Подготовка материалов перед сваркой
Учитывая массу нюансов, с которыми мастер встретиться при сваривании деталей из латуни, в домашних условиях выполнить сварку будет сложно. Все же находятся умельцы, которые соединяют бронзу точно так же качественно, как и медь. Технология процесса заключается в следующем:
- Для сваривания деталей небольших толщин из латуни подогрев поверхностей не требуется, как в случае с алюминием. Это может пригодиться при работе с толстыми изделиями. Металл является менее теплопроводным, чем алюминий и медь.
- Чтобы шов был прочной по всей длине соединения, рекомендуется на листах толщиной до 1,5 мм выполнять отбортовку, чтобы присадочный материал покрывал стыкуемые части с наибольшей площадью. Если используются детали из листа более 1.5, но до 6 мм, то за счет расплавления кромок отбортовку проводить не потребуется. Для обеспечения качественного сварного соединения необходимо предусмотреть зазор не менее 1,5 мм в зависимости от толщины. При этом для достижения требуемого качества сваривания деталей проварка должна выполняться с обеих сторон.
- Работая с листами толщиной от 6 до 25 мм, потребуется в обязательном порядке выполнить предварительную подготовку торцов для сваривания. Обработка выполняется по V-образной технологии, то есть снимается кромка с каждой стороны листа, острая кромка остается тупой и составляет 3-4 мм. В таком случае делать зазоры следует аккуратно, так как при их слишком большой величине прочность соединения ухудшается, а при полном контакте детали могут деформироваться.
На этом подготовительные работы заканчиваются, можно приступать к самому процессу сварки.
Газовая
Безусловно, варить поверхности изделий из латуни можно и газовым аппаратом. Но в этом случае работу надо осуществлять с максимальной скоростью. Если горелка будет двигаться медленно, то в шве будут образовываться поры – это опять же связано с особенностями плавления цинка. В конечном счёте, скорость работы должна быть равна примерно 25 см в минуту.
Сварку газовым аппаратом нужно выполнять без поперечных колебаний, иначе изделие из латуни начнёт расплавляться. Горелку специалисты советуют держать под прямым углом к поверхности изделия. А присадочную проволоку необходимо во время процесса располагать под углом примерно в 30 градусов к свариваемым кромкам.
Технические характеристики
Электроды для сварки чугуна не отличаются особо качественными характеристиками, которые выдвигаются к другим металлам, так как сам чугун обладает уникальными свойствами твердости, тянущими за собой хрупкость и прочие негативные моменты. К примеру, здесь достаточно высокий расход материала при наплавки, так как на 1 кг шва нужно на 80% больше электродов, но для чугуна это вполне приемлемо. На примере электрода марки ЦЧ4 можно рассмотреть, какими свойствами обладают данные изделия:
| Сопротивление временное на разрыв, Н/мм2 | Твердость, НВ |
| 480–510 | 160–190 |
| Производительность наплавления, г/мин | Выход металла наплавки, % | Расход количества электродов на 1 кг металла наплавки, кг |
| 18,0 | 115,0 | 1,80 |
Марки
Существуют различные марки электродов для сварки чугуна. Здесь указан перечень основных из них, которые встречаются в практике сварщиков, а также разъясняется, зачем каждая из них предназначена и какими особенностями обладает.
МНЧ2 – это универсальная марка, которая подходит практически для любой разновидности чугуна. Их применяют для ликвидации бракованных участков литья. Они хорошо подходят для наплавки металла. Это электроды для постоянного тока на обратной полярности. Они подходят для применения в любом пространственном положении.
Электрод для сварки чугуна МНЧ-2
ОЗЧ2 – данная марка лучше всего проявляется при сваривании серого и ковкого чугуна. Главной особенностью является возможность использования без предварительного подогрева. Но для них недоступна потолочная сварка, так что приходится использовать только вертикальную и нижнюю.
Электрод ОЗЧ-2
ЦЧ4 – подходит как для горячей, так и для холодной сварки. Они используются сугубо в нижнем положении. Они используются как электроды для сварки чугуна со сталью. Сварка проводится при постоянном токе, кроме случаев с высоким напряжением, когда лучше применять переменный.
