Zavarivanje bakra i njegovih legura: metode, tehnologije i oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Bakar i njegove legure koriste se u raznim sektorima gospodarstva. Ovaj metal je tražen zbog svojih fizikalno-kemijskih svojstava, što također komplicira obradu njegove strukture. Konkretno, zavarivanje bakra zahtijeva posebne uvjete, iako se proces temelji na prilično uobičajenim tehnologijama termičke obrade.

Specifično zavarivanje bakrenih zaliha

Za razliku od mnogih drugih metala i legura, bakrene proizvode karakterizira visoka toplinska vodljivost, zbog čega je potrebno povećati toplinsku snagu luka za zavarivanje. Istodobno je potrebno simetrično odvođenje topline iz radnog područja, što smanjuje rizik od kvarova. Drugi 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 male količine posla zahtijevaju organizaciju posebnih uvjeta uz korištenje restriktivnih obloga na bazi grafitai azbest.

Sklonost metala oksidaciji također zahtijeva korištenje posebnih aditiva poput silicija, mangana i fosfornih gelova u nekim načinima s stvaranjem vatrostalnih oksida. Značajke zavarivanja bakra uključuju apsorpciju plinova - na primjer, vodika i kisika. Ako ne odaberete optimalni način toplinske izloženosti, tada će se šav ispostaviti da je loše kvalitete. Velike pore i pukotine će ostati u njegovoj strukturi zbog aktivne interakcije s plinom.

Interakcija bakra s nečistoćama

Potrebno je uzeti u obzir prirodu interakcije bakra s raznim nečistoćama i općenito kemijskim elementima, 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 antikorozivna svojstva i smanjujući oksidabilnost. Berilij - povećava mehaničku otpornost, ali smanjuje električnu vodljivost. Međutim, specifični učinci ovisit će i o prirodi zaštitnog okoliša i temperaturnom režimu. Dakle, zavarivanje bakra na 1050 °C će olakšati ulazak komponente željeza u strukturu obratka s koeficijentom od oko 3,5%. Ali u režimu od oko 650 ° C, ova će se brojka smanjiti na 0,15%. Istodobno, željezo kao takvo naglo smanjuje otpornost na koroziju, električnu i toplinsku vodljivost bakra, ali povećava njegovu čvrstoću. Od metala koji ne utječu na takve izratke mogu se razlikovati olovo i srebro.

Osnovne metode zavarivanja bakra

Sve uobičajene metode zavarivanja, uključujući ručno i automatsko, dopuštene su u različitim konfiguracijama. Izbor jedne ili druge metode određen je zahtjevima za spajanje i karakteristikama izratka. Među najproduktivnijim postupcima su elektrotroska i zavarivanje pod vodom. Ako se planira dobiti visokokvalitetni šav u jednoj operaciji, preporučljivo je okrenuti se plinskoj tehnologiji. Ovakav pristup zavarivanju bakra i njegovih legura pri niskim temperaturnim gradijentima stvara povoljne uvjete za deoksidaciju i legiranje obratka. Kao rezultat toga, šav je pozitivno modificiran i izdržljiv. Za čisti bakar mogu se koristiti tehnike lučnog zavarivanja s volframovim elektrodama i zaštitnim plinovima. No, najčešće rade s bakrenim derivatima.

Koja oprema se koristi?

Predbakreni proizvodi mogu se obraditi na strojevima za tokarenje, mljevenje i glodanje kako bi se oblikovali dimenzionalni zarezi za zavarivanje. Industrija također koristi tehniku plazma lučnog rezanja, koja omogućuje rezanje s gotovo savršenim reznim rubovima. Izravno zavarivanje bakra izvodi se argon-lučnim instalacijama, poluautomatskim uređajima, kao i inverterskim uređajima. Snaga struje opreme može varirati od 120 do 240 A, ovisno o veličini obratka. Debljina elektroda je obično 2,5-4 mm - opet ovisi o složenosti i obujmu posla.

Zavarivanje bakra argonom

Jedna od najpopularnijih metoda. Posebno se koristi spomenuta tehnika argon-lučnog zavarivanja, koja uključuje korištenje volframovih elektroda. Tijekom zagrijavanja, bakar stupa u interakciju s kisikom, stvarajući dioksidni premaz na površini obratka. U ovoj fazi izradak postaje savitljiv i zahtijeva spajanje nepotrošne elektrode. Na primjer, šipke marke MMZ-2 pružaju optimalnu kvalitetu zavarivanja pri zavarivanju bakra s argonom sa zaštitnim medijima. Ako nije postavljen zadatak snažnog prodiranja obratka, tada se može koristiti lagana verzija zavarivanja u dušičnom okruženju. Ovo je dobra metoda toplinskog djelovanja pri niskim naponima, ali se kombiniranim plinovima može postići još veći učinak u pogledu kvalitete zavara. Iskusni zavarivači, na primjer, često koriste mješavine koje sadrže 75% argona.

