Как наплавить латунь на латунь

Сварка латуни может осуществляться всеми известными способами сварки. Во многом, процесс сваривания латуни подобен процессу сварки меди. Сварка латунных листов применяется, в основном, при изготовлении приборов для химической промышленности. Профильный прокат предпочтительнее сваривать с помощью контактной сварки. Латуни различных марок содержат в своём составе цинк и другие элементы. И содержание легирующих элементов влияет на свариваемость латуни и изменяет её физико-химические свойства.

Основная трудность при сварке латуней

Основная трудность при сварке латуней различных марок связана с интенсивным кипением и быстрым выгоранием цинка. Цинк имеет низкие температуры плавления (419°C) и кипения (905°C), намного ниже, чем температура плавления основного металла (от 700°C до 1000°C) и это становится причиной выгорания и испарения цинка. Выгорание цинка происходит по реакции: 2Zn+O 2 =2ZnO.

Большая часть цинка в составе латуни в процессе сварки улетучивается. Часть цинка, соединяясь с кислородом, образует окись цинка ZnO, которая представляет собой белый порошок. Этот порошок покрывает большую часть металла в зоне термического влияния и другие участки вблизи шва, а также открытые части оборудования, находящиеся на рабочем месте.

Кроме того, испарения ZnO очень опасны для человека, поэтому техника безопасности при сварке латуни требует использовать респираторы в процессе сварки. Некоторые технологические приёмы позволяют свести к минимуму выгорание цинка, но даже с учётом этого, при всех основных видах сварки выгорание составляет 25-30% и это приводит к появлению дефектов в сварных швах в виде большого количества пор.

Несмотря на схожесть сварки латуни со сваркой меди, большое содержание цинка требует производить сварку таким образом, чтобы обеспечить отсутствие пор в сварном шве и уменьшить угар цинка.

Подготовка латунных деталей к сварке

Благодаря тому, что теплопроводность латуни ниже, чем у меди, при сварке латуни малых и средних толщин предварительный подогрев не требуется. При сварке латуни большой толщины, желательно проведение местного предварительного подогрева.

Разделка сварных кромок под сварку в стык выполняется, исходя из толщины свариваемого металла. При сварке латунных листов, толщиной до 1,5мм рекомендуется, по возможности, выполнять отбортовку листов. Высота отбортовки равна удвоенной толщине свариваемого металла.

При сварке латуни толщиной 1,5-6мм допускается не подготавливать сварные кромки при этом, между свариваемыми деталями должен быть зазор 1-2мм. В случае применения подкладок зазор допускается увеличивать до 3-4мм. Для обеспечения полного провара по всей толщине металла применяют двустороннюю заварку.

При толщине свариваемой латуни 6-25мм выполняют V-образную разделку сварных швов, хотя более предпочтительной является X-образная разделка (если это возможно) с углом раскрытия 30-45° с обеих сторон. Стыковые кромки следует притупить. Величина притупления 4мм. При увеличенных зазорах качество сварных соединений снижается. А при малых зазорах и длинных сварных швах увеличиваются напряжения в сварной конструкции, что приводит к её деформации.

Выбор присадочного материала для сварки латуни

Выбор той, или иной марки присадочного материала сильно влияет на протекание процесса сварки латуни. В таблице, приведённой ниже, указан состав наиболее применяемых присадочных проволок:

Часто для сварки обычных латуней выбирают присадочную проволоку марок Л62 и Л68. Данные марки не предотвращают выгорание цинка, но качество сварки получается хорошим, сварные швы прочные и хорошо сформированные.

Главным недостатком при сварке латуни обычных является большое количество дефектов в сварных швах в виде пор. Чтобы получить более плотный шов и улучшить прочностные и технологические характеристики, рекомендуется выбирать латунную проволоку, легированную элементами раскислителями. Хорошими раскислителями являются алюминий, кремний, никель, марганец и, иногда, серебро.

