Флюсы для газовой сварки меди

Основная роль флюсов при газовой сварке меди - это химическая очистка свариваемых кромок от оксидных плёнок, образующихся на их поверхностях. Происходит это путём растворения этих плёнок и включения их в шлак, вместе с остальными примесями.

Как правило, флюсы для газовой сварки меди являются кислыми. В их составе содержатся, в большом количестве, окислы бора. Эти флюсы обладают высокой жидкотекучестью и химической активностью.

Основным компонентом таких флюсов являются бура Na₂B₄O₇ и борная кислота H₃BO₃. В некоторых случаях, в основном, при малой толщине свариваемого металла, в качестве флюса применяется одна бура.

Для сварки медных листов малой толщины рекомендуются флюсы №1 и 2. Флюс под №6 может применятся при любых толщинах свариваемого металла. Для сварки медных листов большой толщины применяют флюс №7, при этом, заменяя в его составе карбонат калия K₂CO₃ на карбонат натрия Na₂CO₃. Также для больших свариваемых толщин хорошо подходит флюс №3, при этом, заменяя хлорид натрия NaCl на фторид натрия NaF, а получившийся сварной шов обязательно проковывают.

Флюс под №3 показывает хорошие результаты при сварке меди всех марок, с использованием присадочной проволоки и без последующей проковки сварного соединения. Все флюсы изготавливаются в виде порошков, или пасты, которые могут быть растворены в воде, либо в спирте.

Необходимо учитывать следующие особенности меди ее сплавов, влияющие на технологию сварки.

1. В связи с высокой температурой и теплопроводностью, затрудняющими локальный разогрев, требуются более концентрированные источники нагрева и повышенные режимы сварки. Однако в связи со склонностью меди к росту зерна при сварке многослойных швов металл каждою прохода дли измельчения зерна проковывают при температурах 550—800° С.

2. Легкая окисляемость меди при высоких температурах приводит к засорению металла шва тугоплавкими окислами. Закись меди растворима в жидком металле и ограниченно — в твердом. С медью закись образует легкоплавкую эвтектику Си—Сu₂0 (температура плавления 1064 ⁰С), которая сосредоточивается по границам зерен и снижает пластичность меди, что может привести к образованию горячих трещин.

3. Наличие некоторых примесей может способствовать склонности сварных соединений к образованию трещин. Так, например, висмут, образующий ряд окислов дает легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 270 ⁰С, а свинец, образуя окислы дает легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 326 ⁰С. По указанной причине должно быть резко ограничено содержание этих примесей (Bi< 0,002%; Pb< 0,005%), либо они должны быть связаны в тугоплавкие соединения введением в сварочную ванну таких элементов, как церий, цирконий, играющих одновременно роль модификаторов.

При сварке алюминиевых бронз легко образуется тугоплавкий окисел засоряющий сварочную ванну, ухудшающий сплавление металла и свойства сварного соединении. Для его разрушения применяют флюсы, состоящие из фторидов и хлоридов, щелочных и других металлов.

4. При сварке латуней возможно испарение цинка (температура кипении 907 ⁰С, т. е. ниже температуры плавления меди). Образующийся окисел цинка ядовит, поэтому при сварке требуется хорошая вентиляции. Испарение цинка может привести к пористости металла шва. Это осложнение удается преодолеть предварительным подогревом металла до температуры 200-300⁰ С и повышением скорости сварки, уменьшающим растекание жидкого металла и испарение цинка.

Высокий коэффициент линейного расширения (в 1,5 раза больше, чем у стали) может вызвать при сварке повышенные температурные и остаточные сварочные напряжения и деформации. Сочетание высоких температурных напряжений со снижением механических свойств может способствовать образованию трещин. Для уменьшения деформации конструкции сварку ведут в жестком закреплении, по прихваткам. При повышенной толщине металла регулируют величину зазора.

5. Медь в расплавленном состоянии поглощает значительные количества водорода. При кристаллизации металла сварочной ванны с большой скоростью ввиду высокой теплопроводности меди и резким уменьшением растворимости водорода в металле атомарный водород не успевает покинуть металл за счет десорбции. Закись меди восстанавливается водородом с образованием паров воды:

Сu ₂ O+2Н = 2Сu + Н ₂0,

что приводит к образованию в шве пор и трещин.

6. Повышеннаяжидкотекучесть расплавленной меди и ее сплавов (особенно бронзы) затрудняет сварку в вертикальном и потолочном положениях, поэтому чаще всего сварку ведут в нижнем положении. Для формирования корня шва без дефектов необходимы подкладки.

Для меди и сплавов на ее основе могут быть использованы все основные способы сварки плавлением.

Медь находит широкое применение при изготовлении изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов, электрораспределительных устройств, химической аппара- туры и т. д. Многообразие использования меди связано с ее особыми физическими свойствами. Медь обладает вы­сокой электропроводностью и теплопроводностью, устой­чива в отношении коррозии. Плотность меди 8,93 Н/см³, температура плавления 1083°С, температура кипения 2360°С. Трудности сварки меди обусловлены ее физико-химическими свойствами⁴. Медь склонна к окислению с об­разованием тугоплавких оксидов, поглощению газов рас­плавленным металлом, обладает высокой теплопровод­ностью, значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании.

Склонность к окислению вызывает необходимость при­менения при сварке специальных флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления,и растворяющих об­разующиеся оксиды, переводя их в шлаки. Высокая тепло­проводность требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали. Свариваемость Си зависит от ее чи­стоты, особенно ухудшают свариваемость Си наличие в ней В1, РЪ, 3 и Оз. Содержание рг в зависимости от марки Си колеблется от 0,02 до 0,15%, Ш и РЬ придают меди хруп­кость и красноломкость.. Наличие в Си кислорода в виде оксида меди Си₂0 вызывает образование хрупких прослоек металла и трещин, которые появляются в зоне термическо­го влияния. Оксид меди образует с медью легкоплавкую эвтектику, которая обладает более низкой температурой плавления. Эвтектики располагается вокруг зерен меди и таким образом ослабляет связь между зернами. На процесс сварки Си оказывает влияние не только кислород, раство­ренный в меди, но и кислород, поглощаемый из атмосферы. При этом наряду с оксидом меди Си_аО образуется оксид меди СиО. При сварке оба эти оксида затрудняют процесс газовой сварки, поэтому их необходимо удалять с помощью флюса.

Водород и оксид углерода также отрицательно влияют на процесс сварки Си. В результате их взаимодействия с ок­сидом меди Си_аО образуются пары воды и углекислый газ, которые образуют поры в металле шва.