Svejsning af kobber og dets legeringer: metoder, teknologier og udstyr

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Kobber og dets legeringer bruges i forskellige sektorer af økonomien. Dette metal er efterspurgt på grund af dets fysisk-kemiske egenskaber, som også komplicerer behandlingen af dets struktur. Især svejsning af kobber kræver særlige forhold, selvom processen er baseret på ret almindelige termiske behandlingsteknologier.

Specifik svejsning af kobberemner

I modsætning til mange andre metaller og legeringer er kobberprodukter kendetegnet ved høj varmeledningsevne, hvilket gør det nødvendigt at øge svejsebuens termiske effekt. Samtidig kræves symmetrisk varmeafledning fra arbejdsområdet, hvilket minimerer risikoen for defekter. En anden ulempe ved kobber er fluiditet. Denne egenskab bliver en hindring i dannelsen af loft og lodrette sømme. Med store svejsebassiner er sådanne operationer slet ikke mulige. Selv små mængder arbejde kræver tilrettelæggelse af særlige forhold med brug af restriktive foringer baseret på grafitog asbest.

Metallets tendens til at oxidere kræver også, at specielle tilsætningsstoffer som silicium, mangan og phosphorgeler bruges i nogle tilstande med dannelse af ildfaste oxider. Egenskaberne ved kobbersvejsning omfatter absorption af gasser - for eksempel brint og oxygen. Hvis du ikke vælger den optimale tilstand for termisk eksponering, vil sømmen vise sig at være af dårlig kvalitet. Store porer og revner vil forblive i dens struktur på grund af aktiv interaktion med gas.

Interaktion mellem kobber og urenheder

Det er nødvendigt at tage hensyn til arten af kobbers interaktion med forskellige urenheder og kemiske elementer generelt, af den grund, at der ofte bruges elektroder og ledninger fra forskellige materialer i processen med at svejse dette metal. For eksempel kan aluminium opløses i en kobbersmelte, hvilket øger dets anti-korrosionsegenskaber og reducerer oxiderbarheden. Beryllium - øger den mekaniske modstand, men reducerer den elektriske ledningsevne. De specifikke effekter vil dog også afhænge af arten af det beskyttende miljø og temperaturregimet. Så svejsning af kobber ved 1050 °C vil lette indgangen af jernkomponenten i arbejdsemnets struktur med en koefficient på omkring 3,5%. Men i et regime på omkring 650 ° C vil dette tal blive reduceret til 0,15%. Samtidig reducerer jern som sådan kraftigt kobberets korrosionsbestandighed, elektriske og termiske ledningsevne, men øger dets styrke. Af de metaller, der ikke påvirker sådanne emner, kan der skelnes mellem bly og sølv.

Grundlæggende kobbersvejsemetoder

Alle almindelige svejsemetoder, inklusive manuelle og automatiske, er tilladt i forskellige konfigurationer. Valget af en eller anden metode bestemmes af kravene til forbindelsen og arbejdsemnets egenskaber. Blandt de mest produktive processer er elektroslagg og dykket lysbuesvejsning. Hvis det er planlagt at opnå en søm af høj kvalitet i en enkelt operation, er det tilrådeligt at henvende sig til gasteknologi. Denne tilgang til svejsning af kobber og dets legeringer ved lave temperaturgradienter skaber gunstige betingelser for deoxidation og legering af emnet. Som et resultat er sømmen positivt modificeret og holdbar. Til rent kobber kan der anvendes buesvejseteknikker med wolframelektroder og beskyttelsesgasser. Men oftest arbejder de med kobberderivater.

Hvilket udstyr bruges?

Forkobberprodukter kan bearbejdes på dreje-, slibe- og fræsemaskiner for at danne dimensionelle emner til svejsning. Industrien bruger også plasmabueskæringsteknikken, som tillader skæring med næsten perfekte skærekanter. Direkte svejsning af kobber udføres af argon-bue-installationer, halvautomatiske enheder såvel som inverter-enheder. Udstyrets strømstyrke kan variere fra 120 til 240 A afhængigt af emnets størrelse. Tykkelsen af elektroderne er norm alt 2,5-4 mm - igen afhænger det af kompleksiteten og omfanget af arbejdet.

Kobberargonsvejsning

En af de mest populære metoder. Især den nævnte teknik med argon-buesvejsning, som involverer brug af wolframelektroder, anvendes. Under opvarmning interagerer kobber med ilt og danner en dioxidbelægning på overfladen af emnet. På dette stadium bliver arbejdsemnet bøjeligt og kræver tilslutning af en ikke-forbrugbar elektrode. For eksempel giver stænger af mærket MMZ-2 optimal svejsekvalitet ved svejsning af kobber med argon med beskyttende medier. Hvis opgaven med en stærk indtrængning af emnet ikke er indstillet, kan en letvægtsversion af svejsning i et nitrogenmiljø bruges. Dette er en god metode til termisk virkning ved lave spændinger, men en endnu større effekt med hensyn til svejsekvalitet kan opnås ved brug af kombinerede gasser. Erfarne svejsere bruger f.eks. ofte blandinger, der er 75 % argon.

gassvejsning

I dette tilfælde anvendes et oxygen-acetylen-medium, hvorved flammetemperaturen stiger betydeligt. I arbejdsprocessen bruges en gasbrænder. Denne maskine er god i sin ydeevne, men dens begrænsede justeringsmuligheder tillader dig ikke at finjustere svejsebadets parametre.