Присадочный материал №1 содержит бор и является самофлюсирующим. Выбор данного присадочного материала позволяет исключить применение флюса и увеличивает время сварки на 20-40% по сравнению со сваркой под флюсом.

Присадочные металлы № 2 и 3 — кремнистые латуни. Они обеспечивают малодымный процесс сварки. При их применении угар цинка составляет всего 2%. Присадочный материал №4 содержит цинк и обеспечивает бездымный процесс сварки. Материал №4 был разработан, в первую очередь, для сварки чугуна или стали с латунью, но может успешно применяться для сварки легированных и нелегированных латуней.

Материалы №5 и6 применяются при сварке латуней марок Л62 и Л68 с порошковыми или газовыми флюсами.

Составы №8, 9, 10 содержат олово и кремний в своём составе олово и кремний. Эти материалы показывают наилучшие результаты при ацетиленокислородной сварке латуни. Применение такой присадочной проволоки позволяет получить высокую коррозионную стойкость сварного соединения в морской воде.

Флюсы для газовой сварки латуни

Для газовой сварки латуни применяют те же флюсы, что и для газовой сварки меди. Но наиболее хорошие результаты получаются при применении флюсов следующих составов:

1. Бура (Na 2 B 4 O 7 ) — 100%;
2. Бура (Na 2 B 4 O 7 ) — 50% и борная кислота H3BO3 — 50%;
3. Бура (Na 2 B 4 O 7 ) — 20% и борная кислота H3BO3 — 80%.

Эти флюсы способствуют очистке сварных кромок, препятствуют окислению расплавленной ванны.

По данным Асиновской Г.А., хорошие результаты получаются при выборе газового флюса марки БМ1, имеющим в своём составе 70-75% метилбората B(OCH 3 ) 3 , 25-30% метилового спирта CH 3 OH. Применение этого флюса полностью предотвращает выгорание цинка и образование паров ZnO.

Расход флюса БМ1 составляет всего около 30г на килограмм жидкого металла. При избыточном количестве данного флюса качество сварки снижается из-за повышенной пористости шва, т.к. удаление газов из металла шва затрудняется. Расход порошкового флюса получается 25-30г на килограмм наплавленного металла.

Техника сварки латунных изделий

Сварку латуни выполняют с максимально возможной скоростью. Рекомендуемая скорость сварки составляет 0,15-0,25 м/мин, в случае выполнения однослойных сварных швов. При меньшей скорости резко возрастает риск образования большого количества пор в металле шва.

При сварке латуни больших толщин, соединяемые детали устанавливают под углом 10-15° к горизонту и сварку ведут снизу вверх, на подъём. Желательно, при этом, выполнять сопутствующий подогрев. Сварку швов большой длины выполняют обратно-ступенчато. Чаще всего сварку производят нижним швом, но допускается и вертикальный шов. Потолочные швы обычными способами сварки не выполняются из-за повышенной жидкотекучести латуни.

При сварке не в нижнем положении, необходимо применять легированную присадочную проволоку, иначе получившийся сварной шов будет пористым. Однако, по данным исследований Асиновской Г.А., при использовании газового флюса (например, БМ1) и кремнийсодержащей латуни в качестве присадочного материала, сварку допускается выполнять в любом положении.

Сварку латуни рекомендуется выполнять, располагая присадочную проволоку под углом 15-30% к свариваемым кромкам. Горелку следует держать под углом 70-80° к изделию. Сварку производят без поперечных колебаний. При этом присадочный пруток, или проволока, должна находиться над расплавленной ванной, в пламени горелки. Не допускается погружение прутка в расплавленную ванну. Расплавляясь в пламени горелки, он каплями стекает в него.

