Графитовые электроды: сварка меди инвертором, медные электроды

Назад

Время на чтение: 4 мин

0

2056

Медь, медные сплавы-достаточно не простой материал для работы даже опытного сварщика, а для новичка совершенно точно-темный лес.

Для успешной работы будет недостаточно лишь профессиональных рук, так же понадобятся качественные материалы, ведь часто именно они решают исход работы. Некачественное оснащение может сыграть фатальную шутку даже с настоящим специалистом.

Когда приступает к сварке с таким не простым металлом будете готовы к ряду трудностей. Проблем может быть масса, начиная с того что метал может стать пористым, то есть не цельным, заканчивая окислением, что значительно уменьшим качество данной работы.

• Электроды для меди
• Названия электродов
• Отдельные модели
• Нюансы эксплуатации
• Итог

Какие марки электродов применяются для сварки меди

Для сварки, наплавки меди и цветных металлов, сварки медных труб и проч. применяются специальные медные электроды для сварки. К данному типу относятся электроды

• Комсомолец-100,
• ОЗБ-2М,
• ОЗБ-3,
• АНЦ/ОЗМ-2,
• АНЦ/ОЗМ-3,
• ESAB ОК 94.25,
• ESAB OK 94.35,
• ESAB OK 94.55,
• ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86),
• ESAB OK Ni-1 (OK 92.05),
• ZELLER 390.

Работать ими нужно начинать, зная некоторые их особенности и характеристики.

Комсомолец-100 предназначен для наплавки, сварки меди марки М1-М3. Работа должна производится на постоянном токе (о сварочных токах здесь), в нижнем или наклонном положениях. Выпускаются электроды Комсомолец-100 толщиной 3-5 миллиметров. Рекомендуемая сила тока для диаметра 3 мм 90-180 ампер, 4 мм 120-140, 5 мм 150-190. Эти показатели зависят от положения шва. Перед началом работы рекомендуется нагреть свариваемое изделие до 300-700 градусов, в зависимости от его толщины.

ОЗБ-2М предназначен и для работы с бронзой, используемой в художественном литье. Ими можно наплавлять ее на сталь, исправлять дефекты чугуна. При этом необходимо включать ток обратной полярности, производить работу в вертикальном или горизонтальном положении. ОЗБ-2М состоят из меди, железа, фосфора, марганца, никеля и олова. Их длина 350 мм. Для успешной работы необходимо устанавливать сварочный ток следующих значений: для диаметра 3 мм/ 90 – 120 ампер, 4 мм/120 – 160.

ОЗБ-3 используются в работе с цветными металлами, медью и бронзой. Они делаются со специальным покрытием (узнайте тут больше о покрытиях электродов). Сварку нужно производить только в нижнем положении. Используется постоянный ток. Коэффициент и производительность наплавки ОЗБ-3 12,5 г/А.ч – 3,5 кг.ч при диаметре изделия 4 мм.

АНЦ/ОЗМ-2 применяется для работы с чистой медью, при этом ее нет необходимости нагревать, если она не очень толстая. Сварка должна производиться в наклонном или нижнем положениях. Используется постоянный ток обратной полярности. Расходуется АНЦ/ОЗМ-2 1,6 кг на то, чтобы наплавить килограмм металла.

АНЦ/ОЗМ-3 нужны для работы с изделиями из меди технических марок по ГОСТ 859-78. Они выпускаются толщиной 4-6 мм. Чтобы успешно выполнить сварку нужно настроить ток на 220-300 ампер для диаметра 4 мм, 350-400 для 5 мм, 420-600 для 6 мм. Положение шва должно быть нижнее. Работать нужно короткой дугой, с медью толщиной до 10 мм, без подогрева, без разделки кромок одно или двусторонним швом с небольшими поперечными колебаниями электрода.

