Soldadura de coure i els seus aliatges: mètodes, tecnologies i equips

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El coure i els seus aliatges s'utilitzen en diversos sectors de l'economia. Aquest metall és demanat per les seves propietats fisicoquímiques, que també dificulten el processament de la seva estructura. En particular, la soldadura del coure requereix unes condicions especials, encara que el procés es basa en tecnologies de tractament tèrmic força habituals.

Soldadura específica de peces en blanc de coure

A diferència de molts altres metalls i aliatges, els productes de coure es caracteritzen per una alta conductivitat tèrmica, la qual cosa fa necessari augmentar la potència tèrmica de l'arc de soldadura. Al mateix temps, es requereix una eliminació simètrica de la calor de la zona de treball, la qual cosa minimitza el risc de defectes. Un altre desavantatge del coure és la fluïdesa. Aquesta propietat es converteix en un obstacle en la formació de sostres i costures verticals. Amb grans piscines de soldadura, aquestes operacions no són gens possibles. Fins i tot els petits volums de treball requereixen l'organització de condicions especials amb l'ús de revestiments restrictius basats en grafiti amiant.

La tendència del metall a oxidar-se també requereix que s'utilitzin additius especials com els gels de silici, manganès i fòsfor en alguns modes amb la formació d'òxids refractaris. Les característiques de la soldadura de coure inclouen l'absorció de gasos, per exemple, hidrogen i oxigen. Si no trieu el mode òptim d'exposició tèrmica, la costura serà de mala qualitat. Els porus grans i les esquerdes romandran a la seva estructura a causa de la interacció activa amb el gas.

Interacció del coure amb les impureses

Cal tenir en compte la naturalesa de la interacció del coure amb diverses impureses i elements químics en general, per la raó que en el procés de soldadura d'aquest metall s'utilitzen sovint elèctrodes i filferros de diferents materials. Per exemple, l'alumini es pot dissoldre en una fosa de coure, augmentant les seves propietats anticorrosives i reduint la oxidabilitat. Beril·li - augmenta la resistència mecànica, però redueix la conductivitat elèctrica. Tanmateix, els efectes específics també dependran de la naturalesa de l'entorn protector i del règim de temperatura. Així doncs, la soldadura de coure a 1050 °C facilitarà l'entrada del component de ferro a l'estructura de la peça amb un coeficient d'un 3,5%. Però en un règim d'uns 650 °C, aquesta xifra es reduirà al 0,15%. Al mateix temps, el ferro com a tal redueix dràsticament la resistència a la corrosió, la conductivitat elèctrica i tèrmica del coure, però augmenta la seva resistència. Dels metalls que no afecten aquestes peces, es poden distingir el plom i la plata.

Mètodes bàsics de soldadura de coure

Tots els mètodes de soldadura habituals, inclosos els manuals i automàtics, es permeten en diverses configuracions. L'elecció d'un o altre mètode està determinada pels requisits de connexió i les característiques de la peça. Entre els processos més productius es troben l'electroescòria i la soldadura per arc submergit. Si es preveu obtenir una costura d' alta qualitat en una sola operació, és recomanable recórrer a la tecnologia de gas. Aquest enfocament per soldar coure i els seus aliatges a gradients de baixa temperatura crea condicions favorables per a la desoxidació i l'aliatge de la peça. Com a resultat, la costura es modifica positivament i és duradora. Per al coure pur, es poden utilitzar tècniques de soldadura per arc amb elèctrodes de tungstè i gasos de protecció. Però la majoria de vegades funcionen amb derivats del coure.

Quin equip s'utilitza?

Els productes pre-coure es poden processar en màquines de tornejat, rectificat i fresat per tal de formar peces en blanc dimensionals per a la soldadura. La indústria també utilitza la tècnica de tall per arc de plasma, que permet tallar amb vores de tall gairebé perfectes. La soldadura directa del coure es realitza mitjançant instal·lacions d'argó, dispositius semiautomàtics i dispositius inversors. La força actual de l'equip pot variar de 120 a 240 A, depenent de la mida de la peça. El gruix dels elèctrodes sol ser de 2,5-4 mm; de nou, depèn de la complexitat i el volum de treball.

Soldadura d'argó de coure

Un dels mètodes més populars. En particular, s'utilitza la tècnica esmentada de soldadura per arc d'argó, que implica l'ús d'elèctrodes de tungstè. Durant l'escalfament, el coure interacciona amb l'oxigen, formant un recobriment de diòxid a la superfície de la peça. En aquesta etapa, la peça es torna flexible i requereix la connexió d'un elèctrode no consumible. Per exemple, les varetes de la marca MMZ-2 proporcionen una qualitat de soldadura òptima quan es solda coure amb argó amb mitjans de protecció. Si no s'estableix la tasca d'una forta penetració de la peça de treball, es pot utilitzar una versió lleugera de soldadura en un entorn de nitrogen. Aquest és un bon mètode d'acció tèrmica a baixes tensions, però es pot aconseguir un efecte encara més gran quant a la qualitat de la soldadura utilitzant gasos combinats. Els soldadors experimentats, per exemple, solen utilitzar barreges que contenen un 75% d'argó.

Soldadura per gas

En aquest cas, s'utilitza un medi oxigen-acetilè, per la qual cosa la temperatura de la flama augmenta significativament. En el procés de treball, s'utilitza un cremador de gas. Aquesta màquina té un bon rendiment, però les seves opcions d'ajust limitades no us permeten ajustar els paràmetres de la piscina de soldadura.

S'utilitza sovint i el mètode d'exposició tèrmica dividida amb la connexió de dos cremadors. Un serveix per escalfar l'àrea de treball i el segon, directament per a la soldadura amb gas de la peça de treball. Aquest enfocament es recomana per a làmines gruixudes de 10 mm. Si no hi ha un segon cremador,aleshores podeu realitzar un escalfament a dues cares al llarg de la línia de la costura futura. L'efecte no és de tan alta qualitat, però la tasca principal es realitza.

Permet la tècnica de soldadura amb gas i la injecció de flux per obtenir una estructura d'unió neta. En particular, s'utilitzen fluxos gasosos, com les solucions azeotròpiques d'èter metílic de bor amb metil. Els vapors actius d'aquestes mescles s'envien al cremador, modificant les característiques de la piscina de soldadura. En aquest punt, la flama adquireix un to verdós.

Característiques de la soldadura d'elèctrodes de carboni

Mètode de soldadura per arc òptim per a aliatges de coure. La seva principal característica distintiva es pot anomenar ergonomia i versatilitat, almenys en tot allò relacionat amb la mecànica de la realització d'accions físiques per part de l'operador. Per exemple, un soldador pot realitzar manipulacions directament a l'aire, utilitzant un conjunt mínim d'equips de protecció auxiliars. Això es deu al fet que els elèctrodes de carboni durant el procés d'escalfament emeten una quantitat suficient d'energia tèrmica, sobre la qual es solda coure de baixa potència. El procés resulta ser ineficient, però la connexió adquireix totes les qualitats mecàniques necessàries.

Soldadura manual per arc

La tecnologia d'aquest mètode de soldadura implica l'ús d'elèctrodes recoberts. Això significa que la connexió rebrà característiques de resistència decents, però, en última instància, la composició de l'estructura del producte diferirà de la peça de treball principal. Els paràmetres de modificació específics estan determinats per les propietats dels desoxidants d'aliatge,presents al recobriment de l'elèctrode. Per exemple, en la composició activa es poden utilitzar components com ferromanganès baix en carboni, espat fluor, pols d'alumini, etc.. Aquesta tecnologia de soldadura de coure i la producció independent de recobriments permeten. Normalment, s'utilitza una mescla seca per a això, que es pasta en vidre líquid. Aquest recobriment fa que la costura sigui més densa, però la conductivitat elèctrica de l'estructura es redueix significativament. El procés general de soldadura amb elèctrodes recoberts es caracteritza per una gran esquitxada, que no és desitjable per al coure.

Soldadura d'arc submergit

El propi flux per a la soldadura amb coure és necessari com a estabilitzador d'arc i, sobretot, com a barrera protectora contra els efectes negatius de l'aire atmosfèric. El procés s'organitza mitjançant elèctrodes de grafit o carboni no consumibles, així com amb barres consumibles sota un flux ceràmic. Si s'utilitzen consumibles de carboni, els elèctrodes per a la soldadura de coure s'afilen per formar una punta plana en forma d'espàtula. També es subministra un material de farciment de tombac o llautó a la zona de treball des del costat; això és necessari per desoxidar l'estructura de la costura.

El funcionament es realitza amb corrent continu amb calefacció. Diverses barreres de protecció mantenen l'estructura bàsica de la peça de treball, encara que sovint els soldadors experimentats busquen millorar la composició del material amb filferro d'aliatge. De nou, per evitar fluxos de fusió no desitjats, es recomana proporcionar inicialment un substrat de grafit,que també actuarà com a forma del flux. La temperatura de funcionament òptima per a aquest mètode és de 300-400 °C.

Soldadura per arc protegit

Els esdeveniments de soldadura amb connexió d'inversors i altres dispositius semiautomàtics es realitzen en medis gasosos amb alimentació de filferro. En aquest cas, a més d'argó i nitrogen, es pot utilitzar heli, així com diverses combinacions de mescles de gasos. Els avantatges d'aquesta tècnica inclouen la possibilitat de penetració efectiva de peces gruixudes amb un alt grau de preservació de les propietats mecàniques de la peça.

El potent efecte tèrmic s'explica pels fluxos de plasma altament eficients en un medi gasós en combustió, però aquests paràmetres també estaran determinats per les característiques d'un model d'inversor concret. Al mateix temps, la tècnica de soldadura per arc d'argó del coure és més preferible en relació amb peces de treball amb un gruix d'1-2 mm. Pel que fa a la funció protectora del medi gasós, no es pot confiar completament en ella. Es manté el risc d'òxids, porositat i els efectes negatius dels additius del fil. D' altra banda, l'entorn d'argó protegeix eficaçment la peça de l'exposició a l'oxigen a l'aire.

Conclusió

El coure té moltes característiques que el distingeixen d' altres metalls. Però fins i tot dins del grup general dels seus aliatges hi ha moltes diferències, que en cada cas requereixen la recerca d'un enfocament individual per triar la tecnologia òptima per formar una costura. Per exemple, la soldadura amb gas és adequada en els casos en què necessiteu una connexió forta en una peça de treball gran. No obstant això, els nouvingutsaquest mètode no es recomana a causa dels alts requisits de seguretat per treballar amb cremadors i bombones de gas. Les operacions de soldadura de petit format d' alta precisió es confien a màquines semiautomàtiques còmodes i productives. Un operador sense experiència també pot manejar aquests equips, controlant totalment els paràmetres del flux de treball. No oblideu la importància dels mitjans gasosos. Es poden utilitzar no només com a aïllant de la peça durant la soldadura, sinó també com a forma de millorar algunes de les propietats tècniques i físiques del material. El mateix s'aplica als elèctrodes, que poden contribuir a un efecte d'aliatge positiu.