюс великолепные эстетические качества. Поэтому медь сегодня используется в самых разных сферах. А так как с ней всем приходится встречаться часто, то велика вероятность, что и процессом сварки этого металла будет интересоваться большой круг людей. Поэтому вопрос, а может ли проводиться сварка меди в домашних условиях, сегодня интересует многих.

Особенности сварки меди

Необходимо отметить тот факт, что чем чище медь, тем лучше она сваривается. Но кроме этого на качество процесса влияют и ниже следующие факторы.

Как и многие цветные металлы, при соприкосновении с кислородом медь начинает окисляться. Окисел – это тонкая жаропрочная пленка, которая мешает проводить сваривание медных заготовок. Поэтому на стадии подготовки оксидную пленку обязательно удаляют разными способами.
Медь обладает очень большим коэффициентом линейного расширения. Он в полтора раза больше, чем у стали. Поэтому при охлаждении происходит сильная усадка. Именно этот фактор негативно влияет на качество шва, в котором во время усадки появляются трещины.
В нагретом состоянии медь поглощает водород и кислород. Первый внутри металла после остывания образует поры. Второй окисел на поверхности.
При резком нагреве и остывании структура металла меняется. Из мелкозернистой он превращается в крупнозернистую. А это увеличение хрупкости в зоне сварки.
Коэффициент теплопроводности у меди в семь раз больше, чем у стали. То есть, при нагреве металл быстро расплавляется, при снижении температуры быстро становится твердым. Резкий переход от одной стадии в другую становится причиной образования внутри дефектов.
Текучесть меди. Этот показатель в 2,5 раза больше, чем у стали. При высоком нагреве, а это иногда требуется для сваривания толстых заготовок, полная проплавка с одной стороны практически невозможна. Поэтому сварка меди и ее сплавов проводится по двусторонней технологии. Когда с одной стороны производится полная сварка шва, а с задней стороны окончательно формируется сварочный шов. Кстати, именно текучесть меди осложняет сварку в вертикальном и потолочном положении.
Перед тем как варить медь, необходимо понять, что прочность и пластичность материала снижается с повышением температуры. До +200С эти показатели находятся еще в норме, а вот с повышением их значение резко снижается. К примеру, при нагреве в пределах 500-550С пластичность практически падает до нуля. Поэтому высока вероятность появления внутри сварочного шва трещин. При высоком значении тока не стоит проводить двухслойное заполнение зазора между свариваемыми заготовками, даже если детали будут иметь большую толщину. Надо постараться все сделать за один проход.

Как уже было сказано выше, проще всего сваривать чистую медь без примесей или раскисленную, в которой кислорода всего 0,01%. А так как такая медь встречается редко, в основном в промышленности используются ее сплавы, то рекомендуется сварку проводить в защитных газах или флюсах с присадочными материалами, в которые входят раскислители. А именно: кремний, марганец, алюминий и прочие добавки. Кстати, сварку меди электродами (расплавляющимися) также можно проводить. Единственно – это, чтобы в стержень входили раскислители, о которых было упомянуто выше.

Ручная дуговая сварка медных сплавов

Вообще, дуговая электросварка меди используется часто, особенно в домашних условиях. Целесообразность применения зависит от скорости процесса. При этом может использоваться сварка меди полуавтоматом или автоматом.

Технология сварки меди заключается в следующем.

Производится очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений, для чего используется любой растворитель.
Затем счищается оксидная пленка с помощью железных щеток, наждачки или другим абразивным инструментом.
Далее производится сам процесс сваривания электродом.

Но так как толщина медных деталей может варьироваться в больших пределах, то и сам режим сварки будет отличаться. К примеру, для соединения заготовок толщиною 6-12 мм, необходимо разделать кромки так, чтобы образовался V -образный зазор. При этом угол между кромками должен быть в пределах 60-70°. Если используется двусторонняя сварка, то угол можно уменьшить до 50°. Зазор между деталями создается путем сдвига заготовок, чтобы между ними образовалась щель шириною 2,5% от длины самого сварочного шва.

