Медь — это уникальный металл, который широко используется в электротехнике, сантехнике, теплообменниках и других отраслях благодаря своей высокой теплопроводности, коррозионной стойкости и пластичности. Однако сварка меди требует особого подхода из-за высокой теплопроводности и склонности к окислению.
Особенности меди
Медь — это металл, который отличается:
- Склонностью к окислению. При нагреве на поверхности меди образуется оксидная пленка, которая ухудшает качество шва. Расплавленный металл активно поглощает кислород и водород, из-за чего в шве образуются трещины и поры. Чтобы предотвратить окисление, сварочную зону защищают от проникновения воздуха газовой средой.
- Повышенной теплопроводностью. По этой причине нужна дуга с большой тепловой мощностью и способностью симметрично выводить тепло из зоны сварки.
- Высоким коэффициентом линейного расширения. Он в 1,5 раза больше, чем у стали, что вызывает большую усадку при затвердевании, приводящую к возникновению горячих трещин. Чтобы этого не допустить, изделие предварительно прогревают в печи или при помощи горелки.
- Высокой текучестью. В расплавленном состоянии медь становится очень жидкой, что затрудняет формирование шва. На меди сложно делать швы на потолке или вертикальных конструкциях. Даже при небольшом перегреве металл начинает стремительно стекать вниз. Для решения проблемы создают маленькую сварочную ванну, чтобы расплавленный металл быстрее остыл.
- Необходимостью защиты от прожогов металла. Для сварки медных изделий стыковыми швами и в нижнем положении нужны графитовые, асбестовые подкладки или флюс. Это поможет предотвратить образование прожогов.
- Влиянием примесей. Примеси свинца, мышьяка и другие затрудняют сварку. При сварке медь не должна загрязняться примесями.
Методы сварки меди
1. Ручная дуговая сварка (MMA)
- Используется для сварки заготовок толще 2 мм. При этом, исходя из размера заготовки, выбираются параметры электрода и режим сварки. Например, для тонких листов (2-3 мм) достаточно диаметр электрода варьируется от 2 до 4 мм, а ток — от 100 до 160 А.
- Электроды должны быть покрыты специальным составом, например, с добавлением фосфора или кремния, чтобы нейтрализовать оксидную пленку.
- Совет: перед сваркой нагрейте заготовку до 300-500 °C, чтобы снизить теплопроводность меди.
2. Аргонодуговая сварка (TIG)
- Наиболее популярный метод для сварки меди. Швы, полученные данным способом, прочны, аккуратны и долговечны. Используется прямой либо переменный ток.
- Используется вольфрамовый электрод и присадочный пруток из меди или ее сплавов (например, медь с кремнием или фосфором). Рекомендуется выбирать пруток с меньшей температурой плавления, чем у обрабатываемого материала
- Защитными газами при работе выступают азот, гелий, аргон. Последний предпочтителен, поскольку меньше расходуется, снижает вероятность появления пор на шве, гарантирует высокое качество шва.
- Совет: используйте аргон высокой чистоты (99,9%) для защиты сварочной зоны.
3. Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG)
- Подходит для сварки меди средней толщины.
- Используется проволока из меди или ее сплавов.
- Совет: применяйте импульсный режим для лучшего контроля над процессом.
4. Газовая сварка
- При сварке в небольших объемах медь можно варить газовой сваркой - ацетиленовой газовой горелкой. Ацетиленовые горелки используют в связи с тем, что температура нагрева ацетиленовой горелки выше, чем пропановой. Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов. Легирование металла производится присадочной проволокой для меди и ее сплавов. Во время сварки тяжелых конструкций (более 10 мм толщиной) используется две горелки: одна для прогрева металла, вторая для самой сварки.
- В качестве присадочного материала применяются прутки из меди с добавлением фосфора.
- Совет: используйте нейтральное пламя, чтобы избежать окисления.
Практические советы по сварке меди
1. Подготовка металла
- Очистите поверхность меди от грязи, масла и окислов. Используйте металлическую щетку или растворитель.
- Кромки зачищаются, а заготовки располагаются на удалении 1-1,5 мм. Если толщина металла превышает 6-8 мм, то рекомендуется предварительная V-образная разделка кромок. При этом детали можно расположить впритык, без технологического зазора. При сварке заготовок с зазором, необходимы подкладки. В противном случае расплав будет вытекать.
2. Настройка оборудования
- Установите более высокий ток, чем для стали, так как медь быстро отводит тепло.
- Для TIG-сварки используйте постоянный ток (DC) с прямой полярностью.
- Сваривать медные детали желательно с предварительным подогревом рабочей области.
3. Защита от окисления
- Используйте флюсы или присадочные материалы с добавлением фосфора или кремния, чтобы нейтрализовать оксидную пленку.
- Убедитесь, что защитный газ (аргон) подается в достаточном количестве.
4. Контроль температуры
- Избегайте перегрева меди, так как это может привести к пористости шва.
- Используйте предварительный нагрев для толстых заготовок.
5. Техника сварки
- Двигайтесь с постоянной скоростью, чтобы обеспечить равномерное проплавление. Чаще всего медь варится встык. Другие способы соединения – тавровый и внахлест – применяются намного реже. В первом случае очень часто возникают подрезы, а во втором – высока вероятность непроваров. Поэтому вместо соединения внахлест детали свариваются в торец.
- Для TIG-сварки держите горелку под углом 15-20 градусов к поверхности.
Распространенные ошибки и как их избежать
- Пористость шва
Причина: недостаточная защита газом или загрязнения на поверхности меди.
Решение: используйте аргон высокой чистоты и тщательно очищайте заготовку. - Неравномерное проплавление
Причина: неправильная настройка тока или скорости сварки.
Решение: увеличьте ток и двигайтесь с постоянной скоростью. - Прилипание электрода
Причина: слишком низкий ток или неправильная заточка электрода.
Решение: увеличьте ток и заточите электрод под правильным углом.
Заключение
Сварка меди — это сложный, но выполнимый процесс, который требует внимания к деталям и правильного подхода. Используя подходящие методы, оборудование и следуя нашим советам, вы сможете добиться качественных и прочных швов. Помните, что ключ к успеху — это практика и постоянное совершенствование навыков.
