Varjenje bakra in njegovih zlitin: metode, tehnologije in oprema

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Baker in njegove zlitine se uporabljajo v različnih sektorjih gospodarstva. Ta kovina je povpraševana zaradi svojih fizikalno-kemijskih lastnosti, kar otežuje tudi obdelavo njene strukture. Zlasti varjenje bakra zahteva posebne pogoje, čeprav postopek temelji na dokaj običajnih tehnologijah toplotne obdelave.

Posebno varjenje bakrenih surovcev

Za razliko od mnogih drugih kovin in zlitin je za bakrene izdelke značilna visoka toplotna prevodnost, zaradi česar je potrebno povečati toplotno moč varilnega loka. Hkrati je potrebno simetrično odvajanje toplote iz delovnega območja, kar zmanjša tveganje za okvare. Druga pomanjkljivost bakra je tekočnost. Ta lastnost postane ovira pri oblikovanju stropnih in navpičnih šivov. Pri velikih zvarnih bazenih takšne operacije sploh niso možne. Tudi majhne količine dela zahtevajo organizacijo posebnih pogojev z uporabo omejevalnih oblog na osnovi grafitain azbest.

Nagnjenost kovine k oksidaciji zahteva tudi uporabo posebnih dodatkov, kot so silicij, mangan in fosforjevi geli, v nekaterih načinih s tvorbo ognjevzdržnih oksidov. Značilnosti varjenja bakra vključujejo absorpcijo plinov - na primer vodika in kisika. Če ne izberete optimalnega načina toplotne izpostavljenosti, se bo šiv izkazal za slabe kakovosti. Velike pore in razpoke bodo ostale v njegovi strukturi zaradi aktivne interakcije s plinom.

Interakcija bakra z nečistočami

Upoštevati je treba naravo interakcije bakra z različnimi nečistočami in kemičnimi elementi na splošno, ker se v procesu varjenja te kovine pogosto uporabljajo elektrode in žice iz različnih materialov. Na primer, aluminij se lahko raztopi v talini bakra, kar poveča njegove protikorozijske lastnosti in zmanjša oksidativnost. Berilij - poveča mehansko odpornost, vendar zmanjša električno prevodnost. Vendar pa bodo specifični učinki odvisni tudi od narave zaščitnega okolja in temperaturnega režima. Torej, varjenje bakra pri 1050 °C bo olajšalo vstop železove komponente v strukturo obdelovanca s koeficientom približno 3,5%. Toda v režimu približno 650 ° C se bo ta številka zmanjšala na 0,15%. Hkrati železo kot tako močno zmanjša korozijsko odpornost, električno in toplotno prevodnost bakra, vendar poveča njegovo trdnost. Od kovin, ki ne vplivajo na takšne obdelovance, lahko ločimo svinec in srebro.

Osnovne metode varjenja bakra

Vse običajne metode varjenja, vključno z ročnim in avtomatskim, so dovoljene v različnih konfiguracijah. Izbira ene ali druge metode je odvisna od zahtev za povezavo in značilnosti obdelovanca. Med najbolj produktivne procese sta elektro-žlindarsko in obločno varjenje. Če nameravate pridobiti visokokakovosten šiv v eni operaciji, je priporočljivo, da se obrnete na plinsko tehnologijo. Ta pristop k varjenju bakra in njegovih zlitin pri nizkih temperaturnih gradientih ustvarja ugodne pogoje za deoksidacijo in legiranje obdelovanca. Zaradi tega je šiv pozitivno spremenjen in trpežen. Za čisti baker se lahko uporabljajo tehnike obločnega varjenja z volframovimi elektrodami in zaščitnimi plini. Najpogosteje pa delajo z bakrovimi derivati.

Katera oprema se uporablja?

