Сварка латуни

Виды сварочного оборудования

Рассматриваемая сварка применяется при соединении разных изделий.

Для выполнения таких работ требуется определенный вид сварочного оборудования:

• специализированное — применяется для работы с однотипными деталями (круглый каркас, двутавровая балка и т.д.);
• специальное — используется на больших предприятиях, где есть серийное производство деталей 1 типоразмера;
• универсальное — используется для любых соединений, выполняемых при помощи аргонной сварки, в т.ч. и при работе с нержавейкой полуавтоматическим оборудованием.

Для выполнения работ требуется специализированное оборудование.

Подготовка материалов перед сваркой

Учитывая массу нюансов, с которыми мастер встретиться при сваривании деталей из латуни, в домашних условиях выполнить сварку будет сложно. Все же находятся умельцы, которые соединяют бронзу точно так же качественно, как и медь. Технология процесса заключается в следующем:

1. Для сваривания деталей небольших толщин из латуни подогрев поверхностей не требуется, как в случае с алюминием. Это может пригодиться при работе с толстыми изделиями. Металл является менее теплопроводным, чем алюминий и медь.
2. Чтобы шов был прочной по всей длине соединения, рекомендуется на листах толщиной до 1,5 мм выполнять отбортовку, чтобы присадочный материал покрывал стыкуемые части с наибольшей площадью. Если используются детали из листа более 1.5, но до 6 мм, то за счет расплавления кромок отбортовку проводить не потребуется. Для обеспечения качественного сварного соединения необходимо предусмотреть зазор не менее 1,5 мм в зависимости от толщины. При этом для достижения требуемого качества сваривания деталей проварка должна выполняться с обеих сторон.
3. Работая с листами толщиной от 6 до 25 мм, потребуется в обязательном порядке выполнить предварительную подготовку торцов для сваривания. Обработка выполняется по V-образной технологии, то есть снимается кромка с каждой стороны листа, острая кромка остается тупой и составляет 3-4 мм. В таком случае делать зазоры следует аккуратно, так как при их слишком большой величине прочность соединения ухудшается, а при полном контакте детали могут деформироваться.

На этом подготовительные работы заканчиваются, можно приступать к самому процессу сварки.

Технология сварки латуни металлическими электродами

Режимы сварки латуни

Для сварки латуни вышеуказанными электродами, выбирается постоянный ток обратной
полярности, кроме электрода №3 (3Т). Для данного электрода лучшим вариантом
будет применение постоянного тока прямой полярности.

Величину сварочного тока определяют из расчёта 27-40А на миллиметр диаметра
электрода. Для электродов диаметром 7-8мм выбирают нижний предел этого значения.

Напряжение электрической дуги зависит от диаметра используемого электрода.
Обычно его величина составляет 26-30В при пульсирующей дуге. При этом угар цинка
из латунных изделий будет минимальным. Скорость сварки, при вышеуказанных режимах,
составляет не менее, чем 0,25м/мин.

Техника сварки

Дуговую сварку латуни, чаще всего, выполняют стыковыми однослойными швами.
В зависимости от толщины латуни, эти швы выполняются при наклоне изделия на
угол 10-30° относительно горизонта. Возможно сваривание многослойными швами.
При этом, каждый слой тщательно зачищают перед нанесением последующего слоя.

Сварку рекомендуют выполнять на подкладках. Тавровые и угловые соединения выполняют
с поворотом соединения на 45° (“в лодочку”). Это позволяет равномерно
и качественно проварить оба катета шва.

При сварке, электродом совершают возвратно-поступательные движения. При обрыве
дуги зажигать её необходимо на наложенном шве за кратером обрыва. Это необходимо
сделать для хорошего провара кратера. В случае, когда свариваются длинные конструкции,
применяют обратно-ступенчатый способ выполнения шва или сварка “на выход”,
т.е. сварной шов выполняют, начиная с середины соединения, в разные стороны.
Заварка латунных отливок выполняется так же, как и сварка отливок из бронзы.

1 Сварка латуни – общая информация

Латунь представляет собой трудно свариваемый сплав цинка и меди. В тех случаях, когда речь идет о специальных марках латуни, в такой сплав добавляют еще и никель, и свинец, и олово. При наложении сварочного шва на латунную поверхность отмечается активное выделение цинка, что становится причиной возникновения пор, уменьшающих прочность получаемого соединения.

