Как сделать сварку латуни

Обновлено: 06.07.2024

Контактная сварка латуни представляет собой один из самых технологически сложных процессов, поэтому процедура чаще всего проводится только опытными мастерами при помощи профессионального оборудования. Это объясняется наличием в состав латуни цинка. Данный элемент при нагревании активно испарятся. Из-за этого в шве могут образоваться поры, значительно ухудшающие его качество.

Сложность сварки латуни заключается еще и в том, что при этом выделяется значительное количество опасных для организма паров цинка. В домашних или промышленных условиях может использоваться любая технология сварки латуни. Выбор наиболее эффективного метода производится на основе анализа количества компонента в сплаве.

Особенности сварки латуни

Латунь - это трудно свариваемый сплав меди и цинка. В сплав могут быть добавлены такие элементы, как никель, олово и свинец. При сварке активно выделяется цинк, что вызывает появление пор, и снижается прочность соединения. Показатель теплопроводности сплава превышает даже сталь. Поэтому для обработки латунных изделий рекомендуется использовать горелку высокой мощности.

Чтобы исключить негативные процессы, рекомендуется регулировать горелку так, чтобы избыток кислорода составлял не менее 25%. Это позволит снизить пористость шва, и повысить его прочность. Однако если этот показатель избытка кислорода будет чрезмерный, может начаться процесс окисления цинка. В таком случае используется присадочная латунная сварочная проволока, имеющая мощный раскислитель. Для этого целесообразно использовать кремний, который потом можно будет удалить в шлак с помощью флюсов.

Особенности подготовки деталей к сварке

Подготовка деталей из латуни к сварке схожа с подготовкой меди. Отличительной особенностью является то, что изделия из латуни имеют небольшую толщину, поэтому не нуждаются в предварительном нагреве. Однако толстые элементы изделий следует подогревать в тех местах, где они будут привариваться. Подготовительные работы помогают улучшить качество шовного соединения, поэтому готовое изделие станет прочным.

При подготовке следует уделить особое внимание обработке рабочих кромок. Если толщина кромки меньше 1,5 мм, следует дополнительно выполнить отбортовку для увеличения этого показатели. Это повысить прочность сварного соединения. Если толщина кромки в пределах нормы, проведение отбортовки не требуется. Однако требуется сохранить зазор между элементами около 2 мм. Для увеличения данного показателя можно использовать подкладки.

Для соединения изделий, где требуется высокий показатель прочности, рекомендуется использовать двухстороннюю сварку. Если удается достигнуть значительной толщины шва, данный момент гарантирует прочное и надежное соединения.

Подготовка деталей к соединению является обязательным и очень важным этапом работ. Если неправильно оценить толщину материала или длину шва, конструкция может деформироваться. Это возникает из-за повышенного напряжения металла. Поэтому для соединения толстых листов или для работы с конструкциями высокой прочности лучше воспользоваться услугами специалистов.

Сварка аргоном

Для сварки бронзы и латуни рекомендуется использовать постоянной ток прямой полярности. Поэтому сварка латуни аргоном является крайне удобным способ изготовления изделий из этого металла.

Первым этапом сварки является подготовка поверхностей свариваемых деталей. Для этого они защищаются при помощи железной щетки, после чего обрабатываются растворителем. Немаловажным этапом является выбор правильной латунной проволоки для сварки. Она должна содержать серебро, кремний, никель, алюминий или другие мощные раскислители. Такой способ сварки повышает антикоррозийные свойства шва.

Технология сварки аргоном латуни заключается в соединении деталей не цельным швом, а небольшими участками. Чтобы избежать прожога деталей, рекомендуется проводить сварку на длинной дуге, чтобы снизить силу тока в той зоне, которая в данный момент сваривается. На финальном этапе горелку необходимо отводить в сторону.

Этот метод оптимально подходит для изделий, где требуется высокая прочность. Однако сварка латуни в домашних условиях чаще всего не проводится. Это связано с тем, что в процессе выделяются опасные химические вещества, поэтому он должен проводиться на открытых площадках с хорошей вентиляцией. К примеру, сварка латуни и нержавейки, которая выполняется только опытными сварщиками, проводится только с помощью аргона.