Если раздвижение деталей не производится, то необходимо провести их прихватку. Прихватка проводится неполным проваром шва длиною по 30 мм через каждые 300 мм. При этом должен сохраняться зазор размером 2-4 мм. При самой сварке меди инвертором, доходя до прихватки, ее необходимо удалить, сбив любым ударным инструментом. Потому что двойной провар меди приведет к изменению ее структуры и появлению дефектов внутри сварочного шва.

Если свариваемый металл имеет толщину больше 12 мм, то лучше использовать Х-образную разделку кромок, а соответственно и двустороннюю обварку. Если по каким-то причинам использовать данную разделку невозможно, то можно использовать V -образную. Правда, придется полностью заполнять зазор, на что уйдет больше электродов и времени.

Полезные советы

Стыковые соединения варить лучше на подкладках, которые будут понижать температуру в зоне сварки и не давать металлу утекать сквозь зазор. Здесь можно использовать подкладки стальные, медные, графитовые и другие. Ширина подкладки 40-50 мм.
Перед сваркой меди электродом необходимо кромки подогреть до 300-400С.
Стержень электродов, используемых для сварки медных сплавов, должен изготавливаться из меди или бронзы с легирующими добавками (кремний, марганец и так далее).

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка меди аргоном – это еще один вариант соединения медных заготовок. Для этого используется постоянный ток прямой полярности, вольфрамовый неплавящийся электрод и присадочный материал из меди, бронзы или медно-никелевого сплава марки МНЖКТ.

Перед началом работ кромки стыка прогревают до 800С. Сварку ведут справа налево, присадочный пруток впереди горелки. Дуга короткая.

Сваривание угольными и графитовыми электродами

Эта разновидность сварки медных сплавов применяется редко. Угольные электроды используются при соединении заготовок толщиной до 15 мм, графитовые больше данной величины. Режим сварки:

Ток постоянный.
Полярность прямая.
Присадочный стержень в сварочную ванну не погружают. Расстояние 5-6 мм.
Процесс производится в защитном флюсе. Его наносят на присадочный стержень, который предварительно обмакивается в жидкое стекло.
Зазор – 0,5 мм.
Используется подкладка асбестовая или графитовая.
Медь толщиною до 5 мм варится без предварительного подогрева.
Сваривание необходимо проводить за один проход.

Сварка меди и алюминия

Два этих металла можно сварить двумя способами: контактной сваркой и замковым соединением. В первом случае необходимо учитывать, что алюминиевый материал обладает низшей температурой плавления, чем медь. Поэтому при стыковке нужно алюминиевую заготовку брать длиною больше, на поправку плавления.

При сварке рекомендуется проводить обдув зоны сваривания, используя для этого азот. Воздух здесь не пойдет, он тут же будет образовывать оксидную пленку. Если свариваются медные и алюминиевые трубки, то их необходимо надеть на стержень, состыковав в одной точке.

Замковое соединение – это когда на пластину из алюминия накладывается плоская деталь из меди. При этом производится сварка медной заготовки по периметру. При этом ширина шва должна быть равна толщине медной накладки. Процесс проводится с использованием графитовых вставок, которые и будут формировать шов соединения.

Сварка меди со сталью

Варить медь со сталью сложно, но можно. Для этого используются все те же методы, что и при сварке двух стальных заготовок. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это разная температура плавления металлов. Поэтому при формировании кромок нужно кромку стальную делать более длиной (в 3,5 раза) и тонкой, чтобы в процессе сварки тонкий металл начинал быстрее плавиться.

Если сварка производится угольными электродами, то процесс проводится на постоянном токе прямой полярности. Длина дуги 14-20 мм, ее напряжение 40-55 вольт, а сила тока 300-550 ампер. Сварка проводится в защитном флюсе, который имеет точно такой же состав, как и при сварке медных сплавов. Сам флюс засыпается в зазор между заготовками.

Иногда встречаются ситуации, когда надо приварить медную шпильку к стальной детали. Для этого нужно применять обратную полярность, сам процесс проводится под флюсом без предварительного прогрева кромок. Стальные шпильки к медным деталям привариваются плохо, поэтому на шпильку надевают в натяг медное кольцо, которое и приваривается к медной заготовке.

Вот такие способы сварки медных сплавов и заготовок, которые сегодня применяются в промышленности и в домашних мастерских. Обязательно посмотрите видео, размещенное на этой странице сайта.

