Svetsning av koppar och dess legeringar: metoder, teknik och utrustning

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Koppar och dess legeringar används inom olika sektorer av ekonomin. Denna metall är efterfrågad på grund av dess fysikalisk-kemiska egenskaper, vilket också komplicerar bearbetningen av dess struktur. I synnerhet kräver svetsning av koppar speciella förhållanden, även om processen är baserad på ganska vanliga värmebehandlingstekniker.

Specifik svetsning av kopparämnen

Till skillnad från många andra metaller och legeringar kännetecknas kopparprodukter av hög värmeledningsförmåga, vilket gör det nödvändigt att öka svetsbågens värmeeffekt. Samtidigt krävs symmetrisk värmeavledning från arbetsområdet, vilket minimerar risken för defekter. En annan nackdel med koppar är flytbarhet. Denna egenskap blir ett hinder i bildandet av tak och vertikala sömmar. Med stora svetspooler är sådana operationer inte alls möjliga. Även små volymer av arbete kräver organisation av speciella förhållanden med användning av restriktiva foder baserade på grafitoch asbest.

Metallens tendens att oxidera kräver också att speciella tillsatser som kisel, mangan och fosforgeler används i vissa lägen med bildning av eldfasta oxider. Funktionerna hos kopparsvetsning inkluderar absorption av gaser - till exempel väte och syre. Om du inte väljer det optimala läget för termisk exponering, kommer sömmen att visa sig vara av dålig kvalitet. Stora porer och sprickor kommer att finnas kvar i dess struktur på grund av aktiv interaktion med gas.

Interaktion mellan koppar och föroreningar

Det är nödvändigt att ta hänsyn till arten av koppars växelverkan med olika föroreningar och kemiska element i allmänhet, av den anledningen att vid svetsning av denna metall ofta används elektroder och ledningar från olika material. Till exempel kan aluminium lösas upp i en kopparsmälta, vilket ökar dess korrosionsskyddande egenskaper och minskar oxiderbarheten. Beryllium - ökar det mekaniska motståndet, men minskar den elektriska ledningsförmågan. De specifika effekterna kommer dock också att bero på den skyddande miljöns natur och temperaturregimen. Så, svetsning av koppar vid 1050 °C kommer att underlätta inträdet av järnkomponenten i arbetsstyckets struktur med en koefficient på cirka 3,5%. Men i en regim på cirka 650 ° C kommer denna siffra att minska till 0,15%. Samtidigt minskar järn som sådant kraftigt korrosionsbeständigheten, den elektriska och termiska ledningsförmågan hos koppar, men ökar dess styrka. Av de metaller som inte påverkar sådana arbetsstycken kan bly och silver särskiljas.

Grundläggande kopparsvetsmetoder

Alla vanliga svetsmetoder, inklusive manuella och automatiska, är tillåtna i olika konfigurationer. Valet av en eller annan metod bestäms av kraven på anslutningen och arbetsstyckets egenskaper. Bland de mest produktiva processerna är elektroslagg och nedsänkt bågsvetsning. Om det är planerat att få en högkvalitativ söm i en enda operation, är det lämpligt att vända sig till gasteknik. Detta tillvägagångssätt för att svetsa koppar och dess legeringar vid låga temperaturgradienter skapar gynnsamma förhållanden för deoxidation och legering av arbetsstycket. Som ett resultat är sömmen positivt modifierad och hållbar. För ren koppar kan bågsvetsteknik med volframelektroder och skyddsgaser användas. Men oftast arbetar de med kopparderivat.

Vilken utrustning används?

Förkopparprodukter kan bearbetas på svarv-, slip- och fräsmaskiner för att bilda dimensionella ämnen för svetsning. Industrin använder också plasmabågsskärningstekniken, som möjliggör skärning med nästan perfekta skäreggar. Direktsvetsning av koppar utförs av argonbågeinstallationer, halvautomatiska enheter, såväl som inverterenheter. Utrustningens strömstyrka kan variera från 120 till 240 A, beroende på arbetsstyckets storlek. Tjockleken på elektroderna är vanligtvis 2,5-4 mm - igen, det beror på komplexiteten och volymen av arbetet.

Argonsvetsning i koppar

En av de mest populära metoderna. I synnerhet används den nämnda tekniken för argonbågsvetsning, som involverar användning av volframelektroder. Under uppvärmning interagerar koppar med syre och bildar en dioxidbeläggning på arbetsstyckets yta. I detta skede blir arbetsstycket böjligt och kräver anslutning av en icke förbrukningsbar elektrod. Till exempel ger stavar av märket MMZ-2 optimal svetskvalitet vid svetsning av koppar med argon med skyddsmedia. Om uppgiften med en stark penetration av arbetsstycket inte är inställd, kan en lätt version av svetsning i en kvävemiljö användas. Detta är en bra metod för termisk verkan vid låga spänningar, men en ännu större effekt vad gäller svetskvalitet kan uppnås med kombinerade gaser. Erfarna svetsare använder till exempel ofta blandningar som är 75 % argon.

Gasvetsning

I det här fallet används ett syre-acetylenmedium, vilket gör att flamtemperaturen ökar avsevärt. I arbetsprocessen används en gasbrännare. Denna maskin har bra prestanda, men dess begränsade justeringsmöjligheter tillåter dig inte att finjustera svetsbadets parametrar.

