Каковы основные особенности сварки латуни? (ГОСТ 15527-2004)

Латунь – это сплав меди с цинком, содержание которого колеблется от 20 до 55%.

Благодаря высокой прочности, пластичности, антикоррозионной стойкости и удовлетворительной свариваемости латуни широко применяются при изготовлении различной аппаратуры, емкостей и арматуры в химической и других отраслях промышленности.

Основные затруднения при сварке латуней сводятся к выгоранию цинка, поглощению газов расплавленным металлом ванны, а также повышенной склонностью металла шва и околошовной зоны к образованию пор и трещин.

Чтобы предотвратить испарение цинка при сварке латуни, необходимы окислительное пламя, специальные флюсы и присадочные металлы, легированные кремнием и бором. Пары цинка ядовиты, поэтому работать надо в респираторе.

Окислительное пламя образует на поверхности свариваемого металла окисную пленку которая препятствует дальнейшему испарению цинка. Избыточный кислород также связывает свободный водород пламени, что уменьшает поглощение водорода металлом.

При сварке латуни следует также учитывать ее склонность к образованию трещин в интервале температур от 300 до 600 ⁰С.

При сварке латуни угольным электродом используют присадочные прутки из латуни ЛМц-58-2 и флюс из молотого борного шлака или буры. Пригодны также прутки из латуни типа ЛК, содержащие кроме меди и цинка еще и кремний.

Если же электрод плавящийся, применяют проволоку из латуни, содержащей 38,5÷42,5% цинка, 4÷5% марганца, 9,5% алюминия, 0,5÷1,5% железа, остальное – медь. Покрытие наносят в два слоя. Первый слой толщиной 0,2-0,3 мм состоит из марганцовой руды (30%), титанового концентрата (30%), ферромарганца (15%), мела (20%) и сернокислого калия (5%). Связующее – жидкое стекло. Второй слой толщиной 0,8 - 1,1 мм состоит из сборного шлака, замешанного на жидком стекле.

Подготовка кромок под сварку зависит от толщины металла: металл толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок, при толщине от 1 до 5 мм – без скоса кромок, при толщине от 6 до 15 мм выполняют V-образную разделку кромок на угол 70-90⁰, при толщине от 15 до 25 мм – Х-образную разделку на угол 70-90⁰ с притуплением 2-4 мм.

Перед сваркой кромки зачищают до металлического блеска или протравливают в 10%-ном водном растворе азотной кислоты, затем промывают горячей водой и насухо протирают ветошью.

Качество сварного шва в большой степени зависит от мощности сварочного пламени. Несмотря на то, что латунь на 70% теплопроводнее низкоуглеродистой стали, мощность сварочного пламени устанавливается из расчета расхода ацетилена 100-120 дм³/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, чтобы не перегреть свариваемый металл.

Конец ядра сварочного пламени должен находиться на расстоянии 70-

10 мм от свариваемой поверхности, это снизит испарение цинка. Сварку ведут левым способом. Сварочное пламя направляют на присадочную проволоку, которую держат под углом 90⁰ к мундштуку. Сварку выполняют окислительным пламенем и с максимальной скоростью.

При сварке латуни конец присадочного металла все время должен находиться в зоне сварочного пламени. Так как латунь в расплавленном состоянии жидкотекуча, то сварка ее в вертикальном и потолочном положениях затруднена. При необходимости выполнения сварки в вертикальном положении сварку надо вести на пониженной мощности пламени – 35-40 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла.

Присадочный металл оказывает большое влияние на процесс сварки латуни. Согласно ГОСТ 16130-85, при сварке латуни применяют присадочную проволоку следующих марок: Л-63, ЛО-60-1, ЛК62-0,5, ЛКБО-62-0,2-0,04-0,5; и сварочные прутки следующих марок: ЛК62-0,5, Л-63, ЛОК-59-1-03.

Для сварки латуней Л-62 и Л-68 применяется самофлюсующая присадочная проволока ЛКБО-62-0,2-0,04-0,5, сварка ведется без флюса.

Хорошие результаты дает кремнистая латунная проволока ЛК-62-0,5, содержащая в среднем 0,5% кремния. При сварке этой проволокой практически исключен угар цинка и повышаются прочность, плотность и ударная вязкость сварного соединения.

Оловянистые латуни сваривают с присадочной проволокой ЛО-60-1. Диаметр присадочной проволоки (d) выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла: d=S+1, где S – толщина свариваемого металла в миллиметрах, но не более 8мм.

Для сварки латуни в основном пригодны флюсы того же состава, что и при сварке меди. Из порошковых флюсов широко применяются флюсы № 1, 2, 3. Флюс БМ-1 рекомендуется для сварки с кремнистым присадочным металлом. Образующиеся в процессе сварки шлаки удаляют промывкой водой. Сварной шов хорошего качества можно получить при сварке с газообразным флюсом БМ-2 на основе метилборатов. Флюс автоматически подается в пламя горелки с помощью установки КГФ, разработанной ВНИИавтогенмашем.

Чтобы уплотнить металл шва и повысить его механические свойства, шов проковывают. Латуни, содержащие более 40% цинка, проковывают при температуре выше 650 ⁰С, а латуни, содержащие менее 40% цинка, – в холодном состоянии. После проковки применяют отжиг при температуре 600-650 ⁰С с последующим медленным охлаждением для получения мелкозернистой структуры.