Comment le cuivre est-il soudé?

Le cuivre fait référence aux métaux non ferreux qui ont une certaine distribution dans l'ingénierie et la construction. Il présente une bonne conductivité électrique et thermique, une résistance à la corrosion et se prête parfaitement à l'usinage. Il est à noter que le soudage du cuivre a ses propres caractéristiques, dues aux propriétés physico-chimiques de ce métal.

La conception des transformateurs pour le soudage par points du cuivre.

Selon la composition chimique et le but. le cuivre selon GOST 859-78 a produit cinq noms:

• cathode (contient une petite quantité d'impuretés dans la gamme de 0,003-0,1%);
• sans oxygène (teneur en oxygène ne dépassant pas 0,003%);
• cathodique refondu (teneur en impuretés dans la gamme de 0,01 à 0,5%);
• désoxydé (teneur en impuretés dans la gamme de 0,01 à 0,5%);
• raffinage au feu (teneur en impuretés dans la gamme de 0,01 à 0,5%).

Le cuivre cathodique est utilisé pour la fabrication de pièces conductrices, les cathodes, les fils et d’autres noms du cuivre sont utilisés pour la production de lingots de cuivre et de produits semi-finis.

Caractéristiques des matériaux de soudage en cuivre

La technologie de soudage du cuivre, à l'instar de tout autre métal non ferreux, possède ses propres caractéristiques, en raison de ses propriétés chimiques et physiques. Par exemple, le processus de combinaison de ce matériau est considérablement entravé par la grande capacité du cuivre à s'oxyder à l'état chauffé ou fondu et par sa grande fluidité et sa conductivité thermique.

Il convient de noter que diverses impuretés contenues dans la composition du cuivre de différentes qualités (oxygène, antimoine, bismuth, arsenic, soufre, phosphore) ont également une certaine influence sur le processus de soudage. Le bismuth est un effet particulièrement négatif sur le processus de soudage.

Pendant le chauffage et la fusion, le cuivre s'oxyde pour former un oxyde monovalent Cu2O, qui, en interagissant avec l'hydrogène dissous dans le métal, conduit à l'apparition de fissures dans le matériau, c'est-à-dire à la soi-disant "maladie de l'hydrogène".

Modes de soudage du cuivre.

Il convient de noter que le cuivre électrolytique cathodique est mieux soudé avec un pourcentage d'impuretés allant jusqu'à 0,05%.

Il existe plusieurs façons de connecter des éléments en cuivre. Pour ce faire, utilisez les types de soudage suivants: gaz, dans un environnement inerte protecteur (azote ou argon), manuel électrique et automatique. Il convient de noter que tout travail de soudage doit être effectué dans une pièce ventilée. Il est nécessaire d’utiliser une combinaison, des chaussures de sécurité et un équipement de protection individuelle: des gants en cuir, un bouclier. L'équipement de soudage doit être en bon état.

Soudure à l'arc manuelle

Avec cette technologie, le soudage du cuivre nécessite les dispositifs et matériaux suivants:

• électrodes, flux et matériau de remplissage du type approprié;
• Générateur de soudage à courant continu.

La technologie de soudage à l'arc manuel des matériaux en cuivre est réalisée à l'aide d'électrodes graphitisées (carbone) ou métalliques. Pour les produits domestiques tels que ZT, laiton de marque L90, fil de cuivre de M1, M3, marque M2, fil de bronze Br, KMts3-1 (silicium-manganèse), tiges de bronze de la marque Br, 0F4-0.25 (étain-phosphore) sont utilisées comme tiges.

Schéma de soudage à l'arc manuel.

Les baguettes d'électrodes sont recouvertes de compositions chimiques spéciales (revêtements) conformément à la littérature de référence. L'épaisseur du revêtement de l'électrode doit être choisie en fonction de la littérature de référence, en fonction du type d'électrode. Une fois le revêtement appliqué, les électrodes doivent être séchées pendant 3 à 4 heures à l'air à une température de + 20 ° C à + 30 ° C, puis calcinées pendant 90 à 120 minutes à une température de + 250 ° C à 300 ° C.

Le soudage à l'arc manuel des matériaux en cuivre au moyen d'une électrode métallique est réalisé à courant constant (polarité inverse) en fonction des paramètres suivants (I est l'ampérage, A, d est la section de l'électrode, mm, S est l'épaisseur de la feuille, mm):

• S = 2, d = 3, I de 120 à 150;
• S = 3, d = 3-4, I de 160 à 210;
• S = 4, d = 4, I de 240 à 280;
• S = 5, d = 5, I de 300 à 350;
• S = 6, d = 5-6, I de 330 à 380.

Dans le processus de connexion du cuivre utilisant des électrodes graphitisées, des tiges portant des marques similaires à celles des électrodes métalliques sont utilisées comme additifs. Afin d’optimiser le soudage à l’arc des pièces et des structures en cuivre, un flux approprié est utilisé avec une électrode en graphite qui, au début du travail, est ajouté à la rainure ou revêtu d’un matériau de remplissage. La composition chimique du flux est choisie en fonction des répertoires.

Le schéma de soudage avec une électrode non consommable.

La technologie de soudage manuel d'éléments en cuivre à l'aide d'une électrode de carbone est réalisée en fonction des paramètres suivants (I est l'intensité du courant de soudage, A, d est la section de l'électrode, mm, S est l'épaisseur de la feuille, mm):

• S = 1, d = 4, I de 135 à 180;
• S = 2, d = 6, I de 195 à 260;
• S = 4, d = 6, I de 250 à 330;
• S = 6, d = 8, I de 315 à 430;
• S = 12, d = 10, I de 420 à 550.

