Zváranie medi a jej zliatin: metódy, technológie a zariadenia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Meď a jej zliatiny sa používajú v rôznych odvetviach hospodárstva. Tento kov je žiadaný kvôli svojim fyzikálno-chemickým vlastnostiam, ktoré tiež komplikujú spracovanie jeho štruktúry. Najmä zváranie medi si vyžaduje špeciálne podmienky, hoci proces je založený na pomerne bežných technológiách tepelného spracovania.

Špecifické zváranie medených polotovarov

Na rozdiel od mnohých iných kovov a zliatin sa medené výrobky vyznačujú vysokou tepelnou vodivosťou, čo si vyžaduje zvýšenie tepelného výkonu zváracieho oblúka. Zároveň je potrebný symetrický odvod tepla z pracovného priestoru, čím sa minimalizuje riziko defektov. Ďalšou nevýhodou medi je tekutosť. Táto vlastnosť sa stáva prekážkou pri vytváraní stropných a vertikálnych švov. Pri veľkých zvarových kúpeľoch takéto operácie nie sú vôbec možné. Aj malé objemy prác vyžadujú organizáciu špeciálnych podmienok s použitím obmedzujúcich vložiek na báze grafitua azbest.

Tendencia kovu oxidovať si tiež vyžaduje, aby sa pri niektorých spôsoboch vytvárania žiaruvzdorných oxidov používali špeciálne prísady, ako sú kremík, mangán a fosforové gély. Medzi vlastnosti zvárania medi patrí absorpcia plynov - napríklad vodíka a kyslíka. Ak nezvolíte optimálny režim tepelnej expozície, potom sa šev ukáže ako nekvalitný. V jeho štruktúre zostanú veľké póry a praskliny v dôsledku aktívnej interakcie s plynom.

Interakcia medi s nečistotami

Je potrebné vziať do úvahy povahu interakcie medi s rôznymi nečistotami a chemickými prvkami vo všeobecnosti z toho dôvodu, že v procese zvárania tohto kovu sa často používajú elektródy a drôty z rôznych materiálov. Napríklad hliník sa môže rozpustiť v tavenine medi, čím sa zvýšia jeho antikorózne vlastnosti a zníži sa oxidovateľnosť. Berýlium – zvyšuje mechanickú odolnosť, ale znižuje elektrickú vodivosť. Konkrétne vplyvy však budú závisieť aj od charakteru ochranného prostredia a teplotného režimu. Takže zváranie medi pri 1050 °C uľahčí vstup železnej zložky do konštrukcie obrobku s koeficientom asi 3,5 %. Ale v režime okolo 650 ° C sa toto číslo zníži na 0,15%. Železo ako také zároveň prudko znižuje koróznu odolnosť, elektrickú a tepelnú vodivosť medi, no zvyšuje jej pevnosť. Z kovov, ktoré neovplyvňujú takéto obrobky, možno rozlíšiť olovo a striebro.

Základné metódy zvárania medi

Všetky bežné metódy zvárania, vrátane manuálneho a automatického, sú povolené v rôznych konfiguráciách. Výber jednej alebo druhej metódy je určený požiadavkami na spojenie a charakteristikami obrobku. Medzi najproduktívnejšie procesy patrí elektrotroskové zváranie a zváranie pod tavivom. Ak sa plánuje získať vysokokvalitný šev v jednej operácii, potom je vhodné obrátiť sa na technológiu plynu. Tento prístup k zváraniu medi a jej zliatin pri nízkych teplotných gradientoch vytvára priaznivé podmienky pre dezoxidáciu a legovanie obrobku. Vďaka tomu je šev pozitívne upravený a odolný. Pre čistú meď možno použiť techniky oblúkového zvárania s volfrámovými elektródami a ochrannými plynmi. Najčastejšie však pracujú s derivátmi medi.

Aké vybavenie sa používa?