Ofte brugt og metoden til opdelt termisk eksponering med tilslutning af to brændere. Den ene tjener til at opvarme arbejdsområdet, og den anden - direkte til gassvejsning af målemnet. Denne fremgangsmåde anbefales til tykke 10 mm ark. Hvis der ikke er en anden brænder,så kan du udføre to-sidet opvarmning langs linjen af den fremtidige søm. Effekten er ikke så høj kvalitet, men hovedopgaven er realiseret.

Tillader gassvejseteknik og fluxinjektion for at opnå en ren fugestruktur. Især anvendes gasformige flusmidler, som azeotropiske opløsninger af bormethylether med methyl. De aktive dampe af sådanne blandinger sendes til brænderen, hvilket modificerer svejsebassinets egenskaber. Flammen får på dette tidspunkt en grønlig farvetone.

Funktioner ved kulelektrodesvejsning

Buesvejsemetode, der er optimal til kobberlegeringer. Dens vigtigste kendetegn kan kaldes ergonomi og alsidighed - i det mindste i alt relateret til mekanikken til at udføre fysiske handlinger af operatøren. For eksempel kan en svejser udføre manipulationer direkte i luften ved at bruge et minimumssæt af hjælpebeskyttelsesudstyr. Dette skyldes det faktum, at kulstofelektroder under opvarmningsprocessen afgiver en tilstrækkelig mængde termisk energi, hvorpå laveffekt kobber svejses. Processen viser sig at være ineffektiv, men forbindelsen får alle de nødvendige mekaniske kvaliteter.

Manuel buesvejsning

Teknologien i denne svejsemetode involverer brugen af coatede elektroder. Dette betyder, at forbindelsen vil modtage anstændige styrkeegenskaber, dog vil sammensætningen af produktstrukturen i sidste ende afvige fra det primære emne. Specifikke modifikationsparametre bestemmes af egenskaberne af legerende deoxidationsmidler,som er til stede i elektrodebelægningen. For eksempel kan komponenter som lav-carbon ferromangan, flusspat, aluminiumspulver osv. anvendes i den aktive sammensætning. Denne kobbersvejseteknologi og uafhængig produktion af belægninger tillader det. Norm alt bruges en tør blanding til dette, som æltes i flydende glas. En sådan belægning gør sømmen mere tæt, men strukturens elektriske ledningsevne reduceres betydeligt. Den generelle svejseproces med coatede elektroder er karakteriseret ved høje sprøjt, hvilket er uønsket for kobber.

Svejsning med nedsænket bue

Fluxen i sig selv til svejsning med kobber er nødvendig som en lysbuestabilisator og, vigtigst af alt, som en beskyttende barriere mod de negative virkninger af atmosfærisk luft. Processen er organiseret ved hjælp af ikke-forbrugelige grafit- eller kulelektroder samt med forbrugsstænger under en keramisk flux. Hvis der bruges kulstofforbrugsstoffer, så skærpes elektroderne til kobbersvejsning til en flad spids i form af en spatel. Et fyldmateriale lavet af tombac eller messing leveres også til arbejdsområdet fra siden - dette er nødvendigt for at deoxidere sømmens struktur.

Betjeningen udføres på jævnstrøm med opvarmning. Flere beskyttelsesbarrierer opretholder emnets grundlæggende struktur, selvom oftest erfarne svejsere søger at forbedre sammensætningen af materialet med legeret tråd. Igen, for at forhindre uønskede smeltestrømme, anbefales det først at tilvejebringe et grafitsubstrat,som også vil fungere som en form for fluxen. Den optimale driftstemperatur for denne metode er 300-400 °C.

Beskyttet buesvejsning

Svejsebegivenheder med tilslutning af invertere og andre halvautomatiske enheder udføres i gasformige medier med trådfremføring. I dette tilfælde kan der ud over argon og nitrogen anvendes helium samt forskellige kombinationer af gasblandinger. Fordelene ved denne teknik omfatter muligheden for effektiv gennemtrængning af tykke emner med en høj grad af bevaring af emnets mekaniske egenskaber.

Kraftig termisk effekt forklares af højeffektive plasmastrømme i et brændende gasformigt medium, men disse parametre vil også blive bestemt af karakteristikaene for en bestemt invertermodel. Samtidig er teknikken til argon-buesvejsning af kobber mere at foretrække i forhold til emner med en tykkelse på 1-2 mm. Hvad angår det gasformige mediums beskyttende funktion, kan det ikke stoles fuldstændigt på. Der er fortsat risiko for oxider, porøsitet og de negative effekter af tilsætningsstoffer fra tråden. På den anden side beskytter argonmiljøet effektivt arbejdsemnet mod ilteksponering i luften.

Konklusion

Kobber har mange egenskaber, der adskiller det fra andre metaller. Men selv inden for den generelle gruppe af dets legeringer er der mange forskelle, som i hvert tilfælde nødvendiggør søgningen efter en individuel tilgang til at vælge den optimale teknologi til at danne en søm. For eksempel er gassvejsning velegnet i tilfælde, hvor du skal have en stærk forbindelse i et stort emne. Dog nytilkomnedenne metode anbefales ikke på grund af de høje sikkerhedskrav til arbejde med brændere og gasflasker. Svejseoperationer i lille format med høj præcision er betroet praktiske og produktive halvautomatiske maskiner. En uerfaren operatør kan også håndtere sådant udstyr og kontrollere arbejdsgangens parametre fuldt ud. Glem ikke vigtigheden af gasformige medier. De kan bruges ikke kun som en isolator af emnet under svejsning, men også som en måde at forbedre nogle af materialets tekniske og fysiske egenskaber. Det samme gælder elektroder, som kan bidrage med en positiv legeringseffekt.