Электродуговой метод

Сварку латуни можно выполнять и с помощью электродугового способа. Она производится при помощи стержня марки ЛК 80-3. Процесс сварки выполняется с помощью постоянного тока обратной полярности. Для снижения вероятности возгорания цинка используется короткая дуга.

Перед сваркой деталей требуется предварительный разогрев заготовок до температуры 300 градусов. Еще одним важным подготовительным этапом является проковка сварочного шва. Сварка латуни, содержание меди в которой невысоко, выполняется так, чтобы детали были в горячем виде. Поэтому предварительно нуждается в отжиге. Это позволит изменить структуру шва, снизив ее зернистость, что позволит сделать соединение крепким и долговечным.

Газовая сварка

Если другие методы сварки не способны гарантировать высокое качество шва, рекомендуется использовать газовую сварку. Этот метод обеспечивает высокий результат, однако испарения оксида цинка в данном случае составляют около 25%.

В данном случае рекомендуется использование окислительного пламени в горелке. Она способствует формированию оксидной пленки, которая препятствует поступлению цинка в воздух. Выделение цинка можно снизить и при использовании флюса БМ-1.

Техника сварки латуни на автоматах и полуавтоматах

Сварка латуни полуавтоматом практически не отличается от сварки медных деталей. Автоматическая и полуавтоматическая сварка латуни выполняется тонкой проволокой. При этом сварка должна производиться без поперечных колебаний, чтобы предотвратить пористость шва.

Сварка латунной проволокой полуавтоматом обеспечивает более ровный шов. К тому же такой аппарат дает возможность проводить работу в любом положении. Сварка с использованием полуавтомата обеспечивает проведение процесса скрепления деталей в среде защитного углекислого газа. Качество работы зависит от исходных материалов, скорости подачи газа и проволоки, а также от квалификации мастера.

Таким образом, способов, которыми производится сварка латуни, много. Каждая технология имеет определенные преимущества и недостатки, поэтому выбирать оптимальный метод необходимо на основании особенностей сплава, исходного качества деталей, необходимой прочности готового изделия, а также технологических возможностей.

Однако из-за выделения в процессе нагревания металла опасных химических веществ, проводить процедуру необходимо только при наличии опыта в сварке, а также помещения с качественной вентиляцией.

Интересное видео

Сваривание латуни обычно применяется для производства различного оборудования, применяемого нефтехимической отраслью. В домашних условиях этот металл довольно редкий, так как относительной дорогой и необходимости острой в деталях из него не бывает. Но если что-то все же потребуется сварить, полуавтоматом это вполне реально в газовой среде с аргоном.

Свариваемость этого металла в большей степени зависит от количественного содержания цинка, как самого непригодного компонента для подобных работ, но все же при соблюдении технологии и сплавы с его относительно высоким содержанием могут быть надежно соединены.

Особенности при сваривании цинксодержащих сплавов

Отличительной чертой латуни, как сплава, в котором имеется цинк, является то, что этот металл очень быстро закипает, и как следствие, выгорает. В отличие от прочих составных компонентов Zn обладает куда более низкой температурой плавления по сравнению с медью и алюминием.

Она отличается от самого ближайшего к нему металла более чем в 2 раза. В результате реакции происходит образование сильного оксида, образующегося в виде белого порошка. Некоторая часть испаряется при кипении. Если не соблюдать технику правильной сварки, то она является значительной. Более того, эти испарения весьма опасны для человека.

При этом даже если технология полностью соблюдена, испарения составят порядка 30% и в структуре шва образуются поры. Главной задачей все сварщиков состоит в том, чтобы добиться сварки без пор.

Технология сварки латуни дугой

Технология сварки латуни во многом схожа с аналогичным процессом при работе с тем же алюминием. Для выполнения сваривания необходимы специальные электроды. Они изготовлены из меди и являются наплавляемыми.

Для работы подойдут следующие марки электродов: ESAB ОК 94.25, ОЗБ-2М, ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86), ESAB OK Ni-1 (OK 92.05), ОЗБ-3, ESAB OK 94.35, ESAB OK 94.55, ZELLER 390. Учитывая то, что каждый из них имеет свой химический состав, то и сваривать рекомендуется определенные сплавы латуни.