Predmedené výrobky je možné spracovávať na sústružníckych, brúsiacich a frézovacích strojoch s cieľom vytvoriť rozmerové polotovary na zváranie. Priemysel využíva aj techniku rezania plazmovým oblúkom, ktorá umožňuje rezanie s takmer dokonalými reznými hranami. Priame zváranie medi sa vykonáva argónovými oblúkovými inštaláciami, poloautomatickými zariadeniami, ako aj invertorovými zariadeniami. Prúdová sila zariadenia sa môže meniť od 120 do 240 A v závislosti od veľkosti obrobku. Hrúbka elektród je zvyčajne 2,5-4 mm - opäť závisí od zložitosti a objemu práce.

Zváranie medeným argónom

Jedna z najpopulárnejších metód. Používa sa najmä spomínaná technika argónového oblúkového zvárania, pri ktorej sa používajú volfrámové elektródy. Počas zahrievania meď interaguje s kyslíkom a vytvára oxidový povlak na povrchu obrobku. V tomto štádiu sa obrobok stáva ohybným a vyžaduje pripojenie nekonzumovateľnej elektródy. Napríklad tyče značky MMZ-2 poskytujú optimálnu kvalitu zvaru pri zváraní medi s argónom s ochrannými médiami. Ak nie je nastavená úloha silného prieniku obrobku, potom možno použiť odľahčenú verziu zvárania v dusíkovom prostredí. Ide o dobrý spôsob tepelného pôsobenia pri nízkych napätiach, ale ešte väčší efekt z hľadiska kvality zvaru možno dosiahnuť použitím kombinovaných plynov. Skúsení zvárači napríklad často používajú zmesi, ktoré obsahujú 75 % argónu.

Zváranie plynom

V tomto prípade sa používa kyslíkovo-acetylénové médium, vďaka čomu sa výrazne zvyšuje teplota plameňa. V pracovnom procese sa používa plynový horák. Tento stroj je dobrý svojim výkonom, ale jeho obmedzené možnosti nastavenia neumožňujú doladiť parametre zvarového kúpeľa.

Často používaná aj metóda delenej tepelnej expozície s pripojením dvoch horákov. Jeden slúži na zahriatie pracovnej oblasti a druhý - priamo na zváranie cieľového obrobku plynom. Tento prístup sa odporúča pre plechy s hrúbkou 10 mm. Ak nie je k dispozícii druhý horák,potom môžete vykonať obojstranné zahrievanie pozdĺž línie budúceho švu. Efekt nie je taký kvalitný, ale hlavná úloha je realizovaná.

Umožňuje techniku zvárania plynom a vstrekovanie taviva na získanie čistej štruktúry spoja. Používajú sa najmä plynné toky, ako sú azeotropické roztoky metyléteru bóru s metylom. Aktívne pary takýchto zmesí sa posielajú do horáka, čím sa menia charakteristiky zvarového kúpeľa. Plameň v tomto bode nadobúda zelenkastý odtieň.

Vlastnosti zvárania uhlíkovou elektródou

Metóda oblúkového zvárania, ktorá je optimálna pre zliatiny medi. Jeho hlavnou charakteristickou črtou je ergonómia a všestrannosť - aspoň vo všetkom, čo súvisí s mechanikou vykonávania fyzických úkonov operátorom. Napríklad zvárač môže vykonávať manipulácie priamo vo vzduchu s použitím minimálnej sady pomocných ochranných prostriedkov. Je to spôsobené tým, že uhlíkové elektródy počas procesu ohrevu vydávajú dostatočné množstvo tepelnej energie, na ktorú je navarená meď s nízkym výkonom. Proces sa ukáže ako neefektívny, ale spojenie získa všetky potrebné mechanické vlastnosti.