ESAB ОК 94.25 хорошо подходит для работы с многими цветными металлами, сплавами. Особенно с медью, оловянной бронзой, пережженным чугуном, латунью. Они могут использоваться для наплавки на сталь, для ее защиты от коррозийного воздействия. Толстые медные изделия рекомендуется нагреть до 300 градусов. Лучше всего работать маркой ESAB ОК 94.25 в пространственных положениях 1-4.

ESAB OK 94.35 имеет толстое рутиловое покрытие. Используется при работе с изделиями из меди и никеля, при содержании последнего до 30%. Электродом ESAB OK 94.35 наплавляют кромки. Работать ими можно в 1-5 положениях. Наплавленный с их помощью металл наделен отличной коррозионной стойкостью, он не боится длительного воздействия морской соленой воды, наделен хорошими прочностными характеристиками.

ESAB OK 94.55 имеют основной тип покрытия. Электрод хорош в работе с бронзой, красной латунью, медью. Сварка обычно выполняется короткой дугой. Расположение электрода должно быть перпендикулярно кромкам. Необходимо чтобы сварные валики находили один на другой.
Важно! Поверхность каждого прохода нужно не забывать зачищать от шлака.
Подходящие положения для работы 1-4 и 6. Предел прочности 400 МПа, твердость 120 НВ. Выпускается марка ESAB OK 94.55 диаметром 2-4 мм.

ESAB OK NiCu-7, или OK 92.86, используют для сварки меди и никеля. Наплавленный с их помощью металл характеризуется как устойчивый к образованию трещин, ковкий, стойкий к воздействию морской воды, кислоты и щелочи. Варят этим электродом в 1-4, 6 положениях. Выпускается данная марка толщиной 2-4 мм. В работе используется постоянный ток обратной полярности.

ESAB OK Ni-1, ранее назывался OK 92.05, имеет основной тип покрытия. Чтобы исключить образование трещин и пор рекомендуется работать только на допустимых для того или иного диаметра электрода токах. Подходит для 1-4, 6 положений. Прокаливают электрод два часа при температуре +250 градусов. Для работы нужен постоянный ток.

ZELLER 390 имеет основное покрытие. Предел прочности 200 МПа, текучести 185, твердость 40 НВ. ZELLER 390 выпускается разной длины, от 300 до 450 мм, диаметром 2,5-5 мм. Силу тока нужно установить для электрода толщиной 2,5 мм/80-110 ампер, 3 мм/100-130, 4 мм/130,170 мм, 5 мм/170-200. Используют его при работе с изделиями, которые должны отвечать высоким показателям стойкости к коррозийному влиянию, теплопроводности, электропроводности.

[ads-pc-2] [ads-mob-2]

Состав защитных покрытий электродов

Покрытые электроды часто требуются для электросварки. В табличке указаны основные марки и варианты их покрытий:

Популярные производители электродов для работы с медью и другими металлами

Хорошо зарекомендовали электроды компании Esab. Ее марки ESAB ОК 94.25, OK 94.35, OK 94.55, OK NiCu-7 (OK 92.86), OK Ni-1 (OK 92.05) используются во всем мире. Эта шведская компания была основана в 1904 году. Корпорация занимается производством сварочных аппаратов разного назначения, модификаций, флюсов. В ESAB разработали многие современные методы сварки, отвечающие требованиям прогресса.

ООО НПО Спецэлектрод занимается изготовлением марок электродов, используемых для всех целей. Для работы с цветными металлами хорошо себя зарекомендовали такие марки: АНЦ-3, АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, АНЦ/ОЗМ-4, ОЗА 1 и 2 и многие другие. Это российское предприятие, его продукция недорогая и надежная.

Электроды Zeller производятся немецкой компанией начиная с 1963 года. В каталоге более 500 наименования продукции. Ее электроды отвечают самым высоким требованиям, наделены отличной коррозионной стойкостью, образуют прочный надежный шов.

