Контактная сварка меди

Для меди и ее сплавов контактная сварка затруднена вследствие их высокой электрической проводимости и теплопроводности, а также узкого диапазона температур, в котором металл может свариваться давлением. Свариваемость медных сплавов лучше, чем технической меди, так как они обладают пониженной электрической проводимостью и теплопроводностью. Однако не все сплавы свариваются одинаково хорошо. Чаще контактная сварка применяется для латуней и кремнистых бронз. Среди них хорошо свариваются α-латуни (например, марки Л68), электрическая проводимость , которых не более 28% электрической проводимости меди. Повышение содержания цинка в латуни приводит к ухудшению ее свариваемости вследствие уменьшения пластичности сплава. Уменьшение концентрации цинка неблагоприятно влияет на свариваемость, поскольку понижается электросопротивление сплава. Хорошо свариваются кремнистая бронза (до 4% Si, электрическая проводимость равна примерно 10% электрической проводимости меди) и медно-никелевые сплавы, например мельхиор (80% Сu, 20% Ni, электрическая проводимость . равна 8% электрической проводимости меди).

Для получения чистой контактной поверхности заготовок рекомендуется их очистка механическим способом, а также травлением в тетрахлорметане или растворе каустической соды с последующей тщательной промывкой в проточной воде. Для растворения пленки оксидов применяют травление в следующих смесях: 10% -ный раствор серной кислоты, бихромат натрия; серная кислота, фтористый алюминий и 6dхромат натрия.

Точечная и роликовая сварка меди.

Точечная и роликовая сварка меди возможна только с применением электродов из тугоплавких металлов, обладающих теплопроводностью и электрической проводимостью, более низкими, чем основной металл, для уменьшения отвода теплоты во время сварки (например, из вольфрама или молибдена). При использовании таких электродов поверхность деталей сильно нагревается, а местами расплавляется, портится внешний вид изделия и быстро изнашиваются электроды. В связи с этим точечная и роликовая сварка технической меди ограниченно пригодна для промышленного применения.

Качество сварных точечных швов можно повысить, используя теплоизолирующие прокладки (например, из нержавеющей стали), размещаемые между электродами и поверхностями свариваемых деталей, а также покрывая соприкасающиеся поверхности деталей, например, серебром.

Для медных сплавов применение мягких режимов нецелесообразно. Обычно длительность нагрева медных сплавов при точечной сварке ограничивается 0,2-0,4с. Точечная сварка латуни производится короткими импульсами при больших значениях сварочного тока. В связи с высокой электрической проводимостью латуни толщина свариваемых листов на одной и той же машине принимается примерно в 2 раза меньше, чем толщина листов из стали. Шовная сварка латуни требует относительно большого удельного давления электродов, чем точечная. При сварке латуни марки Л62 υ_CB= 1 м/мин обеспечивает прочный плотный шов. При ширине роликов, равной 3-5 мм, сварочный ток для латуни приблизительно определяется из уравнения

Таблица 1. Ориентировочные режимы точечной сварки латуни Л62

Латунь малых толщин (0,05-0,5 мм) можно соединять конденсаторной сваркой.

При точечной сварке медных сплавов с высоким электросопротивлением (кремнистая бронза, мельхиор) по сравнению со сваркой малоуглеродистой стали ток увеличивают примерно на 25%, мощность на 50%, давление на электроды принимают близким давлению при сварке стали.

Стыковая сварка оплавлением.

Стыковая сварка оплавлением требует особой техники из-за трудности поддержания на торцах свариваемых деталей слоя жидкого металла, а также при прогреве их на значительную глубину для последующей осадки. Лучшие результаты получаются при осадке стыка под током. Установочную длину вылета медных деталей определяют по формуле:

где d - диаметр свариваемых стержней, мм. Скорость оплавления ориентировочно равна 10 мм/с. Цикл сварки не должен превышать 1-2 с. Прочность стыка прутков из меди марки Ml в среднем составляет 206-215,8 МПа, угол загиба 180°.

Таблица 2. Ориентировочные режимы шовной сварки латуни Л62

Таблица 3. Ориентировочные режимы стыковой сварки оплавлением заготовок из меди

Медь соединяют стыковой сваркой сопротивлением. Провод и прутки из чистой меди диаметром 7-16 мм сваривают при i=380 А/мм2 и средней температуре нагрева 0,7-0,75Т_пл. Начальное давление составляет 0,98-2,9 МПа, а конечное 343,4-392,4 МПа. Концентрированный нагрев контактной зоны и большие скорости осадки (150-250 мм/с) исключают разупрочнение металла и обеспечивают высокие пластические и электрические свойства соединений. Для соединения медных проволок успешно применяется стыковая конденсаторная сварка. Латунь и бронза соединяются стыковой сваркой легче, чем медь. Для их сварки требуются большие конечные скорости оплавления и осадки. Хорошо соединяются стыковой сваркой заготовки из деформируемых бронз марок Бр.Х0,5; Бр.ОФ6,5-0,15; Бр.АМц9-2. Поскольку скорость охлаждения бронзы значительно больше, чем стали, и бронза в интервале температур 750-770° С имеет достаточно высокую прочность, при ее сварке давление должно быть выше, чем при сварке стали. В ряде случаев для повышения пластичности сварных соединений рекомендуется их последующая термическая обработка: для соединений из бронзы типа Бр.Х0,5 - закалка в воде от 950-980°С, из бронзы Бр.ОФ6,5-0,15 отжиг при 500-550 °С (его можно дать после сварки на машине).

Таблица 4. Ориентировочные режимы стыковой конденсаторной сварки медной проволоки

Таблица 5. Ориентировочные режимы стыковой сварки латуни и бронзы