Συγκόλληση χαλκού και κραμάτων του: μέθοδοι, τεχνολογίες και εξοπλισμός

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Ο χαλκός και τα κράματά του χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της οικονομίας. Αυτό το μέταλλο είναι σε ζήτηση λόγω των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του, οι οποίες περιπλέκουν επίσης την επεξεργασία της δομής του. Συγκεκριμένα, η συγκόλληση του χαλκού απαιτεί ειδικές συνθήκες, αν και η διαδικασία βασίζεται σε αρκετά κοινές τεχνολογίες θερμικής επεξεργασίας.

Ειδική συγκόλληση τεμαχίων χαλκού

Σε αντίθεση με πολλά άλλα μέταλλα και κράματα, τα προϊόντα χαλκού χαρακτηρίζονται από υψηλή θερμική αγωγιμότητα, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την αύξηση της θερμικής ισχύος του τόξου συγκόλλησης. Ταυτόχρονα, απαιτείται συμμετρική απομάκρυνση θερμότητας από την περιοχή εργασίας, η οποία ελαχιστοποιεί τον κίνδυνο ελαττωμάτων. Ένα άλλο μειονέκτημα του χαλκού είναι η ρευστότητα. Αυτή η ιδιότητα γίνεται εμπόδιο στο σχηματισμό οροφής και κάθετων ραφών. Με μεγάλες δεξαμενές συγκόλλησης, τέτοιες εργασίες δεν είναι καθόλου δυνατές. Ακόμη και μικροί όγκοι εργασίας απαιτούν την οργάνωση ειδικών συνθηκών με τη χρήση περιοριστικών επενδύσεων με βάση τον γραφίτηκαι αμίαντο.

Η τάση του μετάλλου να οξειδώνεται επίσης απαιτεί τη χρήση ειδικών πρόσθετων όπως πηκτώματα πυριτίου, μαγγανίου και φωσφόρου σε ορισμένους τρόπους με το σχηματισμό πυρίμαχων οξειδίων. Τα χαρακτηριστικά της συγκόλλησης χαλκού περιλαμβάνουν την απορρόφηση αερίων - για παράδειγμα, υδρογόνο και οξυγόνο. Εάν δεν επιλέξετε τη βέλτιστη λειτουργία θερμικής έκθεσης, τότε η ραφή θα αποδειχθεί κακής ποιότητας. Μεγάλοι πόροι και ρωγμές θα παραμείνουν στη δομή του λόγω της ενεργού αλληλεπίδρασης με το αέριο.

Αλληλεπίδραση χαλκού με ακαθαρσίες

Είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η φύση της αλληλεπίδρασης του χαλκού με διάφορες ακαθαρσίες και γενικά χημικά στοιχεία, για το λόγο ότι στη διαδικασία συγκόλλησης αυτού του μετάλλου χρησιμοποιούνται συχνά ηλεκτρόδια και σύρματα από διαφορετικά υλικά. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο μπορεί να διαλυθεί σε ένα τήγμα χαλκού, αυξάνοντας τις αντιδιαβρωτικές του ιδιότητες και μειώνοντας την ικανότητα οξείδωσης. Βηρύλλιο - αυξάνει τη μηχανική αντίσταση, αλλά μειώνει την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ωστόσο, οι συγκεκριμένες επιπτώσεις θα εξαρτηθούν επίσης από τη φύση του προστατευτικού περιβάλλοντος και το καθεστώς θερμοκρασίας. Έτσι, η συγκόλληση του χαλκού στους 1050 °C θα διευκολύνει την είσοδο του σιδήρου στη δομή του τεμαχίου με συντελεστή περίπου 3,5%. Αλλά σε ένα καθεστώς περίπου 650 ° C, αυτό το ποσοστό θα μειωθεί στο 0,15%. Ταυτόχρονα, ο σίδηρος ως τέτοιος μειώνει απότομα την αντίσταση στη διάβρωση, την ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα του χαλκού, αλλά αυξάνει την αντοχή του. Από τα μέταλλα που δεν επηρεάζουν τέτοια τεμάχια, διακρίνεται ο μόλυβδος και ο άργυρος.