Качество сварки латуни различных марок

Прочность сварных соединений и качество сварки разных марок латуни различна. На качество сильно влияет присадочный материал. В таблице представлены средние показатели прочности сварных соединений латуни разных марок:

Чтобы организовать плавление металла в домашних условиях необходимо изготовить приспособление, в котором можно было бы нагреть заготовку до необходимой температуры. Если для плавления олова и свинца, достаточно загрузить сырьё в металлическую ёмкость и поставить её на огонь. То для литья медных сплавов потребуется приобрести специальную печь.

О том как осуществляется плавка латуни в домашних условиях будет рассказано в данной статье. Но прежде чем приступить к описанию основных этапов работы, необходимо изучить теоретические сведения о металлическом сплаве.

Из чего состоит латунь

Латунь состав сплава которого может существенно отличаться, обязательно содержит медь в количестве не менее 55%. На остальные 45% в составе двухкомпонентного сплава приходится доля цинка. Цинк в составе медного сплава существенно увеличивает механическую прочность сплава и устойчивость к коррозии.

Кроме цинка многокомпонентная латунь может содержать:

Дополнительные добавки необходимы в том случае, если требуется наделить металлический сплав новыми свойствами, которые будут способствовать более лёгкому формированию изделия при литье и во время механической обработки.

Для плавления латуни сплав необходимо нагреть до 880 — 950 градусов. Какая именно температура необходима для плавки конкретного вида латуни зависит от её состава, но при выполнении плавления металлов в домашних условиях не всегда удаётся установить марку сплава.

Чтобы гарантированно расплавить латунь в домашних условиях следует приобрести специальное устройство, в котором металл нагревался бы до максимальной температуры плавления.

Самостоятельное изготовление плавильного устройства потребует значительных временных затрат и специальных знаний. Поэтому намного проще приобрести в специализированных магазинах готовые плавильные печи, работающие на газе или от сети переменного тока.

Печь и инструменты для плавления латуни

Чтобы осуществить литьё латуни в домашних условиях необходимо приобрести специальную печь.

В домашних условиях лучше всего использовать небольшие устройства с максимальной температурой нагрева 1300 градусов. Такое ограничение необходимо чтобы предотвратить выгорание цинка входящего в состав данного медного сплава.

1. В качестве ёмкости для плавления латуни используются графитовые тигли.
2. Также потребуется приобрести щипцы и большую ложку. Щипцы необходимы для установки и снятия тигля с печи, а ложка применяется для удаления шлака, который образуется на поверхности расплава.
3. Чтобы вылить из тигля расплавленную латунь в форму используется литейный ковш. Без этого приспособления невозможно выполнить безопасный наклон раскалённого тигля во время плавильных работ.

Работы с расплавом должны производиться без каких-либо отступлений от правил техники безопасности, поэтому кроме приспособлений для плавления обязательно следует приобрести защитную одежду, средства защиты зрения и дыхания.

При расплавлении латуни образуются вредные пары, которые негативно воздействуют на здоровье человека.

1. Осуществлять плавильные работы без респиратора категорически запрещено. Специальные очки или маска используются для защиты глаз от воздействия инфракрасного излучения, которое, при длительном воздействии, может нанести ущерб органу зрения.
2. Также необходимо использовать жароупорный фартук для защиты одежды от возможного попадания расплавленного металла и толстые перчатки, чтобы не обжечь руки во время плавильных работ.

Когда все необходимые инструменты и приспособления будут приобретены, можно приступать к подготовке плавления латуни.

Подготовительные работы

Чтобы плавление медного сплава было произведено по всем правилам, необходимо подготовить инструменты и место для работы.

Оптимальным вариантом размещения печи для плавки латуни является навес на свежем воздухе. Установка печи на улице позволяет минимизировать вредное влияние паров цинка, а также обеспечить хорошее горение топлива, при использовании газовой печи.

В плане противопожарной безопасности размещение высокотемпературной печи вне помещения является наиболее правильным. Если нет возможности установить плавильную печь таким образом, то помещение, в котором планируется проводить плавильные работы, должно быть оборудовано системой принудительной вентиляции воздуха.