Часто сварщики и поставщики материалов для них рекомендуют следующих производителей:

• – ПлазмаТэк;
• – Kobe Steel, Япония;
• – Линкольн Электрик;
• – Судиславский завод сварочных материалов, Костромская область;
• – завод Е.О. Патона и некоторые другие.

Автоматическая сварка под флюсом

Основным преимуществом автоматической сварки Сu под флюсом является возможность получения стабильных высоких механических свойств без предварительного подогрева. Поэтому при изготовлении крупногабаритных сварных конструкций из Сu больших толщин технологический процесс достаточно прост и почти не отличается от процесса сварки сталей.

Химические составы некоторых флюсов, применяющихся для автоматической сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом (ГОСТ 9087—69), приведены в табл. 27.3.

При сварке меди под такими кислыми флюсами в металл шва переходят Si и Мn, в результате ухудшаются тепло- и электрофизические свойства соединений по сравнению с основным металлом. Применение бескислородных фторидных флюсов, например марки АН-M1, который содержит, % (по массе), 55 MgF2, 40 NaF, 5 BaF2, позволяет получать швы, удельное сопротивление которых в 1,5 раза ниже, а теплопроводность в 2 раза выше по сравнению со швами, выполненными под кислым флюсом АН-348А.

Для электродуговой сварки меди используются керамические флюсы: ЖМ-1 для сварки меди и К-13МВТУ для сварки меди со сталью.

Режимы сварки меди под флюсом К-13МВТУ приведены в табл. 27.4.

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности при жестком закреплении на подкладках из охлаждаемой меди (толщиной до 2,5 мм) или на графите (толщиной 5—6 мм). Состав флюса К-13МВТУ, % (по массе): глинозем 20, плавиковый шпат 20, кварцевый песок 8—10, магнезит 15, мел 15, бура безводная 15—19, порошок алюминия 3—5. Применение керамического флюса позволяет раскислить и легировать металл шва, электро- и теплопроводность металла шва получаются на уровне исходного металла.

С увеличением толщины металла керамические флюсы становятся ограниченно пригодными, так как не обеспечивают требуемой плотности и необходимой пластичности соединения. Снизить пористость при сварке Cu и хромистой бронзы позволила смесь, состоящая из 80 % (по массе) флюса АН-26С и 20 % флюса АН-20С. Лучшие результаты по плотности швов обеспечивает флюс сухой грануляции АН-М13 (ВТУ ИЭС 56Ф—72).

Для сварки латуни применяют плавленые флюсы (АН-20, ФН-10), а также специально разработанный для латуней флюс МАТИ-53. Ориентировочный режим сварки латуни толщиной 12 мм: ток дуги Iд = 450÷470 А, напряжение Uд = 30÷32В, скорость сварки vсв = 25 м/ч, используется односторонняя сварка без разделки кромок в один проход. Предел прочности сварного соединения из латуни марок Л62, ЛМд58-2, Л062-1, выполненного проволокой БрОЦ4-3 под флюсом АН-20, без усиления шва составляет 245—343 МПа, а с усилием шва 294— 392 МПа, угол загиба 100—180°.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для соединения меди со сталью. Сварка производится со смещением электрода на медь, практически без оплавления стали: расплавленная медь смачивает стальную кромку и соединение образуется за счет диффузии меди в сталь. Применяется специальная разделка кромок: скос только медной кромки под углом 45° с притуплением, равным половине толщины. Стыковое или угловое соединения собираются без зазора, расстояние оси электрода от края медной кромки составляет 0,65—0,70 толщины меди. Режим сварки такой же, как и при сварке медных соединений, но сварочный ток снижают на 15—20%- Сварные соединения медь — низкоуглеродистая сталь обладают хорошими механическими свойствами: σв = 205÷225 МПа, ψ=59÷72%, KCU = 343÷981 кДж/м2.

Материал стержней

Стержни электродов для сварки меди и ее сплавов производят из проволоки и прутков, состав которых соответствует требованиям, изложенным в ГОСТ 16130—90. В основном это медь или бронза. Часто используются в производстве сплавы металлов.

