Сварка латуни
Сварку латуни можно производить практически всеми известными методами. Выбор технологии сваривания зависит от количества легирующих компонентов в составе сплава, чаще всего цинка. Можно проводить аналогии со сваркой меди, технология и способы сварки в обоих случаях, практически полностью совпадают.
Сварочные работы с латунью чаще всего используются для производства оборудования химической и пищевой промышленности. Для этих целей обычно используют профильный прокат, скрепление которого производится с помощью контактной сварки.
Особенности сварки латунных изделий
Исходя из состава и физических свойств, следует выделить некоторые особенности сварки латуни:
Цинк, содержащийся в сплаве, подвержен повышенному окислению. При перегреве, этот метал вступает в химическую реакцию с кислородом, вследствие чего на месте сварного шва образуется оксидная пленка. Налет белого цвета значительно препятствует соединению свариваемых элементов. Особенно часто подобная проблема возникает при сварке латуни в домашних условиях.
Внешний вид латуни
Кипение и испарение цинка происходит в результате большой разницы в температуре плавления меди и цинка. Цинк плавиться при температуре 420С, а медь при 1080С, что также превышает точку кипения цинка. Из-за подобных физических свойств, сварка латунных изделий сопровождается испарением цинка в большом количестве.
Его выгорание значительно влияет на качество соединения и эксплуатационные характеристики будущего изделия. Поэтому качественная сварка должна производится при оптимальной для нужного нагрева меди и сохранения цинка в сплаве температуре.
Подобные сварочные работы могут сопровождаться поглощением свободного водорода. Такая химическая реакция приводит к формированию пористой структуры шва. Из-за того, что водород не успевает улетучится из нагретого метала, в структуре шва остаются пузыри газа.
Образование пористости значительно влияет на качество соединения, что часто приводит к образованию трещин и потере прочности. Препятствование возникновению этой проблемы – главная задача при сварке латуни. Так, изделие с пористой структурой шва становится просто непригодным для промышленного использования.
Для решения вышеуказанных проблем, сварочные работы проводят при оптимальной температуре, которая позволяет создать прочное соединение без серьезных изменений физического состояния цинка.
Для этих же целей могут применять избыточное поступление кислорода, которое препятствует возникновению пор. Полученные окиси восстанавливают с применением присадок. Чаще всего для таких целей применяют кремний. Он окисляется и выпадает в осадок, очистка шва от которого не составляет особого труда.
Подготовка к сварке
Подготовка к сварке деталей из латуни схожа с подготовкой меди. Только в отличии от нее, латунные изделия небольшой толщины не нужно предварительно нагревать. Толстые элементы желательно подогреть в месте проведения сварочных работ. Такая манипуляция значительно повышает качество шва и прочность будущего изделия.
Очень важно при подготовке к работе обработать рабочие кромки. Если толщина кромки листы меньше 1,5 мм, рекомендуется провести отбортовку. Это позволит вдвое увеличить толщину латунного листа и повысить прочность будущего шва.
Подготовка к сварке латуни
При достаточной толщине листов отбортовку делать не нужно, но следует сохранять зазор между элементами около 2 мм. Увеличение зазора можно делать ппи использовании подкладки. Для изделий повышенной прочности можно применять метод двухсторонней сварки. При достаточной толщине шва, данный метод значительно повысит прочность стыка.
Подготовка латуни к сварке – очень важный этап, так как неправильная оценка толщины листа, длины шва и неверный выбор зазора могут привести к деформации конструкции. Это происходит за счет повышенного напряжения металла. В связи с этим, соединение толстых элементов лучше доверить опытным специалистам, которые профессионально работают с латунью.
Технология сварки латуни
Технология практически не зависит от выбора метода сварки. Существуют определенные правила и требования к таким работам. Рекомендуется придерживаться высокой скорости сварки – не меньше 15 см за минуту. Меньшая скорость повышает риск формирования пористой структуры и избыточного испарения цинка.
Вертикальную сварку выполняют снизу-вверх, при необходимости дополнительно нагревают место стыка. Ни в коем случае нельзя выполнять потолочную сварку, так как латунь легко плавится и обладает повышенными свойствами текучести.