Plinsko zavarivanje

U ovom se slučaju koristi kisik-acetilenski medij, zbog čega se temperatura plamena značajno povećava. U radnom procesu koristi se plinski plamenik. Ovaj stroj je dobar u svojim performansama, ali njegove ograničene mogućnosti podešavanja ne dopuštaju vam fino podešavanje parametara zavarenog bazena.

Često se koristi i metoda podijeljene toplinske ekspozicije uz spajanje dva plamenika. Jedan služi za zagrijavanje radnog područja, a drugi - izravno za plinsko zavarivanje ciljnog obratka. Ovaj pristup se preporučuje za debele listove od 10 mm. Ako nema drugog plamenika,tada možete izvesti obostrano grijanje duž linije budućeg šava. Učinak nije tako kvalitetan, ali glavni zadatak je realiziran.

Omogućuje tehniku plinskog zavarivanja i ubrizgavanje fluksa za dobivanje čiste strukture spoja. Posebno se koriste plinoviti tokovi, poput azeotropnih otopina bor metil etera s metilom. Aktivne pare takvih smjesa šalju se u plamenik, mijenjajući karakteristike zavarenog bazena. Plamen u ovom trenutku poprima zelenkastu nijansu.

Značajke zavarivanja ugljičnim elektrodama

Metoda elektrolučnog zavarivanja koja je optimalna za bakrene legure. Njegova glavna prepoznatljiva značajka 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 izravno u zraku, koristeći minimalni set pomoćne zaštitne opreme. To je zbog činjenice da ugljične elektrode tijekom procesa zagrijavanja daju dovoljnu količinu toplinske energije, na koju je zavaren bakar male snage. Pokazalo se da je proces neučinkovit, ali veza poprima sve potrebne mehaničke kvalitete.

Ručno lučno zavarivanje

Tehnologija ove metode zavarivanja uključuje korištenje obloženih elektroda. To znači da će veza dobiti pristojne karakteristike čvrstoće, međutim, sastav strukture proizvoda u konačnici će se razlikovati od primarnog izratka. 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, fluorit, aluminij u prahu itd. Ova tehnologija zavarivanja bakra i neovisna proizvodnja premaza omogućuju. Obično se za to koristi suha smjesa koja se mijesi u tekućem staklu. Takav premaz čini šav gušćim, ali je električna vodljivost strukture značajno smanjena. Opći postupak zavarivanja s obloženim elektrodama karakterizira veliko prskanje, što je nepoželjno za bakar.

Zavarivanje pod vodom

Sam fluks za zavarivanje s bakrom potreban je kao stabilizator luka i, što je najvažnije, kao zaštitna barijera od negativnih učinaka atmosferskog zraka. Proces je organiziran korištenjem nepotrošnih grafitnih ili ugljičnih elektroda, kao i potrošnih šipki pod keramičkim fluksom. Ako se koriste potrošni materijali od ugljika, tada se elektrode za zavarivanje bakra izoštravaju tako da tvore ravni vrh u obliku lopatice. Materijal za punjenje od tombaka ili mesinga također se dovodi u radno područje sa strane - to je potrebno za deoksidaciju strukture šava.

Rad se izvodi na istosmjernoj struji s 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, preporuča se u početku osigurati grafitnu podlogu,koji će također djelovati kao oblik za tok. Optimalna radna temperatura za ovu metodu je 300-400 °C.

Zaštićeno lučno zavarivanje

Zavarivanje uz spajanje invertera i drugih poluautomatskih uređaja izvode se u plinovitom mediju s dovodom žice. U tom slučaju, osim argona i dušika, može se koristiti helij, kao i razne kombinacije plinskih mješavina. Prednosti ove tehnike uključuju mogućnost učinkovitog prodiranja debelih obradaka s visokim stupnjem očuvanja mehaničkih svojstava obratka.

Snažan toplinski učinak objašnjava se vrlo učinkovitim strujanjima plazme u gorućem plinovitom mediju, ali će ti parametri također biti određeni karakteristikama pojedinog modela invertera. Istodobno, 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 pouzdati. Ostaje rizik od oksida, poroznosti i negativnih učinaka aditiva iz žice. S druge strane, okolina argona učinkovito štiti radni komad od izlaganja kisiku u zraku.

Zaključak

Bakar ima mnoge karakteristike koje ga razlikuju od drugih metala. Ali čak i unutar opće skupine njegovih legura postoje mnoge razlike, koje u svakom slučaju zahtijevaju potragu za individualnim pristupom odabiru optimalne tehnologije za oblikovanje 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 s plamenicima i plinskim bocama. Visoko precizne operacije zavarivanja malog formata povjerene su praktičnim i produktivnim poluautomatskim strojevima. Neiskusni operater također može rukovati takvom opremom, potpuno kontrolirajući parametre tijeka rada. Ne zaboravite na važnost plinovitih medija. Mogu se koristiti ne samo kao izolator obratka tijekom zavarivanja, već i kao način poboljšanja nekih tehničkih i fizičkih svojstava materijala. Isto vrijedi i za elektrode, koje mogu doprinijeti pozitivnom učinku legiranja.