Βασικές μέθοδοι συγκόλλησης χαλκού

Όλες οι συνήθεις μέθοδοι συγκόλλησης, συμπεριλαμβανομένων των χειροκίνητων και των αυτόματων, επιτρέπονται σε διάφορες διαμορφώσεις. Η επιλογή μιας ή άλλης μεθόδου καθορίζεται από τις απαιτήσεις για τη σύνδεση και τα χαρακτηριστικά του τεμαχίου εργασίας. Μεταξύ των πιο παραγωγικών διεργασιών είναι η συγκόλληση με ηλεκτροσκωρία και υποβρύχιο τόξο. Εάν σχεδιάζεται να αποκτήσετε μια ραφή υψηλής ποιότητας σε μία μόνο λειτουργία, τότε συνιστάται να στραφείτε στην τεχνολογία αερίου. Αυτή η προσέγγιση για τη συγκόλληση του χαλκού και των κραμάτων του σε διαβαθμίσεις χαμηλής θερμοκρασίας δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για αποξείδωση και κράμα του τεμαχίου εργασίας. Ως αποτέλεσμα, η ραφή τροποποιείται θετικά και είναι ανθεκτική. Για τον καθαρό χαλκό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τεχνικές συγκόλλησης τόξου με ηλεκτρόδια βολφραμίου και προστατευτικά αέρια. Όμως, τις περισσότερες φορές δουλεύουν με παράγωγα χαλκού.

Τι εξοπλισμό χρησιμοποιείται;

Τα προϊόντα προχάλκινου μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία σε μηχανές τόρνευσης, λείανσης και φρεζαρίσματος προκειμένου να σχηματιστούν κενά διαστάσεων για συγκόλληση. Η βιομηχανία χρησιμοποιεί επίσης την τεχνική κοπής με τόξο πλάσματος, η οποία επιτρέπει την κοπή με σχεδόν τέλειες ακμές κοπής. Η απευθείας συγκόλληση χαλκού πραγματοποιείται με εγκαταστάσεις τόξου αργού, ημιαυτόματες συσκευές, καθώς και συσκευές μετατροπέα. Η τρέχουσα ισχύς του εξοπλισμού μπορεί να κυμαίνεται από 120 έως 240 A, ανάλογα με το μέγεθος του τεμαχίου εργασίας. Το πάχος των ηλεκτροδίων είναι συνήθως 2,5-4 mm - και πάλι, εξαρτάται από την πολυπλοκότητα και τον όγκο της εργασίας.

Συγκόλληση χαλκού αργού

Μία από τις πιο δημοφιλείς μεθόδους. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται η αναφερόμενη τεχνική συγκόλλησης με τόξο αργού, η οποία περιλαμβάνει τη χρήση ηλεκτροδίων βολφραμίου. Κατά τη θέρμανση, ο χαλκός αλληλεπιδρά με το οξυγόνο, σχηματίζοντας μια επικάλυψη διοξειδίου στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Σε αυτό το στάδιο, το τεμάχιο εργασίας γίνεται εύκαμπτο και απαιτεί τη σύνδεση ενός μη αναλώσιμου ηλεκτροδίου. Για παράδειγμα, οι ράβδοι της μάρκας MMZ-2 παρέχουν βέλτιστη ποιότητα συγκόλλησης κατά τη συγκόλληση χαλκού με αργό με προστατευτικά μέσα. Εάν δεν έχει τεθεί το καθήκον της ισχυρής διείσδυσης του τεμαχίου εργασίας, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ελαφριά έκδοση συγκόλλησης σε περιβάλλον αζώτου. Αυτή είναι μια καλή μέθοδος θερμικής δράσης σε χαμηλές τάσεις, αλλά ένα ακόμη μεγαλύτερο αποτέλεσμα όσον αφορά την ποιότητα της συγκόλλησης μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας συνδυασμένα αέρια. Οι έμπειροι συγκολλητές, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν συχνά μείγματα που περιέχουν 75% αργό.

Συγκόλληση αερίου

Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιείται ένα μέσο οξυγόνου-ακετυλενίου, λόγω του οποίου η θερμοκρασία της φλόγας αυξάνεται σημαντικά. Στη διαδικασία εργασίας, χρησιμοποιείται καυστήρας αερίου. Αυτό το μηχάνημα είναι καλό στην απόδοσή του, αλλά οι περιορισμένες επιλογές προσαρμογής του δεν σας επιτρέπουν να ρυθμίσετε με ακρίβεια τις παραμέτρους της δεξαμενής συγκόλλησης.

