Электроды для сварки меди

Материалы и оборудование

Для сваривания меди потребуется следующее оборудование и материалы:

инвертор или сварочный аппарат;
электроды;
припой или баллоны с защитным газом.

Что нужно знать об электродах для сварки меди

Сваривание меди выполняется электродами с защитными покрытиями. Применяют стержни легированные бронзой, кремнием или марганцем. Такие составы позволяют исключить раскисление меди и обеспечить однородность металла.

Защитные покрытия выбираются такие, которые обеспечивают стабильное горение дуги, предотвращают раскисление металла, образование раковин или шлаков.

Сварочный аппарат для меди

Для выполнения сварочных работ можно применять следующее оборудование:

аппараты автоматические или полуавтоматические;
инверторы;
TIG-оборудование.

Рекомендуется использовать аппараты следующих производителей:

ESAB;
Fubag;
Ресанта;
Сварог.

Виды припоев

Сварка медных заготовок на флюсах позволяет улучшить качество швов, увеличить их прочность, снизить количество дефектов. По температуре нагрева бывают такие виды припоев:

низкотемпературные;
высокотемпературные.

Флюс для сварки меди

Низкотемпературные припои

Низкотемпературные припои применяются при температурах разогрева до +4500С для сваривания легкоплавящихся сплавов меди. Изготавливаются на оловянной или свинцовой основе, с добавкой сурьмы. С целью повышения коррозионной стойкости в составе присутствует цинк.

Высокотемпературные припои

Флюсы для высокотемпературной сварки способны сохранять свои свойства до +11000С. В составе применяются следующие элементы: фосфор, цинк, медь, серебро, кремний. Большинство составов пригодны для сварки меди с другими металлами.

Это интересно: Сварочные материалы — краткий обзор статей для новичков

Электроды для сварки чугуна

Самыми распространенные марки электродов для сварки, которые использует современная индустрия для сварки чугуна являются ОЗЧ-2 с цилиндрическим стержнем из меди и электроды МНЧ-2 с цилиндрическим стержнем, который состоит из сплава никеля, меди, железа и марганца (монельметалла).

Металл, который образуется в ходе наплавки прекрасно поддается шлифовке и резанию, что очень важно для чугунных деталей и запчастей. Но электроды данных марок дорогостоящие и дефицитные ест их более дешевые аналоги:. электроды с покрытием из состава, который содержит железный порошок — 50%, мрамор — 27%, плавиковый шпат — 7%, кварц — 4,5%, ферромарганец — 2,5%, ферротитан — 6%, ферросилиций — 2,5%, соду — 0,5% (по массе)

электроды с покрытием из состава, который содержит железный порошок — 50%, мрамор — 27%, плавиковый шпат — 7%, кварц — 4,5%, ферромарганец — 2,5%, ферротитан — 6%, ферросилиций — 2,5%, соду — 0,5% (по массе).

Секреты электрогазосварщиков

Существует множество литературы по сварке. Однако есть отдельные методы, которые можно узнать только на практике:

При сыром стержне можно на несколько секунд замкнуть электрододержатель. После такого процесса стержень станет более сухой и пригодный к сварке.
При сварке чугуна, когда нет подходящих электродов, можно обмотать обычный стержень медной проволокой. Именно в таком случае сварочный шов будет прочнее.
Если тяжело подобраться к сварочному стыку, то можно распилить стержни пополам. Из-за того, что он станет короче, будет гораздо удобнее его использовать. Если же зона видимости ограничена, можно использовать зеркало.

Originally posted 2018-04-06 09:12:40.

Принцип работы

Электрод для электросварки — это главная составляющая всего процесса. Именно из-за расплавки электрода получается процесс сварки и крепления. Обычно он состоит из обмазки и различного вида проволоки, где проволока, как и обмазка, может быть различных видов. Виды подбираются в зависимости от того, что будет свариваться.

Виды электродов

Существует более 10 различных видов проволоки и обмазки. Однако чаще используют около 5 видов:

МР-3.
УОНИ.
ОК 63.
ОЗА-1.
Комсомолец 100.