Теплопроводность меди выше, чем теплопроводность латуни. При этом данный показатель у латунного сплава выше, чем у стали. Специалисты рекомендуют при обработке латуни выбирать мощность горелки такую же, как и при сварке стальных изделий: на 1 миллиметр металла – до 120 л/ч ацетилена. За счет такой мощности цинк не испаряется усиленными темпами, а сварочная ванна не перегревается. Как правило, мощность горелки берется тем меньше, чем больше в обрабатываемом сплаве содержится цинка.

При соединении с кислородом из воздуха пары цинка формируют оксид цинка. Это химическое соединение очень ядовитое, появляется оно при указанных условиях на поверхности изделия подвергаемого сварке в виде характерного налета белого цвета. Пористость латуни и интенсивность выделения паров цинка становится более интенсивным тогда, когда в сварочном пламени присутствует водород.

Чтобы нивелировать негативные процессы, производят регулировку пламени горелки так, чтобы избыток кислорода составлял не менее 25 процентов (лучше, если этот показатель будет находиться на уровне 35 процентов). Именно подобные характеристики пламени гарантируют снижение пористости соединительного шва. Но “чрезмерное” содержание кислорода становится причиной активизации процесса окисления цинка.

По этой причине необходимо использовать особую присадочную проволоку, которая бы имела мощный раскислитель. В большинстве случаев функцию указанного раскислителя выполняет кремний, способный восстанавливать окислы в сварочной ванне. При химической реакции восстановления отмечается образование оксида кремния. Его без труда можно удалить в шлак при помощи флюсов.

В целом изделия и поверхности из латуни сейчас соединяют следующими видами сварки:

• в защитном газе;
• дуговой;
• под флюсом;
• газовой.

Сварка аргоном

Заготовки, толще 5 мм, можно проварить, используя сварку латуни аргоном. Аппарат подает в рабочую зону защитный газ по соплу, в котором крепится токопроводящий электрод. Валик образуется за счет присадочной проволоки, она должна соответствовать марке латуни.

Под аргоновую сварку окалину с деталей снимают непосредственно перед работой, чтобы поверхность не успела сильно окислиться. Защитный газ включают до разогрева электрода, выключают через 20 секунд после образования валика.

Сварку латуни и бронзы выполняют за один проход, однослойно, прерывистым швом. Работать нужно аккуратно, чтоб не было прожогов, поддерживая длинную дугу, сила тока при этом автоматически снижается, металл не так сильно перегревается во время наплавки присадки. Аргоновая сварка латуни производится постоянным током прямой полярности, в помещениях ее проводят в масках с нагнетанием воздуха. При работе выделяется много вредного оксида цинка. В домашних условиях аргоном латунь не варят.

Техника сварки латуни угольным электродом

Техника сварки латуни угольным электродом такая же, как и при сварке меди.
Сварка возвратно-поступательными движениями
заточенного электрода производится со скоростью 0,2-0,3 м/мин. Наиболее хорошие
результаты получаются при многослойной сварке.

Процесс сварки должен происходить в нижнем положении сварного шва. Рекомендуется
при сварке применять подкладки из меди или стали со специальными формирующими
канавками.

Качество сварки латунных деталей угольным электродом не уступает качеству при
газовой сварке. Результаты прочности сварных соединений различных марок латуни
показана в таблице:

Возможно выполнение сварки тавровых латунных соединений и соединений внахлёст.
В отдельных случаях возможно применений автоматической сварки латуни под флюсом.
Чаще всего угольные электроды применяют при изготовлении химических приборов
из латуни, предназначенных для работы в морской воде.

Дополнительные материалы по теме:

Автоматическая сварка

Автоматическое оборудование работает так же, как и ручное. Но управление производится через заданную программу. Функция специалиста — правильно выбрать материалы и режим, а затем проконтролировать результат.

К преимуществам автоматической сварки относят:

• повышенную скорость, производительность, особенно если создаются идентичные детали;
• надежность и привлекательный вид швов;
• снижение риска ошибки специалиста.

Однако у метода есть и отрицательные стороны:

• в ходе последовательной работы с разными деталями и режимами приходится каждый раз перенастраивать оборудование;
• аппарат обойдется дороже ручного;
• возможен массовый брак заготовок, если сбой не был замечен вовремя.

Инверторная сварка в аргоне

Инверторный способ – самый востребованный вид аргонодуговой технологии. Он применяется и в промышленных целях, и в домашнем обиходе. Инвертор для аргонодуговой сварки – тип аппарата дуговой сварки, который преобразует ток из постоянного в переменный. Дополнительным преимуществом является его способность к адаптации к скачкам напряжения источника электричества.

