Общая проблема обработки при высоких температурах цветных металлов (и сплавов из них) связана с тем, что в таких условиях они легко деформируются. Специфика сварки латуни (медь + цинк) состоит еще и в том, что, во-первых, входящий в ее состав элемент «Zn» (30-я позиция в таблице Менделеева) начинает испаряться уже при нагреве до +420 ºС. Во-вторых, этот процесс сопровождается выделением ядовитой компоненты – окиси этого металла.
Технология сварки латуни с использованием аргона является наиболее перспективной методикой, так как устраняет многие сложности и обеспечивает высокую скорость операций. В чем она заключается, каковы особенности этой работы – тема предлагаемой статьи.
Особенности сварки латуни
Латунь — это трудно свариваемый сплав меди и цинка. В сплав могут быть добавлены такие элементы, как никель, олово и свинец. При сварке активно выделяется цинк, что вызывает появление пор, и снижается прочность соединения. Показатель теплопроводности сплава превышает даже сталь. Поэтому для обработки латунных изделий рекомендуется использовать горелку высокой мощности.
Чтобы исключить негативные процессы, рекомендуется регулировать горелку так, чтобы избыток кислорода составлял не менее 25%. Это позволит снизить пористость шва, и повысить его прочность. Однако если этот показатель избытка кислорода будет чрезмерный, может начаться процесс окисления цинка. В таком случае используется присадочная латунная сварочная проволока, имеющая мощный раскислитель. Для этого целесообразно использовать кремний, который потом можно будет удалить в шлак с помощью флюсов.
Общая информация
Латунь — широко применяемый металл, в составе которого в большом количестве присутствует медь и цинк. При этом содержание цинка может достигать 50%. Благодаря цинку латунь приобретает улучшенные эксплуатационные характеристики, а себестоимость металла уменьшается.
Латунь изготавливают в промышленных индукционных печах, используя не только медные и цинковые заготовки, в составе могут присутствовать и другие металлы. Например, олово, алюминий, кремний и свинец. Все эти металлы обладают легирующими свойствами и улучшают характеристики латуни. Благодаря им цинк меньше испаряется, улучшаются антикоррозийные свойства, металл легче поддается нарезке. Словом, легирующие металлы придают латуни множество положительных качеств, тогда как в основе всегда остается цинк и медь.
Но, какими бы положительными свойствами не обладали легирующие добавки, у латуни все же есть свои особенности, из-за которых процесс сварки затрудняется. О них, и о технологии сварки латуни мы поговорим далее.
Особенности подготовки деталей к сварке
Подготовка деталей из латуни к сварке схожа с подготовкой меди. Отличительной особенностью является то, что изделия из латуни имеют небольшую толщину, поэтому не нуждаются в предварительном нагреве. Однако толстые элементы изделий следует подогревать в тех местах, где они будут привариваться. Подготовительные работы помогают улучшить качество шовного соединения, поэтому готовое изделие станет прочным.
При подготовке следует уделить особое внимание обработке рабочих кромок. Если толщина кромки меньше 1,5 мм, следует дополнительно выполнить отбортовку для увеличения этого показатели. Это повысить прочность сварного соединения. Если толщина кромки в пределах нормы, проведение отбортовки не требуется. Однако требуется сохранить зазор между элементами около 2 мм. Для увеличения данного показателя можно использовать подкладки.
Для соединения изделий, где требуется высокий показатель прочности, рекомендуется использовать двухстороннюю сварку. Если удается достигнуть значительной толщины шва, данный момент гарантирует прочное и надежное соединения.
Подготовка деталей к соединению является обязательным и очень важным этапом работ. Если неправильно оценить толщину материала или длину шва, конструкция может деформироваться. Это возникает из-за повышенного напряжения металла. Поэтому для соединения толстых листов или для работы с конструкциями высокой прочности лучше воспользоваться услугами специалистов.
Как подготовить латунь
При выборе любого способа сварка деталей требует тщательной подготовки.
При работе с латунными элементами выполняют следующие действия:
- Очищают кромки от плотного оксидного налета. Для этого используют новые металлические щетки, не оставляющие на поверхностях частиц стали. На этапе заключительной обработки понадобится шлифовальная машина или наждачная бумага. Некоторые сварщики используют напильник.