Электрод ЦЧ-4
ОЗЖН1 – данная марка применяется исключительно при холодной сварке. С ее помощью можно соединять высокопрочный и серый чугун. В вертикальном и нижнем положении можно проводить соединение при больших объемах металла.
Электрод ОЗЖН-1
ОК92.18 – эта марка используется только с предварительным подогревом. Может свариваться как на постоянном, так и на переменном токе. Очень чувствительна к выбору режима.
Электрод ОК92.18
Обозначение и маркировка
Маркировка электродов для чугуна зачастую содержит информацию о составе, что входит в изделие. Ведь железо хоть и является основным металлом для большинства марок, но помимо него встречаются и другие весомые примеси, не говоря уже о тех случаях, когда в качестве основы выступает никель. На примере марки МНЧ2 можно рассмотреть принцип формирования маркировки:
- М – в электроде содержится медь, которой в данном случае около 30%;
- Н – в электроде содержится никель, которого в данном случае 66%;
- Ч – материал предназначен для сваривания чугуна;
- 2 – номер марки, так как в серии есть и другие изделия с похожим составом, но различным соотношением элементов.
Выбор электрода для сварки чугуна
Электроды для сварки чугуна подбираются под конкретную марку. Существует много сортов данного металла, которые отличаются по свойствам. Это может быть обыкновенный, ковкий, серый и прочие. Естественно, что под состав каждого из них и требуется подбирать свой металл стержней, хотя и вытрясаются универсальные марки, которые подходят практически для любого случая. Таким образом, состав является первоочередным фактором, который влияет на выбор расходного материала.
Помимо этого нужно обращать внимание на обмазку. Ее подбирают сразу к тем условиям, для которых предназначены изделия
Но с учетом того, что основное и кислое покрытие оказываются достаточно различными по свои свойствам, об этом факторе не стоит забывать. Здесь также играет роль его толщина, особенно если речь идет о наплавке. Здесь нужно останавливаться на как можно более толстых моделях.
Толщина стержня также становится определяющим фактором, если сварка проводится с тонкими изделиями. Здесь нужно подбирать максимально точно, чтобы толщина диаметра совпадала с толщиной основного металла. В ином случае может появляться залипание или же в некоторых местах детали будут пропаливаться, что испортит заготовку.
Основные режимы и нюансы применения
Главной особенностью применение является работа с подогревом. Большинство марок требуют предварительного подогрева, а также поддержание шва в теплом состоянии с постепенным остыванием. Это помогает избавиться от возможных вкраплений кислорода и водорода, из-за чего образуются трещины, поры и другие виды брака.
| Величина диаметра, мм | Сила тока в нижнем положении, А |
| 3 | 65–80 |
| 4 | 90–120 |
| 5 | 130–150 |
Особенности
Сварка латуни в домашних условиях и на предприятии всегда связана с некоторыми трудностями. У новичков часто получаются непрочные пористые швы, которые не проходят никакой контроль качества. Все дело в особенностях латуни как металла, именно они способствуют ухудшению качества.
Самая главная особенность — это активное испарение цинка во время сварки. Дело в том, что цинк плавится при относительно низкой температуре (около 400 градусов по Цельсию). Из-за этого образуются летучие вещества, которые вступают в контакт с кислородом. В таких случаях на поверхности сварного соединения образуется видимый белый порошкообразный налет. Он способствует ухудшению качества шва. Чтобы избежать этих проблем нужно правильно подобрать оптимальный режим сварки.
Подготовка латунных изделий под сварку металлическими электродами
При подготовке латунных листов под сварку, сварные кромки необходимо тщательно зачистить не только по торцу, но и на расстоянии 15-20мм от будущего сварного шва.
Подготовка сварных кромок должна обеспечивать провар по все толщине при минимальном раскрытии сварных кромок. В случае если свариваемая толщина составляет меньше 3мм, ручную дуговую сварку не применяют. При сваривании латунных изделий большей толщины, сварку выполняют с технологическими зазорами, величина которых составляет 0,5-3,5 мм.
Зазор между свариваемыми деталями зависит от толщины свариваемых кромок, от характера сварного шва и от наличия подкладок. Например, при стыковом соединении латуни, толщиной 3-4мм, разделка сварных кромок не требуется и для провара достаточная величина зазора составляет 0,5мм, как для односторонней сварки, так и для двухсторонней. Двухсторонний шов рекомендуется выполнять в случае, когда сварка производится “на весу”, для обеспечения полного провара по всей толщине свариваемых кромок.