Predbakreni izdelki se lahko obdelujejo na stružnih, brusilnih in rezkalnih strojih, da se oblikujejo dimenzijski surovci za varjenje. Industrija uporablja tudi tehniko plazemskega obloka, ki omogoča rezanje s skoraj popolnimi rezalnimi robovi. Neposredno varjenje bakra se izvaja z argonsko obločnimi napravami, polavtomatskimi napravami, pa tudi z inverterskimi napravami. Trenutna moč opreme se lahko razlikuje od 120 do 240 A, odvisno od velikosti obdelovanca. Debelina elektrod je običajno 2,5-4 mm - spet je odvisno od zahtevnosti in obsega dela.

varjenje z bakrenim argonom

Ena izmed najbolj priljubljenih metod. Zlasti se uporablja omenjena tehnika argon-obločnega varjenja, ki vključuje uporabo volframovih elektrod. Med segrevanjem baker komunicira s kisikom in na površini obdelovanca tvori prevleko iz dioksida. Na tej stopnji obdelovanec postane upogljiv in zahteva priključitev nepotrošne elektrode. Na primer, palice blagovne znamke MMZ-2 zagotavljajo optimalno kakovost zvara pri varjenju bakra z argonom z zaščitnimi mediji. Če ni zastavljena naloga močnega prodora obdelovanca, se lahko uporabi lahka različica varjenja v dušikovem okolju. To je dober način toplotnega delovanja pri nizkih napetostih, še večji učinek v smislu kakovosti zvara pa je mogoče doseči z uporabo kombiniranih plinov. Izkušeni varilci na primer pogosto uporabljajo mešanice, ki vsebujejo 75 % argona.

Plinsko varjenje

V tem primeru se uporablja kisik-acetilenski medij, zaradi katerega se temperatura plamena znatno poveča. V delovnem procesu se uporablja plinski gorilnik. Ta stroj je dober v svojih zmogljivostih, vendar vam njegove omejene možnosti prilagajanja ne omogočajo natančne nastavitve parametrov zvarnega bazena.

Pogosto se uporablja tudi metoda deljene toplotne izpostavljenosti s povezavo dveh gorilnikov. Ena služi za ogrevanje delovnega območja, druga pa neposredno za plinsko varjenje ciljnega obdelovanca. Ta pristop je priporočljiv za debele 10 mm liste. Če ni drugega gorilnika,potem lahko izvedete dvostransko ogrevanje vzdolž linije prihodnjega šiva. Učinek ni tako kakovosten, vendar je glavna naloga realizirana.

Omogoča tehniko plinskega varjenja in vbrizgavanje toka za čisto strukturo spoja. Uporabljajo se predvsem plinasti tokovi, kot so azeotropne raztopine borovega metil etra z metilom. Aktivni hlapi takšnih zmesi se pošljejo v gorilnik, s čimer se spremenijo lastnosti zvarnega bazena. Plamen na tej točki dobi zelenkast odtenek.

Značilnosti varjenja z ogljikovimi elektrodami

Metoda obločnega varjenja, ki je optimalna za bakrove zlitine. Njegovo glavno posebnost lahko imenujemo ergonomija in vsestranskost - vsaj v vsem, kar je povezano z mehaniko izvajanja fizičnih dejanj s strani operaterja. Na primer, varilec lahko izvaja manipulacije neposredno v zraku z uporabo minimalnega nabora pomožne zaščitne opreme. To je posledica dejstva, da ogljikove elektrode med postopkom segrevanja oddajajo zadostno količino toplotne energije, na katero je varjen baker z nizko močjo. Postopek se izkaže za neučinkovitega, vendar povezava pridobi vse potrebne mehanske lastnosti.