- Разделывают заготовки. При толщине детали 1,5-6 мм этот этап пропускают. Тонкостенные изделия отбортовывают, выравнивая стыки. Толстые детали притупляют, выполняя Х-образную разделку для 2-стороннего провара соединения.
- Сопоставляют детали. При толщине более 1,5 мм зазор между деталями должен составлять 2 мм. Если уменьшить этот параметр, края будут нагреваться неравномерно, в шве появятся трещины. Для утолщения диффузного слоя расстояние между элементами увеличивают. От правильности установки зависит качество работ.
Сварка аргоном
Для сварки бронзы и латуни рекомендуется использовать постоянной ток прямой полярности. Поэтому сварка латуни аргоном является крайне удобным способ изготовления изделий из этого металла.
Первым этапом сварки является подготовка поверхностей свариваемых деталей. Для этого они защищаются при помощи железной щетки, после чего обрабатываются растворителем. Немаловажным этапом является выбор правильной латунной проволоки для сварки. Она должна содержать серебро, кремний, никель, алюминий или другие мощные раскислители. Такой способ сварки повышает антикоррозийные свойства шва.
Технология сварки аргоном латуни заключается в соединении деталей не цельным швом, а небольшими участками. Чтобы избежать прожога деталей, рекомендуется проводить сварку на длинной дуге, чтобы снизить силу тока в той зоне, которая в данный момент сваривается. На финальном этапе горелку необходимо отводить в сторону.
Этот метод оптимально подходит для изделий, где требуется высокая прочность. Однако сварка латуни в домашних условиях чаще всего не проводится. Это связано с тем, что в процессе выделяются опасные химические вещества, поэтому он должен проводиться на открытых площадках с хорошей вентиляцией. К примеру, сварка латуни и нержавейки, которая выполняется только опытными сварщиками, проводится только с помощью аргона.
Сварочные характеристики латуни
Решив заниматься сваркой деталей из этого сплава в домашних условиях, мастер должен ознакомиться со свойствами материала.
К особенностям латуни относятся:
- Вспомогательный металл (доля цинка у некоторых разновидностей сплава достигает 40%) при нагреве до 980 °С начинает кипеть и выгорать (температура плавления меди составляет 1080 °С, цинка — 420 °С). В области сварочной ванны собираются токсичные пары. Детали покрываются светлым налетом, мешающим нагреву.
- Расплав вступает в реакцию с водородом. В шве появляются пустоты и трещины. Соединение приобретает низкую прочность.
- Для получения качественного шва края защищают от перегрева. Для этого используют шлаковую или флюсовую обработку. Кроме того, локализуют водород, чтобы он не контактировал с расплавом. Для этого усиливают приток кислорода или насыщают рабочую зону инертным газом, замедляющим окисление.
Это интересно: Физические и химические свойства меди
Электродуговой метод
Сварку латуни можно выполнять и с помощью электродугового способа. Она производится при помощи стержня марки ЛК 80-3. Процесс сварки выполняется с помощью постоянного тока обратной полярности. Для снижения вероятности возгорания цинка используется короткая дуга.
Перед сваркой деталей требуется предварительный разогрев заготовок до температуры 300 градусов. Еще одним важным подготовительным этапом является проковка сварочного шва. Сварка латуни, содержание меди в которой невысоко, выполняется так, чтобы детали были в горячем виде. Поэтому предварительно нуждается в отжиге. Это позволит изменить структуру шва, снизив ее зернистость, что позволит сделать соединение крепким и долговечным.
Полезные рекомендации
Как уже было отмечено, в процессе сварки выгорает цинк. Он образует токсичный оксид. Определить его наличие можно по небольшим белым хлопьям. Также процесс выделения оксида цинка сопровождается потрескиванием. Если сварочные работы проходят в домашних условиях, необходимо самостоятельно позаботиться о средствах индивидуальной защиты. При проведении соединения латунных элементов в помещении требуется организовать принудительную вентиляцию. Оптимальным решением станет сварка на открытом воздухе.
Еще один полезный совет – соблюдение техники безопасности. К ней относится ношение одежды из плотной негорючей ткани, а также тщательная подготовка рабочего пространства. Под рукой при проведении сварки должен находиться огнетушитель. В некоторых случаях сварке предпочитают пайку латуни специальной паяльной лампой. Присадкой при использовании такого метода выступает оловянный припой, а в качестве флюса выступает бура. Расплавленное олово заполняет образованную трещину, что придает диффузному слою необычный бронзовый оттенок.