МР-3 самый распространенный вид. Это лучшие электроды для инверторной сварки. Так как МР-3 имеет постоянную полярность, то инверторные аппараты идеально подходят для работы с этим видом электродов.

УОНИ чаще используют на производствах и предприятиях. Там, где установленные сварочные аппараты переменного тока, УОНИ лучше справляются со своим предназначением.

ОЗА-1 имеет совершенно другую по структуре обмазку и проволоку. Такие стержни используют для сварки алюминия. Так как его температура плавления гораздо ниже, то лучше использовать инверторный аппарат на малом токе.

Комсомолец 100 используют для сварки меди. Так же, как и в случае с ОЗА, нужно обязательно уменьшать силу тока до минимального, иначе сварочный шов прогорит.

Выбор подходящих

Далеко не каждый знает, как выбрать сварочные электроды для инвертора. Однако в этом нет ничего сложного, если соблюдать все правила и нюансы:

Для начала нужно уточнить, что именно будет подвергаться сварке. На любой детали нужно отличить, какой толщины металл. К примеру, если у вас тонкостенная труба, то нужно присмотреться к электродам меньшего диаметра.
Если вы начинающий сварщик или новичок в сварочном деле, то нужно убедиться в качестве электродов. К примеру, у МР-3 гораздо лучше зажигается дуга. Однако УОНИ имеют более высокую прочность. Но при работе с УОНИ сварочная дуга зажигается гораздо тяжелее. Если иметь небольшой опыт, то УОНИ будут не только залипать, но и нагреваться.
Залипание электрода не всегда зависит от его марки. Именно поэтому следует определить, каким аппаратом будет проводиться сварка. Если при работе с инверторным аппаратом использовать переменные электроды УОНИ, то они будут гораздо чаще липнуть. Однако если их использовать при переменном токе, то работа будет производиться легче.

Электроды по нержавейке в чем особенности

Для сварки нержавеющей стали (правильное название – коррозионностойкий стали) используют специальные штучный электроды по нержавейки. Эти электроды изготавливаются для применения на постоянном и/или переменном токе. Более распространены электроды для постоянного тока так как процесс сварки протекает более плавно, а качество шва выше.

Особенности процесса заключается в том что нержавейка обладает низким коэффициентом теплопроводность то есть её легко перегреть и металл начинает растекаться. Также она обладает высоким коэффициентом линейного расширения. Это значит что в процессе сварки металл сильно расширяется, а после когда шов кристаллизуется металл усаживается и зачастую появляется такой дефект как «утяжина» – непровар.

Ещё одним вредным последствиям высокого коэффициента линейного расширение является, то что конструкции сильно деформируются под действием сварочных напряжений.

Потому при выборе электродов нужно стараться соблюдать следующие условия:

Использовать диаметр от 1,5 – 2,6 мм;
Использовать электроды с составом стержни схожим основным металлом ;
Для снижения риска получения непровара нужно обеспечивать более широкий зазор – больше диаметра электрода.

Потому сварку таких стали лучше всего вести как можно быстрее, используя минимальное значение силы тока. Это можно выполнить, используя электроды меньшего диаметра. Эти меры помогут снизить перегрев металла, а также избежать сильных сварочных деформаций.

Почему важно использовать специальные электроды для сварки нержавейки

Это связано с тем, что подавляющее большинство этих сталей являются высоколегированными сталями. Сварка которых затрудняется множественными факторами такими как:

Высокое содержание углерода в шве.
Высокие требования к защите сварочной ванны и дуги от воздуха, что в противном случае ведёт к большому количеству дефектов.
Низкая теплопроводность которые зачастую приводит к перегреву металла процессе сварки и образованию дефектов виде прожогов.

Если взять скажем электроды к примеру для черных стали ( нелегированных ) и попытаться произвести сварку, то сварной шов получится, но будет иметь множество недопустимых дефектов грубо говоря мы получим брак.

Ко всему ещё металл шва будет подвержен коррозии так как металл электродов не имел необходимых легирующих элементов.