Если говорить в общем, то работать с инвертором по аргону проще и удобнее, чем с другим оборудованием для сварки нержавейки: нужно только двигать горелкой вдоль шва. Если соблюдать все технологические требования, шов получается узким и ровным. Без присадочной проволоки такие швы тоже можно делать, но в этом случае требуется очень плотное соединение краев заготовок.

Газовая сварка латуни

Латунь представляет собой сплав меди с цинком, содержание которого в латуни колеблется от 20 до 55%. Благодаря высокой прочности, пластичности, антикоррозионной стойкости и удовлетворительной свариваемости латуни получили широкое распространение при изготовлении различной аппаратуры, емкостей и арматуры в химической и других отраслях промышленности. Основными затруднениями при сварке латуней являются выгорание цинка, поглощение газов расплавленным металлом ванны, а также повышенная склонность металла шва и околошовной зоны к образованию пор и трещин. Для устранения указанных затруднений необходимо применять специальные меры.

Для борьбы с испарением цинка при газовой сварке латуни необходимо применять окислительное пламя и использовать специальные флюсы и присадочные металлы, легированные Si и В. Пары цинка ядовиты, поэтому при сварке латуни необходимо пользоваться респиратором. При сварке латуни окислительным пламенем на поверхности свариваемого металла образуется оксидная пленка, которая препятствует дальнейшему испарению цинка. Избыточный кислород также связывает свободный водород пламени, что уменьшает поглощение водорода металлом. При сварке латуни необходимо также учитывать ее склонность к образованию трещин в интервале температур от 300 до 600°С.

Подготовка свариваемых кромок под газовую сварку зависит от толщины металла: металл толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок, при толщине от 1 до 5 мм — без скоса кромок, при толщине от 6 до 15 мм — с V-образной разделкой кромок на угол 70-90°, при толщине от 15 до 25 мм — с Х-образной разделкой на угол 70-90° с притуплением 2-4 мм. Перед сваркой свариваемые кромки зачищают до металлического блеска или протравливают в 10%-ном водном растворе азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо ветошью.

На качество сварного шва большое влияние оказывает мощность сварочного пламени, несмотря на то что теплопроводность латуни на 7% больше, чем у низкоуглеродистой стали, мощность сварочного пламени берется из расчета расхода ацетилена 100-120 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, чтобы не перегреть свариваемый металл.

Для снижения испарения цинка конец ядра сварочного пламени должен находиться на расстоянии 7-10 мм от свариваемой поверхности. Сварку проводят левым способом. Сварочное пламя направляют на присадочную проволоку, которую держат под углом 90° к мундштуку. Газовую сварку латуни выполняют с максимальной скоростью окислительным пламенем. Конец присадочного металла все время должен находиться в зоне сварочного пламени. Так как латунь в расплавленном состоянии жидкотекуча, то сварка ее в вертикальном и потолочном положениях затруднена. При необходимости выполнения сварки в вертикальном положении сварку следует вести на пониженной мощности пламени — 35-40 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла.

Выбор присадочного металла оказывает большое влияние на процесс газовой сварки латуни. Согласно ГОСТ 16130-90, в качестве присадки при газовой сварке латуни применяют следующие марки присадочной проволоки: Л63, ЛО60-1, ЛК62-0.5, ЛКБО62-0,2-0,04-0,5 и сварочные прутки следующих марок: ЛК62-05, Л63, ЛОК59-1-0,3.

Для сварки латуней Л-62 и Л-68 применяется самофлюсующая присадочная проволока ЛКБО62-0,2-0,04-0,5, сварка проводится без применения флюса. Хорошие результаты при сварке дает применение кремнистой латунной проволоки ЛК-62-05, содержащей в средней 0,5% кремния. При сварке этой проволокой практически отсутствует угар цинка и повышаются прочность, плотность и ударная вязкость сварного соединения. Латуни сваривают также с применением присадочной проволоки ЛО-60-1. Диаметр присадочной проволоки d выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла: d=S+1, где S-толщина свариваемого металла, мм, но не более 8 мм.

Для газовой сварки латуни в основном применяют флюсы того же состава, что и при сварке меди. Из порошковых флюсов широкое применение нашли флюсы № 1, 2, 3. Флюс БМ-1 рекомендуется для сварки с применением кремнистого присадочного металла. Образующиеся в процессе сварки шлаки удаляют промывкой водой. Хорошее качество сварного шва получается при применении газообразного флюса БМ-2 на основе метилборатов.