При описании технологии сварки применены термины, изложенные в § 3.
Для проводников тока применяют медь марки МО с содержанием меди 99,95% или марки Ml с содержанием меди 99,90% по ГОСТ 434-71.
Промышленность выпускает шины прямоугольные, круглые и профиля «труба круглая» по ГОСТ 617-72.

Сварка меди благодаря ее физико-химическим свойствам вызывает значительные трудности. Медь обладает высокой теплопроводностью (почти в 2 раза превышающей теплопроводность алюминия и в 5 раз теплопроводность стали), поэтому при сварке приходится применять более мощные источники сварочного тока или выполнять сварку с предварительным разогревом шин.
Повышенная жидкотекучесть меди затрудняет процесс формирования шва, особенно в вертикальном положении, и делает сварку невозможной в потолочном положении.
На воздухе, при нормальной температуре, химическая активность меди невелика, и только при наличии влаги и сернистого газа она покрывается зеленовато-серой пленкой сернокислой соли, предохраняющей металл от дальнейшего окисления.
При нагреве до +300°С медь начинает активно соединяться с кислородом воздуха, образуя окись меди СuО (черный кристаллический порошок) и закись меди CuO2 (темно-красный кристаллический порошок), которые, соединяясь с медью, дают эвтектику*, обладающую плохими литейными качествами, что затрудняет образование плотного шва без пор. Наличие в сплаве окиси и закиси меди снижает прочность сварочного соединения.
*Эвтектика — смесь веществ, которая имеет наиболее низкую температуру плавления или таяния по сравнению со смесями тех же веществ, взятых в других соотношениях.

Расплавленная медь хорошо растворяет водород, а при наличии в расплаве закиси меди водород, реагируя с кислородом закиси меди, образует водяные пары, которые ухудшают качество шва, способствуя образованию пор и волосяных трещин в металле («водородная болезнь»).
Для повышения качества при сварке меди следует принимать меры против проникновения в сварочную ванну вредных для меди газов и влаги, ухудшающих сварной шов.
Для защиты сварочной ванны служат флюсы, которые, находясь во время сварки в расплавленном состоянии, растворяют пленку окиси, превращая ее в легкоплавкий шлак, а также защитные газы.
При выборе того или иного способа сварки учитывают требования, предъявляемые к сварным соединениям,
объем предстоящих работ, наличие аппаратуры и мате риалов.
Соединение вне зависимости от способа сварки должно быть охлаждено водой после окончания сварки для повышения пластичности и сохранения мелкозернистости шва.

Сварка угольным электродом.

Медь при расплавлении обладает высокой жидкотекучестью, поэтому сварку угольным электродом приходится вести в нижнем положении и тщательно заформовывать место сварки с помощью подкладок и брусков. Для обеспечения провара корня и формования обратной стороны шва в подкладках делают канавки, а в формующих брусках — лунки.
Таблица 15
Режимы сварки медных шин угольным электродом