Также они применяемые для нержавеющих сталей должны быть специально предназначенными для сварки именно этой группы стали и должны быть близкими по химическому составу. Если не соблюсти это условие, то сварочный шов будет выдерживать меньшее напряжение чем основной металл и будет являться самым слабым участком детали.

Также немаловажным фактором является то, что зона сварки, кромки деталей должны быть очень хорошо зачищены, а желательно и обезжирены. Как уже говорилось при сборке нужно соблюдать чуть увеличенный зазор.

Работы в домашних условиях

В домашних условиях иногда требуется сварка деталей небольших размеров, поэтому для большинства случаев в качестве электродов подойдут обычные медные жилы из проводов. Все этапы работ определяет технология сварки меди:

Зачищают пруток от поверхностных слоёв лака, окисла, жира или других видов загрязнений. Рекомендуется применять проволоки с минимальным количеством примесей в составе.
В процессе сварки используют присадки, выполняющие роль защитной среды от контакта металла с воздухом.
Поджигают горелку, впереди шва ведут присадку, затем электрод, а за ними выполняется прогрев. Движения горелки должны быть по спирали в сторону формирования шва.

При сварке толстых деталей рекомендуется расплавлять основной металл конструкций, но основе которого и формировать соединение. В таком случае шов получается чистым и аккуратным. При этом присадки не используют.

Сваривание тонких деталей выполняется ступенчатым образом. Способ заключается в выполнении проварок через определённые интервалы, а затем заваривают пропущенные участки до того момента, пока не получится равномерный и качественный шов.

Настройка аппарата

Чтобы добиться качества соединительного шва, нужно тщательно подбирать параметры сварочных аппаратов. Необходимо варить чистую медь на постоянном токе вольфрамовыми электродами в защитной аргоновой среде. Сплавы рекомендуется сваривать на переменном токе.

Настройки по току подбираются в зависимости от следующих критериев:

толщины металла;
диаметра проволоки электрода;
типа и диаметра присадочного прутка.

Кроме аргоновой среды допустимо использовать азотную, гелиевую, а также смеси защитных газов. Аргон эффективен и потому применяется чаще остальных газовых смесей.

Правильное использование

Недостаточно грамотно выбрать электроды для меди, следует разобраться в правилах их использования. Чтобы шов соответствовал всем требованиям, необходимо учитывать свойства меди.

Медь обладает такой характеристикой, как текучесть. Сразу после начала процесса плавления исчезает ее твердая форма. Кроме этого меди свойственна повышенная теплопроводность. Тепло через медь проходит гораздо быстрее, чем через другие металлы, что может привести к образованию прожогов.

Также следует учитывать, что вследствие существенно повышенной активности при взаимодействии с газами возможно образование пор и даже горячих трещин.

Поэтому так важен установленный правильно режим сваривания и проведение подготовительных работ. Перед началом сварочного процесса необходима закалка электродов не менее одного часа. Также следует подготовить свариваемые детали: очистить их от загрязнений, следов краски и масел, и разделать их кромки.

При работе электроды для пайки меди следует водить со средней скоростью. Формирование шва должно происходить равномерно, чтобы исключить прожоги, наплывы и непровары. Силу тока устанавливают на 10% меньше, чем обычно.

Правильное использование включает в себя регулярную заточку медных электродов. Инструмент для заточки медных электродов предназначается для того, чтобы зачищать контактную поверхность электродов от нагара.

Принцип работы инвертора и его подключение

Сварка инвертором основана на принципе создания электрической дуги путем замыкания двух контактов. Для этого используют компактные аппараты, где в середине размещен понижающий трансформатор. В нем напряжение опускается до безопасных значений (36-70 В), а сила тока возрастает до показателей, способных плавить металл. Температура сварочной дуги может достигать 5000 градусов.

После трансформатора ток попадает на диодный мост и выпрямляется. Прохождение через ключи аппарата и транзисторы содействует обратному преобразованию напряжения в переменное, но с возросшей частотой. Вместо 50 Гц оборудование выдает 20-50 кГц. Потом оно выпрямляется повторно.