Для уплотнения металла шва и повышения его механических свойств шов проковывают. Латуни, содержащие более 40% Zn, проковывают при температуре выше 650°С, а латуни, содержащие менее 40% Zn,- в холодном состоянии. После проковки применяют отжиг при температуре 600-650°С с последующим медленным охлаждением для получения мелкозернистой структуры.

Газовая сварка латуни

Следует сказать, что такие работы следует выполнять с максимально возможной в конкретном случае скоростью, что объясняется особенностями плавления этого материала. При уменьшении скорости сварки существенно увеличивается количество образующихся в шве пор. Оптимальные показатели скорости сварки составляют приблизительно 0,25 метров в минуту.

Если выполняются работы с латунными изделиями большой толщины, соединяемые детали следует устанавливать к горизонту под углом в 10-15 градусов. При этом сварка ведется снизу вверх. Предварительно необходимо разогреть соединяемые элементы, что позволит ускорить их сварку.

Присадочную проволоку при выполнении сварки латуни необходимо располагать под углом в 30 градусов к  свариваемым кромкам. При этом горелка держится под углом близким к 90 градусам к поверхности изделия. Сварку нужно выполнять без поперечных колебаний, что может привести к ненужному расплавлению латунных изделий. Учтите, что проволока или электрод не должны погружаться в расплавленную ванну. Проволока  должна быть в пламени горелки над расплавленной ванной. Наплавляемый металл должен располагаться в пламени горелки и каплями стекать в ванну.

Показатели прочности выполненных соединений

Следует сказать, что качество и прочность выполненной сварки латуни зависит от различных факторов. Это и толщина соединяемых элементов, разновидность используемого присадочного материала, характеристики соединяемых латунных изделий. Отметим, что применение той или иной технологии сварки позволяет обеспечить максимально возможную прочность соединения. Необходимо соответствующим образом проводить подготовку материала к работе, правильно выбирать используемый наплавляемый материал, что и станет залогом отсутствие горячих и холодных трещин в сварном шве. Также рекомендуется выполнять дополнительный отжиг соединенных элементов при температуре порядка 550 градусов. Это существенно улучшает структуру металла, обеспечивая максимально возможную прочность соединения. Отметим лишь, что подобный отжиг возможен в случае, когда свариваемые изделия имеют небольшие габариты.

Аргоновая сварка

Соединение латуни аргоном – наиболее эффективная технология, которая широко применяется в промышленном производстве.

Сварка латуни аргоном

Она имеет ряд преимуществ, среди которых стоит выделить следующие:

1. Для сварки латуни не требуются электроды со специальным покрытием. На фоне отсутствия необходимости использования флюса, значительно снижается себестоимость работ.
2. Такая технология отвечает всем современным нормам безопасности. Благодаря инертному газу, компоненты сплава не вступают в реакцию с компонентами воздуха, при этом не выделяются вредные вещества.
3. Аргонодуговая сварка препятствует образованию шлака на стыке, который обычно нужно зачищать.
4. Соединение латуни аргоном можно выполнять точеным методом.
5. Готовые швы отличаются аккуратностью и привлекательным видом.
6. Кромки соединяемых элементов не подвержены окислению за счет использования аргона.
7. Аргоновая струя очищает рабочую область от пыли и прочих отходов производства.
8. Универсальность способа позволяет стыковать элементы различных размеров и любых условиях производства.

Каждая технология сварки латуни имеет преимущества и недостатки, поэтому выбор следует проводить исходя из индивидуальных особенностей сплава, готового изделия и технических возможностей.

Дополнительные советы от мастеров

Чтобы при выполнении аргонодуговой сварки своими руками получить качественное соединение, мастера дают следующие рекомендации:

Очистка свариваемых поверхностей от грязи, масла, краски и т.д. является обязательным этапом. Ее выполняют механическим или химическим способом.
Газ подают за 20 секунд до начала непосредственной сварки. В руки берут горелку и присадочный материал, а после подачи электричества создают дугу.
Горелку ведут вдоль стыка. Нельзя делать поперечных движений.
Присадку в зону сварки вводят медленно, чтобы не спровоцировать образования брызг раскаленного металла.
Проволоку ведут впереди горелки, совершая быстрые поступательные движения, позволяющие добавлять ее или убирать.
Добиваются максимально короткой дуги

Особенно это важно при работе неплавящимся стержнем: тогда шов получится глубоким и эстетичным.
Присадку и горелку располагают внутри защитной оболочки из аргона.
Кратер заваривают не путем прерывания дуги, а за счет понижения подаваемого на электрод напряжения.
Аргон перекрывают не сразу после окончания сварочных работ, а через 10-15 секунд.