Ročno obločno varjenje

Tehnologija te metode varjenja vključuje uporabo prevlečenih elektrod. To pomeni, da bo povezava dobila dostojne lastnosti trdnosti, vendar se bo sestava strukture izdelka na koncu razlikovala od primarnega obdelovanca. Specifični parametri modifikacije so določeni z lastnostmi legirnih deoksidantov,ki so prisotni v prevleki elektrode. V aktivni sestavi lahko na primer uporabimo komponente, kot so nizkoogljični feromangan, fluorov špart, aluminijev prah itd. Ta tehnologija varjenja bakra in neodvisna izdelava premazov omogočata. Običajno se za to uporablja suha mešanica, ki jo gnetemo v tekočem steklu. Takšen premaz naredi šiv bolj gosto, vendar se električna prevodnost strukture znatno zmanjša. Za splošni postopek varjenja s prevlečenimi elektrodami je značilno veliko brizganje, ki je za baker nezaželeno.

obločno varjenje

Sam fluks za varjenje z bakrom je potreben kot stabilizator obloka in, kar je najpomembneje, kot zaščitna ovira pred negativnimi učinki atmosferskega zraka. Postopek je organiziran z uporabo neporabnih grafitnih ali ogljikovih elektrod, pa tudi s potrošnimi palicami pod keramičnim tokom. Če se uporabljajo potrošni materiali iz ogljika, se elektrode za varjenje bakra naostrijo, da tvorijo ravno konico v obliki lopatice. Na delovno območje se s strani dovaja tudi polnilni material iz tombaka ali medenine - to je potrebno za deoksidacijo strukture šiva.

Operacija se izvaja na enosmerni tok z ogrevanjem. Več zaščitnih pregrad ohranja osnovno strukturo obdelovanca, čeprav najpogosteje izkušeni varilci poskušajo izboljšati sestavo materiala z legirano žico. Ponovno, da bi preprečili neželene tokove taline, je priporočljivo najprej zagotoviti grafitno podlago,ki bo delovala tudi kot oblika za tok. Optimalna delovna temperatura za to metodo je 300-400 °C.

Zaščiteno obločno varjenje

Varjenje s priklopom pretvornikov in drugih polavtomatskih naprav se izvaja v plinastih medijih s podajanjem žice. V tem primeru se poleg argona in dušika lahko uporabi helij, pa tudi različne kombinacije plinskih mešanic. Prednosti te tehnike vključujejo možnost učinkovitega prodiranja debelih obdelovancev z visoko stopnjo ohranjanja mehanskih lastnosti obdelovanca.

Močan toplotni učinek je razložen z visoko učinkovitimi tokovi plazme v gorečem plinastem mediju, vendar bodo ti parametri določeni tudi z lastnostmi posameznega modela pretvornika. Hkrati je tehnika argon-obločnega varjenja bakra bolj zaželena v primerjavi z obdelovanci debeline 1-2 mm. Kar zadeva zaščitno funkcijo plinastega medija, se nanjo ni mogoče popolnoma zanesti. Ostaja nevarnost oksidov, poroznosti in negativnih učinkov dodatkov iz žice. Po drugi strani pa okolje argona učinkovito ščiti obdelovanec pred izpostavljenostjo kisiku v zraku.

Sklep

Baker ima veliko lastnosti, ki ga razlikujejo od drugih kovin. Toda tudi znotraj splošne skupine njegovih zlitin obstaja veliko razlik, ki v vsakem primeru zahtevajo iskanje individualnega pristopa k izbiri optimalne tehnologije za oblikovanje šiva. Na primer, plinsko varjenje je primerno v primerih, ko morate v velikem obdelovancu dobiti močno povezavo. Vendar pa novincita metoda ni priporočljiva zaradi visokih varnostnih zahtev pri delu z gorilniki in plinskimi jeklenkami. Visoko precizne varilne operacije majhnega formata so zaupane priročnim in produktivnim polavtomatskim strojem. S takšno opremo lahko upravlja tudi neizkušen operater, ki v celoti nadzoruje parametre delovnega toka. Ne pozabite na pomen plinastih medijev. Uporabljajo se lahko ne le kot izolator obdelovanca med varjenjem, ampak tudi kot način za izboljšanje nekaterih tehničnih in fizikalnih lastnosti materiala. Enako velja za elektrode, ki lahko prispevajo k pozitivnemu legirnemu učinku.