Такое напряжение позволяет формировать более гладкие швы с мелкой чешуей и обеспечивает полное перемешивание молекулярной структуры металлов. Прочные соединения выдерживают повышенные нагрузки на преломление и разрыв, а при испытании давлением, показывают должную герметичность.

Из-за малого веса инверторы очень популярны у частных мастеров и различных строительных бригад. Научившись варить таким аппаратом можно не только решать текущие задачи в частном доме, но и начать зарабатывать на этом.

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.

Сложности сварки меди с нержавейкой

Наличие водорода и его выход в атмосферу имеет влияние на конечный результат сварки с нержавеющей сталью. Он может вызвать пористость меди и в дальнейшем образовать трещину в сварочном шве. Растворимость водорода зависит от температуры и парциального давления в атмосфере защитных газов. В процессе кристаллизации водород в меди растворяется в два раза быстрее, чем в другом железе.

Сера в меди присутствует до 0,1%, растворяется в жидком виде, но нерастворима в твердой меди. На качество сваривания не имеет существенного влияния.

Из-за перечисленных выше свойств существуют определенные сложности сварки меди с нержавеющей сталью:

Разный химический состав. Водород и кислород, присутствующие в меди, может существенно снизить качество сварочного шва.
Разные коэффициенты теплопроводности (у нержавеющей стали он намного ниже).
Разный температурный режим плавления: нержавейка плавится при 1800 оС, а медь при 1085 оС, активно вступая в реакцию с атмосферными газами.
Коэффициент растворения меди в нержавейке имеет максимум 0,4%.
В процессе формирования сварочного шва между сталью и медью формируется резкая граница из-за перенасыщения вкраплений из стали.
Есть вероятность образования в стали слоя с микротрещинами, которые будут заполнены медью. Для избежания этого необходимо сварочную дугу немного перемещать на медную деталь: таким образом в область шва подается расплав меди.

Проще выполнить сваривание нержавейки с чистой медью, чем с дополнительными включениями. Встречается такой состав без примесей реже, поэтому выбор свариваемого способа и основная технология процесса сварки такая же, как и для других цветных металлов.

Управление самодельным аппаратом

Чтобы прибор не вышел быстро из строя, нужно знать не только как сделать устройство, но и как работать с ним, какой режим выбирать. Управление аппаратом не вызывает затруднений даже у начинающего пользователя. Для работы применяют 2 элемента:

Рычаг, отвечающий за расстояние между электродами. Правильный выбор параметра обеспечивает надежный контакт свариваемых деталей. Рычаг снабжают винтовыми элементами, повышающими силу сжатия. При подготовке аппарата к работе ручку отводят вверх, что предотвращает замыкание электродов. Для этого к рычагу прикрепляют пружину нужной жесткости.
Выключатель. Отвечает за пуск тока на контакты. Выключатель подсоединяют к первичной обмотке трансформатора. Если деталь используется в качестве прижимного элемента, ее располагают на рычаге. Это освобождает вторую руку сварщика, позволяя придерживать свариваемые заготовки. Качество сварных швов повышается.

Сварное оборудование надежно закрепляют на рабочем столе, используя струбцины подходящего размера. Иначе при нажатии на рычаг аппарат смещается, что приводит к ухудшению качества соединения.

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 I_д = 450÷470 А, напряжение U_д = 30÷32В, скорость сварки v_св = 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: σ_в = 205÷225 МПа, ψ=59÷72%, KCU = 343÷981 кДж/м2.

Как выбирать электрод для инвертора

При подборе подходящих электродов следует учитывать рабочие характеристики оборудования и особенности сортамента, из которого будет собираться сварная конструкция. Начинающий мастер может воспользоваться справочниками либо получить консультацию у опытных коллег. От правильности выбора зависит производительность сварочных работ, качество и долговечность швов.

По назначению

На начальном этапе следует уточнить характеристики инвертора, который может оснащаться выпрямителем для получения постоянного напряжения. Существуют электроды комбинированного типа, рассчитанные как на переменный, так и на постоянный ток. Производители указывают допустимую полярность подключения, имеются требования по минимальному напряжению холостого хода.

