Как выполняется сварка бронзы, какие существуют методики

Особенности

Нередко при варке оловянной бронзы наблюдается такое явление, как образование застывших капель. Происходит это по той причине, что легкоплавкие фракции всплывают на поверхность. Такие компоненты, как свинец и цинк, подлежат угару. Их температура кипения ниже, чем у меди, поэтому происходит процесс естественного испарения.

Следует контролировать тип пламени. Оно должно быть строго нормальным. В окислительном пламени выгорает олово, а науглероживающее пламя приводит к появлению пор. Расход ацетилена при газовой сварке должен составлять 70-120 литров в час на 1 мм толщины листа металла. Поверхность должна находиться в зоне восстановительного пламени, что составляет 7-10 мм. Только так можно снизить степень выгорания олова.

Детали из литой бронзы рекомендуется предварительно разогреть до температуры 450°C градусов. Присадочным материалом служит проволока БрОЦ4-3 или БрОФ6,5-0,15. Сложности сварки алюминиевой бронзы связаны с образованием оксидной пленки, которая имеет высокую температуру плавления. С ней можно бороться только при наличии специального флюса. В качестве последнего выступает вещество, содержащее фтористый натрий, хлористый натрий, хлористый барий и хлористый калий. Кремнистая бронза, в отличие от остальных видов сплавов, неплохо сваривается за счет присутствия таких элементов, как кремний и марганец.

Существуют особенности, характерные для любого сплава, содержащего медь. Об этих особенностях сварщик обязан знать, ведь он в обязательном порядке столкнется с определенными сложностями. Наличие в сплаве меди определяет его физические свойства. Теплопроводность бронзы, как и латуни, достаточно высокая, вследствие этого приходится учитывать интенсивную отдачу тепла. Быстрая кристаллизация сопровождается образованием трещин. Здесь оказывает влияние еще один фактор – высокий коэффициент теплового расширения. При кристаллизации металла происходит его «стягивание», в результате чего возникают внутренние напряжения.

Бронза широко применяется художниками и скульпторами при изготовлении бюстов или памятников. Из нее делают фурнитуру и элементы декора. Сварочные работы должны обеспечивать не только надежное соединение, но и эстетичный вид. Наличие в сплавах таких элементов, как цинк, олово или свинец во многом определяет особенности сварочных работ.

Выгорание перечисленных элементов обусловлено существенной разницей в температурах кипения. После плавления металла в сварной ванне происходит поглощение атмосферного кислорода. С ним вступают в реакцию легирующие элементы. На поверхности ванны образуется пленка. Параллельно с этим в металл попадает водород, и при кристаллизации остаются поры. Они существенно снижают качество сварного шва.

Мнение эксперта

Багров Виктор Сергеевич

Сварщик высшего 6-го разряда. Считается мастером своего дела, знает тонкости и нюансы профессии.

Необходимо строго соблюдать технологию сварки. Несоблюдение параметров приводит к появлению трещин и прочих дефектов.

Часть проблем удается решить, обеспечив защиту ванны инертным газом. Чаще всего используется аргон. Все вышеописанное указывает на то, что сварка бронзы является достаточно сложным процессом, поэтому сварщик обязан обладать определенными знаниями и опытом.

Подготовка к работе

На сегодняшний день сварка бронзы, как и прочих сплавов, содержащих медь, осуществляется тремя способами: ручная дуговая сварка, аргонодуговая сварка и газовая сварка. Подготовительные работы определены для каждого вида работ и не зависят от выбора способа сварки. Необходимость подготовки металлических поверхностей продиктована требованиями к сварочному шву.

Первым делом путем механической обработки необходимо сформировать кромки, которые будут прилегать друг к другу максимальной площадью. Затем наждачной бумагой или любым инструментом с абразивом придется отполировать торцы до появления характерного золотистого блеска. Данную процедуру нужно выполнять в любом случае, так как бронза быстро покрывается слоем окисла, который может препятствовать формированию качественного шва.

Если нет возможности провести механическую обработку, а кромки находятся в нормальном состоянии, то избавиться от окисла можно с помощью раствора азотной или соляной кислоты.

Ручная дуговая сварка

Сварка бронзы чаще всего необходима при проведении ремонтных работ, исправлении брака или при наплавке. Можно применять предварительный подогрев детали до 350-450°C градусов, однако следует помнить, что при высокой температуре прочность бронзы снижается. Ручная дуговая сварка ведется в нижнем положении. В качестве расходного материала применяются металлические или угольные электроды.

• При использовании металлического электрода выставляется постоянный сварочный ток обратной полярности.
• Угольные электроды требуют прямой полярности.

Возможна сварка и переменным током, однако для стабильной дуги сила тока должна быть существенно выше. Если при постоянном токе она выбирается исходя из расчета 40 А на 1 мм (диаметр электрода), то для переменного тока показатель возрастает до 80 А. Шов накладывается непрерывно, без поперечных движений электрода.