Выбор технологии сварки латуни зависит от индивидуальных пожеланий, толщины листа и желаемых характеристик готового изделия.
Обычно применяются такие методы сварки:
Газопламенная сварка латуни
Аргоновая сварка, на сегодняшний день, наиболее эффективный способ заваривания латунных изделий. Применяют ее обычно при соединении элементов с толщиной более 5 мм. Сварочные работы выполняются в аргоновой среде. Инертный газ используется для создания защиты. Нагрев латуни происходит с помощью электрической дуги. Такая технология имеет ряд преимуществ, которые выгодно выделяют ее среди аналогов.
Результат аргоновой сварки латуни
В домашних условиях сварку латуни можно проводить с помощью электродуговой сварки, в том числе сварки полуавтоматом. Для этого необходимо использовать соответствующие электроды.
Работы проводятся постоянным током обратной полярности. Важно, чтобы дуга была короткой. Это препятствует избыточном испарению цинка. Перед началом работ желательно прогреть место стыка и прокалить электроды.
Заканчивать нужно проковкой шва или отжигом металла. Отжиг металла – это постепенной снижение температуры, после интенсивного нагрева. Такие процедуры значительно повышают качество стыка и прочность соединения.
Сварка латуни газом применяется для создания надежного соединения. Использовать ее можно также при сварке латуни со сталью. Однако для создания прочно стыка, необходимо использовать окислительное пламя. С его помощью создается защитная пленка, которая препятствует интенсивному выгоранию цинка.
Выполнение сварочных работ газом выполняется с помощью присадочных проволок. Выбор марки и типа проволоки зависит и состава сплава, и от желаемых характеристик готового изделия. Рекомендуется использовать проволоку, в состав которой входит бор – это позволяет обойтись без применения флюса.
Аргоновая сварка
Соединение латуни аргоном – наиболее эффективная технология, которая широко применяется в промышленном производстве.
Сварка латуни аргоном
Она имеет ряд преимуществ, среди которых стоит выделить следующие:
Каждая технология сварки латуни имеет преимущества и недостатки, поэтому выбор следует проводить исходя из индивидуальных особенностей сплава, готового изделия и технических возможностей.
Сварка латуни
Часть оксида цинка улетучивается, а часть осаждается на поверхности свариваемых заготовок в виде белого налета, который мешает проведению сварочных процессов. Есть определенные технологические приемы, с помощью которых можно уменьшить выделение оксида цинка. Но минимальный показатель выгорания все же составляет около 30%. А это негативно сказывается на качество сварочного шва, потому что в нем образуются поры за счет улетучиваемого цинка. И именно это отличает сварку латуни от сварки меди.
Как правильно заварить латунь – варианты и особенности
В принципе, все виды сварок можно использовать для соединения латунных заготовок. Но чаще всего используется вариант сварки латуни аргоном с неплавящимся электродом или при помощи защитных флюсов.
Как и любой сварочный процесс, все начинается с подготовки латунных деталей. На что необходимо обратить внимание.
Сваривание в аргоне
Сварка латуни и бронзы чаще проводится в среде защитных газов. Для этого используется постоянный ток прямой полярности. Перед началом сварочного процесса заготовки зачищаются железной щеткой до блеска и обрабатываются растворителем, чтобы удалить все загрязнения.
Очень важный момент – это выбор присадочной проволоки. В ее составе должны быть раскислители (кремний, марганец, серебро, алюминий, никель и так далее). К примеру, присадка марки Л62 – это металл, при использовании которого выделяется мало дыма в процессе сварки. Угар оксида цинка составляет всего лишь 2%. Л68 применяется в сварке защитных флюсов. Марки ЛО и ЛОК повышают коррозионную стойкость шва. То есть, под необходимые требования заготовок нужно выбрать свой присадочный стержень.
Сварка латуни в аргоне производится не цельным швом, а небольшими участками, образующими валик. Но при этом появляется большая вероятность прожога. Поэтому рекомендуется сварку проводить на длинной дуге, тем самым снижая силу тока в зоне сваривания. В финальной стадии горелка отводится в сторону.