При толщине свариваемого металла s=5мм, рекомендуемый зазор составляет 1мм при сварке “на весу”. Если же сварка металла выполняется на специальных подкладках с формирующими канавками, то допускается зазор до 2мм.
При сварке латуни с толщиной, превышающей 5мм, рекомендуется выполнять V-образную разделку сварных кромок с суммарным углом раскрытия 60°. Сварку необходимо вести на подкладках. Допустимые зазоры составляют 2мм при s=6-7мм, 2,5мм при s=8-10мм и 3мм при s=11-20мм. По возможности, сварку латуни электродами рекомендуется выполнять в зажимных приспособлениях. Такой приём позволяет избежать больших деформаций свариваемой конструкции.
Особенности процесса
Работа по соединению цветных сплавов и литья черного металла в аргонной среде требует определенного навыка, поэтому варить новичку своими руками такие заготовки будет непросто. Выполняя сварочные работы, следует помнить, что титан, медь, алюминий, силумин и бронза имеют физические и химические различия по сравнению с чугуном и сталью. При расплавлении стали или цветных сплавов жидкий металл имеет свойство поглощать примеси, образующиеся в результате плавления под действием высоких температур, что приводит к наличию в сварочном шве пористости. Инертный газ, применяемый для защиты расплавленного металла, устраняет проникновение посторонних продуктов плавления в сварочную ванну, тем самым укрепляя шов.
Аргонодуговая сварка является универсальным методом, технология которого используется для ремонта кузовного железа, внутреннего угла двери автомобиля, алюминиевых элементов кузова и поддона картера, для установки дополнительного оборудования и сварки тонкого металла. Нередко для выполнения таких работ используется техника применения газа с поддувом, причем расход аргона даже в таком случае будет меньше, чем гелия при его применении. Детали могут соединяться встык или внахлест, чаще всего работу проводят неплавящимся электродом из вольфрама, а для розжига электродуги применяют осциллятор.
Основным моментом является предварительная подготовка металла к сварке: кромки, предназначенные для соединения, зачищают от поверхностной пленки оксидов, а затем обезжиривают с помощью растворителя. Основа сварки – подача неплавящегося электрода, который перед применением необходимо заточить под острым углом 25–30°, если предстоит соединить заготовки из титана, стали или меди. Для соединения алюминия затачивать электрод не нужно, так как при поджиге на нем образуется округлый наплыв, который и будет формировать сварочную ванну.
В зависимости от типа свариваемых материалов выбирается и присадка. Это может быть проволока из алюминия, нержавеющей стали, а также медно-никелевые или латунные прутки. Состав сплава у присадочных материалов указывается в соответствующем справочнике по маркировке, имеющейся на конце прутка
Кроме того, важно правильно выбрать и сам сварочный аппарат. Например, для соединения медной детали с алюминием, толщина которых не превышает 7 мм, потребуется мощное сварочное оборудование промышленного типа, которое дает мощность до 400–500 А
Настройка аппарата перед началом работы является важным условием, причем сила тока и напряжение выбираются исходя из размера вольфрамового или обычного электрода
Настройка аппарата перед началом работы является важным условием, причем сила тока и напряжение выбираются исходя из размера вольфрамового или обычного электрода.
У современных аппаратов имеется опция «Заварка кратера», она применяется для того, чтобы обеспечить плавное угасание дуги после того, как формирование шва будет завершено. Например, если выполняется соединение деталей, толщина которых 3 мм, то значение этого параметра ставят на показатель 2–3 сек. Кроме того, перед сваркой настраивают и предварительную продувку области проведения работ. Такое действие необходимо, чтобы в процессе выполнения работы не появлялись дефекты шва, так как в неостывшем металле появляется пористость. Последовательность выполнения сварочного процесса заключается в следующем:
- выполняется зачистка кромок, и если материал довольно толстый, то делают скосы для сварочного шва, а затем обезжиривают поверхность металла;
- все детали фиксируются специальными зажимами, после чего можно приступать к выполнению процесса сварки;
- осуществляют поджиг электрической дуги, причем если эта процедура контактная, то на горелке нажимают кнопку и электродом прикасаются к одной из кромок металла, а при бесконтактном розжиге такого касания делать не нужно;
- следующим этапом выполняют сварочную ванну, для этого допускается сделать несколько поперечных колебательных движений сварочным электродом по стыкуемому материалу в области сварного шва, при этом присадка должна начать плавление и равномерно распределяться в сварочной ванне;
- инертный газ в процессе работы обдувает место сварки, но это должно происходить умеренно, чтобы не разбрызгивать металл и не мешать его плавлению.