Литые детали из бронзы после сварки следует отжигать при температуре 500°C градусов. Прокат проковывается без разогрева. Фосфористая бронза подлежит дуговой сварке, но использовать рекомендуется электроды, в состав которых входит олово, фосфор и медь. Электроды для оловянной бронзы содержат цинк, олово, свинец, фосфор, никель, железо и медь. Алюминиевая бронза сваривается медными прутками, в которых присутствует алюминий, марганец и железо. Наплавка бронзы осуществляется бронзовыми электродами ОСЦ-5-3-20 или АЖ-9-4.

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:

• Заготовки толщиной от 6 мм следует локально нагревать перед наложением шва.
• Тонкие листы свариваются за одни проход. при наложении нескольких слоев на заготовке в области шва начнут появляться трещины.
• Ограничение по толщине для одного прохода составляет 3 мм.
• Снизу или с внутренней стороны шва помещают подкладку из асбеста. Она нужно, чтобы предотвратить вытекание металла.

Аргонодуговая

Данный тип сварки принципиально схож с ручной дуговой сваркой. Отличие заключается лишь в том, что процесс происходит в среде защитного газа. Аргон тяжелее воздуха, поэтому он образует защитную зону, через которую к сварочной ванне не поступает атмосферный кислород. Аргонодуговая сварка может осуществляться неплавящимися вольфрамовыми электродами или плавящимися электродами, роль которых выполняют прутки.

Именно аргонодуговая сварка наиболее часто применяется при работе с бронзой и латунью. В особенности такое предпочтение отдается при толщине металла, превышающей 5 мм. Производительность сварки достаточно высокая, однако сам процесс требует от сварщика наличия определенной квалификации. Электрическая дуга, образованная между поверхностью металла и электродом, частично расплавляет кромки, после чего происходит соединение с образованием шва. Как было уже сказано выше, требуется предварительная подготовка кромок.

Существует ряд рекомендаций, позволяющий получить высококачественное соединение деталей из сплавов меди.

• Шов желательно формировать небольшими участками.
• При финализации процесса постепенно понижается напряжение, а затем дуга уводится в сторону.
• Для предотвращения испарения легирующих элементов применяют специальные присадки, содержащие кремний, алюминий или бор.

Сварка бронзы и латуни сопровождается выделением токсичный веществ, поэтому осуществляется с соблюдением всевозможных мер безопасности. Аргоновая сварка имеет ряд преимуществ перед остальными типами соединения.

• Получение эстетичного шва.
• Экономичность процесса.
• Не нужно очищать деталь от шлака.
• Для бронзы аргоновая сварка является наиболее предпочтительной.
• Аргоновой сваркой можно наплавлять детали, восстанавливая их прежнюю форму (например, при износе).
• Имеется возможность работать с тонколистовым металлом.

Технология и режимы сварки бронз.

Сварка бронзы

Газовую сварку бронзы применяют при ремонте литых изделий из бронзы, наплавке работающих на трение поверхностей деталей слоем антифрикционных бронзовых сплавов и пр. Сварочное пламя должно иметь восстановительный характер, так как при окислительном пламени увеличиваются выгорание из бронзы олова, кремния, алюминия. В качестве присадочного материала используют прутки или проволоку, близкие по составу к свариваемому металлу. Для раскисления в присадочную проволоку вводят до 0.4% кремния. Для защиты металла от окисления и удаления окислов в шлаки применяют флюсы тех же составов, что и при сварке меди и латуни.

Газовая сварка бронзы. Технология процесса и используемое оборудование

Бронзой называют сплавы металлов, в которых основным элементом является медь. Бронза может быть получена в результате сплава меди с оловом. Такие сплавы носят название оловянные бронзы. Также распространены алюминиевые, кремнистые и другие виды бронзы. В структурный состав бронзу кроме двух основных компонентов могу входить и другие химические элементы. Это необходимо учитывать при организации газосварочного процесса обработки бронзовых деталей. Современная промышленность использует бронзу в основном для производства различных арматур и фасонного литья. Некоторые виды бронзы применяются в химической и пищевой промышленности.

Основным способом, при помощи которого происходит сварочная обработка бронзовых деталей, является метод аргонодуговой сварки.

Технология сварочных работ при обработке бронзы

Первый этап газосварочных работ с бронзовыми деталями – подготовительный. На этом этапе производится механическая зачистка свариваемых поверхностей. При этом особое значение имеет качественное удаление различных окалин, остатков формовочных смесей и других посторонних отложений. Зачистку эффективнее всего проводить с помощью специальной металлической щетки. Поступательные движения следует производить до тех пор, пока поверхность не станет гладкой и блестящей.

После зачистки проводится разделка кромок в виде образования V-образного профиля. Профиль должен располагаться под углом в 70-90 градусов. Этот этап необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией. Во избежание вдыхания вредных для организма человека испарений оловянных бронз, обрабатываемые детали должны быть надежно закреплены непосредственно под вентиляционным устройством. При этом стоит учесть то обстоятельство, что бронза обладает высокой степенью текучести в расплавленном состоянии. Для того чтобы избежать растекания металла необходимо перед процессом обработки в районе будущего шва проложить своеобразные подкладки, которые состоят из таких материалов, как асбест или графит.

