Сварка латуни. Как сваривать латунь?
Сварка латуни может осуществляться всеми известными способами сварки. Во многом, процесс сваривания латуни подобен процессу сварки меди. Сварка латунных листов применяется, в основном, при изготовлении приборов для химической промышленности. Профильный прокат предпочтительнее сваривать с помощью контактной сварки. Латуни различных марок содержат в своём составе цинк и другие элементы. И содержание легирующих элементов влияет на свариваемость латуни и изменяет её физико-химические свойства.
Основная трудность при сварке латуней
Основная трудность при сварке латуней различных марок связана с интенсивным кипением и быстрым выгоранием цинка. Цинк имеет низкие температуры плавления (419°C) и кипения (905°C), намного ниже, чем температура плавления основного металла (от 700°C до 1000°C) и это становится причиной выгорания и испарения цинка. Выгорание цинка происходит по реакции: 2Zn+O 2 =2ZnO.
Большая часть цинка в составе латуни в процессе сварки улетучивается. Часть цинка, соединяясь с кислородом, образует окись цинка ZnO, которая представляет собой белый порошок. Этот порошок покрывает большую часть металла в зоне термического влияния и другие участки вблизи шва, а также открытые части оборудования, находящиеся на рабочем месте.
Кроме того, испарения ZnO очень опасны для человека, поэтому техника безопасности при сварке латуни требует использовать респираторы в процессе сварки. Некоторые технологические приёмы позволяют свести к минимуму выгорание цинка, но даже с учётом этого, при всех основных видах сварки выгорание составляет 25-30% и это приводит к появлению дефектов в сварных швах в виде большого количества пор.
Несмотря на схожесть сварки латуни со сваркой меди, большое содержание цинка требует производить сварку таким образом, чтобы обеспечить отсутствие пор в сварном шве и уменьшить угар цинка.
Подготовка латунных деталей к сварке
Благодаря тому, что теплопроводность латуни ниже, чем у меди, при сварке латуни малых и средних толщин предварительный подогрев не требуется. При сварке латуни большой толщины, желательно проведение местного предварительного подогрева.
Разделка сварных кромок под сварку в стык выполняется, исходя из толщины свариваемого металла. При сварке латунных листов, толщиной до 1,5мм рекомендуется, по возможности, выполнять отбортовку листов. Высота отбортовки равна удвоенной толщине свариваемого металла.
При сварке латуни толщиной 1,5-6мм допускается не подготавливать сварные кромки при этом, между свариваемыми деталями должен быть зазор 1-2мм. В случае применения подкладок зазор допускается увеличивать до 3-4мм. Для обеспечения полного провара по всей толщине металла применяют двустороннюю заварку.
При толщине свариваемой латуни 6-25мм выполняют V-образную разделку сварных швов, хотя более предпочтительной является X-образная разделка (если это возможно) с углом раскрытия 30-45° с обеих сторон. Стыковые кромки следует притупить. Величина притупления 4мм. При увеличенных зазорах качество сварных соединений снижается. А при малых зазорах и длинных сварных швах увеличиваются напряжения в сварной конструкции, что приводит к её деформации.
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.
Флюсы для газовой сварки латуни
Для газовой сварки латуни применяют те же флюсы, что и для газовой сварки меди. Но наиболее хорошие результаты получаются при применении флюсов следующих составов:
1. Бура (Na 2 B 4 O 7 ) — 100%;
2. Бура (Na 2 B 4 O 7 ) — 50% и борная кислота H3BO3 — 50%;
3. Бура (Na 2 B 4 O 7 ) — 20% и борная кислота H3BO3 — 80%.
Эти флюсы способствуют очистке сварных кромок, препятствуют окислению расплавленной ванны.
По данным Асиновской Г.А., хорошие результаты получаются при выборе газового флюса марки БМ1, имеющим в своём составе 70-75% метилбората B(OCH 3 ) 3 , 25-30% метилового спирта CH 3 OH. Применение этого флюса полностью предотвращает выгорание цинка и образование паров ZnO.
Расход флюса БМ1 составляет всего около 30г на килограмм жидкого металла. При избыточном количестве данного флюса качество сварки снижается из-за повышенной пористости шва, т.к. удаление газов из металла шва затрудняется. Расход порошкового флюса получается 25-30г на килограмм наплавленного металла.