Сварку выполняют на постоянном токе на прямой полярности (минус источника тока на электроде). На шинах толщиной 12 мм и выше разделывают кромки под углом 25е. При толщине 10 мм и ниже разделку кромок не выполняют.
Зазор между торцами шин, глубина и ширина канавок в подкладке приведены в табл. 15. Перед сваркой торцы шин и присадочный металл очищают от пленки окиси и загрязнений, после чего обезжиривают чистым бензином, ацетоном или уайт-спиритом. Очистку производят чистыми и обезжиренными проволочными щетками из проволоки диаметром 0,15 мм. В качестве присадочного металла применяют проволоку из меди марки МО или Ml.
Диаметр проволоки принимают в зависимости от толщины свариваемого металла. Вместо проволоки можно применять прутки квадратного сечения, нарезанные из медных шин или листов, при этом сторону квадрата принимают равной рекомендуемому в таблице диаметру. При сварке шин толщиной 12— 15 мм и выше укладывают в корень шва проволоку из бронзы марки БрКМцЗ-1 диаметром 2—3 мм и добавляют немного медно-фосфористого припоя. Это способствует повышению качества сварного соединения (уменьшает вероятность образования трещин в сварных швах).
Для удаления пленки окиси с поверхности свариваемых шин, а также защиты жидкой сварочной ванны от окисления в процессе сварки применяют флюсы.
При сварке угольным электродом применяют флюс «борный шлак», состоящий из 95% переплавленной буры (Na2B407) и 5% металлического магния (Mg) в порошке. При отсутствии магния иногда применяют р качестве флюса и одну переплавленную буру, однако это ухудшает качество сварки. Для приготовления этого флюса сначала прокаливают буру в тигле при температуре 200—300°С. Тигель загружают на 7з> так как при прокаливании бура вспучивается.
После прокаливания буру смешивают с порошком металлического магния и плавят при температуре 750— 800°С. После расплавления всего объема борного шлака его выливают на лист из нержавеющей стали и прикрывают листовым асбестом, так как он при остывании трескается и куски его разлетаются в разные стороны. Остывший флюс размалывают и просеивают через сито, имеющее не менее 1000 отверстий на 1 см 2 . Для приготовления флюса нельзя применять непрокаленную буру, разводить флюс в воде или в жидком стекле, так как в этих случаях в сварочную ванну будет вноситься дополнительно влага. Флюс в виде сухого порошка наносят на кромки свариваемых медных шин и на присадочный пруток. При сварке часть флюса сдувается дугой, поэтому сварщик в процессе сварки., опуская присадочный пруток в сосуд с порошком флюса, переносит его в сварочную ванну. К разогретому концу присадочного прутка порошок флюса прилипает в виде Шарика.

Шины толщиной до 6 мм сваривают за один проход без предварительного разогрева. При шинах толщиной 8, 10, 12 мм и более применяют предварительный разогрев кромок шин, в этом случае сварку выполняют за два прохода. Сначала разогревают кромки, начиная с конца шва, наиболее удаленного от сварщика, или справа налево. Разогрев выполняют растянутой (длиной 15—25 мм) дугой, при этом следят, чтобы кромки шин плавились на всю толщину и расплавленный металл заполнил канавку в подкладке. При разогреве присадочный металл не вводят. В конце разогрева дугу концентрируют в начале шва до образования сварочной ванны, которую сварщик в процессе работы перемещает в направлении сварки.
Во время сварки в правой руке сварщика находится электрододержатель, а в левой — присадочный пруток, которые сразу после образования ванны погружают в расплавленный металл, перемещая его за электродом
В процессе сварки сварщик производит возвратно-поступательные движения электродом и присадкой так, чтобы расстояние между ними оставалось постоянным (8—10 мм), при этом одновременно присадочным прутком перемешивают ванну.

Рис. 26. Сваренные пакеты медных шин для дуговой электропечи.
Присадочный пруток нельзя вынимать из сварочной ванны до окончания сварки, так как это вызовет попадание окислов в сварной шов, ухудшит качество сварки и приведет к образованию трещин в шве. По этой же причине нельзя вводить присадочный металл в сварочную ванну каплями. Немедленно после сварки швы охлаждают водой.
Это способствует повышению пластических свойств соединения, сниженных в процессе сварки. Сваренные пакеты медных шин для дуговой электропечи показаны на рис. 26.
При сварке шин толщиной 25—30 мм шины предварительно нагревают на горне или разогревают пропано-кислородной горелкой до вишнево-красного цвета (650— 700°С). Перед сваркой шины укладывают с небольшим уклоном (4—5°) с тем, чтобы расплавленная медь не затекала вперед дуги и не препятствовала расплавлению нижних кромок. Сварку выполняют в три прохода. При первом проходе, который сварщик начинает с конца шва и ведет к началу, расплавляют нижние кромки шин и заполняют канавки в подкладке. Во время разогрева сварщик следит за полным расплавлением кромок. Во время первого прохода закладывают основу доброкачественного шва. При этом проходе присадочный металл <не вводится. При втором проходе дугу концентрируют в начале шва до образования сварочной ванны, в которую вводят присадочный пруток, и начинается интенсивное плавление присадочного прутка и свариваемых кромок. При третьем проходе заканчивается формование шва.
Сварку шин внахлестку выполняют в тех же режимах, что и сварку встык. Шов формуют угольными брусками для предохранения от растекания расплавленного металла.
При монтаже электролизеров в тех случаях, когда для бортовых шин применяют медь (электролизеры меди, никеля и др.), возникает необходимость приварки перемычек 10x100 мм между тяжелыми бортовыми шинами толщиной 30 мм и более и блюмсами 40X40, 60X60, 92 X92 мм и др.
Наиболее рациональным является приварка на МЭЗ отрезков шин 10x100 мм как к блюмсам, так и к бортовым шинам с тем, чтобы на монтаже выполнялась лишь сварка этих отрезков между собой. В этом случае значительно уменьшается объем работ в монтажной зоне.
Приварка отрезков шин к бортовым шинам и блюмсам может выполняться как внахлестку, так и встык.
Наиболее правильным является приварка встык (рис. 27,с). В этом случае экономится медь, и, кроме того, стыковой шов значительно прочнее нахлесточного. Отрезки приваривают к верхней кромке бортовой шины или к ребру блюмса в специальном приспособлении (рис. 27,6), обеспечивающем формование шва. При сварке необходимо предварительно нагреть бортовую шину или блюмс до темно-красного цвета (650—700°С) При подготовке к сварке между бортовой шиной или блюмсом и отрезками шин устанавливают зазор 6 8 мм. Ток при сварке равен 700—800 А. Дугу направляют преимущественно на блюмс или на бортовую шину.

