Sveising av kobber og dets legeringer: metoder, teknologier og utstyr

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Kobber og dets legeringer brukes i ulike sektorer av økonomien. Dette metallet er etterspurt på grunn av dets fysisk-kjemiske egenskaper, som også kompliserer behandlingen av strukturen. Spesielt krever sveising av kobber spesielle forhold, selv om prosessen er basert på ganske vanlige termiske behandlingsteknologier.

Spesifikk sveising av kobberemner

I motsetning til mange andre metaller og legeringer kjennetegnes kobberprodukter av høy varmeledningsevne, noe som gjør det nødvendig å øke den termiske kraften til sveisebuen. Samtidig kreves symmetrisk varmefjerning fra arbeidsområdet, noe som minimerer risikoen for feil. En annen ulempe med kobber er fluiditet. Denne egenskapen blir en hindring i dannelsen av tak og vertikale sømmer. Med store sveisebassenger er slike operasjoner slett ikke mulig. Selv små mengder arbeid krever organisering av spesielle forhold med bruk av restriktive foringer basert på grafittog asbest.

Tendensen til metallet til å oksidere krever også at spesielle tilsetningsstoffer som silisium, mangan og fosforgeler brukes i noen moduser med dannelse av ildfaste oksider. Funksjonene til kobbersveising inkluderer absorpsjon av gasser - for eksempel hydrogen og oksygen. Hvis du ikke velger den optimale modusen for termisk eksponering, vil sømmen vise seg å være av dårlig kvalitet. Store porer og sprekker vil forbli i strukturen på grunn av aktiv interaksjon med gass.

Interaksjon mellom kobber og urenheter

Det er nødvendig å ta hensyn til arten av samspillet mellom kobber og forskjellige urenheter og kjemiske elementer generelt, av den grunn at i prosessen med å sveise dette metallet, brukes ofte elektroder og ledninger fra forskjellige materialer. For eksempel kan aluminium løses opp i en kobbersmelte, noe som øker dens anti-korrosjonsegenskaper og reduserer oksiderbarheten. Beryllium - øker mekanisk motstand, men reduserer elektrisk ledningsevne. De spesifikke effektene vil imidlertid også avhenge av naturen til det beskyttende miljøet og temperaturregimet. Så sveising av kobber ved 1050 °C vil lette innføringen av jernkomponenten i strukturen til arbeidsstykket med en koeffisient på omtrent 3,5%. Men i et regime på omtrent 650 ° C, vil dette tallet reduseres til 0,15%. Samtidig reduserer jern som sådan kraftig korrosjonsmotstanden, elektrisk og termisk ledningsevne til kobber, men øker styrken. Av metaller som ikke påvirker slike arbeidsstykker, kan bly og sølv skilles.

Grunnleggende kobbersveisemetoder

Alle vanlige sveisemetoder, inkludert manuelle og automatiske, er tillatt i ulike konfigurasjoner. Valget av en eller annen metode bestemmes av kravene til tilkoblingen og arbeidsstykkets egenskaper. Blant de mest produktive prosessene er elektroslagg og nedsenket buesveising. Hvis det er planlagt å oppnå en høykvalitets søm i en enkelt operasjon, er det tilrådelig å henvende seg til gassteknologi. Denne tilnærmingen til sveising av kobber og dets legeringer ved lave temperaturgradienter skaper gunstige forhold for deoksidering og legering av arbeidsstykket. Som et resultat er sømmen positivt modifisert og holdbar. For rent kobber kan lysbuesveiseteknikker med wolframelektroder og beskyttelsesgasser brukes. Men oftest jobber de med kobberderivater.

Hvilket utstyr brukes?

Forkobberprodukter kan bearbeides på dreie-, slipe- og fresemaskiner for å danne dimensjonale emner for sveising. Industrien bruker også plasmabueskjæringsteknikken, som tillater kutting med nesten perfekte skjærekanter. Direkte sveising av kobber utføres av argon-bue installasjoner, halvautomatiske enheter, samt inverter enheter. Strømstyrken til utstyret kan variere fra 120 til 240 A, avhengig av størrelsen på arbeidsstykket. Tykkelsen på elektrodene er vanligvis 2,5-4 mm - igjen, det avhenger av kompleksiteten og volumet av arbeidet.

Kobberargon-sveising

En av de mest populære metodene. Spesielt brukes den nevnte teknikken for argon-buesveising, som involverer bruk av wolframelektroder. Under oppvarming interagerer kobber med oksygen, og danner et dioksidbelegg på overflaten av arbeidsstykket. På dette stadiet blir arbeidsstykket bøyelig og krever tilkobling av en ikke-forbrukbar elektrode. For eksempel gir stenger av merket MMZ-2 optimal sveisekvalitet ved sveising av kobber med argon med beskyttelsesmedier. Hvis oppgaven med en sterk penetrasjon av arbeidsstykket ikke er satt, kan en lett versjon av sveising i et nitrogenmiljø brukes. Dette er en god metode for termisk handling ved lave spenninger, men en enda større effekt når det gjelder sveisekvalitet kan oppnås ved bruk av kombinerte gasser. Erfarne sveisere bruker for eksempel ofte blandinger som er 75 % argon.

gassveising

I dette tilfellet brukes et oksygen-acetylen-medium, noe som gjør at flammetemperaturen øker betydelig. I arbeidsprosessen brukes en gassbrenner. Denne maskinen har god ytelse, men dens begrensede justeringsmuligheter lar deg ikke finjustere parametrene til sveisebassenget.