Сила постоянного тока должна быть следующей: для 3 не более 120 А, для 4 не более 160 А. При работе с толстыми металлами, например, более 6 мм, соединяемые кромки необходимо подогреть до температуры порядка 300 градусов.

Выбрав электроды и присадочный материал, можно приступать к сварке. При работе со всеми цветными металлами необходимо держать электрод перпендикулярно к плоскости сваривания. Это необходимо для того, чтобы ток равномерно распространялся по всей ширине и охватывал равные участки обеих деталей.

Дуга должна гореть в газовой среде – аргоне. Соответственно, для работы потребуется баллон с газом и специальный держатель с соплом.

Марка латуни, присадки и флюса (слева направо)	Толщина металла, мм	Прочность сварного соединения, МПа	Прочность шва металла, МПа	Прочность угла загиба, град
Л62; ЛКБО 62-0,2-0,04-0,5; нет	10	355.9	409.9	180
Л62; ЛК 62-0,5; Бура (Na2B4O7) - 100%	1,0 – 10	388.3	423.6	180
Л62; Л62; Бура (Na2B4O7) - 50% и борная кислота H3BO3 - 50%	3 – 6	332.4	-	180
Л62; Л62; БМ1	3 – 4	313.8	343.2	180
Л62; ЛОК 62-04-05; нет	4	313.8	372.6	180
ЛО 62-1; ЛОК 59-1-03; БМ1	4	411.9	402.1	180
ЛЖМц 59-1-1; ЛК 62-05	40	383.4	416.8	180

Технология сварки латуни полуавтоматом

Это что касается дуговой сварки, если работы выполняются при помощи полуавтомата, потребуется специальная проволока. Для этих работ подойдут следующие виды проволоки:

EWC CuNi – обладает высокой коррозионной стойкостью;
EWC CuNi7 – применяется для сваривания стали и плакирующего никельмедного листа;
ESAB OK Autrod 19.12 – используется для работы с чистой медью и низколигированными сплавами.
ESAB OK Autrod 19.30 – широкопрофильная проволока для работы с любыми сплавами их меди.

В продаже имеется много разновидностей проволоки для работы со сплавами. Для более эффективной работы рекомендуется изучить особенности каждого вида.

Главной особенностью процесса сваривания бронзы и латуни, независимо от выбранного метода, является высокая вероятность образования пор. Чтобы их не было или как минимизировать появление, сварку необходимо производить быстро, то есть проходить за 1 минуту не менее 15 см шва.

При расположении деталей вертикально, начинать сваривать детали следует снизу и двигаться в верх. Это связано с тем, что металл легкоплавкий и сильно текучий. Выполнять сварку рекомендуется точечно с перекрытием предыдущей точки, делая поджиг, как можно короче по времени.

Подготовка материалов перед сваркой

Учитывая массу нюансов, с которыми мастер встретиться при сваривании деталей из латуни, в домашних условиях выполнить сварку будет сложно. Все же находятся умельцы, которые соединяют бронзу точно так же качественно, как и медь. Технология процесса заключается в следующем:

Для сваривания деталей небольших толщин из латуни подогрев поверхностей не требуется, как в случае с алюминием. Это может пригодиться при работе с толстыми изделиями. Металл является менее теплопроводным, чем алюминий и медь.
Чтобы шов был прочной по всей длине соединения, рекомендуется на листах толщиной до 1,5 мм выполнять отбортовку, чтобы присадочный материал покрывал стыкуемые части с наибольшей площадью. Если используются детали из листа более 1.5, но до 6 мм, то за счет расплавления кромок отбортовку проводить не потребуется. Для обеспечения качественного сварного соединения необходимо предусмотреть зазор не менее 1,5 мм в зависимости от толщины. При этом для достижения требуемого качества сваривания деталей проварка должна выполняться с обеих сторон.
Работая с листами толщиной от 6 до 25 мм, потребуется в обязательном порядке выполнить предварительную подготовку торцов для сваривания. Обработка выполняется по V-образной технологии, то есть снимается кромка с каждой стороны листа, острая кромка остается тупой и составляет 3-4 мм. В таком случае делать зазоры следует аккуратно, так как при их слишком большой величине прочность соединения ухудшается, а при полном контакте детали могут деформироваться.

На этом подготовительные работы заканчиваются, можно приступать к самому процессу сварки.