• Медные стержни делаются диаметром 2-6 мм, они могут быть обернуты жестью 0,3-,05 мм толщиной. На них наносится разного рода покрытие, например, основное или рутиловое. Для электрода Комсомолец-100 стержень делается из меди М1.
• Бронзовые стержни делаются в основном из металла марки БрКМц-3-1. Покрывают их смесью разных веществ. Они могут производиться и из оловянно-фосфористой бронзы Бр.ФО 4-03.
• Бронзовые стержни обеспечивают создание шва отличного качества. Они хуже раскисляют металл, чем сделанные из меди. Стержни из бронзы могут снизить механическую прочность соединения при определенных условиях.

Ручная дуговая сварка с аргоном

Соединение меди в среде защитного газа выполняется вольфрамовыми электродами при прямом подключении к источнику постоянного тока. Металл толщиной свыше 4 миллиметров предварительно прогревается до температуры 800 градусов Цельсия. Для присадки используется пруток из меди, бронзы или медно-никелевого сплава.

При толщине металла свыше 6 мм рекомендована V-образная разделка кромок с углом раскрытия до 70 градусов. Сваривание деталей выполняется углом вперед, стержень удерживается под углом 80-90 относительно заготовки, а присадочный материал – под углом 10-15 градусов.

Общие принципы сварки электродами меди и ее сплавов

Проводя работы по сварке меди и ее сплавов, сварщик сталкивается с некоторыми трудностями. На шве может образоваться трещина. При работе легкоплавкие эвтектики скапливаются на границах кристаллов. Часто образовываются поры. Все это важно учесть и предотвратить. Медь толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок, до 10 мм толщины с односторонней разделкой. При этом угол скоса кромок должен быть 70 градусов, притупление 1,5—3 мм.

Текучесть меди усложняет работу в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях. Дуговая сварка должна осуществляться при повышенном сварочном токе из-за высокой теплопроводности металла. Кромки деталей соединяются с минимальным зазором из-за высокой текучести меди. Часто рекомендуется использовать стальную подкладку.

Изделие толщиной более 6 мм лучше предварительно нагреть до 250 градусов. При этом нужно учитывать характеристику плавления меди, сплавов из нее. Тонкий металл не нагревают. Сварку лучше всего производить дугой 10—15 мм. Таким образом будет намного удобнее манипулировать электродом. Медь сваривается при постоянном токе обратной полярности. Это важно учесть. Дуговую сварку латуни, бронзы, М1-М3 необходимо выполнять мощной дугой, увеличенной силой тока и при повышенном напряжении. Работа делается очень быстро, на большой скорости.

По возможности сварку рекомендуется производить в нижнем положении или при угле наклона 20 градусов максимум по отношению к вертикали. Дуга направляется непосредственно на сварочную ванну. Рекомендуется применить специальные подкладки, сделанные из асбеста, флюса, графита, меди, стали. Важно учесть все основные особенности и характеристики металла.

Справка. Плавление меди происходит при +1080 градусов, она имеет удельный вес 8,9 г/см3, ее прочность 20 кг/мм2, относительное удлинение 50%.

Если изделие толстое, то нужно производить работу постепенно, наплавляя слоя один за другим. Сварка в таком случае выполняется обратноступенчатым швом, длина каждого участка должна быть 20-30 см. Его делят на две части, 75% и 25%. Сначала сваривают длинный участок по направлению к меньшему. Таким образом снижается риск возникновения трещин.

Работа выполняется в нижнем положении, иногда требуется править шов кувалдой или молотком из-за его вспенивания. В процессе сварки тонкой меди нужно уменьшить ток, чтобы из-за разогрева детали не возникли прожоги. Перед началом работ рекомендуется прокаливать электроды при определенной, рекомендуемой производителем температуре.

