Zavarivanje bakra i njegovih legura: metode, tehnologije i oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Bakar i njegove legure se koriste u raznim sektorima privrede. Ovaj metal je tražen zbog svojih fizičko-hemijskih svojstava, što također otežava obradu njegove strukture. Posebno, zavarivanje bakra zahteva posebne uslove, iako se proces zasniva na prilično uobičajenim tehnologijama termičke obrade.

Specifično zavarivanje bakarnih zaliha

Za razliku od mnogih drugih metala i legura, bakrene proizvode karakteriše visoka toplotna provodljivost, zbog čega je potrebno povećati toplotnu snagu luka za zavarivanje. Istovremeno je potrebno simetrično odvođenje topline iz radnog područja, što minimizira rizik od kvarova. Još jedan nedostatak bakra je fluidnost. Ovo svojstvo postaje prepreka u formiranju stropnih i vertikalnih šavova. Kod velikih zavarenih bazena takve operacije uopće nisu moguće. Čak i mali obim posla zahteva organizaciju posebnih uslova uz upotrebu restriktivnih obloga na bazi grafitai azbest.

Sklonost metala da oksidira takođe zahteva da se specijalni aditivi kao što su silicijum, mangan i fosforni gelovi koriste u nekim načinima sa stvaranjem vatrostalnih oksida. Značajke zavarivanja bakra uključuju apsorpciju plinova - na primjer, vodika i kisika. Ako ne odaberete optimalan način termičke izloženosti, tada će se šav pokazati loše kvalitete. Velike pore i pukotine će ostati u njegovoj strukturi zbog aktivne interakcije sa gasom.

Interakcija bakra sa nečistoćama

Potrebno je uzeti u obzir prirodu interakcije bakra sa raznim nečistoćama i hemijskim elementima uopšte, iz razloga što se u procesu zavarivanja ovog metala često koriste elektrode i žice od različitih materijala. Na primjer, aluminij se može otopiti u talini bakra, povećavajući njegova svojstva protiv korozije i smanjujući oksidabilnost. Berilijum - povećava mehaničku otpornost, ali smanjuje električnu provodljivost. Međutim, specifični efekti će zavisiti i od prirode zaštitnog okruženja i temperaturnog režima. Dakle, zavarivanje bakra na 1050 °C će olakšati ulazak željezne komponente u strukturu radnog komada sa koeficijentom od oko 3,5%. Ali u režimu od oko 650 ° C, ova brojka će se smanjiti na 0,15%. U isto vrijeme, željezo kao takvo naglo smanjuje otpornost na koroziju, električnu i toplinsku provodljivost bakra, ali povećava njegovu čvrstoću. Od metala koji ne utiču na takve izratke mogu se razlikovati olovo i srebro.

Osnovne metode zavarivanja bakra

Sve uobičajene metode zavarivanja, uključujući ručno i automatsko, su dozvoljene u različitim konfiguracijama. Izbor jedne ili druge metode određen je zahtjevima za povezivanje i karakteristikama radnog komada. Među najproduktivnijim procesima su elektro-šljaka i zavarivanje pod vodom. Ako se planira dobiti visokokvalitetni šav u jednoj operaciji, onda je preporučljivo obratiti se na plinsku tehnologiju. Ovakav pristup zavarivanju bakra i njegovih legura pri niskim temperaturnim gradijentima stvara povoljne uslove za deoksidaciju i legiranje radnog komada. Kao rezultat toga, šav je pozitivno modificiran i izdržljiv. Za čisti bakar mogu se koristiti tehnike elektrolučnog zavarivanja sa volframovim elektrodama i zaštitnim plinovima. Ali najčešće rade sa derivatima bakra.

Koja oprema se koristi?

Predbakarni proizvodi mogu se obraditi na mašinama za struganje, brušenje i glodanje kako bi se formirali dimenzionalni zarezi za zavarivanje. Industrija također koristi tehniku plazma lučnog rezanja, koja omogućava rezanje sa gotovo savršenim reznim rubovima. Direktno zavarivanje bakra vrši se argon-lučnim instalacijama, poluautomatskim uređajima, kao i inverterskim uređajima. Snaga struje opreme može varirati od 120 do 240 A, ovisno o veličini radnog komada. Debljina elektroda je obično 2,5-4 mm - opet zavisi od složenosti i obima posla.

Zavarivanje bakra argonom

Jedna od najpopularnijih metoda. Posebno se koristi spomenuta tehnika argon-lučnog zavarivanja, koja uključuje upotrebu volframovih elektroda. Tijekom zagrijavanja, bakar stupa u interakciju s kisikom, formirajući dioksidni premaz na površini radnog komada. U ovoj fazi radni komad postaje savitljiv i zahtijeva spajanje nepotrošne elektrode. Na primjer, šipke marke MMZ-2 pružaju optimalnu kvalitetu zavarivanja pri zavarivanju bakra argonom sa zaštitnim medijem. Ako nije postavljen zadatak snažnog prodiranja radnog komada, tada se može koristiti lagana verzija zavarivanja u dušičnom okruženju. Ovo je dobra metoda termičkog djelovanja pri niskim naponima, ali se još veći učinak u pogledu kvaliteta šava može postići korištenjem kombiniranih plinova. Iskusni zavarivači, na primjer, često koriste mješavine koje sadrže 75% argona.

Plinsko zavarivanje

U ovom slučaju se koristi medij kisik-acetilen, zbog čega se temperatura plamena značajno povećava. U radnom procesu koristi se plinski plamenik. Ova mašina je dobra u svojim performansama, ali njene ograničene mogućnosti podešavanja ne dozvoljavaju vam da fino podesite parametre zavarenog bazena.