Оборудование для сварки латуни

Наиболее предпочтительным оборудованием для сваривания изделий из латуни являются дуговые инверторы и электроды к ним. Если у вас в наличии имеется полуавтомат, то с его помощью также можно произвести качественную работу, предварительно вооружившись подходящей проволокой.

Также потребуется баллон с инертным газом. Для выполнения подготовки свариваемых деталей потребуется механический инструмент. С его помощью снимаются фаски и притупляется кромка. Также может потребоваться газовая горелка для подогрева толстых деталей.

Пошаговое описание процесса сварки

Сначала необходимо подготовить свариваемые детали: снять фаску, отбортовать.
Для более качественного схватывания металла поверхности можно обезжирить.
Толстые детали рекомендуется прогреть до температуры порядка 300 градусов.
Начинается сам процесс сваривания. Двигаться необходимо снизу вверх небольшим точками, прерывисто.
Необходимо следить за тем, чтобы проволока подавалась равномерно и с достаточной скоростью, что определяется опытным путем.
Сварка выполняется в один проход с двух сторон соединяемых деталей.
После каждого прогона при помощи щетки удаляется шлам, контролируется место стыка на предмет пористости.

При соблюдении технологии, качество сварного соединения существенно увеличивается.

Сварка латуни является технологически сложным процессом, так как входящие в состав сплава медь и цинк обладают различными физико-химическими свойствами.

Сварка латуни является технологически сложным процессом, так как входящие в состав сплава медь и цинк обладают различными физико-химическими свойствами. Тем не менее производить соединение различных деталей, изготовленных из латуни, с помощью сварки можно несколькими вполне доступными способами, причем технологически этот процесс в большей степени похож на сваривание меди.

Определение

Латунь является двойным или многокомпонентным сплавом меди и цинка, для чего дополнительно добавляют в состав в небольшом количестве олово, никель, свинец, марганец, железо и другие присадки. Металлургическая классификация разделяет латунь и бронзу как разные по физико-химическим свойствам сплавы.

В промышленности используют два основных вида латунных сплавов:

однофазный или альфа, где цинк составляет не более 35% от общей массы. Изделия на основе такого состава легко деформируются в любом состоянии без необходимости в дополнительном нагреве.
двухфазный или альфа-бета, в состав которого добавляют до 60% цинковой массы. Отличительной чертой данного сплава является хорошая прочность и износостойкость, а вот обработку приходится производить с помощью давления и высокой температуры.

Особенности при сварке латуни

Основная трудность, с которой сталкиваются при сварке латунных изделий, характеризуется большой разностью значений температур плавления меди и цинка. Так, плавление меди начинается при 1080⁰ C, а цинка всего от 420⁰ C, при этом точка кипения последнего составляет 905⁰ C. Поэтому процесс сварки происходит при интенсивном кипении цинка, что сопровождается его частичным выгоранием и частичным испарением в месте термического нагрева.

Сварка латуни также сопровождается образованием соединения кислорода и цинка или окислением последнего по формуле 2Zn+O2=2ZnO. Оксид цинка в виде пленки белого цвета образуется непосредственно в зоне термической обработки и покрывает участки металла в районе сварного шва, тем самым препятствуя свободному сплавлению латунных деталей.

Для термической обработки латуни также характерен процесс поглощения свободного водорода, который при попадании в расплавленный металл не успевает вовремя выделиться и застывает, тем самым способствуя образованию газовых пузырей и пор в структуре сварного шва, тем самым значительно снижая его прочность.

Таким образом, если обобщить трудности, с которыми придется столкнуться при сварке латуни, то можно выделить:

испарение и выгорание цинка,
окисления цинка с образованием оксидной пленки,
образование пористости и трещин в месте сварки.

Методы сварки латуни

Сварка латуни очень похожа на сварку меди и происходит при температуре в 1100⁰ C, но при этом требуется учитывать все особенности свойственные сплаву меди и цинка, возникающие в процессе проведения сварочных работ.

На практике применяют три основных способа сварки латуни, а именно:

электродуговую сварку,
газопламенную сварку,
аргоновую сварку.

В свою очередь электродуговая сварка делится на:

сварку с помощью латунных электродов,
сварку с помощью угольных электродов.