По материалу покрытия

Изделия с основным покрытием позволяют получить шов с высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии, но электроды требовательны к квалификации сварщика и качеству подготовки заготовок. Для бытового использования больше подходит рутиловая обмазка, допускающая сварку ржавых или загрязненных деталей. Кислое покрытие подойдет для сварки конструкций из малоуглеродистых сталей, но при многослойном соединении возможно насыщение металла шлаком. При сгорании кислой обмазки выделяется ядовитый дым, поэтому требуется организация принудительной вентиляции.

Рутиловая обмазка допускает сварку ржавых деталей.

По материалу деталей

При подборе следует учитывать химический состав материала свариваемых изделий:

для соединения деталей из углеродистых и слаболегированных конструкционных сталей используют изделия с сердечником из металла со стандартным содержанием углерода;
для сварки легированных необходимы специальные электроды (марка зависит от содержания присадок в металле и условий эксплуатации конструкции);
для восстановления поверхности требуются изделия со стержнями из стали с повышенным содержанием легирующих элементов;
для сварки чугунных корпусов используют специальные электроды (например, ОЗЧ–2).

Другие критерии

При выборе необходимо учитывать цену продукции, которая зависит от изготовителя или веса упаковки. Не следует приобретать электроды с большим запасом, поскольку покрытие быстро насыщается водой и теряет эффективность. Некоторые производители рекомендуют перед использованием проводить прокалку стержней вне зависимости от условий хранения. Также следует учитывать допустимые положения электрода при проведении сварочных работ.

При подборе по толщине листа следует учитывать:

для деталей толщиной до 2 мм подойдет продукция диаметром не более 3 мм;
при росте параметра до 3 мм потребуется изделие с сечением до 3 мм;
для толстостенных заготовок, имеющих толщину до 10–12 мм понадобится электрод диаметром 5 мм.

При выборе электродов учитывают вес упаковки.

Маркировка

В зависимости от производителя и конкретного вида изделий маркировка упаковок может несколько отличаться. Однако большинство рутиловых электродов маркируются практически одинаково. Рассмотрим подробнее на примере маркировки электродов МР-3.

На их упаковке можно увидеть следующую маркировку: Э 46 –МР-3–УД Е 430 (3)-Р26.

Разберём всё по порядку:

Э46 — указывает на тип согласно ГОСТу. Это означает, что данная модель предназначена для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Предел прочности при разрыве — 46 кгс/мм2.
МР-3 — марка от производителя.
У — обозначает назначение электрода. Для сварки углеродистых сталей, предел прочности при растяжении — 60 кгс/мм2.
Д — коэффициент толщины покрытия (толстое).
Е — международная маркировка. Обозначает тип электрода с плавящимся покрытием.
43 — прочность при растяжении (430 Мпа).
0 — показатель относительного удлинения (20%).
(3) — показатель температуры -20оС. Это минимальная температура, при которой металл шва сохраняет ударную вязкость не меньше 34 Дж/см2.
Р — тип покрытия. В нашем случае — рутиловое.
2 — показывает, в каких положениях можно проводить сварочные работы. Этот показатель обозначает, что варить можно в любом направлении, кроме вертикального «сверху-вниз».
6 — для качественной работы нужно использовать ток обратной полярности, постоянный. Напряжение холостого хода должно быть примерно 70В.

Как оформить сварной шов

Варить металл толщиной 1 мм самыми тонкими электродами можно, используя следующие виды сварных швов:

внахлест. Способ, при котором гарантировано аккуратное соединение поверхностей.
встык с использованием проволоки. Проволока диаметром 2,5-3,5 мм располагается между листами металла, не выступая над поверхностью. Дуга сварки проходит непосредственно по проволоке, и она прогревает соединяемые детали периферийными токами. После удаления проволоки ее присутствие в процессе сварки определить почти невозможно. сварка инвертором
встык с использованием теплоотводящих подкладок. Их роль играют пластины меди, которые благодаря своей высокой теплопроводности не допускают перегрева свариваемых металлов.

Отметим, что в скосе кромок тонкого металла нет необходимости.