Рис. 27. Приварка перемычек между бортовой шиной к блюмсом.
а - отрезок шины 10x100 мм. приваренный к бортовой шине 30X500 мы: б брусок для формовки шва; в — отрезок шины 10X100 мм. приваренный к блюмсу 92x92 мм; г — отрезок шины 10X100 мм, приваренный к блюмсу, но загнутый под углом 45°; д — перемычка, приваренная к бортовой шине и блюмсу; 1 — бортовая шина; 2 — блюмс; 3 — формующий брусок: 4 — отрезок шины 10X100 мм; 5 — перемычка.

При монтаже блюмсы устанавливают на ребро, но так как приварка отпаек, расположенных под углом 135° к блюмсу, вызывает значительные трудности, приварку выполняют под прямым углом (рис. 27,в) и сразу после сварки легкими ударами молотка отгибают ее на требуемый угол.
Иногда необходимо произвести сварку отрезков блюмсов размером 40X40; 60X60 или 92 X92 мм. В этом случае на свариваемых блюмсах производят разделку кромок и устанавливают их в специальном приспособлении. Основным условием сварки является предварительный разогрев блюмсов до 650—700°С. Ток при сварке равен 1100—1200 А. Сварку выполняют так же, как сварку шин толщиной 30 мм и более. Во время сварки поддерживают интенсивное плавление свариваемых кромок и присадки. После сварки шов охлаждают водой. Если сварной шов имеет недопустимые дефекты, его разрезают и шины заваривают вновь.

Резку медных шин или блюмсов можно также произвести угольной дугой. Резка достаточно эффективна, она может быть использована и при подготовке кромок блюмсов. Перед резкой шины или блюмсы предварительно нагревают до температуры не менее 800сС. Ток при этом поддерживают около 1000 А. Время резки блюмса 92 X92 мм не превышает 3—4 мин. Однако качество реза, выполненного таким методом, значительно хуже, чем при механической резке.

Сварка металла

Сварка меди часто применяется в быту и промышленности, что объясняется особыми свойствами материала. Для получения качественного соединения нужно строго следовать технологии, правильно выбирать присадочную проволоку, использовать подходящий аппарат.

Трудности сваривания меди в домашних условиях

Сложность сварки этого металла может заключаться в таких особенностях:

При нагревании медь взаимодействует с кислородом, образуя прочный оксидный налет. Температура плавления такой пленки высока, поэтому следует принимать меры по предотвращению течения окислительной реакции.
Медь сильно расширяется при нагревании. Этот показатель у нее в 1,5 раза превышает таковой у стали. В процессе остывания металл дает выраженную усадку.
При контакте с воздухом медь поглощает кислород. Это приводит к формированию неоднородного шва с пустотами и посторонними включениями.
Из-за высокой теплопроводности медные заготовки быстро перегреваются и остывают. Это негативно отражается на прочности сварного соединения.
Повышенная текучесть расплава усложняет сварку габаритных деталей. Полностью проплавить одну сторону конструкции не удается. Сварщик сталкивается с трудностями и при формировании потолочных или вертикальных швов.
Медь частично утрачивает прочность и пластичность при нагревании до +2000 °С. При температуре +5500 °С эти свойства полностью теряются.