Как варить латунь, смотрите далее.
Техника сварки латуни на автоматах и полуавтоматах
Сварка латуни полуавтоматом практически не отличается от сварки медных деталей. Автоматическая и полуавтоматическая сварка латуни выполняется тонкой проволокой. При этом сварка должна производиться без поперечных колебаний, чтобы предотвратить пористость шва.
Сварка латунной проволокой полуавтоматом обеспечивает более ровный шов. К тому же такой аппарат дает возможность проводить работу в любом положении. Сварка с использованием полуавтомата обеспечивает проведение процесса скрепления деталей в среде защитного углекислого газа. Качество работы зависит от исходных материалов, скорости подачи газа и проволоки, а также от квалификации мастера.
Таким образом, способов, которыми производится сварка латуни, много. Каждая технология имеет определенные преимущества и недостатки, поэтому выбирать оптимальный метод необходимо на основании особенностей сплава, исходного качества деталей, необходимой прочности готового изделия, а также технологических возможностей.
Однако из-за выделения в процессе нагревания металла опасных химических веществ, проводить процедуру необходимо только при наличии опыта в сварке, а также помещения с качественной вентиляцией.
Газовая
Газовая сварка латуни применяется в исключительных случаях. В основном ее ведут при отсутствии электричества или при невозможности вести электродуговую сварку. Сформированный шов получается достаточно прочным и качественным, но такой метод сопровождается интенсивным испарением цинка. Препятствием этого процесса может служить лишь окислительное пламя. В результате реакции соединения с кислородом образуется пленка на поверхности, которая предотвращает выход газа наружу.
При газовой сварке происходит сгорание в специальной горелке горючего газа. Его роль выполняет ацетилен, водород, природный газ, пары бензина или керосина. Наибольшей популярностью пользуется смесь ацетилена и кислорода, так как она имеет высокий показатель теплоты сгорания. Мощность пламени напрямую влияет на качество шва, поэтому перед выполнением работ необходимо настроить параметры сварки. Технология газовой сварки подразумевает разогрев в пламени присадочного материала. Прутик с присадкой всегда должен находиться в зоне высокой температуры, а сам шов накладывается с максимальной скоростью.
Проволока, играющая роль присадочного материала, не требует применения дополнительного флюса. Обычно используется кремнистая латунная проволока, она дает плотный и прочный шов. Избыточные шлаки необходимо смыть водой. Затем шов подлежит проковке, отжигу и медленному охлаждению. При ведении работ на вертикальной поверхности следует помнить о текучести металла.
Преимущества методики
Сварка латуни аргоном выполняется с применением неплавящихся электродов и является достаточно востребованной, благодаря следующим достоинствам.
- Такая методика соединения образцов из латуни считается наиболее экологически безопасной процедурой.
- Это универсальный метод сваривания, который можно применять для тонких изделий, достаточно объемных конструкций, а также производить наплавление.
- При сваривании латунных изделий в защитной аргоновой среде нет необходимости в использовании электродов, имеющих специализированное покрытие, флюсов.
- Данная технология характеризуется высокой производительностью.
- Сварочные швы не требуют дополнительной обработки, так как на них не остаются шлаковые отложения, при этом имеют довольно эстетичный внешний вид.
- Подаваемая в сварочную зону струя аргона полностью выдувает отходы, образующиеся в процессе работы.
- Благодаря применению инертного газа края свариваемых латунных заготовок надежно защищаются от возможного формирования нитридных, оксидных слоев.
Важно помнить! Выполнять аргоновую сварку в бытовых условиях при необходимости соединения конструкций из отдельных латунных деталей необходимо со строгим соблюдением требований техники безопасности, так как в состав материала входит цинк, который при испарении представляет значительную опасность для человеческого здоровья.
Поэтому рабочее место обязательно должно быть оборудовано эффективной вентиляционной системой, вытяжкой или стоит проводить сварочные работы исключительно под открытым небом. Но в любом случае, чтобы заварить какую-либо конструкцию, не стоит забывать про индивидуальные средства защиты, в первую очередь про респиратор.