Это самый качественный вариант для сварки латуни, но в домашних условиях его лучше не применять. В процессе соединения выделяется большое количество оксида цинка. Поэтому процесс проводится или на открытых площадках, или в помещениях с хорошо работающей вентиляцией.
Электродуговая сварка
Сваривание латуни в домашних условиях возможно, если применять электродуговую технологию. Во-первых, для этого используются специальные электроды:
Во-вторых, сварка производится постоянным током обратной полярности. Дуга короткая, что уменьшает выгорание цинка. В-третьих, перед началом процесса производится прогрев заготовок до температуры 300С и прокалка электродов до 200С в течение получаса.
Обязательное условие после окончание сварочных работ – это проковка сварного шва. Если соединяются две детали из сплавов с малым содержанием меди, то ковать стык надо на горячо. В некоторых случаях необходим и отжиг металла (постепенное снижение температуры после сильного нагрева), который проводится при температуре 635С. Именно таким образом меняется структура металлического шва, она становится мелкозернистой, что приводит к однородности химического состава.
Варить латунь можно и угольными электродами, но для этого необходимо использовать защитные флюсы. К примеру, самый распространенный флюс – БД-3.
Сварочный режим: ток – постоянный, полярность – прямая. Многое зависит от толщины сваренных заготовок. Если толщина деталей не превышает 3 мм, то необходимо выставить ток в пределах 180-200 А, 3-5 мм – 240-270 А, 5-10 мм – 400-450 А, 10-16 мм – 500-550 А. При этом заготовки толщиною более 10 мм обязательно подогреваются перед сваркой до температуры 350С.
Газовая сварка
Если все предыдущие технологии не обеспечивают необходимый результат, то применяется именно газовая сварка. Она гарантирует высокое качество конечного результата, но у нее есть один большой недостаток – испарение оксида цинка составляет 25%. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать окислительное пламя в горелке. В нем должно быть много кислорода и мало водорода. Под действием кислорода на поверхности сварочной ванны образуется оксидная пленка. Именно она и не дает цинку поступать в воздух. Можно снизить выделение цинка, если использовать при сварке флюс БМ-1.
Вот такие способы, с помощью которых можно провести сварку латунных заготовок. Обязательно ознакомьтесь с видео, размещенном на этой странице.
Как варить латунь
Сваривание латуни обычно применяется для производства различного оборудования, применяемого нефтехимической отраслью. В домашних условиях этот металл довольно редкий, так как относительной дорогой и необходимости острой в деталях из него не бывает. Но если что-то все же потребуется сварить, полуавтоматом это вполне реально в газовой среде с аргоном.
Свариваемость этого металла в большей степени зависит от количественного содержания цинка, как самого непригодного компонента для подобных работ, но все же при соблюдении технологии и сплавы с его относительно высоким содержанием могут быть надежно соединены.
Особенности при сваривании цинксодержащих сплавов
Отличительной чертой латуни, как сплава, в котором имеется цинк, является то, что этот металл очень быстро закипает, и как следствие, выгорает. В отличие от прочих составных компонентов Zn обладает куда более низкой температурой плавления по сравнению с медью и алюминием.
Она отличается от самого ближайшего к нему металла более чем в 2 раза. В результате реакции происходит образование сильного оксида, образующегося в виде белого порошка. Некоторая часть испаряется при кипении. Если не соблюдать технику правильной сварки, то она является значительной. Более того, эти испарения весьма опасны для человека.
При этом даже если технология полностью соблюдена, испарения составят порядка 30% и в структуре шва образуются поры. Главной задачей все сварщиков состоит в том, чтобы добиться сварки без пор.
Технология сварки латуни дугой
Технология сварки латуни во многом схожа с аналогичным процессом при работе с тем же алюминием. Для выполнения сваривания необходимы специальные электроды. Они изготовлены из меди и являются наплавляемыми.
Для работы подойдут следующие марки электродов: ESAB ОК 94.25, ОЗБ-2М, ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86), ESAB OK Ni-1 (OK 92.05), ОЗБ-3, ESAB OK 94.35, ESAB OK 94.55, ZELLER 390. Учитывая то, что каждый из них имеет свой химический состав, то и сваривать рекомендуется определенные сплавы латуни.
