Сварка латуни – сложный, но вполне выполнимый процесс

1 Сварка латуни – общая информация

Латунь представляет собой трудно свариваемый сплав цинка и меди. В тех случаях, когда речь идет о специальных марках латуни, в такой сплав добавляют еще и никель, и свинец, и олово. При наложении сварочного шва на латунную поверхность отмечается активное выделение цинка, что становится причиной возникновения пор, уменьшающих прочность получаемого соединения.

Теплопроводность меди выше, чем теплопроводность латуни. При этом данный показатель у латунного сплава выше, чем у стали. Специалисты рекомендуют при обработке латуни выбирать мощность горелки такую же, как и при сварке стальных изделий: на 1 миллиметр металла – до 120 л/ч ацетилена. За счет такой мощности цинк не испаряется усиленными темпами, а сварочная ванна не перегревается. Как правило, мощность горелки берется тем меньше, чем больше в обрабатываемом сплаве содержится цинка.

При соединении с кислородом из воздуха пары цинка формируют оксид цинка. Это химическое соединение очень ядовитое, появляется оно при указанных условиях на поверхности изделия подвергаемого сварке в виде характерного налета белого цвета. Пористость латуни и интенсивность выделения паров цинка становится более интенсивным тогда, когда в сварочном пламени присутствует водород.

Чтобы нивелировать негативные процессы, производят регулировку пламени горелки так, чтобы избыток кислорода составлял не менее 25 процентов (лучше, если этот показатель будет находиться на уровне 35 процентов). Именно подобные характеристики пламени гарантируют снижение пористости соединительного шва. Но "чрезмерное" содержание кислорода становится причиной активизации процесса окисления цинка.

По этой причине необходимо использовать особую присадочную проволоку, которая бы имела мощный раскислитель. В большинстве случаев функцию указанного раскислителя выполняет кремний, способный восстанавливать окислы в сварочной ванне. При химической реакции восстановления отмечается образование оксида кремния. Его без труда можно удалить в шлак при помощи флюсов.

В целом изделия и поверхности из латуни сейчас соединяют следующими видами сварки:

• в защитном газе;
• дуговой;
• под флюсом;
• газовой.

2 Дуговая сварка сплавов меди и цинка, электроды для нее

Чаще всего для такого процесса используют электроды с ЗТ-покрытием. Их стержень сделан из бронзы, содержащей марганец и кремний (1 и 3 % соответственно), а покрытие из:

• порошкового алюминия (2,5 %);
• серебристого графита (16 %);
• марганцовой руды (17,5 %);
• ферросилиция (32 %);
• плавикового шпата (13 %).

Сварочный процесс данными электродами осуществляется при обратной полярности постоянным током. Причем для уменьшения выгорания цинка применяется короткая дуга. С обратной стороны под стык подкладывают асбестовую прокаленную подкладку, которая защищает его от вытекания металла. Разделка кромок не предусматривается, если свариваются листы толщиной менее 4 мм.

После выполнения сварочных мероприятий производится обязательная проковка шва с последующим его отжигом, позволяющим обеспечить мелкозернистую структуру металла и сделать его химический состав однородным. Отжиг ведется при температурах около 635 °С.

Допускается также дуговая сварка латунных поверхностей угольным электродом (прямая полярность, постоянный ток) с использованием специальных флюсов. К наиболее распространенному флюсу, который применяется многими предприятиями, относят состав БЛ–3:

• древесный уголь – 2,5 %;
• хлористый натрий – 12,5 %;
• криолит – 35 %;
• хлористый калий – 50 %.

Режим сварки с помощью угольного электрода зависит от толщины латуни. Так, для соединения изделий толщиной до 3 мм применяется ток от 180 до 200 А (сечение электрода – 6 мм), до 5 мм – ток от 240 до 270 А (10 мм), до 10 мм – от 400 до 450 А (18 мм), от 14 до 16 мм – ток до 550 А (20-миллиметровый электрод).

Добавим, что латунные изделия толщиной от 10 и более миллиметров сваривают с предварительным подогревом до 350 градусов, меньшей толщины – без подогрева.

3 Сварка латуни аргоном – эффективная современная технология

Перед аргонодуговой сваркой необходимо тщательно зачищать латунные поверхности до тех пор, пока на них не появится характерный металлический блеск. Использование азотной кислоты позволяет удалить все окислы с детали из латуни, а после этого ее желательно обдать горячей водой и хорошо высушить.

Описываемый тип сварочного процесса рекомендован для соединения латуней относительно большой толщины (не менее 5 мм). Электрод устанавливают в горелку (в токопроводящий механизм), аппарат включается и начинается операция сварки, которая сопровождается необычным треском, который вызывается выделением паров цинков.

Латунь соединяют электрической дугой отдельными валиками, а не методом сплошной варки, при которой есть очень высокая вероятность появления дырки на изделии. Когда заваривается кратер, рекомендуется уменьшать (постепенно) напряжение дуги, повышая ее длину, а затем медленно убирать ее на финальной стадии процесса в сторону.

Аргонодуговую сварку можно выполнять и своими руками, но при этом данный процесс должен осуществляться либо на улице, либо в оборудованных специальным образом помещениях, оснащенных мощными вытяжками, способными удалять ядовитые пары цинка. Не всегда указанные условия могут быть соблюдены домашними умельцами, поэтому самостоятельная сварка латунных изделий не рекомендуется.

Достоинства применения аргонодуговой сварки:

• не нужны электроды с дорогостоящим покрытием и флюсы;
• сварочный процесс признается по-настоящему качественным и одним из наиболее чистых;
• хорошая скорость выполнения операции;
• возможность получать конструкции высокого уровня эстетичности;
• защита кромки от разрезов;
• выдувание струей аргона отходов процесса.

4 Газовая сварка изделий из латуни

Используется в случаях, когда электрическая дуга не дает ожидаемой эффективности сварки. Газосварка гарантирует хорошее качество шва, но при ней отмечается испарение большого (до 25 процентов) объема цинка. Для снижения такого испарения обычно применяют окислительное пламя, благодаря которому формируется жидкая пленка оксида цинка, собирающаяся на поверхности ванны. Она не дает цинку поступать в воздух.

Газовая сварка производится с использованием следующих присадочных проволок, соответствующих Государственному стандарту 16130–72:

• ЛКБ 062-02-004-05. В ее составе: олово (от 0,3 до 0,7 %), медь (от 60,5 до 63,5 %), бор (от 0,03 до 0,1 %), кремний (от 0,1 до 0,3 %). Наличие бора исключает необходимость использования флюса, так как данный элемент отлично справляется с его функцией.
• ЛК 62-0,5. Проволока состоит из цинка, кремния (до 0,7 %) и меди (до 63,5 %, не менее 60,5 %). В этом случае требуется применять и флюс – буру, прошедшую процедуру прокалки.

Также российскими предприятиями часто используется специальный флюс БМ–1, включающий в себя:

• метилборат (75 %);
• метиловый спирт (25 %).

БМ–1 поступает в ванну в парообразном виде и характеризуется следующими достоинствами:

• обеспечение безвредности выполнения сварочных работ;
• получение качественного шва;
• увеличение производительности процесса.