Поверхность, на которую устанавливается печь, вне зависимости от места размещения, должна быть обязательно изготовлена из негорючих материалов. Также для безопасного перемещения тигля с расплавленным металлом рекомендуется установить ящик с сухим песком. Для предотвращения разбрызгивания расплавленного металла, работы по заливке форм рекомендуется проводить только над ёмкостью с песком.

1. Если для получения расплава будет применяться металлический лом, то прежде чем приступить к плавке следует тщательно очистить латунную поверхность от загрязнения и краски.
2. При использовании проката цветного металла его достаточно нарезать на куски, размер которых не будет превышать параметры тигля плавильной печи.

Такие подготовительные работы позволят получить более качественное плавление металла с меньшим количеством шлака, а сам процесс будет более пожаробезопасным.

Процесс плавления латуни

После проведения подготовительного этапа можно приступать к непосредственному плавлению медного сплава.

Работа осуществляется в такой последовательности:

1. В печи нагреваются формы до температуры +100 градусов. Также необходимо хорошо прогреть ложку перед использованием. Такая процедура необходима для полного испарения влаги с поверхности инструментов. После прогревания, формы необходимо разместить на сухом песке.
2. Заранее подготовленный латунный лом или измельчённый металлический прокат для плавления, закладывается в тигель в необходимом количестве.
3. Прогревается печь до температуры +500 градусов.
4. Тигель с латунью устанавливается в печь и температура повышается до 950 градусов.
5. Когда металл полностью расплавится с его поверхности необходимо аккуратно с помощью ложки удалить образовавшийся шлак и продукты окисления.
6. Когда латунь приобретёт яркий жёлтый цвет можно приступать к заполнению заранее подготовленных форм. Для этой цели тигель извлекается специальными щипцами из печи и устанавливается на литейный ковш. Затем производится заполнение форм расплавом.

Если необходимо продолжить плавления металла, то тигель необходимо снова наполнить подготовленным материалом и установить в плавильную печь.

Советы и рекомендации

1. На рынке представлено большое количество печей для плавки металлов и не всегда удаётся сделать правильный выбор устройства. Особенно при отсутствии опыта плавильных работ. Чтобы печь можно было использовать не только для плавки латуни рекомендуется выбрать устройство с возможностью разогрева до 1300 градусов. Например, температура плавления бронзы составляет около 1150 градусов и маломощные приборы не позволят осуществить плавление данного цветного сплава.
2. Для каждого вида цветного металла необходимо использовать отдельный тигель, поэтому в ёмкости в которой расплавлялась латунь не рекомендуется плавить бронзу или любой другой металл или сплав.
3. Не рекомендуется надевать одежду из синтетики во время выполнения плавильных работ. Такая ткань легко возгорается и плавится. В случае возникновения пожара может послужить причиной получения серьёзных ожогов.
4. В непосредственной близости от места, где будет установлена плавильная печь необходимо разместить ёмкость с холодной водой. Такая предохранительная мера позволит, в случае получения ожога, моментально снизить температуру поражённого участка тела.
5. Огнетушитель обязательно должен быть расположен в прямой доступности от места, где производятся плавильные работы.
6. Момент полного расплавления латуни можно определить на глаз. Выливать изделия из данного сплава необходимо когда поверхность расплавленного металла начнёт светиться жёлтым цветом с небольшим оранжевым отливом.
7. Во время плавления, латунь категорически запрещается перемешивать. Такое действие может привести к образованию пузырьков воздуха, что негативно отразится на плотности материала, его механических и эстетических свойствах.
8. Точная температура плавления латуни зависит от её марки. При определении точки плавления опытным путём необходимо соблюдать осторожность и не слишком перегревать смесь, чтобы не ускорить процесс окисления металлического сплава.
9. Печь для плавки латуни можно изготовить самостоятельно, но только при наличии специальных знаний. Если в этом деле возникнут трудности можно обратиться за консультацией к опытным умельцам.

