Сварка меди и сплавов на ее основе дуговым способом выполняется различными методами. Наиболее распространен сварочный процесс по Cu заготовками либо родственным по составу электродом, либо неплавящимся стержнем в защитной газовой среде. В промышленных условиях возможно использование специализированных установок с дугой под флюсом, но они актуальны скорее для заводских стационарных условий.
Содержащиеся в медных сплавах примеси других металлов оказывают двоякое воздействие на свариваемость швов и дальнейшую технологическую судьбу соединений. Некоторые примесные элементы улучшают сварочные качества Cu, другие влияют на них негативно. В конкретном сплаве представлен суммарный результат таких воздействий. Он является объективной характеристикой свариваемости медного сплава, самый лучший сварочный аппарат кардинально улучшить качество медного стыка не сможет – в лучшем случае в положительную сторону изменятся количественные
параметры сварки (глубина проплавления, концентрация дефектов и т. д.).
Чаще всего для различных производственных задач необходима сварка листовых медных сплавов, марок от М1 до М3. Типовыми примесями в этих соединениях и частыми элементами в присадочных материалах являются висмут, фосфор, сера, мышьяк и свинец. Рассмотрим их воздействие на свариваемость подробно:
Висмут (Bi) является однозначно вредным элементом ввиду своей нерастворимости в чистой Cu. Хрупкость висмутосодержащих швов велика как в холодном, так и в горячем виде, его допустимая концентрация в ЗТВ не должна превышать 0. 003 %.
Фосфор (P) справедливо считается хорошим раскислителем для расплавов цветных металлов. Он увеличивает интенсивность перехода образующихся при сварке окислов Cu в шлак, тем самым повышая прочность стыков и швов. Рекомендованная концентрация фосфора в расплаве меди не должна превышать 0. 12 %, иначе вероятно хрупкость ЗТВ.
Одновременно фосфор повышает текучесть жидкой меди и предотвращает поглощение газов при кристаллизации. Таким образом, до уровня «охрупчивания» швов содержание P в свариваемой меди следует признать положительным фактором для свариваемости;
Мышьяк (As) в малых в малых концентрациях способствует получению медных швов высокой плотности. Содержание в промышленной меди мышьяка в больших дозах, чем 0. 05 %, встречается редко;
Сера (S) является для медных соединений столь же вредной примесью, как и для стальных сплавов. Возникновение сульфидов при сварке меди концентрируется по внешним границам зерен и резко снижает прочность швов – т. н. «красноломкость». Образующийся при высоких сварочных температурах сернистый газ поглощается расплавом и при кристаллизации образует значительные поры и обширные лакуны;
Свинец (Pb) в целом нейтрален к сварочному качеству меди. При его концентрации свыше 0. 3 % возрастает ломкость швов в горячем состоянии;
Кислород (O) воздействует на свариваемость медных соединений негативно, его максимальное содержание ограничено 0. 1 %. Кроме того, при плавлении Cu происходит захват атмосферного кислорода с образованием Cu 2 O – закиси меди.
Появление в Cu 2 O приводит к образованию холодных и горячих трещин, взрывному разрушению швов, снижению пластичности и прочности сварных соединений. Зачастую для приемлемого качества необходимо полностью изолировать расплав от атмосферного кислорода (или как минимум ограничить его концентрацию в ЗТВ на уровне не 0. 1, а 0. 01 %). При проведении электросварочных работ по меди следует обеспечить минимальный период доступа атмосферного кислорода к расплаву – либо совершенно избежать этой фазы сварки за счет специальных методов (инертная газовая атмосфера, сварка под слоем флюса и т. д.).