Χρησιμοποιείται συχνά και η μέθοδος της διαιρεμένης θερμικής έκθεσης με τη σύνδεση δύο καυστήρων. Το ένα χρησιμεύει για τη θέρμανση της περιοχής εργασίας και το δεύτερο - απευθείας για τη συγκόλληση με αέριο του τεμαχίου εργασίας στόχου. Αυτή η προσέγγιση συνιστάται για φύλλα πάχους 10 mm. Εάν δεν υπάρχει δεύτερος καυστήρας,τότε μπορείτε να εκτελέσετε θέρμανση διπλής όψης κατά μήκος της γραμμής της μελλοντικής ραφής. Το αποτέλεσμα δεν είναι τόσο υψηλής ποιότητας, αλλά το κύριο καθήκον έχει πραγματοποιηθεί.

Επιτρέπει την τεχνική συγκόλλησης με αέριο και την έγχυση ροής να αποκτήσει μια καθαρή δομή αρμού. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούνται αέριες ροές, όπως αζεοτροπικά διαλύματα βορίου μεθυλαιθέρα με μεθύλιο. Οι ενεργοί ατμοί τέτοιων μιγμάτων αποστέλλονται στον καυστήρα, τροποποιώντας τα χαρακτηριστικά της δεξαμενής συγκόλλησης. Η φλόγα σε αυτό το σημείο παίρνει μια πρασινωπή απόχρωση.

Χαρακτηριστικά συγκόλλησης ηλεκτροδίων άνθρακα

Μέθοδος συγκόλλησης τόξου που είναι βέλτιστη για κράματα χαλκού. Το κύριο χαρακτηριστικό του μπορεί να ονομαστεί εργονομία και ευελιξία - τουλάχιστον σε οτιδήποτε σχετίζεται με τη μηχανική εκτέλεσης φυσικών ενεργειών από τον χειριστή. Για παράδειγμα, ένας συγκολλητής μπορεί να πραγματοποιήσει χειρισμούς απευθείας στον αέρα, χρησιμοποιώντας ένα ελάχιστο σετ βοηθητικού προστατευτικού εξοπλισμού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ηλεκτρόδια άνθρακα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης εκπέμπουν επαρκή ποσότητα θερμικής ενέργειας, στην οποία συγκολλάται χαλκός χαμηλής ισχύος. Η διαδικασία αποδεικνύεται αναποτελεσματική, αλλά η σύνδεση αποκτά όλες τις απαραίτητες μηχανικές ιδιότητες.

Χειροκίνητη συγκόλληση τόξου

Η τεχνολογία αυτής της μεθόδου συγκόλλησης περιλαμβάνει τη χρήση επικαλυμμένων ηλεκτροδίων. Αυτό σημαίνει ότι η σύνδεση θα λάβει αξιοπρεπή χαρακτηριστικά αντοχής, ωστόσο, η σύνθεση της δομής του προϊόντος θα διαφέρει τελικά από το κύριο τεμάχιο εργασίας. Οι ειδικές παράμετροι τροποποίησης καθορίζονται από τις ιδιότητες των αποοξειδωτών κραμάτων,που υπάρχουν στην επικάλυψη του ηλεκτροδίου. Για παράδειγμα, στη δραστική σύνθεση μπορούν να χρησιμοποιηθούν συστατικά όπως σιδηρομαγγάνιο χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, φθοραδάμαντας, σκόνη αλουμινίου κ.λπ.. Αυτή η τεχνολογία συγκόλλησης χαλκού και η ανεξάρτητη παραγωγή επικαλύψεων επιτρέπουν. Συνήθως, χρησιμοποιείται ένα ξηρό μείγμα για αυτό, το οποίο ζυμώνεται σε υγρό γυαλί. Μια τέτοια επίστρωση κάνει τη ραφή πιο πυκνή, αλλά η ηλεκτρική αγωγιμότητα της δομής μειώνεται σημαντικά. Η γενική διαδικασία συγκόλλησης με επικαλυμμένα ηλεκτρόδια χαρακτηρίζεται από υψηλό πιτσίλισμα, το οποίο είναι ανεπιθύμητο για τον χαλκό.

Συγκόλληση με βυθισμένο τόξο

Η ίδια η ροή για τη συγκόλληση με χαλκό χρειάζεται ως σταθεροποιητής τόξου και, κυρίως, ως προστατευτικό φράγμα έναντι των αρνητικών επιπτώσεων του ατμοσφαιρικού αέρα. Η διαδικασία οργανώνεται χρησιμοποιώντας μη αναλώσιμα ηλεκτρόδια γραφίτη ή άνθρακα, καθώς και με αναλώσιμες ράβδους κάτω από κεραμική ροή. Εάν χρησιμοποιούνται αναλώσιμα άνθρακα, τότε τα ηλεκτρόδια για τη συγκόλληση χαλκού ακονίζονται για να σχηματίσουν μια επίπεδη άκρη σε σχήμα σπάτουλας. Ένα υλικό πλήρωσης από tombac ή ορείχαλκο παρέχεται επίσης στην περιοχή εργασίας από το πλάι - αυτό είναι απαραίτητο για την αποξείδωση της δομής της ραφής.