Значительно сэкономить можно и в случае замены графитового тигля на изделие из керамики. Если приобрести специальную огнеупорную глину, то можно научиться самостоятельно изготавливать ёмкости для плавильных печей.

Керамические тигли обладают значительно меньшим ресурсом, но в случае, когда возможно самостоятельное изготовление таких деталей экономия денег будет значительной.

Заключение

При какой температуре плавится медь и её сплавы рассказано в статье, но только теоретических знаний недостаточно для того, чтобы стать профессионалом в этом деле.

После того как печь для плавки латуни будет приобретена или смонтирована, необходимо расплавить небольшое количество металла для проверки работоспособности оборудования. И получения опыта плавления медных сплавов в домашних условиях.

Латунью называют сплавы, основой которых является цинк и медь. Процент содержания этих основных металлов в каждом конкретном сплаве может различаться. Например, цинка может быть от 20 до 60%. Кроме того, в сплав могут быть добавлены в небольших количествах и другие элементы.

Особенности сварочных работ со сплавами меди

Латунь часто сравнивают с бронзами. Ведь бронзы – это тоже сплавы, в которых присутствует медь, а в качестве второго основного компонента может выступать алюминий, кремний, свинец, бериллий и так далее.

Теплопроводность меди в 6 раз больше, чем железа. И поэтому технология сварки сплавов из меди имеет серьёзные отличия от технологии сварки стальных и железных изделий

Важно также отметить, что вещи из латуни или бронзы зачастую имеют декоративную ценность. А значит, при сварке нужно использовать тот режим, который позволит получить идеально гладкий шов и придать долговечность соединению.

Все сплавы с медью имеют определённые общие черты, но при этом у каждого из них есть и свои уникальные свойства. Например, особое значение для работы с латунью имеет тот факт, что в ней присутствует цинк.

Именно этот элемент из таблицы Менделеева делает сварку латуни столь непростой. Есть несколько трудностей, с которыми мастера сталкиваются при этом процессе:

• газы поглощаются расплавленным металлом (происходит окисление цинка и возникновение водородных пузырьков в сварном шве);
• на латуни при перегреве легко образуются поры и трещинки;
• из сплава начинает выгорать цинк, так как он имеет меньшую точку кипения, чем медь.

Чтобы бороться со всеми трудностями при сварке, используют защитную среду аргона. Применяют и другие виды сварок, не забывая о подготовке материала и строгом соблюдении технологии процесса.

Подготовка

Сегодня на практике при работе с бронзой и латунью применяют электродуговую, газопламенную и аргоновую сварку. Но вне зависимости от того, какая именно технология была выбрана, необходимо тщательно подготовить металлические поверхности, которые предполагается сваривать.

Для этого по краям заготовок следует вырезать специальные сварочные кромки, а будущее место шва отполировать до появления блеска с помощью наждачки и напильника.

На латунных поверхностях нередко образуются окислы, от которых тоже нужно избавиться. Это можно сделать, воспользовавшись раствором соляной или азотной кислоты. Причём такую очистку следует осуществлять строго перед началом сварочных работ.

Электродуговая

Для стандартной электродуговой сварки лучше всего использовать электроды из латунной проволоки (причём доля цинка в этой проволоке должна составлять 40%) с включениями алюминия, железа, свинца, марганца.

Через эти электроды при включении аппарата должен проходить постоянный электроток, обладающий прямой полярностью. В данном случае сварка проводится короткой дугой из положения снизу.

Дуга должна поддерживаться силой тока в 250 ампер для электродов длиною в 5 мм. В таком случае быстрота укладки шва может достигать 30 см в минуту.

По окончании основной операции сварочный шов следует дополнительно проковать и разогреть до температуры в диапазоне от 600 до 650 °C. Это придаст соединению большую прочность.