Опытные сварщики рекомендуют соединять тонкие листы металла без применения присадки. Чтобы выполнить сварочный шов, вольфрамовый электрод располагают под небольшим углом таким образом, чтобы кромка одного листа наплавлялась на кромку второго листа.
О сварке аргоном смотрите далее.
Виды технологий сварки изделий из латуни
Виды сварки латуни
В целом технология сварки медного сплава похожа на сваривание изделий из чистой меди. Выполнение соединения латунных изделий толщиной до 10 мм не требует предварительного подогрева элементов. При соединении более массивных деталей рекомендуется произвести местный подогрев до 350ºС.
Изделия толщиной до 6 мм можно сваривать с зазором от 1 до 2 мм без подготовки специальных кромок. При большей толщине элементов необходима V-образная или X-образная разделка швов.
Специалистами разработано несколько видов технологий эффективной сварки изделий и поверхностей из латуни. Конкретный вид выбирается в зависимости от наличия оборудования, источника электричества, условий проведения работ и требований к качеству сварного соединения.
Дуговая сварка латуни
Схема дуговой сварки
Для дуговой (электродуговой) сварки латуни применяется постоянный электрический ток, который вырабатывается источником большого тока при относительно невысоком напряжении. Напряжение подаётся на электрод и на соединяемую поверхность, в результате чего между ними возникает электрическая дуга.
Сварочный процесс латунных заготовок производится короткой дугой. Технология дуговой сварки основана на одновременном плавлении электрода и свариваемых деталей.
Дуговой вид сварки латуни предусматривает использование графитированных или толстопокрытых электродов из латунной проволоки, содержащей в составе, кроме меди и цинка, еще марганец, алюминий, железо и кремний.
Покрытие стержня таких электродов представляет собой слой обмазки, которая изготавливается из смеси жидкого стекла с сухими веществами:
Состав сварочного электрода
- марганцевой рудой;
- ферромарганцем;
- меловой крошкой;
- графитом;
- алюминием.
Эта технология допускает использование угольных электродов с присадкой, покрытой специальными флюсами. Сила тока и величина сечения электрода выбираются в зависимости от толщины свариваемых латунных деталей. Так, для деталей с толщиной стенки до 5 мм необходим ток в 250 ампер и угольный электрод с сечением 10 мм.
Для прочного и надёжного соединения элементов по технологии электродуговой сварки должны быть выполнены определённые условия:
- массивные детали необходимо предварительно прогревать;
- тонкие листы следует соединять одним проходом, поскольку многослойный метод вызывает увеличение количества трещин и пор в металле;
- толщина латунных листов на один проход не должна превышать 3 мм;
- с внутренней стороны под шов рекомендуется помещать асбестовую подкладку, чтобы избежать вытекания металла.
https://youtube.com/watch?v=cXTsYiyrEAM
Аргонная сварка латуни
Аргонная сварка – это вид дуговой сварки в среде защитного газа аргона, поэтому она ещё называется аргонодуговой. Такая технология является самой распространённой, так как обеспечивает требуемое качество работ и позволяет сгладить нежелательные последствия. Сварочный процесс с использованием инертного газа предназначен для сварки толстых заготовок латуни.
Сварка латуни аргоном — схема процесса
Перед началом работы необходимо зачистить поверхности до металлического блеска. Для удаления окисления используется азотная кислота, затем изделие следует промыть и просушить.
Латунь сваривается посредством длинной электрической дуги отдельными валиками, так как сплошной метод может прожечь изделие насквозь. Для получения качественного шва напряжение дуги в сварочной зоне необходимо постепенно уменьшать.