Перед началом сварки на кромки свариваемых деталей в обязательном порядке наносятся флюсы. Стоит помнить, что для сварки бронзы применяются те же флюсы, что и при сварке меди. Затем производится предварительный нагрев детали при помощи газовой горелки до температуры в 250-300 градусов. После этого начинается процесс непосредственно сварки. Для этого мундштук газовой горелки располагают под углом в 90 градусов относительно сварочной ванны, и производят постепенной расплавление кромок свариваемых деталей и присадочного материала. В качестве присадочного материала при сварке бронзы рекомендуется использовать сварочную проволоку с содержанием фосфора.

Пламя газовой горелки при прокладке сварочного шва должно располагаться на расстоянии десяти миллиметров от свариваемой поверхности. Это необходимо для того, чтобы в зоне сварочной ванны не началось испарение олова.

Опытные сварщики рекомендуют во время прокладки сварочного шва периодически перемешивать в сварочной ванне расплавленный металл, присадочный материал и используемый флюс. Делать это можно при помощи сварочного прутика. Это позволит во время удалить все образовавшиеся окислы и сделать сварочный шов ровным и прочным.

После окончания сварочного процесса обработанная бронзовая деталь подвергается термической обработке. Её постепенно охлаждают, используя в этих целях строительный песок или асбест. После этого проводится зачистка сварочного шва от нагара, окислов, шлаков и остатков флюса. Лучше всего промывку сварочного шва на бронзовых изделиях производить с помощью двухпроцентного раствора серной кислоты. В ряде случаев допускается применение азотной кислоты соответствующей концентрации.

Технические газы, необходимые для сварки бронзы.

Для того, чтобы произвести сварку бронзы необходимо использовать технический газ аргон, который обладает защитными свойствами. Сварка в аргоне позволяет полностью исключить окисление поверхности сварочного шва. Это делает полученное изделие долговечным и качественным. Аргон на производственную площадку может поставляться как в баллонах при небольших объемах сварочных работ, так и по специальному газопроводу. Это необходимо в тех случаях, когда сварка бронзы поставлена на промышленную основу.

В качестве основы для горючей смеси рекомендуется использование ацетилена, но чаще всего достаточно высокое качество сварки бронзы достигается и с помощью пропановой и бутановой смесей. Также вам будет необходим и технический кислород.

Оборудование для производства сварочных работ с бронзой.

Бронза подлежит сварке только при помощи аргонодугового метода. Для того, чтобы организовать сварочный процесс с применением аргонодугового метода необходимо использование специального оборудования. В частности, вам будет необходима специальная установка для аргонодуговой сварки. На данный момент на рынке присутствует несколько образцов такого оборудования наилучшими техническими и производственными показателями на наш взгляд отличаются так установки, как: установка аргонодуговой сварки УДГУ-251-02 , установка аргонодуговой сварки УДГУ-351-02, установка аргонодуговой сварки УДГУ-501-02, установка аргонодуговой сварки ВД-306Д с БУСП ТИГ, установка аргонодуговой сварки ВД-506Д и некоторые другие.

Для производства качественной сварки бронзовых деталей также необходимо использование специальных горелок для аргонодуговой сварки. Среди тех, что используются в настоящее время наибольшим количеством положительных отзывов отличаются следующие образцы: горелка аргонодуговой сварки ГДС-500 (500 А AC/DC).

Газовая

Газовая сварка медных сплавов используется преимущественна для того, чтобы максимально снизить угар легирующих элементов. Сварочное пламя настраивается так, чтобы отчетливо выделялись три зоны. Поверхность металла должна находиться на границе второй и третьей зоны. Работа с кремнистой бронзой требует наличия окислительного пламени. Оно получается при горении смеси кислорода и ацетилена, если соотношение первого газа ко второму составляет 1,2. Бронза, содержащая алюминий, при сварке доставляет немало проблем, так как образуется пленка из оксида алюминия, сгущающая содержимое сварочной ванны.

При отсутствии предварительной и последующей термообработки шва качество и прочность соединения, полученного при помощи газовой сварки составляет 85% от прочности основного метала. Хороший результат можно получить только после проковки шва. Газовая сварка требует от мастера большого опыта. При низкой скорости ведения горелки в металле могут образовываться поры. Необходимо правильно подобрать мощность горелки, состав газа, исходя из типа бронзы и толщины заготовки.

Сварка латуни полуавтоматом в домашних условиях

Латунь издавна известна людям как прочный и нержавеющий сплав. Из нее делали инструменты и домашнюю утварь, детали механизмов и вооружения, даже чеканили монету. Сварка латуни основной способ создания неразъемных соединений из этого металла. Ее выполняют при помощи газосварки, ручной электросварки и в защитной атмосфере аргона. При наличии соответствующего оборудования латунь можно сваривать и в домашних условиях. Для этого нужно провести тщательную подготовку поверхности и соблюдать инструкцию.

1. Основная трудность
2. Подготовка деталей
3. Выбор присадочного материала
4. Флюсы для газовой
5. Техника
6. Особенности в среде аргона
7. Преимущества аргонодуговой
8. Электродуговая
9. Газовая
10. Качество сварки латуни различных марок
11. Заключение