2017-11-30
302
Техническая медь обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью, хорошо обрабатывается в горячем и в холодном состоянии. Из-за высокой теплопроводности для расплавления равного объема металла для меди требуется в два раза больше тепла, чем для стали, поэтому ОШЗ при сварке меди значительно шире, что способствует развитию деформаций в сварных конструкциях. Медь как конструкционный материал для сварных изделий используется в холоднокатаном отожженном состоянии.
Примеси влияют на физические и технологические свойства меди. Условно их можно разделить на три группы:
1) примеси, ограниченно растворимые в твердой меди (кислород, фосфор, сера);
2) примеси, образующие с медью твердые растворы при сравнительно высокой концентрации (свыше 1,0 %) – железо, никель, мышьяк;
3) примеси, обладающие малой растворимостью в твердой меди (свинец, висмут).
Наиболее вредная примесь – кислород: снижает пластичность и коррозионные свойства меди ухудшается свариваемость. Кислород мало растворим в меди в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в виде эвтектики медь-закись меди (Cu – Cu2О), располагающейся по границам кристаллов, и снижает свойства меди (рис.1.1).
Рис. 1.1 – примесь кислорода в меди
В меди кислород присутствует в виде отдельных глобулярных включений закиси меди. Такая форма и характер распределения практически не оказывают отрицательного влияния на пластичность меди при повышенных температурах.
Содержание кислорода в шве можно уменьшить путем раскисления сварочной ванны различными элементами: марганцем, кремнием, железом, фосфором, хромом, никелем и др.
Это повышает прочность, снижает пластичность, изменяет физико-химические свойства металла шва и влияет на характер кристаллизации, склонность к образованию трещин. При автоматической сварке меди под слоем флюса для металла шва характерно крупнозернистое ориентированное строение. Структура однофазная. При недостаточном раскислении или неудовлетворительной защите сварочной ванны в шве присутствуют выделения закиси меди глобулярной формы. Эвтектика Сu + Сu2О имеет точечное строение, где отдельные темные точки представляют собой выделения закиси меди, а основа эвтектики – твердый раствор кислорода в меди. Эвтектика плавится при температуре, несколько ниже температуры плавления меди, поэтому при кристаллизации она скапливается по границам зерен и способствует образованию горячих трещин. Сварные соединения чистой меди обладают высокой пластичностью, но прочность шва ниже прочности основного металла. Для достижения равнопрочности сварного соединения рекомендуется применять проволоку из медных сплавов, в состав которых входят марганец, алюминий, кремний и др.
Введение в шов до 1,0 % алюминия практически не изменяет его структуры. Она остается столбчатой и крупнозернистой, как и в шве чистой меди. Швы, легированные кремнием, характеризуются резко выраженным дендритным строением. В околошовной зоне (ОШЗ) происходит значительный рост зерна. Алюминий и кремний практически не влияют на величину зерна в шве и ОШЗ. Заметное влияние оказывают хром, железо, кобальт.
Железо, кобальт и кремний оказывают модифицирующее действие на структуру металла вследствие выделения в процессе кристаллизации тугоплавких фаз, представляющих собой твердый раствор меди в хроме, железе или кобальте.
Никель, марганец, олово, титан и некоторые другие элементы в небольших количествах практически не оказывают измельчающего действия на структуру.
Очень вредными примесями в меди являются свинец, висмут и сера, сотые доли процента которых оказывают заметное влияние на стойкость к трещинам. Свинец и висмут почти не растворимы в меди и образуют с ней легкоплавкие эвтектики, которые располагаются по границам зерен. Для связывания свинца добавляют кальций, цирконий, цезий; для висмута – магний, литий, кальций.