Для технологии аргонодуговой сварки используют как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды. В качестве неплавящегося элемента обычно применяется вольфрамовый электрод. Подходящим присадочным материалом является бронзовый или фосфорный пруток. Присадочная проволока заделывается в шов вручную. Весь процесс сопровождается характерным треском, который обусловлен выделением цинковых паров.
Достоинства аргонной сварки:
Ориентировочные режимы сварки латуни
- нет необходимости в применении дорогостоящих электродов и флюсов;
- технология является качественной и относительно безопасной;
- сварка осуществляется с хорошей скоростью;
- достигается результат требуемого эстетического уровня;
- в процессе работы производится выдувание вредных отходов инертным газом;
- сварные швы не покрываются шлаковой коркой;
- аргон защищает кромки свариваемых деталей от возникновения на них оксидных корок.
Особенности сварки латунных изделий в среде аргона
Сварка латуни, которая осуществляется в среде инертного газа аргона, используется в основном в тех случаях, когда необходимо соединить детали, толщина которых превышает 5 мм. Источником тепла при использовании данной технологии является электрическая дуга, горящая между электродом и поверхностью соединяемых деталей. Электрод фиксируется в токопроводящем зажиме горелки, через сопло которой в зону сварки подается защитный газ. Сам сварной шов формируется за счет использования присадочного материала, состав которого должен максимально соответствовать составу соединяемых изделий.
Медно-фосфорный пруток для сварки латуни
Плавление присадочного материала, подаваемого в зону выполнения сварки вручную, также обеспечивает электрическая дуга, горящая между электродом и деталями.
Прежде чем приступать к сварке латуни, необходимо тщательно очистить поверхности соединяемых деталей от загрязнений и оксидной пленки. Показателем качества такой очистки служит металлический блеск, который должен появиться на поверхности латунных изделий. Оксидная пленка с заготовок из латуни легко удаляется при помощи азотной кислоты. После такой обработки необходимо промыть поверхности горячей водой.
При сварке изделий из латуни можно услышать необычный треск: он вызывается активным выделением паров цинка. Пары цинка, кроме того, окрашивают сварочную дугу в непривычный цвет, который хорошо заметен даже на видео этого процесса.
Ориентировочные режимы сварки латуни вольфрамовым электродом
Технология сварки изделий из латуни отличается еще и тем, что соединение выполняют не сплошным швом, а отдельными валиками, аккуратно заполняя расплавленным присадочным материалом зазор между деталями на всю его глубину. Соблюдать данное требование необходимо потому, что при выполнении сплошного шва очень велик риск прожига соединяемых деталей.
Есть еще одно правило, которому необходимо следовать при сварке изделий из латуни. При заполнении присадочным материалом кратера шва надо постепенно уменьшать напряжение дуги и увеличивать ее длину, а затем просто отвести электрод в сторону. Посмотреть, как это выполняется практически, можно на обучающем видео.
Сварка латуни с металлами и сплавами
Технология сварки латунных элементов с другими металлами имеет свои особенности, так как на прочность соединения влияют различные физико-химические характеристики сплавов. Чаще всего используется сварка с применением неплавящегося вольфрамового электрода. Хороший результат даёт проведение работ в специальной камере, условия в которой находятся под постоянным контролем.
Разновидности дуговой сварки
Наиболее распространённым является соединение медного сплава со стальными поверхностями. В результате на стали под слоем латуни нередко появляются трещины. Чтобы избежать такого недостатка, рекомендуется в качестве элемента соединения выбирать никелевый сплав. Для сваривания латунной детали с легированной нержавеющей сталью используется присадочный латунный пруток.
Соединение титановых поверхностей с латунными заготовками приводит к созданию хрупких конструкций. Для обеспечения прочности шва следует применить промежуточные титановые вставки. Такие вставки усиливаются методом легирования титана ниобием или молибденом. Физические свойства ниобия сходны с титаном, поэтому этот сплав хорошо контактирует с латунью.
Сварка латуни может производиться самостоятельно без привлечения специалистов по той технологии, которая наиболее подходит для проведения работ. В любом случае процесс должен проходить на открытом воздухе, или в помещении, оборудованном мощными вытяжными устройствами. При этом не следует забывать о средствах индивидуальной защиты:
- маске;
- перчатках;
- очках;
- респираторе;
- специальной одежде.