Η λειτουργία εκτελείται σε συνεχές ρεύμα με θέρμανση. Αρκετά προστατευτικά φράγματα διατηρούν τη βασική δομή του τεμαχίου εργασίας, αν και τις περισσότερες φορές έμπειροι συγκολλητές επιδιώκουν να βελτιώσουν τη σύνθεση του υλικού με σύρμα από κράμα. Και πάλι, για να αποφευχθούν ανεπιθύμητες ροές τήγματος, συνιστάται να παρέχεται αρχικά ένα υπόστρωμα γραφίτη,που θα λειτουργήσει και ως μορφή για τη ροή. Η βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας για αυτήν τη μέθοδο είναι 300-400 °C.

Συγκόλληση φυλασσόμενου τόξου

Τα συμβάντα συγκόλλησης με τη σύνδεση μετατροπέων και άλλων ημιαυτόματων συσκευών πραγματοποιούνται σε αέρια μέσα με τροφοδοσία σύρματος. Σε αυτή την περίπτωση, εκτός από αργό και άζωτο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ήλιο, καθώς και διάφοροι συνδυασμοί μειγμάτων αερίων. Στα πλεονεκτήματα αυτής της τεχνικής περιλαμβάνεται η δυνατότητα αποτελεσματικής διείσδυσης χοντρών τεμαχίων εργασίας με υψηλό βαθμό διατήρησης των μηχανικών ιδιοτήτων του τεμαχίου.

Το ισχυρό θερμικό αποτέλεσμα εξηγείται από τις εξαιρετικά αποδοτικές ροές πλάσματος σε ένα καιόμενο αέριο μέσο, αλλά αυτές οι παράμετροι θα καθοριστούν επίσης από τα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου μοντέλου μετατροπέα. Ταυτόχρονα, η τεχνική της συγκόλλησης με τόξο αργού χαλκού είναι προτιμότερη σε σχέση με τεμάχια με πάχος 1-2 mm. Όσον αφορά την προστατευτική λειτουργία του αερίου μέσου, δεν μπορεί να βασιστεί πλήρως σε αυτήν. Παραμένει ο κίνδυνος οξειδίων, πορώδους και οι αρνητικές επιπτώσεις των πρόσθετων από το σύρμα. Από την άλλη πλευρά, το περιβάλλον αργού προστατεύει αποτελεσματικά το τεμάχιο εργασίας από την έκθεση σε οξυγόνο στον αέρα.

Συμπέρασμα

Ο χαλκός έχει πολλά χαρακτηριστικά που τον διακρίνουν από άλλα μέταλλα. Αλλά ακόμη και μέσα στη γενική ομάδα των κραμάτων του υπάρχουν πολλές διαφορές, οι οποίες σε κάθε περίπτωση απαιτούν την αναζήτηση μιας ατομικής προσέγγισης για την επιλογή της βέλτιστης τεχνολογίας για το σχηματισμό ραφής. Για παράδειγμα, η συγκόλληση αερίου είναι κατάλληλη σε περιπτώσεις όπου πρέπει να έχετε μια ισχυρή σύνδεση σε ένα μεγάλο τεμάχιο εργασίας. Ωστόσο, νεοφερμένοιαυτή η μέθοδος δεν συνιστάται λόγω των υψηλών απαιτήσεων ασφαλείας για την εργασία με καυστήρες και φιάλες αερίου. Οι εργασίες συγκόλλησης μικρού μεγέθους υψηλής ακρίβειας ανατίθενται σε βολικές και παραγωγικές ημιαυτόματες μηχανές. Ένας άπειρος χειριστής μπορεί επίσης να χειριστεί τέτοιο εξοπλισμό, ελέγχοντας πλήρως τις παραμέτρους της ροής εργασίας. Μην ξεχνάτε τη σημασία των αερίων μέσων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο ως μονωτικά του τεμαχίου κατά τη συγκόλληση, αλλά και ως τρόπος βελτίωσης ορισμένων από τις τεχνικές και φυσικές ιδιότητες του υλικού. Το ίδιο ισχύει και για τα ηλεκτρόδια, τα οποία μπορούν να συμβάλουν σε ένα θετικό αποτέλεσμα κράματος.