Сила постоянного тока должна быть следующей: для 3 не более 120 А, для 4 не более 160 А. При работе с толстыми металлами, например, более 6 мм, соединяемые кромки необходимо подогреть до температуры порядка 300 градусов.
Выбрав электроды и присадочный материал, можно приступать к сварке. При работе со всеми цветными металлами необходимо держать электрод перпендикулярно к плоскости сваривания. Это необходимо для того, чтобы ток равномерно распространялся по всей ширине и охватывал равные участки обеих деталей.
Дуга должна гореть в газовой среде – аргоне. Соответственно, для работы потребуется баллон с газом и специальный держатель с соплом.
Технология сварки латуни полуавтоматом
Это что касается дуговой сварки, если работы выполняются при помощи полуавтомата, потребуется специальная проволока. Для этих работ подойдут следующие виды проволоки:
В продаже имеется много разновидностей проволоки для работы со сплавами. Для более эффективной работы рекомендуется изучить особенности каждого вида.
Главной особенностью процесса сваривания бронзы и латуни, независимо от выбранного метода, является высокая вероятность образования пор. Чтобы их не было или как минимизировать появление, сварку необходимо производить быстро, то есть проходить за 1 минуту не менее 15 см шва.
При расположении деталей вертикально, начинать сваривать детали следует снизу и двигаться в верх. Это связано с тем, что металл легкоплавкий и сильно текучий. Выполнять сварку рекомендуется точечно с перекрытием предыдущей точки, делая поджиг, как можно короче по времени.
Подготовка материалов перед сваркой
Учитывая массу нюансов, с которыми мастер встретиться при сваривании деталей из латуни, в домашних условиях выполнить сварку будет сложно. Все же находятся умельцы, которые соединяют бронзу точно так же качественно, как и медь. Технология процесса заключается в следующем:
На этом подготовительные работы заканчиваются, можно приступать к самому процессу сварки.
Оборудование для сварки латуни
Наиболее предпочтительным оборудованием для сваривания изделий из латуни являются дуговые инверторы и электроды к ним. Если у вас в наличии имеется полуавтомат, то с его помощью также можно произвести качественную работу, предварительно вооружившись подходящей проволокой.
Также потребуется баллон с инертным газом. Для выполнения подготовки свариваемых деталей потребуется механический инструмент. С его помощью снимаются фаски и притупляется кромка. Также может потребоваться газовая горелка для подогрева толстых деталей.
Пошаговое описание процесса сварки
При соблюдении технологии, качество сварного соединения существенно увеличивается.
Как выполняется сварка латуни, какие существуют технологии
Латунь не является чистым химическим элементом, это сплав, состоящий из цинка и меди. Нормы по количественному содержанию металлов в сплаве не существует, поэтому их процентное соотношение варьируется от 20% до 30% для каждого элемента. Зачастую в латуни можно обнаружить и некоторые другие элементы. Многокомпонентный состав подразумевает наличие олова, свинца, никеля, марганца или железа. Многие отождествляют понятия латуни и бронзы. С точки зрения металлургии это два разных сплава, у которых наблюдаются отличия как по физическим, так и по химическим свойствам.
В промышленном отношении все сплавы латуни подразделяются на два вида:
Особенности
Латунь поддается сварке, однако этот процесс считается технологически сложным. Входящие в ее состав компоненты в виде цинка и меди отличаются по физико-химическим свойствам, следовательно, по-разному себя ведут в одинаковых условиях. Несмотря на это сварка, в принципе, возможна. Если узнать все особенности поведения металлов, то можно осуществить сварку тривиальными способами, причем в домашних условиях. По своей технологии процесс похож на сварку меди.
Можно выделить несколько традиционных препятствий, с которыми сталкивается каждый сварщик при проведении сварочного процесса. Основной проблемой является большой разрыв между температурами плавления металлов, входящих в состав сплава латуни.
Если для меди температура плавления составляет 1080°C градусов, то цинк плавится уже при 420°C, а при 905°C градусах цинк начинает кипеть (при нормальном давлении).
В результате действия электрической дуги цинк плавится и закипает. Из места формирования шва он постепенно испаряется и выгорает.