Često se koristi i metoda podijeljene termičke ekspozicije uz spajanje dva gorionika. Jedan služi za zagrijavanje radnog područja, a drugi - direktno za plinsko zavarivanje ciljnog obratka. Ovaj pristup se preporučuje za listove debljine 10 mm. Ako nema drugog plamenika,tada možete izvršiti dvostrano grijanje duž linije budućeg šava. Efekat nije tako kvalitetan, ali glavni zadatak je realizovan.

Omogućava tehniku plinskog zavarivanja i ubrizgavanje fluksa za postizanje čiste strukture spoja. Posebno se koriste plinoviti tokovi, poput azeotropnih otopina bor metil etera sa metilom. Aktivne pare takvih mješavina šalju se u gorionik, mijenjajući karakteristike zavarenog bazena. Plamen u ovom trenutku poprima zelenkastu nijansu.

Karakteristike zavarivanja ugljičnim elektrodama

Metoda elektrolučnog zavarivanja koja je optimalna za legure bakra. Njegova glavna karakteristika može se nazvati ergonomijom i svestranošću - barem u svemu što se odnosi na mehaniku izvođenja fizičkih radnji od strane operatera. Na primjer, zavarivač može obavljati manipulacije direktno u zraku, koristeći minimalni set pomoćne zaštitne opreme. To je zbog činjenice da ugljične elektrode tijekom procesa grijanja daju dovoljnu količinu toplinske energije na koju je zavaren bakar male snage. Ispostavilo se da je proces neefikasan, ali veza poprima sve potrebne mehaničke kvalitete.

Ručno lučno zavarivanje

Tehnologija ove metode zavarivanja uključuje upotrebu obloženih elektroda. To znači da će veza dobiti pristojne karakteristike čvrstoće, međutim, sastav strukture proizvoda će se u konačnici razlikovati od primarnog obratka. Specifični parametri modifikacije određeni su svojstvima legirajućih deoksidatora,koji su prisutni u premazu elektrode. Na primjer, u aktivnom sastavu mogu se koristiti komponente kao što su niskougljični feromangan, fluorov špat, aluminijski prah itd. Ova tehnologija zavarivanja bakra i nezavisna proizvodnja premaza omogućavaju. Obično se za to koristi suha smjesa koja se gnječi u tečnom staklu. Takav premaz čini šav gušćim, ali je električna vodljivost strukture značajno smanjena. Opći proces zavarivanja sa obloženim elektrodama karakterizira veliko prskanje, što je nepoželjno za bakar.

Zavarivanje pod vodom

Sam fluks za zavarivanje sa bakrom je potreban kao stabilizator luka i, što je najvažnije, kao zaštitna barijera od negativnih efekata atmosferskog vazduha. Proces je organiziran korištenjem nepotrošnih grafitnih ili karbonskih elektroda, kao i potrošnih šipki pod keramičkim fluksom. Ako se koriste potrošni materijali od ugljika, tada se elektrode za zavarivanje bakra izoštravaju tako da formiraju ravan vrh u obliku lopatice. Materijal za punjenje od tombaka ili mesinga se takođe dovodi u radni prostor sa strane - to je neophodno za deoksidaciju strukture šava.

Operacija se izvodi na jednosmernu struju sa grijanjem. Nekoliko zaštitnih barijera održava osnovnu strukturu obratka, iako najčešće iskusni zavarivači nastoje poboljšati sastav materijala legiranom žicom. Opet, kako bi se spriječilo neželjeno strujanje taline, preporučljivo je prvo osigurati grafitnu podlogu,koji će takođe delovati kao oblik za fluks. Optimalna radna temperatura za ovu metodu je 300-400 °C.

Zaštićeno lučno zavarivanje

Zavarivanje sa priključkom invertera i drugih poluautomatskih uređaja izvode se u gasovitom mediju sa dovodom žice. U ovom slučaju, pored argona i azota, mogu se koristiti i helijum, kao i razne kombinacije gasnih mešavina. Prednosti ove tehnike uključuju mogućnost efikasnog prodiranja debelih obradaka uz visok stepen očuvanja mehaničkih svojstava radnog komada.

Snažan toplotni efekat se objašnjava visoko efikasnim strujanjima plazme u gorućem gasovitom mediju, ali će ovi parametri biti određeni i karakteristikama određenog modela invertera. Istovremeno, tehnika argon-lučnog zavarivanja bakra je poželjnija u odnosu na izratke debljine 1-2 mm. Što se tiče zaštitne funkcije plinovitog medija, na nju se ne može u potpunosti osloniti. Ostaje rizik od oksida, poroznosti i negativnih efekata aditiva iz žice. S druge strane, okruženje argona efikasno štiti radni komad od izlaganja kiseoniku u vazduhu.

Zaključak

Bakar ima mnoge karakteristike koje ga razlikuju od drugih metala. Ali čak i unutar opće grupe njegovih legura postoje mnoge razlike, koje u svakom slučaju zahtijevaju potragu za individualnim pristupom odabiru optimalne tehnologije za formiranje šava. Na primjer, plinsko zavarivanje je prikladno u slučajevima kada trebate dobiti jaku vezu u velikom radnom komadu. Međutim, pridošliceova metoda se ne preporučuje zbog visokih sigurnosnih zahtjeva za rad sa gorionicima i plinskim bocama. Visoko precizne operacije zavarivanja malog formata povjerene su praktičnim i produktivnim poluautomatskim mašinama. Neiskusni operater također može rukovati takvom opremom, potpuno kontrolirajući parametre toka posla. Ne zaboravite na važnost plinovitih medija. Mogu se koristiti ne samo kao izolator obratka tokom zavarivanja, već i kao način za poboljšanje nekih tehničkih i fizičkih svojstava materijala. Isto se odnosi i na elektrode, koje mogu doprinijeti pozitivnom efektu legiranja.