Более подробно про сварку меди узнайте здесь. [ads-pc-3] [ads-mob-3]

Какой выбрать диаметр

Выбирая наиболее подходящий диаметр электрода, прежде всего нужно учитывать толщину свариваемой меди, изделия, сплава. Важно учесть это и некоторые другие советы. При работе с тонким цветным металлом большой толщины электрод, а также в случае сварки на повышенных токах, создаст проблемы, появятся поры в шве.

Специалисты советуют выбирать такой диаметр: при толщине меди и ее сплавов

• 2 мм – электрод толщиной 2-3 мм,
• 3/3-4 мм,
• 4/4-5 мм,
• 5/5-6 мм,
• 6/ 5-7 мм,
• 7-8/6-7 мм,
• 9-10/6-8 мм.

Существуют электроды для сваривания и наплавки с предварительным подогревом до 300-700 градусов по Цельсию, с малым подогревом до 150-350 градусов по Цельсию и без подогрева.

Отличительные особенности

Первое, что следовало бы подчеркнуть при рассмотрении процедуры сварки меди, — это зависимость хода работ от сплава. В действительности используется медь далеко не в чистом виде. На практике приходится дело иметь с различными примесями и сплавами. Чем чище медь, тем легче проводить подобные работы. Однако количество металла в примеси является не самым главным определяющим нюансом. Основные особенности и сложности, возникающие при ведении сварочных работ, должен знать каждый мастер.

• Медь, являясь представителем цветных металлов, быстро окисляется. В результате химической реакции с кислородом на поверхности металла образуется пленка – окисел. Она достаточно жаропрочная, поэтому существенно препятствует свариванию. На подготовительном этапе следует в обязательном порядке избавиться от этой пленки.
• Следует учитывать коэффициент теплового расширения. Медь в процессе нагревания расширяется достаточно сильно. При охлаждении происходит обратный процесс. Если формированию шва это никак не препятствует, то после его застывания будут наблюдаться разрывы и трещины.
• Жидкий металл поглощает кислород и водород. Закись меди имеет другую температуру плавления, нежели чистый металл, что существенно осложняет работу. Водород, вступая в реакцию с кислородом, образует внутри жидкого металла пузырьки с водяным паром. После сварки в зоне шва наблюдаются трещины, а сам металл становится пористым.
• Изменение температуры в широких диапазонах за малые промежутки времени приводит к реструктуризации кристаллов. Мелкозернистая структура превращается в крупнозернистую. Такие изменения приводят к повышению хрупкости меди в зоне шва.
• Внутренние дефекты свариваемых деталей возникают при плавлении и кристаллизации. Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности, медь быстро плавится и после этого сразу же кристаллизуется.
• Показатель текучести данного металла в несколько раз превышает показатель для стали. При работе с толстыми заготовками приходится нагревать материал до высоких температур. В таком случае проплавка кромки практически невозможна. Именно с проблемой текучести при сварке меди применяют двустороннюю технологию. Следует помнить, что сложны вертикальные и потолочные работы.
• Такие свойства меди, как прочность и пластичность, зависят от температуры. Если температура металла находится в пределах 200°C градусов, то эти параметры достаточно высокие. Но при дальнейшем нагревании металла происходит их резкое снижение. Для меди температура в 550°C градусов является критической, так как пластичность практически исчезает. Это еще один фактор, который способствует появлению трещин в зоне ведения сварки.

Еще раз отметим, что чистую медь легче сваривать, чем медь с различными примесями. Также неприхотлива и раскисленная медь. Это металл с низким содержанием кислорода.

Но, к сожалению, на практике подобные материалы встречаются редко, поэтому для качественной сварки приходится применять флюсы, присадки, а работу вести в среде защитного газа. В качестве присадок используются такие раскислители, как марганец, кремний, алюминий. Имея в наличии электроды, стержни которых содержат перечисленные элементы, можно медь варить в режиме ручной дуговой сварки (MMA).

Кратко о сварке меди

Применяется несколько разновидностей сварочного процесса меди:

• ручная сварка металлическими электродами;
• ручная сварка угольными электродами;
• аргонно-дуговая сварка.