Цинк в процессе сварки реагирует с кислородом. Образовавшийся оксид в виде пленки покрывает деталь. Она образуется именно в зоне шва, но именно эта пленка препятствует нормальному сплавлению. Помимо этого, в латуни при нагревании быстро начинают появляться поры и трещины. Они обусловлены тем, что при повышении температуры начинается процесс поглощения водорода. В расплавленном металле он образует пузыри. В итоге пористая структура шва негативно сказывается на его прочности.
Если подытожить представленную теорию, можно выделить три основные проблемы, характерные для сварки латуни:
Подготовка
Теплопроводность сплава меди и цинка гораздо ниже, нежели у составляющих элементов, поэтому для сварки нет необходимости предварительно разогревать заготовки. Если же толщина материала внушительная, то можно ограничиться локальным нагревом.
Стыки заготовок обрабатываются несколькими способами, исходя из толщины листа металла. При толщине до 1,5 мм делают по кромке отбортовку. Высота бортика должна достигать удвоенной толщины листа. При толщине заготовки от 1,5 мм до 6 мм поверхности не обрабатывают, а при сварке между кромками обеспечивают зазор 1-2 мм. Применение подкладок требует увеличения зазора до 3 мм. Кромки большей толщины разделывают под углом 30-45°C градусов.
Для того, чтобы провести качественную сварку любого сплава, необходимо учитывать свойства каждого составляющего элемента. Сварка латуни напоминает сварку меди, однако наличие цинка вносит в алгоритм некоторые коррективы. Принято выделять три способа сварки латуни:
Электродуговая сварка
Электродуговую сварку осуществляют инверторными аппаратами, работающими в режиме MMA. Для этого используют специальные электроды. От их типа зависит способ сварки. Различают сварку латунными или угольными электродами. Сварка латунными электродами ведется постоянным током прямой полярности. Для работы характерна короткая дуга при силе тока в 250 А, этот параметр приведен для электродов диаметром 5 мм. С такими показателями скорость наложения шва достигает 30 см в минуту. После наложения шва его подвергают ковке и разогреву до 600°C градусов.
Сварка угольными электродами предполагает использование графитированного расходного материала (толстопокрытых электродов). Они состоят из латунной проволоки, которая содержит в своем составе такие элементы, как марганец, железо, алюминий и кремний. Для изготовления покрытия применяются смеси жидкого стекла с сухими примесями. К наиболее популярным относят марганцевую руду, ферромарганец, меловую крошку, алюминий и графит.
При пользовании угольными электродами применяют присадку, покрытую специальными флюсами. Такая сварка ведется при вышеуказанных параметрах, однако они уже подходят для электродов сечением 10 мм. Можно выделить ряд обязательных условий, необходимых для получения прочного шва при ведении электродуговой сварки:
Аргоновая
Аргоновая или аргонодуговая сварка – это разновидность дуговой сварки, которая обладает определенными особенностями. Сварка ведется неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа, роль которого выполняет аргон. Если бы инверторы, работающие в режиме TIG, были так же распространены, как и инверторы MMA, то аргонодуговую сварку латуни можно было бы назвать самым популярным способом соединения. Тем более, что именно такой способ сварки обеспечивает высокое качество.
Прибегают к аргонно-дуговому способу при сварке достаточно массивных заготовок. Сначала выполняется подготовка поверхностей. Она сводится к зачистке кромок до характерного блеска. Латунь быстро окисляется, поэтому нередко приходится бороться со слоем окисла. Для этого кромки обрабатывают азотной кислотой, после чего заготовку следует промыть и высушить.
При сварке необходимо получить длинную дугу. Сплошной шов исключается, так как в процессе его наложения может произойти сквозное прогорание металла. Шов формируется из отдельных валиков.
Сварка латуни характерна постепенным понижением напряжения. При использовании вольфрамового неплавящегося электрода применяется присадка. Оптимальным вариантом для материала присадки служит бронза или фосфор. Из этих элементов делается специальный прутик, который одним концом вносится в зону формирования шва. Но при ведении аргоновой сварки допускается еще применение плавящихся электродов. Так или иначе, процесс сопровождается характерным потрескиванием, которое возникает при испарении цинка.
Достоинства аргонно-дуговой сварки можно сформулировать подробнее.
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.