Används ofta och metoden för delad termisk exponering med anslutning av två brännare. En tjänar till att värma upp arbetsområdet, och den andra - direkt för gassvetsning av målarbetsstycket. Detta tillvägagångssätt rekommenderas för tjocka 10 mm ark. Om det inte finns någon andra brännare,sedan kan du utföra tvåsidig uppvärmning längs linjen för den framtida sömmen. Effekten är inte så hög kvalitet, men huvuduppgiften är realiserad.

Tillåter gassvetsteknik och flussmedelsinjektion för att erhålla en ren fogstruktur. Speciellt används gasformiga flussmedel, såsom azeotropa lösningar av bormetyleter med metyl. De aktiva ångorna av sådana blandningar skickas till brännaren, vilket ändrar svetspoolens egenskaper. Lågan får vid det här laget en grönaktig nyans.

Funktioner för kolelektrodsvetsning

Bågsvetsmetod som är optimal för kopparlegeringar. Dess främsta utmärkande drag kan kallas ergonomi och mångsidighet - åtminstone i allt som har att göra med mekaniken för att utföra fysiska handlingar av operatören. Till exempel kan en svetsare utföra manipulationer direkt i luften med hjälp av ett minimum av extra skyddsutrustning. Detta beror på det faktum att kolelektroder under uppvärmningsprocessen avger en tillräcklig mängd värmeenergi, på vilken lågeffektkoppar svetsas. Processen visar sig vara ineffektiv, men anslutningen får alla nödvändiga mekaniska egenskaper.

Manuell bågsvetsning

Teknologin för denna svetsmetod innebär användning av belagda elektroder. Detta innebär att anslutningen kommer att få anständiga hållfasthetsegenskaper, men sammansättningen av produktstrukturen kommer i slutändan att skilja sig från det primära arbetsstycket. Specifika modifieringsparametrar bestäms av egenskaperna hos legeringsdeoxidationsmedel,som finns i elektrodbeläggningen. Till exempel kan komponenter som lågkolh altig ferromangan, flusspat, aluminiumpulver etc. användas i den aktiva kompositionen. Denna kopparsvetsteknik och oberoende produktion av beläggningar möjliggör. Vanligtvis används en torr blandning för detta, som knådas i flytande glas. En sådan beläggning gör sömmen tätare, men strukturens elektriska ledningsförmåga reduceras avsevärt. Den allmänna svetsprocessen med belagda elektroder kännetecknas av höga sprut, vilket är oönskat för koppar.

nedsänkt bågsvetsning

Fluxet i sig för svetsning med koppar behövs som en ljusbågsstabilisator och, viktigast av allt, som en skyddande barriär mot de negativa effekterna av atmosfärisk luft. Processen organiseras med hjälp av icke-förbrukningsbara grafit- eller kolelektroder, såväl som med förbrukningsbara stavar under ett keramiskt flussmedel. Om koltillsatsmaterial används, slipas elektroderna för kopparsvetsning för att bilda en platt spets i form av en spatel. Ett fyllnadsmaterial av tombac eller mässing levereras också till arbetsområdet från sidan - detta är nödvändigt för att deoxidera sömmens struktur.

Operationen utförs på likström med uppvärmning. Flera skyddsbarriärer upprätthåller arbetsstyckets grundstruktur, även om oftast erfarna svetsare försöker förbättra materialets sammansättning med legerat tråd. Återigen, för att förhindra oönskade smältflöden, rekommenderas det att initi alt tillhandahålla ett grafitsubstrat,som också kommer att fungera som en form för flödet. Den optimala drifttemperaturen för denna metod är 300-400 °C.

Bevakad bågsvetsning

Svetsarrangemang med anslutning av växelriktare och andra halvautomatiska enheter utförs i gasformiga medier med trådmatning. I detta fall, förutom argon och kväve, kan helium, såväl som olika kombinationer av gasblandningar, användas. Fördelarna med denna teknik inkluderar möjligheten till effektiv penetrering av tjocka arbetsstycken med en hög grad av bevarande av arbetsstyckets mekaniska egenskaper.

Kraftfull termisk effekt förklaras av högeffektiva plasmaflöden i ett brinnande gasformigt medium, men dessa parametrar kommer också att bestämmas av egenskaperna hos en viss invertermodell. Samtidigt är tekniken för argonbågsvetsning av koppar mer att föredra i förhållande till arbetsstycken med en tjocklek på 1-2 mm. När det gäller det gasformiga mediets skyddande funktion kan man inte helt lita på den. Det kvarstår risken för oxider, porositet och de negativa effekterna av tillsatser från tråden. Å andra sidan skyddar argonmiljön effektivt arbetsstycket från syreexponering i luften.

Slutsats

Koppar har många egenskaper som skiljer den från andra metaller. Men även inom den allmänna gruppen av dess legeringar finns det många skillnader, som i varje fall kräver sökandet efter ett individuellt tillvägagångssätt för att välja den optimala tekniken för att bilda en söm. Gassvetsning är till exempel lämplig i de fall man behöver få en stark anslutning i ett stort arbetsstycke. Däremot nykomlingardenna metod rekommenderas inte på grund av de höga säkerhetskraven för arbete med brännare och gasflaskor. Högprecisionssvetsning i småformat anförtros åt bekväma och produktiva halvautomatiska maskiner. En oerfaren operatör kan också hantera sådan utrustning, helt kontrollera parametrarna för arbetsflödet. Glöm inte vikten av gasformiga medier. De kan användas inte bara som en isolator av arbetsstycket under svetsning, utan också som ett sätt att förbättra några av materialets tekniska och fysiska egenskaper. Detsamma gäller elektroder som kan bidra med en positiv legeringseffekt.