Технология сварки латуни металлическими электродами
Режимы сварки латуни
Для сварки латуни вышеуказанными электродами, выбирается постоянный ток обратной
полярности, кроме электрода №3 (3Т). Для данного электрода лучшим вариантом
будет применение постоянного тока прямой полярности.
Величину сварочного тока определяют из расчёта 27-40А на миллиметр диаметра
электрода. Для электродов диаметром 7-8мм выбирают нижний предел этого значения.
Напряжение электрической дуги зависит от диаметра используемого электрода.
Обычно его величина составляет 26-30В при пульсирующей дуге. При этом угар цинка
из латунных изделий будет минимальным. Скорость сварки, при вышеуказанных режимах,
составляет не менее, чем 0,25м/мин.
Техника сварки
Дуговую сварку латуни, чаще всего, выполняют стыковыми однослойными швами.
В зависимости от толщины латуни, эти швы выполняются при наклоне изделия на
угол 10-30° относительно горизонта. Возможно сваривание многослойными швами.
При этом, каждый слой тщательно зачищают перед нанесением последующего слоя.
Сварку рекомендуют выполнять на подкладках. Тавровые и угловые соединения выполняют
с поворотом соединения на 45° («в лодочку»). Это позволяет равномерно
и качественно проварить оба катета шва.
При сварке, электродом совершают возвратно-поступательные движения. При обрыве
дуги зажигать её необходимо на наложенном шве за кратером обрыва. Это необходимо
сделать для хорошего провара кратера. В случае, когда свариваются длинные конструкции,
применяют обратно-ступенчатый способ выполнения шва или сварка «на выход»,
т.е. сварной шов выполняют, начиная с середины соединения, в разные стороны.
Заварка латунных отливок выполняется так же, как и сварка отливок из бронзы.
Подготовка металла
Латунные изделия обладают меньшей теплопроводностью, чем медные. Поэтому при работе с деталями небольшой и средней толщины не нужен дополнительный подогрев. При значительной толщине требуется местный нагрев непосредственно перед работой.
В зависимости от толщины кромок детали, выполнятся разделся в стык. Если толщина листа латуни превышает 1,5 миллиметра, то лучше всего сделать борты, ширина которых должна составлять две толщины свариваемой стенки.
Если кромки вашего металла находятся в диапазоне толщины 1.5-6 миллиметров, то можно их не подготавливать, но при этом сделать зазор в 1-2 миллиметра. Если вы используете подкладки, то его можно сделать вплоть до 3-4 миллиметров. Чтобы полностью проварить место стыка используют заварку с двух сторон.
Если толщина вашего изделия довольно большая и составляет 6-25 миллиметров, то рекомендуется V-образная разделка. Но если есть возможность, то лучше выполнить X-образную разделку. При этом углы раскрытия с двух сторон должны составлять 30-45 градусов. Кромки стыка нужно будет притупить на 4 миллиметра. Чем больше вы делаете зазор, тем сильнее снижается качество шва. А на низких зазорах возрастает напряжение, и, как следствие, шов может деформироваться.
Особенности сваривания латуни
Тем, кто решил заняться сваркой латуни в домашних условиях, необходимо учитывать особенности цветного сплава. Хотя по физическим свойствам латунные сплавы схожи с медью, из-за высокого содержания цинка (его бывает 40%) латунь намного капризнее. Температура плавления меди – 1080°С, цинка всего 420°С. Он начинает выгорать в процессе работы, вскипает при 950°С. В рабочей зоне образуются ядовитые пары и белый налет на металле, он мешает разогревать заготовки.
Расплавленный цветной металл способен насыщаться водородом, шов становится рыхлым, пористым, начинает трещать. Прочность у такого соединения небольшая. Для получения полноценного шва необходимо предусмотреть:
- защиту свариваемых деталей от перегрева, с этой задачей справляется флюс или шлаковая обмазка;
- локализовать водород, чтобы он не соприкасался с ванной расплава – необходимо увеличить приток кислорода или прикрыть рабочую зону инертным аргоном, препятствующим окислению.
Учитывая особенности латунных сплавов, нетрудно предположить, что варить их можно электродуговой, газовой или аргонодуговой сваркой.
