CC BY
18
УДК 621.791.042
ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ СВАРКИ МЕДИ
Башмакова Т. И.
Медь и медные сплавы широко используются как конструкционные материалы при создании разнообразной специальной аппаратуры (различные сосуды, теплообменная аппаратура, электрораспределительные устройства и др.). Сварные конструкции изготавливаются из меди, полученной питьем с последующей прокаткой. Однако, в результате литья в деталях возникают дефекты: раковины, трещины, земляные засоры, недоливы, необеспечение геометрических размеров, которые могут быть обнаружены как до, так и после механической обработки. Кроме того, дефекты могут появиться и в процессе эксплуатации медных изделий.
При изготовлении единичных изделий, сварки меди на коротких участках и в труднодоступных местах, а также для устранения дефектов основным технологическим процессом является ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Для этих целей ранее использовались обычно электроды "Комсомолец-100" и ЗТ, имеющие ряд недостатков: необходимость предварительного и сопутствующего подогрева свариваемых изделий (до 700 °С) н недостаточно стабильное качество сварных швов. Применяемые в отечественной промышленности для сварки меди электроды АНЦ-1, АНЦ-3 предназначены, в основном, для ремонта крупногабаритных изделий [1].
С целью повышения качества сварных соединений меди в ПГТУ разработаны составы покрытых электродов марки ЖМ-1*. позволяющие выполнять сварку меди и ее низколегированных сплавов без подогрева или с минимальным подогревом (200^400 °С). Изготовление электродов производилось путем нанесения разработанных составов покрытий на стержни из меди марки М1. Составы покрытий, вес %: плавиковый шпат 14,0-^22,0; слюда 5,5^-9,5; глинозем 5,5-^9,5; руталовый концентрат 11,0-^19,0; алюминиево-магниевый порошок 1,СИ-2,2; закись олова 3,СИ-7,0; мрамор - остальное. Все покрытия замешивались на натриевом жидком стекле, количество которого составляло 25^-30 % к весу сухой шихты, плотность 1,4 г/см3; коэффициент веса покрытия составляет 0,15-Ю,25. Замесы путем окунания наносились также на стержни из БрХ07; БрКМцЗ-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2 диаметром: 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм. После нанесения покрытий производилась сушка электродов при температуре 18-К22 °С в течении 8^12 часов. Затем электроды прокаливались при температуре 300^-350 °С в течении 1,5-К2,0 часов. Критерием качества изготовленных электродов являлось измерение разнотолщинности, определяющей в значительной мере сварочно-технологические свойства электродов. Замеры производились в трех точках, расположенных на расстоянии 50^100 мм друг от друга в соответствии с методикой [2]. Готовые электроды подвергались испытаниям для определения их сварочно-технологических свойств.
Оценивались отдельные характеристики сварочно-технологических свойств испытуемых электродов в соответствии с методикой [3]: характер плавления электрода (критерий - потери на угар и разбрызгивание); характер плавления покрытия (глубина "козырька" на торце электрода); кроющая способность шлака (анализ статистических данных); отделяемость шлака от поверхности наплавленного металла; формирование наплавленного
* А. с. № 1074692
металла (критерий - коэффициент формы валика % по измерениям его ширины и высоты).
Количество определений по каждой характеристике было 8-40. Наплавки во всех случаях выполняли на постоянном токе обратной полярности, длина дуги - короткая, положение швов -нижнее. Наплавка пластин из меди М1 М2 толщиной до 10 мм включительно производилась без предварительного подогрева, свыше 10 мм (12 мм и 16 мм) - с предварительным подогревом до температуры 200^400 °С. В таблице 1 приведены рекомендуемые значения сварочного тока
Таблица 1 - Рекомендуемые значения сварочного тока
Марка стержня электрода Диаметр электрода, мм Рекомендуемые пределы 1н, А
Медь М1 3 160-5-220
4 250+340
5 300-ь420
6 400+480
БрХ07 4 2004-250 ,
5 250-5-350
6 400^450
БрКМцЗ-1 • 4 • 1504-200
5 2004-300
6 3504-450
МНЖКТ5-1-0,2-0,2 3 140-5-180
4 1804-250
Характеристика сварочно-технологических свойств исследуемых электродов приведена в таблице 2 и на рисунке 1.
Таблица 2 - Характеристика сварочно-технологических свойств электродов.
Характеристика Оценка свойств электродов с различным материалом стержня
Медь М1 БрХ07 БрКМцЗ-1 МНЖКТ5-1-0,2-0,2
Потери на угар и разбрызгивание Т, % 04-6 2*8 24-8 0+6
Глубина "козырька" Ь, 0,54-1,5 х(£>-</)/2 0,54-1,5 х(П-с1)/2 0,5+1,5 х(£-с?)/2 .1,5+2,5. х (/>-</)/ 2
Кроющая способность шлака равномерно равномерно ограничено смачйвает, стекает ограничено смачивает
Коэффициент формы валика 344 3-54 344 2+3
Диаметр электрода, мм Диаметр электрода, мм
а) б)
Рис. 1 - Зависимость высоты (а) и ширины (б) наплавленных валиков от диаметра стержня электрода:
• - коэффициент формы валика Ч'в = 3,0; О - 4*8 =4,0.
Для оценки механических свойств сварного шва производились многослойные наплавки и сваривались пластины встык электродами со стержнем из меди М1 диаметром 5 мм на режимах, указанных в таблице 1, Испытания производились на стандартных образцах, вырезанных нз наплавок и сварных соединений. Результаты испытаний приведены в таблице 3. Таблица 3 - Механические свойства наплавленного металла и сварных соединений.
Марка электрода ств, МПа а, град 5,%
1 2 3 4
ЖМ-1 235,2+264,6 160+180 22+24
Комсомолец-100 176,7+196,9 180 18+20
ЗТ (стержень М1) 166,8+196,9 150+180
АНЦ-1 210+240 130+180 20+25
АНЦ-3 230+260 180 30+33
Сравнение с известными электродами [1], [4] показывает, что разработанные составы
электродов не уступают известным, а по пределу прочности превосходят. Механические испытания образцов, полученных наплавкой электродами со стержнями из БрХ07, БрКМцЗ-1 и МНЖК5-1-0,2-0,2 показали удовлетворительные результаты.
Выводы
Разработанные составы электродных покрытий обладают удовлетворительными сварочно-технологическими характеристиками, обеспечивают стабильные высокие свойства сварных соединений и наплавленного металла, и могут использоваться для ручной дуговой сварки и наплавки медных изделий.
Перечень ссылок
1. Высокопроизводительные электроды для сварки меди / В. М. Илюшенко, В. А. Аношин, И. Е. Егоров и др. - Инф. письмо ИЭС им. Е. О. Патона, 1981. - №7.
2. Методы контроля разнотолщинности покрытия сварочных электродов /В. Д. Тарлинский, А. А. Еридин, Н. Ф. Савушкина и др. // Сварочное производство, -1987. - Ха 6. - С. 20-21.
3. Еригоръев Б. Л., Ефимов Д. А., Петров Е. Л. Электроды ЛПИАБ-1 для сварки алюминиевых бронз// Сварочное производство. Труды ЛПИ. -1974. - № 336. - С. 26-31.
4. Еуревич С. М. Справочник по сварке цветных металлов. - К.: Наукова думка, 1981,- 607 с.