Ručné oblúkové zváranie

Technológia tejto metódy zvárania zahŕňa použitie obalených elektród. To znamená, že spojenie získa slušné pevnostné charakteristiky, avšak zloženie štruktúry produktu sa nakoniec bude líšiť od primárneho obrobku. Špecifické modifikačné parametre sú určené vlastnosťami legujúcich deoxidačných činidiel,ktoré sú prítomné v obale elektródy. V aktívnej kompozícii sa môžu použiť napríklad zložky ako nízkouhlíkový feromangán, kazivec, hliníkový prášok atď.. Táto technológia zvárania medi a nezávislá výroba povlakov umožňuje. Zvyčajne sa na to používa suchá zmes, ktorá sa miesi v tekutom skle. Takýto povlak robí šev hustejším, ale elektrická vodivosť konštrukcie je výrazne znížená. Všeobecný proces zvárania obalenými elektródami sa vyznačuje vysokým rozstrekom, ktorý je pre meď nežiaduci.

Zváranie pod tavivom

Samotné tavivo na zváranie s meďou je potrebné ako stabilizátor oblúka a hlavne ako ochranná bariéra proti negatívnym vplyvom atmosférického vzduchu. Proces je organizovaný pomocou nespotrebovateľných grafitových alebo uhlíkových elektród, ako aj spotrebných tyčí pod keramickým tavivom. Ak sa použije uhlíkový prídavný materiál, potom sú elektródy na zváranie medi naostrené tak, aby vytvorili plochý hrot v tvare špachtle. Výplňový materiál z tombaku alebo mosadze sa tiež dodáva do pracovnej oblasti zboku - je to potrebné na dezoxidáciu štruktúry švu.

Operácia sa vykonáva na jednosmerný prúd s ohrevom. Niekoľko ochranných bariér zachováva základnú štruktúru obrobku, aj keď skúsení zvárači sa najčastejšie snažia zlepšiť zloženie materiálu zliatinovým drôtom. Opäť, aby sa predišlo nežiaducim tokom taveniny, odporúča sa najprv poskytnúť grafitový substrát,ktorý bude pôsobiť aj ako forma pre tok. Optimálna prevádzková teplota pre túto metódu je 300-400 °C.

Guarded Arc Welding

Zváracie akcie s pripojením invertorov a iných poloautomatických zariadení sa vykonávajú v plynných médiách s posuvom drôtu. V tomto prípade sa okrem argónu a dusíka môže použiť hélium, ako aj rôzne kombinácie zmesí plynov. Medzi výhody tejto techniky patrí možnosť efektívneho prieniku hrubých obrobkov s vysokým stupňom zachovania mechanických vlastností obrobku.

Výkonný tepelný efekt je vysvetlený vysoko účinnými tokmi plazmy v horiacom plynnom médiu, ale tieto parametre budú určené aj charakteristikami konkrétneho modelu invertoru. Technika argónového oblúkového zvárania medi je zároveň výhodnejšia vo vzťahu k obrobkom s hrúbkou 1-2 mm. Čo sa týka ochrannej funkcie plynného média, nemožno sa na ňu úplne spoľahnúť. Existuje riziko oxidov, pórovitosti a negatívnych účinkov prísad z drôtu. Na druhej strane prostredie argónu účinne chráni obrobok pred vystavením kyslíku vo vzduchu.

Záver

Meď má mnoho vlastností, ktoré ju odlišujú od iných kovov. Ale aj v rámci všeobecnej skupiny jeho zliatin existuje veľa rozdielov, ktoré si v každom prípade vyžadujú hľadanie individuálneho prístupu k výberu optimálnej technológie na vytvorenie švu. Napríklad zváranie plynom je vhodné v prípadoch, keď potrebujete získať pevné spojenie vo veľkom obrobku. Avšak nováčikoviatáto metóda sa neodporúča z dôvodu vysokých bezpečnostných požiadaviek pri práci s horákmi a plynovými fľašami. Vysoko presné maloformátové zváracie operácie sú zverené pohodlným a produktívnym poloautomatickým strojom. S takýmto zariadením môže manipulovať aj neskúsený operátor, ktorý má plne pod kontrolou parametre pracovného postupu. Nezabudnite na dôležitosť plynných médií. Dajú sa použiť nielen ako izolant obrobku pri zváraní, ale aj ako spôsob zlepšenia niektorých technických a fyzikálnych vlastností materiálu. To isté platí pre elektródy, ktoré môžu prispieť k pozitívnemu legovaciemu efektu.