Как примеси влияют на свариваемость меди

Наличие других веществ в составе сплава могут делать его более хрупким или менее пластичным, способствовать возникновению дефектов сварного шва. Материал может содержать примеси с температурой плавления, отличающейся от таковой у основного металла. Это усложняет процесс сварки, снижает качество получаемого соединения.

Примеси в чистой меди обнаруживаются всегда. Поэтому на практике рабочий процесс представляет собой сварку сплава, при которой используют флюсы или защитную газовую среду. Рекомендуется применение присадочной проволоки с содержанием кремния, марганца, алюминия.

Вещества делают структуру соединения однородной, помогают получать нужные технические характеристики.

Подготовка материала перед работой

Перед началом сварки меди полуавтоматом выполняют следующие действия:

Обезжиривают кромки деталей растворителем. Металлической щеткой или наждачной бумагой снимают оксидную пленку.
Очищают поверхности от пыли и грязи, удаляют посторонние элементы из обрабатываемой зоны.
Если толщина деталей не превышает 1 см, срезают фаски с одной стороны. Двусторонняя обработка требуется при сварке более массивных заготовок.

Особенности выбора электродов для меди

Для сварки такого материала применяют покрытые специальными составами стержни. Рекомендованы легированные марганцем, кремнием или бронзой электроды. Используемые в качестве покрытия вещества препятствуют образованию оксидной пленки, делают сварное соединение однородным. При выборе стержня учитывают необходимость:

поддержания стабильной дуги;
предотвращения окисления меди;
профилактики появления шлаковых включений, пор, раковин.

Как настроить режим сварки

Скорость ведения электрода выбирают с учетом геометрии формируемого шва.

Используемые для меди припои

Применение флюсов помогает повысить качество соединения, уменьшить число дефектов, сделать конструкцию более прочной. По свойствам припои делятся на высоко- и низкотемпературные.

Высокотемпературные флюсы

Такие припои сохраняют свои качества при нагревании до +1100 °С. В состав средств входят кремний, серебро, цинк, медь, фосфор. Большая часть составов может использоваться при сварке меди и стали или других металлов.

Низкотемпературные флюсы

Такие средства предназначены для использования при нагреве до 450 °С. Их применяют при сварке материалов с низкой температурой плавления.

В состав флюса входят свинец и сурьма. Для усиления антикоррозионных свойств добавляют цинк.

В общем о технологии сварки меди и сплавов на ее основе

Содержащий примеси металл отличается от чистого меньшей теплопроводностью. Поэтому для получения прочного соединения не требуется слишком высокая температура. Технология сварки любым способом состоит из нескольких основных этапов:

Подготовки деталей. На этом этапе соответствующим образом обрабатывают кромки, закрепляют заготовки в правильном положении.
Установку защитного экрана, препятствующего перегреву или быстрому остыванию. Это предотвращает образование трещин вокруг сварного соединения.
Включение и настройку выбранного сварочного аппарата.
Поджиг электрической дуги вне обрабатываемой области.
Нанесение флюса на электрод.
Однократное формирование сварного шва.
Отключение оборудования.
Медленное охлаждение конструкции.

Инструкция по сварке меди разными способами

Для соединения деталей из этого металла применяют полуавтоматические или инверторные сварочные аппараты. Выбор технологии зависит от вида оборудования, требований к швам.

Инверторная сварка

Устройство поддерживает стабильные силу тока и напряжение. Имеется несколько предустановленных режимов. Компактный прибор имеет небольшой вес, что облегчает его перемещение. Инструкция по сварке предписывает соблюдение таких правил:

Шов накладывают небольшими стежками, длина которых не должна превышать 4 см. При работе делают перерывы, препятствующие перегреву металла, способствующему появлению прожогов.
Электрод держат под наклоном 10-20°.
Перед тем как варить медь инвертором, правильно выбирают параметры тока и напряжения. При этом учитывают тип сплава, толщину деталей.

Допускается подключение проводов прямым или обратным способом.