Ofte brukt og metoden for delt termisk eksponering med tilkobling av to brennere. Den ene tjener til å varme opp arbeidsområdet, og den andre - direkte for gassveising av målarbeidsstykket. Denne tilnærmingen anbefales for tykke 10 mm ark. Hvis det ikke er noen andre brenner,da kan du utføre tosidig oppvarming langs linjen til den fremtidige sømmen. Effekten er ikke så høy kvalitet, men hovedoppgaven er realisert.

Tillater gassveiseteknikk og flussinjeksjon for å oppnå en ren fugestruktur. Spesielt brukes gassformige flukser, som azeotropiske løsninger av bormetyleter med metyl. De aktive dampene til slike blandinger sendes til brenneren, og endrer egenskapene til sveisebassenget. Flammen på dette tidspunktet får en grønnaktig fargetone.

Funksjoner ved karbonelektrodesveising

Buesveisemetode som er optimal for kobberlegeringer. Dens viktigste kjennetegn kan kalles ergonomi og allsidighet - i det minste i alt relatert til mekanikken for å utføre fysiske handlinger av operatøren. For eksempel kan en sveiser utføre manipulasjoner direkte i luften ved å bruke et minimumssett med ekstra verneutstyr. Dette skyldes det faktum at karbonelektroder under oppvarmingsprosessen avgir en tilstrekkelig mengde termisk energi, som laveffekt kobber er sveiset på. Prosessen viser seg å være ineffektiv, men forbindelsen får alle nødvendige mekaniske egenskaper.

Manuell buesveising

Teknologien til denne sveisemetoden innebærer bruk av belagte elektroder. Dette betyr at forbindelsen vil få anstendige styrkeegenskaper, men sammensetningen av produktstrukturen vil til slutt avvike fra det primære arbeidsstykket. Spesifikke modifikasjonsparametere bestemmes av egenskapene til legeringsdeoksidasjonsmidler,som er tilstede i elektrodebelegget. For eksempel kan komponenter som lavkarbon ferromangan, flusspat, aluminiumspulver, etc. brukes i den aktive sammensetningen Denne kobbersveiseteknologien og uavhengig produksjon av belegg tillater det. Vanligvis brukes en tørr blanding til dette, som eltes i flytende glass. Et slikt belegg gjør sømmen tettere, men den elektriske ledningsevnen til strukturen reduseres betydelig. Den generelle sveiseprosessen med belagte elektroder er preget av mye sprut, noe som er uønsket for kobber.

nedsenket buesveising

Fluxen i seg selv for sveising med kobber er nødvendig som en lysbuestabilisator og, viktigst av alt, som en beskyttende barriere mot de negative effektene av atmosfærisk luft. Prosessen er organisert ved bruk av ikke-forbrukbare grafitt- eller karbonelektroder, samt med forbruksstaver under en keramisk fluss. Hvis det brukes karbonforbruksvarer, skjerpes elektrodene for kobbersveising for å danne en flat spiss i form av en spatel. Et fyllmateriale laget av tombac eller messing leveres også til arbeidsområdet fra siden - dette er nødvendig for å deoksidere strukturen til sømmen.

Operasjonen utføres på likestrøm med oppvarming. Flere beskyttelsesbarrierer opprettholder arbeidsstykkets grunnleggende struktur, selv om oftest erfarne sveisere søker å forbedre sammensetningen av materialet med legeringstråd. Igjen, for å forhindre uønskede smeltestrømmer, anbefales det først å tilveiebringe et grafittsubstrat,som også vil fungere som en form for fluksen. Den optimale driftstemperaturen for denne metoden er 300–400 °C.

Beskyttet buesveising

Sveisehendelser med tilkobling av omformere og andre halvautomatiske enheter utføres i gassformige medier med trådmating. I dette tilfellet, i tillegg til argon og nitrogen, kan helium, samt ulike kombinasjoner av gassblandinger, brukes. Fordelene med denne teknikken inkluderer muligheten for effektiv penetrering av tykke arbeidsstykker med høy grad av bevaring av arbeidsstykkets mekaniske egenskaper.

Kraftig termisk effekt forklares av svært effektive plasmastrømmer i et brennende gassformig medium, men disse parameterne vil også bli bestemt av egenskapene til en bestemt invertermodell. Samtidig er teknikken for argon-buesveising av kobber mer å foretrekke i forhold til arbeidsstykker med en tykkelse på 1-2 mm. Når det gjelder den beskyttende funksjonen til det gassformige mediet, kan det ikke stoles helt på. Det er fortsatt risiko for oksider, porøsitet og de negative effektene av tilsetningsstoffer fra ledningen. På den annen side beskytter argonmiljøet arbeidsstykket effektivt mot oksygeneksponering i luften.

Konklusjon

Kobber har mange egenskaper som skiller det fra andre metaller. Men selv innenfor den generelle gruppen av legeringer er det mange forskjeller, som i hvert tilfelle nødvendiggjør søket etter en individuell tilnærming til å velge den optimale teknologien for å danne en søm. For eksempel er gassveising egnet i tilfeller hvor du trenger å få en sterk forbindelse i et stort arbeidsstykke. Imidlertid nykommeredenne metoden anbefales ikke på grunn av de høye sikkerhetskravene for arbeid med brennere og gassflasker. Høypresisjons sveiseoperasjoner i småformat er betrodd praktiske og produktive halvautomatiske maskiner. En uerfaren operatør kan også håndtere slikt utstyr, og kontrollerer parametrene til arbeidsflyten fullt ut. Ikke glem viktigheten av gassformige medier. De kan brukes ikke bare som en isolator av arbeidsstykket under sveising, men også som en måte å forbedre noen av de tekniske og fysiske egenskapene til materialet. Det samme gjelder elektroder, som kan bidra med en positiv legeringseffekt.