Для обычной электродуговой сварки латуни используют постоянный электрический ток прямой полярности. Сварка производится короткой дугой из нижнего положения, которую поддерживают силой тока в 250 ампер для пятимиллиметровых электродов, при этом скорость укладки сварочного шва составляет до 30 сантиметров в минуту.

По окончании работ сварочный шов необходимо проковырять и дополнительно отпустить путем разогрева до температуры в 600-650⁰ C. Изготовление электродов для электродуговой сварки производят из латунной проволоки на основе меди и 40% цинка с небольшими добавками до 5% марганца, алюминия, железа и прочих компонентов.

Выбор электродов

графитированые, для изделий небольшой толщины не требуют дополнительной присадочной проволоки;
толстопокрытые электроды, с многослойным покрытием.

Изготавливают электроды путем покрытия сварочной проволоки типа ЛК-80-3 слоем обмазки толщиной в треть миллиметра, приготовленной из смеси состоящей из одной трети жидкого стекла и двух третьих частей сухих веществ:

марганцевая руда — 30%,
концентрат титана — 30%,
ферромарганцевых компонентов — 15%,
меловая крошка — 20%,
калий сернокислого — 5%.

После высыхания обмазки ее дополнительно покрывают миллиметровым слоем флюса, представляющего собой смесь жидкого стекла с борным шлаком.

Сварку латуни с помощью угольных электродов производят аналогично процессу сварки медных деталей, с той лишь разницей, что применяется в качестве припоя латунная проволока с содержанием цинка до 40% и пятипроцентной марганцевой присадкой, которая покрыта специальным флюсом.

Латунь довольно плохо сваривается с помощью электродуговой сварки, для качественного соединения должны соблюдаться следующие условия:

толщина свариваемых листов латуни на один проход не должна быть более 3 мм;
объемные изделия необходимо заранее прогревать до температуры в 200-300⁰ C;
тонкостенные материалы рекомендуется сваривать одним проходом, так как при многослойной сварке могут образовываться в большом количестве трещины и поры.

Для соединения тонкостенных деталей и труб, выполненных из латуни, в основном применяется газопламенная сварка. При ее использовании для снижения количества испарений молекул цинка, сварку латунных изделий производят пламенем с переизбытком кислорода. Вследствие чего образуется тонкая оксидная пленка ZnO, которая и позволяет в значительной мере уменьшить процесс испарения цинка. Причем кислородный избыток вдобавок позволяет связывать свободный водород, который образовывается в пламени горелки, из-за чего, в свою очередь, уменьшается его проникновение в расплавленный металл.

Флюс для газопламенной сварки изготавливают на основе прокаленной буры с добавлением борной кислоты. Эту сухую смесь предварительно разводят водой до состояния густой пасты, а перед началом работ пастообразную массу флюса просто наносят кисточкой на место будущей сварки.

Сварка латуни в среде аргона

Аргоновая сварка латуни — это процесс соединения металла с помощью электрической дуги в среде инертного газа. В основном используют аргоновую сварку для соединения деталей большой толщины в 5 мм и более.

Устройство аргоновой сварки представляет собой токопроводящий зажим, фиксирующий электрод в виде округлого сопла, при помощи которого на место сварного шва и поступает газ аргон. Формирование сварного шва производится с помощью проволочного припоя, который для качественного соединения должен быть полностью идентичен по составу с латунным сплавом свариваемых деталей.

Обязательным условием качества сварки аргоном является необходимость тщательной подготовки места будущей сварки, как в принципе и для других способ сварки. Для этого на краях заготовок необходимо вырезать специальную сварочную кромку, а место сварки тщательно зачистить до идеального блеска с помощью напильника или наждачной бумаги. Для очистки латунных поверхностей от окислов используют метод травления разбавленным раствором азотной или соляной кислоты, причем кислотную очистку надо проводить непосредственно перед началом сварочных работ.

Пару советов напоследок

В домашних условиях детали из латуни можно достаточно легко спаивать при помощи паяльной лампы и оловянного припоя, используя в качестве флюса вполне доступную буру.