При помощи полуавтомата

Этот тип оборудования применяется при формировании длинных соединений. Равномерная подача присадочного материала делает шов прочным, однородным. Нельзя совершать поперечные движения проволокой или электродом. Это приводит к появлению пор. Сварку полуавтоматом в домашних условиях начинают только после обработки кромки. Рекомендованные параметры сварки:

Сварка аргоном

Работа в газовой среде

В этом случае сварку осуществляют с использованием горелки. Перед началом работы сварщик должен изучить, в чем заключается сложность при сварке меди этим способом. Затруднения возникают на этапе расчета расхода газа:

при толщине заготовок до 1 см этот показатель составляет 15 л в минуту;
если работа ведется с более массивными деталями, расход стоит увеличить до 20-25 л в минуту.

Для равномерного прогрева толстых конструкций применяют 2 горелки. Повысить качество соединения помогают флюсы с содержанием бора.

Состав сварочной проволоки должен полностью соответствовать таковому у соединяемых изделий. Если это невозможно, выбирают максимально близкие варианты.

Выбор сварочного аппарата

Каждый агрегат используется для выполнения того или иного вида работ.

При использовании электродов

Для приварки проволоки

Для работы с медными проводами

В этом случае применяют такие устройства:

Особенности для разных электродов

Течение сварочного процесса во многом зависит от типа выбираемых стержней.

Сварка угольным электродом

Технология универсальна, поскольку допускается розжиг дуги между 2 стержнями, электродом и заготовкой или массой. Процесс напоминает сварку с горелкой. Для формирования сварного соединения используется проволока БрКМц3-1. Силу тока и напряжение рассчитывают с учетом характеристик металлоконструкции, состава сплава.

Инверторный угольный электрод

К сварке этим способом можно приступать только при наличии соответствующих навыков. При выполнении работ учитывают следующие особенности:

электрод удерживают под наклоном не более 30°;
сила тока должна составлять от 35 до 130 А (в зависимости от толщины заготовок).

Особенности при сваривании меди с разными металлами

Иногда возникает необходимость соединения разных материалов. Соблюдение некоторых рекомендаций помогает получить надежный, прочный шов.

Нихромовые детали

Заготовки из меди и нихрома сваривают, используя графитовые электроды. Они поддерживают стабильное горение дуги, длина которой зависит от напряжения. Стержень не плавится при нагревании до нужной температуры. В структуре стержня происходит термоэлектронная реакция, позволяющая варить нихром с медью при силе тока от 10 А. Преимуществами графитового электрода являются экономичность, отсутствие эффекта залипания.

С алюминием

Для дуговой сварки меди с этим металлом используют 2 способа:

Контактный метод. В этом случае учитывают разницу в температурах плавления. При стыковании берут более длинную алюминиевую заготовку. Сварочную ванну обдувают азотом. Воздух подавать в рабочую зону нельзя, это способствует образованию тугоплавкой пленки. При соединении труб элементы надевают на стержень, совмещая в одной точке.
Замковый способ. В этом случае на алюминиевую пластину накладывают плоскую медную заготовку. Шов формируют по периметру. Его ширина должна совпадать с толщиной полосы. Процесс ведется с применением графитовых вставок, формирующих соединение.

Сварка со сталью

Соединять детали из этих металлов сложно, но возможно. В этом случае применяются те же способы, что при сварке стальных деталей. Обращают внимание на разницу в температурах плавления материалов. Кромку стального элемента делают более длинной и тонкой, чтобы она начала плавиться быстрее. При работе с угольным электродом сварка ведется с током прямой полярности. Напряжение дуги составляет 40-55 В. Во время сварки используют флюс, предназначенный для работы с медью. Его вводят в промежуток между кромками.

Иногда возникает необходимость соединения стальной заготовки со шпилькой. В таком случае используют точечную сварку меди с обратной полярностью. Процесс ведется с использованием проволоки. Предварительный прогрев деталей не требуется. Заварить стальную шпильку на медной пластине сложно. Поэтому к заготовке прикрепляют кольцо. В него затем вставляют шпильку.

Полезные видео

Просмотр роликов, касающихся способов сварки, поможет освоить основные навыки, избежать возникновения ошибок.

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

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:

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.

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:

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.

Читайте также: