Saldatura del rame e delle sue leghe: metodi, tecnologie e attrezzature

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il rame e le sue leghe sono utilizzati in vari settori dell'economia. Questo metallo è richiesto per le sue proprietà fisico-chimiche, che complicano anche la lavorazione della sua struttura. In particolare, la saldatura del rame richiede condizioni particolari, sebbene il processo sia basato su tecnologie di trattamento termico abbastanza comuni.

Saldatura specifica di grezzi di rame

A differenza di molti altri metalli e leghe, i prodotti in rame sono caratterizzati da un'elevata conducibilità termica, che rende necessario aumentare la potenza termica dell'arco di saldatura. Allo stesso tempo, è necessaria una rimozione simmetrica del calore dall'area di lavoro, che riduce al minimo il rischio di difetti. Un altro svantaggio del rame è la fluidità. Questa proprietà diventa un ostacolo nella formazione del soffitto e delle cuciture verticali. Con grandi bagni di saldatura, tali operazioni non sono affatto possibili. Anche piccoli volumi di lavoro richiedono l'organizzazione di condizioni speciali con l'uso di fodere restrittive a base di grafitee amianto.

La tendenza del metallo a ossidarsi richiede anche l'uso di additivi speciali come gel di silicio, manganese e fosforo in alcune modalità con formazione di ossidi refrattari. Le caratteristiche della saldatura del rame includono l'assorbimento di gas, ad esempio idrogeno e ossigeno. Se non si sceglie la modalità ottimale di esposizione termica, la cucitura risulterà di scarsa qualità. Grandi pori e crepe rimarranno nella sua struttura a causa dell'interazione attiva con il gas.

Interazione del rame con le impurità

È necessario tenere conto della natura dell'interazione del rame con varie impurità ed elementi chimici in generale, poiché nel processo di saldatura di questo metallo vengono spesso utilizzati elettrodi e fili di materiali diversi. Ad esempio, l'alluminio può dissolversi in una fusione di rame, aumentando le sue proprietà anticorrosive e riducendo l'ossidabilità. Berillio: aumenta la resistenza meccanica, ma riduce la conduttività elettrica. Tuttavia, gli effetti specifici dipenderanno anche dalla natura dell'ambiente protettivo e dal regime di temperatura. Quindi, la saldatura del rame a 1050 °C faciliterà l'ingresso della componente in ferro nella struttura del pezzo con un coefficiente di circa il 3,5%. Ma in un regime di circa 650°C, questa cifra sarà ridotta allo 0,15%. Allo stesso tempo, il ferro in quanto tale riduce drasticamente la resistenza alla corrosione, la conduttività elettrica e termica del rame, ma ne aumenta la resistenza. Tra i metalli che non influiscono su tali pezzi, si possono distinguere piombo e argento.

Metodi di base di saldatura del rame

Tutti i metodi di saldatura comuni, inclusi quelli manuali e automatici, sono consentiti in varie configurazioni. La scelta dell'uno o dell' altro metodo è determinata dai requisiti per la connessione e dalle caratteristiche del pezzo. Tra i processi più produttivi ci sono la saldatura a elettroscoria e ad arco sommerso. Se si prevede di ottenere una cucitura di alta qualità in un'unica operazione, è consigliabile rivolgersi alla tecnologia del gas. Questo approccio alla saldatura del rame e delle sue leghe a bassi gradienti di temperatura crea condizioni favorevoli per la disossidazione e la legatura del pezzo. Di conseguenza, la cucitura è modificata positivamente e durevole. Per il rame puro possono essere utilizzate tecniche di saldatura ad arco con elettrodi di tungsteno e gas di protezione. Ma il più delle volte funzionano con derivati del rame.

Quale attrezzatura viene utilizzata?

I prodotti pre-rame possono essere lavorati su macchine di tornitura, rettifica e fresatura per formare grezzi dimensionali per la saldatura. L'industria utilizza anche la tecnica del taglio ad arco plasma, che consente di tagliare con taglienti quasi perfetti. La saldatura diretta del rame viene eseguita da installazioni ad arco di argon, dispositivi semiautomatici e dispositivi inverter. La forza attuale dell'attrezzatura può variare da 120 a 240 A, a seconda delle dimensioni del pezzo. Lo spessore degli elettrodi è solitamente di 2,5-4 mm - ancora una volta, dipende dalla complessità e dal volume del lavoro.

Saldatura ad argon rame

Uno dei metodi più popolari. In particolare viene utilizzata la citata tecnica della saldatura ad arco-argon, che prevede l'utilizzo di elettrodi di tungsteno. Durante il riscaldamento, il rame interagisce con l'ossigeno, formando un rivestimento di biossido sulla superficie del pezzo. In questa fase, il pezzo diventa flessibile e richiede il collegamento di un elettrodo non consumabile. Ad esempio, le barre del marchio MMZ-2 offrono una qualità di saldatura ottimale durante la saldatura di rame con argon con mezzi protettivi. Se il compito di una forte penetrazione del pezzo non è impostato, è possibile utilizzare una versione leggera della saldatura in un ambiente di azoto. Questo è un buon metodo di azione termica a basse tensioni, ma è possibile ottenere un effetto ancora maggiore in termini di qualità della saldatura utilizzando gas combinati. I saldatori esperti, ad esempio, usano spesso miscele che contengono il 75% di argon.

Saldatura a gas

In questo caso viene utilizzato un mezzo ossigeno-acetilene, grazie al quale la temperatura della fiamma aumenta notevolmente. Nel processo di lavoro viene utilizzato un bruciatore a gas. Questa macchina ha buone prestazioni, ma le sue limitate opzioni di regolazione non consentono di mettere a punto i parametri del bagno di saldatura.

Usato spesso e il metodo dell'esposizione termica divisa con il collegamento di due bruciatori. Uno serve per riscaldare l'area di lavoro e il secondo - direttamente per la saldatura a gas del pezzo target. Questo approccio è consigliato per fogli spessi 10 mm. Se non c'è un secondo bruciatore,quindi puoi eseguire il riscaldamento su due lati lungo la linea della cucitura futura. L'effetto non è di altissima qualità, ma il compito principale è realizzato.

Consente la tecnica di saldatura a gas e l'iniezione di flusso per ottenere una struttura del giunto pulita. In particolare vengono utilizzati flussi gassosi, come soluzioni azeotropiche di boro metil etere con metile. I vapori attivi di tali miscele vengono inviati al bruciatore, modificando le caratteristiche del bagno di saldatura. La fiamma a questo punto assume una sfumatura verdastra.

Caratteristiche della saldatura ad elettrodo di carbonio

Metodo di saldatura ad arco ottimale per le leghe di rame. La sua principale caratteristica distintiva può essere definita ergonomia e versatilità, almeno in tutto ciò che riguarda la meccanica dell'esecuzione di azioni fisiche da parte dell'operatore. Ad esempio, un saldatore può eseguire manipolazioni direttamente nell'aria, utilizzando un set minimo di dispositivi di protezione ausiliari. Ciò è dovuto al fatto che gli elettrodi di carbonio durante il processo di riscaldamento emettono una quantità sufficiente di energia termica, su cui è saldato rame a bassa potenza. Il processo risulta essere inefficiente, ma la connessione acquisisce tutte le qualità meccaniche necessarie.

Saldatura ad arco manuale

La tecnologia di questo metodo di saldatura prevede l'uso di elettrodi rivestiti. Ciò significa che la connessione riceverà caratteristiche di resistenza decenti, tuttavia, la composizione della struttura del prodotto sarà in definitiva diversa dal pezzo principale. I parametri di modifica specifici sono determinati dalle proprietà dei disossidanti leganti,che sono presenti nel rivestimento dell'elettrodo. Ad esempio, nella composizione attiva possono essere utilizzati componenti come ferromanganese a basso tenore di carbonio, fluorite, polvere di alluminio, ecc.. Questa tecnologia di saldatura del rame e la produzione indipendente di rivestimenti consentono. Di solito per questo viene utilizzata una miscela secca, che viene impastata in vetro liquido. Tale rivestimento rende la cucitura più densa, ma la conduttività elettrica della struttura è notevolmente ridotta. Il processo di saldatura generale con elettrodi rivestiti è caratterizzato da spruzzi elevati, indesiderabili per il rame.

Saldatura ad arco sommerso

Il flusso stesso per la saldatura con il rame è necessario come stabilizzatore d'arco e, soprattutto, come barriera protettiva contro gli effetti negativi dell'aria atmosferica. Il processo è organizzato utilizzando elettrodi di grafite o carbonio non consumabili, nonché con barre consumabili sotto un flusso ceramico. Se vengono utilizzati materiali di consumo in carbonio, gli elettrodi per la saldatura del rame vengono affilati per formare una punta piatta a forma di spatola. Un materiale di riempimento in tombacco o ottone viene fornito anche lateralmente all'area di lavoro - questo è necessario per disossidare la struttura della cucitura.

Il funzionamento viene eseguito in corrente continua con riscaldamento. Diverse barriere di protezione mantengono la struttura di base del pezzo, sebbene il più delle volte i saldatori esperti cerchino di migliorare la composizione del materiale con filo di lega. Anche in questo caso, al fine di prevenire flussi di fusione indesiderati, si consiglia di fornire inizialmente un substrato di grafite,che fungerà anche da forma per il flusso. La temperatura di esercizio ottimale per questo metodo è 300-400 °C.

Saldatura ad arco protetto

Gli eventi di saldatura con il collegamento di inverter e altri dispositivi semiautomatici vengono eseguiti in mezzi gassosi con alimentazione a filo. In questo caso, oltre all'argon e all'azoto, è possibile utilizzare l'elio e varie combinazioni di miscele di gas. I vantaggi di questa tecnica includono la possibilità di un'efficace penetrazione di pezzi spessi con un elevato grado di conservazione delle proprietà meccaniche del pezzo.

Il potente effetto termico è spiegato da flussi di plasma altamente efficienti in un mezzo gassoso in fiamme, ma questi parametri saranno determinati anche dalle caratteristiche di un particolare modello di inverter. Allo stesso tempo, la tecnica della saldatura ad arco di argon del rame è più preferibile in relazione a pezzi con uno spessore di 1-2 mm. Per quanto riguarda la funzione protettiva del mezzo gassoso, non si può fare affidamento su di esso. Rimane il rischio di ossidi, porosità e gli effetti negativi degli additivi del filo. D' altra parte, l'ambiente argon protegge efficacemente il pezzo dall'esposizione all'ossigeno nell'aria.

Conclusione

Il rame ha molte caratteristiche che lo distinguono dagli altri metalli. Ma anche all'interno del gruppo generale delle sue leghe ci sono molte differenze, che in ogni caso richiedono la ricerca di un approccio individuale alla scelta della tecnologia ottimale per formare una cucitura. Ad esempio, la saldatura a gas è adatta nei casi in cui è necessario ottenere una connessione forte in un pezzo di grandi dimensioni. Tuttavia, i nuovi arrivatiquesto metodo non è raccomandato a causa degli elevati requisiti di sicurezza per il lavoro con bruciatori e bombole di gas. Le operazioni di saldatura di piccolo formato ad alta precisione sono affidate a macchine semiautomatiche comode e produttive. Anche un operatore inesperto può gestire tali apparecchiature, controllando completamente i parametri del flusso di lavoro. Non dimenticare l'importanza dei mezzi gassosi. Possono essere utilizzati non solo come isolanti del pezzo durante la saldatura, ma anche come un modo per migliorare alcune delle proprietà tecniche e fisiche del materiale. Lo stesso vale per gli elettrodi, che possono contribuire con un effetto legante positivo.