Свариваемость меди

Медь и ее сплавы свариваются многими способами сварки плавлением. При оценке свариваемости меди необходимо учитывать, что медь и ее сплавы отличаются от большинства конструкционных материалов (сталей, алюминия, титана и др.) более высокой теплопроводностью (в 6 раз выше, чем у железа), коэффициентом линейного расширения (в 1,5 раза больше, чем у стали) и величиной усадки при затвердевании (в 2 раза больше, чем у стали). Медь и ее сплавы склонны к пористости и возникновению кристаллизационных трещин, активно поглощают газы, особенно кислород и водород, которые оказывают вредное влияние на прочностные и технические характеристики.

Кислород малорастворим в твердой меди. При повышении температуры медь активно окисляется, образуя оксид меди (1) Cu2O, который при затвердевании образует с медью эвтектику Сu—Сu2О. Располагаясь по границам зерен, эвтектика снижает коррозионную стойкость и пластичность меди. При содержании в меди кислорода более 0,1 % затрудняются процессы горячей деформации, сварки, пайки и других видов горячей обработки.

Водород хорошо растворяется в жидкой меди. В затвердевшей меди растворимость водорода незначительна. С повышением температуры растворимость водорода возрастает, особенно при переходе в жидкое состояние (рис.  13.1).

 

Рис. 13.1. Растворимость водорода в меди (рН2 = 100 кПа)

Медь и ее сплавы в жидком состоянии могут взаимодействовать также с оксидами углерода СO2 и СО. Азот имеет весьма малое сродство к меди и нерастворим в ней.

Насыщение металла шва газами может быть предпосылкой к образованию пористости. Так, например, во время охлаждения и кристаллизации металла шва возможно выделение растворенного В меди водорода и образование пористости. Пористость могут вызвать водяные пары, появившиеся в металле шва в результате реакции полорота с кислородом оксида меди Cu2O. Водяные пары, накапливаясь и микродефектах металла шва, создают в нем давление, котрое разрушает металл, образуя микротрещины. Это явление носит название водородной болезни меди.

Возникновение пор и микротрещин может быть также связано и с усадочными явлениями, протекающими в процессе кристаллизации сварного шва. Низкая стойкость меди и ее сплавов против возникновения пор в сварных швах в основном обусловлена активным взаимодействием меди с водородом и протеканием при этом сопутствующих процессов (образование водяных паров, выделение водорода).

Медь и ее сплавы при сварке подвержены образованию горячих трещин. Это обусловлено высоким значением коэффициента теплового расширения, большой величиной усадки при затвердевании и высокой теплопроводностью наряду с наличием в меди и ее сплавах вредных примесей (кислорода, сурьмы, висмута, мышьяка, серы, свинца), которые образуют с медью легкоплавкие эвтектики. При затвердевании металла шва эвтектики сосредоточиваются по границам кристаллов, снижая межкристаллитную прочность. Для обеспечения высоких свойств металла концентрацию примесей в меди ограничивают, Так, например, в меди допускается не более 0,005 сурьмы, 0,005 висмута, 0,004 % серы.

При сварке меди и ее сплавов в швах формируется крупнокристаллическая структура. Эть связано с тем, что высокая теплопроводность меди и ее сплавов при сварке способствует интенсивному распространению теплового потока от центра сварного шва в основной металл.

При этом создаются благоприятные условия для направленной кристаллизации от зоны сплавления в глубь сварочной ванны. Поскольку в этих условиях не появляются новые центры кристаллизации, в сварном шве образуется зона с кристаллитами избирательной ориентации; кристаллиты вытягиваются в направлении теплового потока, образуя крупнозернистую  столбчатую  структуру  сварного  шва.

Интенсивное распространение теплоты в основной металл при сварке способствует росту зерна в зоне термического влияния.



 
 
Добавить предприятие
 


 
 
 
 
 
 
 
Тел.: (8552) 39-71-29
промышленные предприятия Условия использования материалов сайта Политика конфиденциальности
 
Создание сайта Вебцентр