Соблюдение технологии аргонодуговой сварки позволяет надежно соединять металлы и сплавы, которые другими методами варить нельзя. Правильная подготовка и порядок выполнения работ исключают вероятность возникновения опасных ситуаций.

Область применения

Совершенно очевидно, что выполнить пайку латуни проще, чем сварку не только в домашних условиях, но и на производстве. Полученное соединение будет обладать достаточной прочностью. Тем не менее, рассчитывать на то, что оно выдержит очень высокие нагрузки, всё же не стоит. Исходя из этого, определяется и область применения технологии.

• Изготовление электрических и электронных компонентов. Механические нагрузки в этом случае невысоки, а на первый план выходит электропроводность. Не стоит забывать и о том, насколько трудно использовать сварку для соединения деталей малого размера.
• Соединение элементов, подвергающихся малым и средним нагрузкам. Сюда можно отнести детали небольших механизмов вроде часов, или составляющие трубопроводов, работающих при давлении, не превышающем нескольких атмосфер.
• Производство ювелирных изделий. Разумеется, стоимость латуни значительно ниже, чем серебра или золота. И всё же, она довольно часто используется для изготовления недорогих колец, брошек и других украшений, становясь если не главной их частью, то хотя бы компонентом оправ и застёжек.
• Не стоит забывать и реставрационные работы. Иногда пайка латуни – единственный способ восстановить вещь, сделанную много лет назад.

Нашлось применение такой методики и в машиностроении. Изготовить с её помощью новый, или запаять повреждённый латунный радиатор значительно проще, чем применять сварку. Эффективность и долговечность получившейся детали окажется значительно выше, чем у более дешёвых аналогов из алюминия.

Выбор присадочного материала для сварки латуни

Выбор той, или иной марки присадочного материала сильно влияет на протекание
процесса сварки латуни. В таблице, приведённой ниже, указан состав наиболее
применяемых присадочных проволок:

Часто для сварки обычных латуней выбирают присадочную проволоку марок Л62 и
Л68. Данные марки не предотвращают выгорание цинка, но качество
сварки получается хорошим, сварные швы прочные и хорошо сформированные.

Главным недостатком при сварке латуни обычных является большое количество дефектов
в сварных швах в виде пор. Чтобы получить более плотный шов и улучшить прочностные
и технологические характеристики, рекомендуется выбирать латунную проволоку,
легированную элементами раскислителями. Хорошими раскислителями являются алюминий,
кремний, никель, марганец и, иногда, серебро.

Присадочный материал №1 содержит бор и является самофлюсирующим. Выбор данного
присадочного материала позволяет исключить применение флюса и увеличивает время
сварки на 20-40% по сравнению со сваркой под флюсом.

Присадочные металлы № 2 и 3 – кремнистые латуни. Они обеспечивают малодымный
процесс сварки. При их применении угар цинка составляет всего 2%. Присадочный
материал №4 содержит цинк и обеспечивает бездымный процесс сварки. Материал
№4 был разработан, в первую очередь, для
сварки чугуна или стали с латунью, но может успешно применяться для сварки
легированных и нелегированных латуней.

Материалы №5 и6 применяются при сварке латуней марок Л62 и Л68 с порошковыми
или газовыми флюсами.

Составы №8, 9, 10 содержат олово и кремний в своём составе олово и кремний.
Эти материалы показывают наилучшие результаты при ацетиленокислородной сварке
латуни. Применение такой присадочной проволоки позволяет получить высокую коррозионную
стойкость сварного соединения в морской воде.

Свойства

Латунь как вид цветных металлов, используется часто. Она состоит преимущественно из меди и цинка. Причём, доля последнего может превышать 50% всего состава. Цинк улучшает свойства латуни, делая материал удобным для применения, а цену – доступной.

Они существенно улучшают характеристики латуни, делают её более комфортной в применении: метал легче обрабатывать, стойкость к коррозии увеличивается, а сам цинк испаряется меньше.

Да, легирующие компоненты положительно влияют на свойства латуни. Но каково бы нибыло их количество, в процессе сварки все равно возникают трудности. О том, каковы причины осложнений и как сними бороться, мы и расскажем ниже.