Газовая

Безусловно, варить поверхности изделий из латуни можно и газовым аппаратом. Но в этом случае работу надо осуществлять с максимальной скоростью. Если горелка будет двигаться медленно, то в шве будут образовываться поры – это опять же связано с особенностями плавления цинка. В конечном счёте, скорость работы должна быть равна примерно 25 см в минуту.

Сварку газовым аппаратом нужно выполнять без поперечных колебаний, иначе изделие из латуни начнёт расплавляться. Горелку специалисты советуют держать под прямым углом к поверхности изделия. А присадочную проволоку необходимо во время процесса располагать под углом примерно в 30 градусов к свариваемым кромкам.

В среде аргона

Сварка латуни аргоном – самый качественный и популярный вариант на сегодня. Причём это справедливо не только для латуни, но и для иных медных сплавов.

Данный метод представляет собой ту же дуговую сварку, но в среде инертного газа аргона. И здесь возможно применение как плавящихся, так и неплавящихся электродов.

В качестве материала для неплавящихся электродов, как правило, используется вольфрам. А хорошим присадочным материалом в большинстве случаев могут стать бронзовые прутки марки БрКМц-3-1.

Однако если сплав латуни очень сложен, то следует использовать присадочную проволоку из того же материала, что и само обрабатываемое металлическое изделие.

Сварка бронзы или латуни аргоновым аппаратом выполняется в один слой. И при этом варить нужно не цельным швом, а небольшими отдельными участками (валиками).

Здесь нужна точность и аккуратность, потому что достаточно велика вероятность прожога. В частности, из-за этого сварка латуни аргоном проводится посредством длинной дуги. И мастер должен постепенно снижать силу тока в зонах сваривания, чтобы добиться нормального результата.

В связи с описанными выше особенностями технологии применять аргоновую сварку лучше всего на изделиях толщиной более 5 миллиметров.

В домашних условиях

Дома проще всего воспользоваться имеющейся в наличии или позаимствованной у кого-то паяльной лампой и оловянным припоем. А в качестве флюса, то есть материала, отделяющего зону сварки от атмосферного воздуха, можно использовать дешёвый и доступный борат натрия. Иногда для пайки латуни готовят специальные припои из меди и серебра.

Если предстоит сварка латуни в бытовых домашних условиях электродуговым методом, нужно подумать о средствах защиты и строгих мерах предосторожности. Пары цинка представляют действительно серьёзную опасность для здоровья людей – они ядовиты.

Следовательно, производить сваривание латуни обязательно нужно в защитной маске, перчатках и респираторе. По этой же причине данный процесс лучше выполнять на улице или в помещениях с достаточно мощными вытяжками.

Не слишком опытным мастерам будет полезен дополнительный совет. Сначала желательно потренироваться на ненужном куске латуни подходящих размеров. Только набив руку и установив правильные настройки аппарата, можно браться за настоящую работу.

Тем, кто хочет быстро соединить два металлических объекта, стоит знать о том, что такое холодная сварка. Хотя это название не совсем корректное. Условно говоря, удар кувалдой по двум металлическим пластинам, в результате которого можно получить единое изделие (и именно так поступали в древности) тоже можно считать холодной сваркой.

Но в наши дни так называют соединение двух металлических частей благодаря специальным составам, а также сами эти составы. Их можно купить практически в любом специализированном магазине, они позволяют соединять, ремонтировать и герметизировать изделия из латуни и бронзы.

Способ применения крайне прост: нужно размешать состав холодной сварки, пока не получится однородная масса. Потом следует нанести эту смесь на обе поверхности, которые необходимо соединить, и плотно прижать их друг к другу на несколько секунд.

Фактически холодная сварка – это клей для металлов, и иногда такой клей действительно способен решить соответствующие проблемы в домашних условиях. С другой стороны, бывают ситуации, когда без настоящей сварки не обойтись.