Некоторые особенности сварочного процесса электродами по меди

• Сваривание цветных металлов существенно может отличаться от сваривания стали, что обуславливается резким различием физико-химических свойств. К главным факторам, которые определяют свариваемость цветных металлов, относятся температура плавления и кипения, а также теплопроводность и сродство к содержащимся в воздухе газам (азоту, кислороду, парам воды).
• Медь обладает повышенной жидко текучестью в расплавленной форме, высокой электропроводностью и теплопроводностью. Для нее характерна также активность при взаимодействии с некоторыми газами и, особенно с водородом и кислородом, что при сварке может явиться причиной образования в металле шва микротрещин и пор. Для предотвращения образования таких дефектов в свариваемых соединениях необходимо применение только хорошо раскисленной меди.
• Сварка по меди должна выполняться тщательно прокаленными электродами, свариваемые детали должны быть хорошо подготовлены в местах наложения швов – зачищены до металлического блеска и удалены оксиды, загрязнения, жиры и пр.

Чем отличаются между собой графитные, угольные электроды

Несмотря на сходство данных инструментов, их некоторые характеристики немного отличаются:

• Стоимость. Графитовые электроды дешевле.
• Цвет. Электроды из графита имеют темно-серый цвет, металлический отблеск, а угольные абсолютно черного цвета.
• Стержень из угля формирует дугу достаточно большой температуры, поэтому с таким инструментом должен работать уже опытный сварщик, чтобы не допустить разрушения кабеля. Но, есть и положительная сторона — высокая температура достигается при низком токе, поэтому угольные электроды можно использовать для маломощных сварочных трансформаторов.
• Графитовые стержни больше подходят для сварки инверторного типа с регуляторами тока. Они идеальны для начинающих сварщиков, любителей. При использовании данного инструмента сварные шва лучшего качества, чем выполненные угольными электродами.

Как правильно паять медные трубы своими руками

В частном хозяйстве и на производстве пользуются всего двумя методами пайки изделий из меди и сплавов:

1. Пайка при высокой температуре, так называемая «твердая пайка», когда припой плавится в диапазоне 600C-900C. Чтобы запаять медную деталь, пользуются тугоплавким припоем, и получится прочный надежный шов, выдерживающий большие механические нагрузки;
2. Низкотемпературная «мягкая» пайка (≤ 450C) используется в быту. Для соединения трубок или заделки трещины применяют легкоплавкий припой.

Чтобы получить надежный результат, используют следующий инструмент для пайки медных труб:

1. Труборез, болгарку, электролобзик, ножовку по металлу;
2. Фаскосниматель, которым зачищают отрезанные торцы медных труб;
3. Паяльник – электрический разной мощности, газовый, или старой конструкции, нагреваемый на открытом огне. Также иногда пайку проводят паяльной бензиновой лампой или сварочной газовой горелкой. Электропаяльники подходят для пайки твердым и мягким припоем, газовые лучше подходят для работы с твердыми припоями и соответствующими присадками типа буры;
4. Расширитель – устройство, которое расширяет торец одного изделия, чтобы его можно было вставить в обрез второго;
5. Припой выбирается для каждого режима. Для твердой пайки магистрали отопления подойдет медная проволока с примесями фосфора, для низкотемпературного соединения – оловянный припой с добавками свинца;
6. Присадки (флюс) могут быть жидкими и твердыми, кислотными или щелочными, и предназначены, чтобы очищать паянные поверхности от окислов. Самый распространенный в быту флюс, чтобы запаять медные изделия – канифоль и бура.

Если проводится ремонт большой площади, то для регулирования температуры плавления припоя пользуются строительным промышленным феном с насадками разной конструкции, позволяющими регулировать поток и направление горячего воздуха. Из инструмента и приспособлений также пользуются шлифовальной шкуркой, металлической щеткой, ветошью, кистями.