Стоит знать и помнить, что во время сварки латунных изделий образуется оксид цинка в виде белого порошка или белесых паров, который является токсичным веществом и противопоказан для попадания внутрь человеческого организма. Поэтому необходимо производить сварочные работы либо на открытом воздухе, либо при хорошей вытяжной вентиляции, а также в обязательном порядке воспользоваться такими средствами индивидуальной защиты, как защитная маска или защитные очки и респиратор.

Цинк сгорает с выделением гари и неприятного запаха. Для проведения работ нужно обязательно обзавестись респиратором, который вряд ли защитит вас от вредных выделений полностью, но это все-таки лучше, чем совсем без него. Как бы то ни было, для разовой работы респиратора будет вполне достаточно. Цинк находится с медью в связанном на молекулярном уровне состоянии, что приводит к снижению температуры плавления латуни в два раза, если сравнивать с чистой медью. Латунь плавится при температуре около 900 о С.

В связи с вышесказанным, резонно сделать вывод, что латунь все же лучше паять. Пайка лучше всего протекает, когда в руке твердосплавный припой, но с температурой плавления все же более низкой, чем у латуни. Лучше всего подходят медно-фосфорные припои. Оксидная пленка на поверхности цветного металла препятствует смачиванию, растеканию и схватыванию припоя с поверхностью детали, поэтому применяют флюсы, которые окислы снимают. Наиболее известный флюс, о котором все слышали, кто занимается сварочными или паяльными работами, это бура. Ее всегда можно приобрести в ближайшем магазине, и она будет полезна не только для пайки латуни, но и вообще всех медных сплавов, а также стали, чугуна. Есть и специальный флюс, который поможет при работе с латунными изделиями – ПВ209, его чаще используют на производстве.

По некоторым причинам пайка меди все же заменяется сваркой. Какие это могут быть причины?

Нужно еще отметить, что латунь варится большинством из известных способов сварки:

(РДС или, как ее сегодня еще называют,ММА); ( названия — аргонная, АрДС, TIG); ( ацетиленом или пропановым пламенем);

Из специальных способов сварки можно отметить лазерную и ультразвуковую.

Если говорить об основных сварочных методах, которые используются не только на производстве, но и в гараже нашими кулибиными… Проще всего латунь варится ацетилено-кислородным пламенем. При работе с ТИГом латунь сильно шипит, так как стремительно разогревается до температуры своего кипения, а сам процесс описывают, как достаточно сложный. Не всем удается с помощью ТИГа получить какой-то приемлемый результат, но при соблюдении технологии и приобретении необходимых навыков, освоить ТИГ латуни все же возможно. При этом качество швов получается высоким. И самый интересный случай – это, конечно, сварка с помощью электродов. Рекомендуют использовать электроды со стержнем из латуни ЛК80-3, ЛМц59-02 или бронзы КМц3-1 (международное наименование CuSi3). Только забыли написать, где взять такие электроды? Вряд ли они продаются в ближайшем магазине! Выход видится в сварке графитовым электродом.

Латунь – это не медь, а сплав на ее основе. Однако, как нам кажется, здесь можно провести определенные параллели. Часто принимается за абсолютную действительность теоретические сведения, которые были выведены в свое время высоколобыми учеными, но имеют к реальности отдаленное отношение. Но вернемся к сварке латуни…

Так как ацетилен наиболее подходящий для сварки латуни метод, остановимся на нем более подробно.

Сварка латуни ацетиленом в домашних условиях

Понадобится флюс бура – белый порошок, который выглядит как соль. Продается он по килограммам в полиэтиленовых пакетах. Проволока латунная, реализуется в прутках. Стоимость проволоки высокая, но если варить время от времени по хозяйственным нуждам, небольшой связки прутков хватит на долгое время.

Технология сварки

Если нужно проварить толстостенные детали, нужно делать разделку. Она может быть У-образная; Х- образная, или самая обычная с углом раскрытия 45 о С. Если детали тонкостенные, разделка не требуется, необходимый провар и так будет обеспечен. Для сварки можно использовать как ацетилен, так и пропан, так как для плавления латуни большой температуры не требуется. Единственное что, массивные латунные изделия, если такие найдутся в хозяйстве, пропаном греть придется дольше.

Мундштук – насадка на горелку выбирается самый маленький (№1). Пламя должно быть небольшим. Пламя настраивается так же, как на сварку черного металла, только немного мягче.

Читайте также: