Сварка латуни: Техники и параметры для успешных соединений

1. Свариваемость латуни

Латунь, сплав меди и цинка, представляет собой уникальную проблему при сварке из-за низкой температуры кипения цинка (907°C). Эта характеристика является основной проблемой при сварке латуни, поскольку она существенно влияет на процесс и качество конечного сварного шва.

При дуговой сварке с латунными присадочными прутками высокотемпературная среда может вызвать испарение цинка со скоростью до 40%. Такая значительная потеря цинка приводит к пагубным последствиям для сварного соединения, включая:

1. Снижение механических свойств
2. Снижение коррозионной стойкости
3. Повышенная восприимчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC)

Испарившийся цинк быстро окисляется в воздухе, образуя оксид цинка (ZnO), который проявляется в виде белого дыма. Это явление не только усложняет сварочные работы, но и представляет серьезную опасность для здоровья сварщиков, что требует применения надежных систем вентиляции и средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Плохая свариваемость латуни может привести к появлению нескольких дефектов:

• Пористость: Из-за захвата газа
• Растрескивание: Возможно как горячее, так и холодное растрескивание
• Испарение цинка: Приводит к изменению состава
• Окисление: Влияние на качество поверхности и прочность соединения

Чтобы смягчить эти проблемы, можно использовать несколько стратегий:

1. Использование кремнийсодержащей сварочной проволоки: Кремний образует плотную оксидную пленку на поверхности расплавленной ванны, которая:
   • Ингибирует испарение цинка
   • Предотвращает окисление
   • Уменьшает проникновение водорода
2. Послесварочная термическая обработка: Отжиг при 470-560°C способствует:
   • Снятие остаточных напряжений
   • Предотвращение замедленного растрескивания (также известного как "саморастрескивание")
3. Управление процессом:
   • Используйте технологии с меньшим тепловыделением (например, импульсную сварку MIG).
   • Поддерживайте меньшую длину дуги для уменьшения распространения тепла
   • Используйте более высокую скорость движения, чтобы минимизировать тепловое воздействие
4. Выбор металла для заливки:
   • Выбирайте присадочные металлы с немного более высоким содержанием цинка, чтобы компенсировать потери
   • Рассмотрите возможность использования наполнителя из кремниевой или фосфорной бронзы для некоторых областей применения
5. Оптимизация экранирующего газа:
   • Используйте смеси на основе аргона для обеспечения лучшей устойчивости дуги и уменьшения окисления

Применяя эти методы и строго контролируя параметры сварки, можно получать высококачественные латунные швы, сводя к минимуму трудности, присущие этому сплаву.

2. Методы сварки латуни

В производстве латуни обычно используются такие методы сварки, как дуговая сварка и аргонодуговая сваркаВ качестве ключевых моментов процесса можно назвать следующие:

(1) Дуговая сварка: Латунь сварочный пруток используется проволока с бронзовым сердечником, например ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237). Проволока с сердечником из чистой меди, например ECu (T107), может использоваться для латунных отливок, к которым не предъявляются высокие требования по сварке.

Источник питания должен быть постоянного тока с положительным подключением, а угол V-образного паза должен быть не менее 60°-70°.

Если толщина листа превышает 14 мм, поверхность сварного шва перед сваркой должна быть тщательно очищена, чтобы удалить все масляные загрязнения, которые приведут к образованию газообразного водорода.

Короткие дуговая сварка Во время работы сварочный стержень не должен отклоняться в горизонтальном или продольном направлении, перемещаясь только вдоль прямой линии шва. Сайт скорость сварки должна быть быстрой, не менее 0,2-0,3 м/мин.

При многослойной сварке необходимо удалить оксидную пленку и шлак между слоями. Медная жидкость латуни обладает высокой текучестью, поэтому расплавленный бассейн должен находиться в горизонтальном положении. Если необходимо наклонить ванну, угол наклона не должен превышать 15°.

(2) Аргонодуговая сварка: Оловянно-латунная сварочная проволока HSCuZ-1 (HS221), железо-латунная сварочная проволока HSCuZn-2 (HS222) и кремний-латунная сварочная проволока HSCuZn-4 (HS224) используются для ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом.

Эти сварочные проволоки содержат большое количество цинка и выделяют много дыма во время сварки. Также можно использовать бронзовую сварочную проволоку, такую как HSCuSi (HS211) и HSCuSn (HS212).

Параметры сварки латуни ручным аргонодуговым вольфрамовым электродом приведены в таблице.

Из-за испарения цинка, которое разрушает защитный эффект аргонового газа, при сварке латуни следует выбирать большее отверстие сопла и расход аргонового газа.

Как правило, предварительный подогрев перед сваркой не требуется, за исключением соединений толщиной более 10 мм и соединений со значительной разницей в толщине между свариваемыми кромками, в этом случае требуется предварительный подогрев только более толстой части кромки сварного шва.

В качестве источника питания может использоваться постоянный ток или переменный. При использовании источника питания переменного тока для сварки количество испаряющегося цинка относительно невелико.

Для сварки следует использовать больший сварочный ток и более высокую скорость сварки. параметры сварки.

Параметры сварки латунных листов толщиной 16-20 мм: сварочный ток 260-300 А, диаметр вольфрамового электрода 5 мм, диаметр сварочной проволоки 3,5-4,0 мм, отверстие сопла 14-16 мм, расход газа аргона 20-25 л/мин.

Чтобы уменьшить испарение цинка, заправочная проволока может быть "коротко замкнута" с заготовкой во время работы, а дуга может быть инициирована и поддерживаться на заправочной проволоке, избегая прямого контакта дуги с основным металлом. Основной металл в основном нагревается и плавится за счет теплопередачи расплавленного металла бассейна.

При сварке следует по возможности выполнять однослойную сварку. Для швов толщиной менее 5 мм лучше всего сваривать их за один проход.

После сварки сварное соединение следует нагреть до 300-400℃ для отжига, чтобы устранить сварочные напряжения и предотвратить растрескивание латунных деталей во время эксплуатации.

3. Сварка латуни тигром

1. Свариваемость латуни

Латунь представляет собой медно-цинковый сплав. Поскольку температура кипения цинка ниже, всего 907°C, он склонен к испарению в процессе сварки, что создает значительные трудности при сварке латуни.

При высоких температурах сварки во время дуговой сварки может испариться до 40% цинка.

Такое значительное испарение цинка приводит к снижению механических и антикоррозионных свойств сварного соединения, а также повышает его восприимчивость к коррозии под напряжением.

Испарившийся цинк немедленно окисляется в воздухе в оксид цинка, образуя белый дым, который усложняет работу и негативно сказывается на здоровье сварщика.

Поэтому в местах сварки латуни необходимо усилить вентиляцию и принять другие меры защиты. Плохая свариваемость латуни может привести к таким проблемам, как пористость, растрескивание, испарение и окисление цинка во время сварки.

Для решения этих проблем часто используется кремнийсодержащая сварочная проволока, поскольку кремний образует плотный слой кремнезема на поверхности расплавленной ванны, препятствуя испарению и окислению цинка, а также предотвращая проникновение водорода.

После сварки можно провести отжиг при температуре 470-560°C для снятия напряжения и предотвращения "саморастрескивания".

2. Методы сварки латуни

В производстве распространены такие методы сварки латуни, как дуговая сварка палкой и аргонодуговая сварка. Суть этих процессов заключается в следующем:

(1) Дуговая сварка

В качестве электрода используется бронзовый стержневой электрод, например ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237). Для латунных отливок, не требующих высококачественной сварки, можно использовать электрод с сердечником из чистой меди, например ECu (T107).

В качестве источника питания используется постоянный ток, электрод подключается к положительному полюсу, а угол V-образного паза должен быть не менее 60°-70°.

Для листов толщиной более 14 мм поверхность свариваемых деталей перед сваркой должна быть тщательно очищена, чтобы удалить все масляные загрязнения, которые могут привести к образованию газообразного водорода.

Во время работы следует использовать сварку короткой дугой, при этом электрод не следует перемещать из стороны в сторону или вперед-назад, а только по прямой линии вдоль шва.

Скорость сварки должна быть быстрой, не менее 0,2-0,3 м/мин. При многослойной сварке необходимо тщательно очищать оксидную пленку и шлак между слоями.

Латунь обладает высокой текучестью, поэтому сварочная ванна в идеале должна находиться в горизонтальном положении. Если необходимо наклонить ванну, угол наклона не должен превышать 15°.

(2) Аргонодуговая сварка

При ручной аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом используется сварочная проволока из оловянистой латуни HSCuZ-1 (HS221), железосодержащей латуни HSCuZn-2 (HS222), кремнистой латуни HSCuZn-4 (HS224).

Эти проволоки содержат большое количество цинка, что приводит к образованию большого количества дыма во время сварки. Также можно использовать бронзовую сварочную проволоку HSCuSi (HS211), HSCuSn (HS212).

Параметры сварки для ручной аргонодуговой сварки латуни вольфрамовым электродом приведены в таблице.

Поскольку испарение цинка нарушает защитный эффект газа аргона, при сварке латуни следует использовать сопло большего диаметра и больший расход газа аргона.

Предварительный нагрев обычно не требуется, за исключением случаев, когда сварные швы толщиной более 10 мм и соединения со значительно отличающимися толщинами кромок. В последнем случае необходимо предварительно нагреть только более толстый край заготовки.

В качестве источника питания можно использовать постоянный ток с электродом, подключенным к положительному полюсу, или переменный ток. При сварке на переменном токе количество испаряющегося цинка меньше.

В параметрах сварки следует использовать больший сварочный ток и более высокую скорость сварки.

Параметры сварки латунных листов толщиной 16-20 мм: сварочный ток 260-300 А, диаметр вольфрамового электрода 5 мм, диаметр проволоки 3,5-4,0 мм, диаметр сопла 14-16 мм, расход аргонового газа 20-25 л/мин.

Для уменьшения испарения цинка присадочная проволока может быть "коротко замкнута" с заготовкой во время работы, инициируя и поддерживая дугу на присадочной проволоке, чтобы избежать прямого воздействия дуги на основной материал, который нагревается и плавится в основном за счет тепла, передаваемого от металла в сварочной ванне. При сварке следует по возможности выполнять однослойную сварку, а соединения толщиной менее 5 мм в идеале следует сваривать за один проход.

После сварки заготовку следует нагреть до 300-400℃ для отжига, чтобы устранить сварочные напряжения и предотвратить растрескивание латунных деталей в процессе эксплуатации.