Техника сварки латунных изделий
Сварку латуни выполняют с максимально возможной скоростью. Рекомендуемая скорость сварки составляет 0,15-0,25 м/мин, в случае выполнения однослойных сварных швов. При меньшей скорости резко возрастает риск образования большого количества пор в металле шва.
При сварке латуни больших толщин, соединяемые детали устанавливают под углом 10-15° к горизонту и сварку ведут снизу вверх, на подъём. Желательно, при этом, выполнять сопутствующий подогрев. Сварку швов большой длины выполняют обратно-ступенчато. Чаще всего сварку производят нижним швом, но допускается и вертикальный шов. Потолочные швы обычными способами сварки не выполняются из-за повышенной жидкотекучести латуни.
При сварке не в нижнем положении, необходимо применять легированную присадочную проволоку, иначе получившийся сварной шов будет пористым. Однако, по данным исследований Асиновской Г.А., при использовании газового флюса (например, БМ1) и кремнийсодержащей латуни в качестве присадочного материала, сварку допускается выполнять в любом положении.
Сварку латуни рекомендуется выполнять, располагая присадочную проволоку под углом 15-30% к свариваемым кромкам. Горелку следует держать под углом 70-80° к изделию. Сварку производят без поперечных колебаний. При этом присадочный пруток, или проволока, должна находиться над расплавленной ванной, в пламени горелки. Не допускается погружение прутка в расплавленную ванну. Расплавляясь в пламени горелки, он каплями стекает в него.
Качество сварки латуни различных марок
Прочность сварных соединений и качество сварки разных марок латуни различна. На качество сильно влияет присадочный материал. В таблице представлены средние показатели прочности сварных соединений латуни разных марок:
Технологии, секреты, рецепты
Имитация черного дерева (протрава).
Гладко обструганное черное (эбеновое) дерево имеет чистый черный цвет без блеска и обладает столь мелким строением волокон, что последнее невозможно увидеть невооруженным глазом. Удельный вес этого дерева очень велик. Полируется черное дерево настолько хорошо, что отполированная поверхность е. Подробнее
Имитации орехового дерева (протрава).
Обыкновенное ореховое дерево имеет светло-бурый оттенок, который даже после полирования выглядит не очень красиво. Поэтому натуральному ореховому дереву следует придать более темный тон, что достигается обработкой раствором марганцовокислого калия. Как только дерево высохнет, этот раствор наносят втори. Подробнее
Имитации розового дерева (протрава).
Розовое дерево отличается темно-красными жилками. Для имитации этого дерева берется клен, как наиболее подходящий по своему строению. Кленовые дощечки или фанеры должны быть тщательно отшлифованы, прежде чем идти в обработку, так как только в этом случае они хорошо прокрашиваются.
1) Для имитации ро. Подробнее
Имитация дубового дерева (протрава).
Варят в течение часа смесь из 0,5 кг кассельской земли, 50 г поташа в 1 литре дождевой воды, затем полученный темный отвар процеживают через полотно и варят до сиропообразного состояния. После этого выливают ее в совершенно плоские ящики из жести (крышки из-под жестянки), дают затвердеть и измельчают при. Подробнее
Имитация красного дерева (протрава).
Предназначенное для протравы дерево должно быть хорошо высушено, а нанесение протравы лучше всего производить при помощи кисти, которая после каждого употребления должна быть тотчас вымыта и высушена. Очень красивую и прочную протраву готовят, смешивая в склянке 500 г тонко измельченного сандала, 30 . Подробнее
Имитация палисандрового дерева (протрава).
Палисандровое дерево имеет темно-бурую окраску с характерными красноватыми жилками. Так как ореховое дерево ближе всего к палисандровому, то для имитации последнего и берут ореховое, с другими сортами дерева не получается такой красивой подделки.
Ореховое дерево сначала шлифуют пемзой, а потом р. Подробнее
Имитация серого клена (протрава).
В качестве серой протравы для дерева хорошо использовать растворимую в воде прочную и легкую анилиновую краску нигрозин. Раствор 7 частей нигрозина в 1000 частях воды окрашивает дерево в красивый серебристо-серый цвет, который настолько прочен, что даже по прошествии двух лет нисколько не изменяется.
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 дм 3 /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 дм 3 /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.