Si la section de la feuille ne dépasse pas 4,0 mm, un soudage à l'arc manuel est effectué sans division des bords. Sans lacunes, il est nécessaire d'assembler les joints d'about.

Les pièces de plus de 0,5 cm d'épaisseur avant soudage doivent être préchauffées à une température de + 200 ° C à + 300 ° C. Connexions en forme de T et soudure angulaire, positionnement "dans le bateau".

Soudage à l'arc de la machine à souder le cuivre

Les matériaux et outils suivants sont nécessaires pour ce type de soudage au cuivre:

• électrodes, additifs et flux du type approprié;
• machine à souder;
• doublure en graphite.

Classification des méthodes de soudage en gaz protecteur.

Le soudage à l'arc électrique automatique de structures et de pièces en cuivre est effectué à l'aide d'électrodes de flux de deux types: la fusion de métaux et la non fusion de graphite. Une variété de fondants et de charges est sélectionnée conformément à la littérature de référence.

Dans le cas de l'utilisation d'une électrode en graphite, le soudage est effectué à l'aide d'une tête de type automatique spéciale se déplaçant le long de la soudure à une vitesse fixe. Dans ce type de composé, un métal d'apport, un revêtement de graphite sous le cuivre soudé et une bande de laiton sont utilisés.

La technologie de soudage à l'arc automatique des matériaux en cuivre utilisant une électrode de carbone de section transversale de 20,0 mm présente les paramètres suivants (I est l'intensité du courant, A, V est la vitesse de soudage, m / h, S est la section transversale de tôles, mm, U est la tension d'arc, V):

• S = 4, I = 780-800, U = 18, V = 22,4;
• S = 6, I = 960 à 980, U = 18, V = 22,4;
• S = 8, I = 1000, U = 18-19, V = 16.

Le soudage à l'arc automatique du cuivre est effectué par des machines à souder ordinaires à électrode métallique. Lorsque cela est utilisé, le fil de cuivre d'électrode est de qualité M3, M1, M2 et d'un diamètre de 1,6 à 3,0 mm. Ce soudage est effectué à courant constant (inversion de polarité). Appliquer le flux en fonction des références. Certains types de flux permettent notamment le soudage automatique d'éléments en cuivre sur un courant variable.

Soudure à l'arc sous argon du cuivre.

Il convient de noter que le soudage à l'arc automatique du cuivre, selon le type de connexion, possède ses propres caractéristiques et certains modes. Ainsi, dans le cas d'une couture unilatérale, le matériau est soudé avec pénétration à l'aide d'une doublure en graphite.

De plus, les tôles de section inférieure à 8,0 mm sont cuites sans arêtes de coupe, selon les paramètres suivants (d est le diamètre du fil, mm, I est l'ampérage, A, S est l'épaisseur de la tôle, mm, U est la tension de l'arc, V, V est vitesse, m / h):

• S = 2, d = 1,6, I = 140-160, U = 32-35, V = 25;
• S = 3, d = 1,6, I = 190-210, U = 32-35, V = 20;
• S = 4, d = 2, I = 250-280, U = 30-35, V = 25;
• S = 5, d = 2, I = 300-340, U = 30-35, V = 25;
• S = 6, d = 2, I = 330-350, U = 30-35, V = 20;
• S = 8, d = 3, I = 400 à 440, U = 33 à 38, V = 16.

Lors du soudage d'un matériau plus épais (plus de 8,0 mm), on utilise la découpe de la lettre «V» avec un angle de 60 °. Le processus de jonction de joints dont les bords sont en cuivre coupé et dont les coutures sont doubles est effectué selon les paramètres suivants (l’angle des bords des rainures est constant et vaut 60 °, S est l’épaisseur de la tôle, mm, I est l’ampérage, A, U est la tension de l’arc, V, V est la vitesse, m / h):

• d = 10, bords émoussés = 5 mm, I = 540-560, U = 33-38, V = 15;
• d = 12, bords émoussés = 6 mm, I = 580-600, U = 35-38, V = 15.

Soudure à l'argon.

Les joints en cuivre avec chevauchement sont soudés selon les paramètres suivants (S est l’épaisseur de la tôle, mm, I est l’ampérage, A, U = 30-35 V est la tension de l’arc, V, V est la vitesse, m / h):

• S = 3, I = 220-240, V = 25;
• S = 4,5, I = 300-340, V = 25;
• S = 6, I = 350-400, V = 20.

Il convient de noter que les feuilles de cuivre d'une épaisseur de 8 à 12 mm doivent être bouillies des deux côtés. De plus, afin d'allumer rapidement l'arc de soudage, il est conseillé de verser des copeaux de laiton sous le fil d'électrodes avant de commencer le soudage.

Soudure au cuivre dans un environnement de gaz inerte protecteur

Outre les types de composés ci-dessus, les matériaux à base de cuivre peuvent également être soudés à l'azote ou à l'argon avec deux types d'électrodes: le métal consommable et le tungstène non consommable. La variante la plus courante de ce type de composé est le soudage dans un milieu inerte d'argon avec une électrode de tungstène non consommable sur un courant à polarité directe et à valeur constante.

Effet de la température de préchauffage sur l'angle de mouillage lors du soudage du cuivre.

Les composants et dispositifs suivants sont nécessaires pour ce type de soudage au cuivre:

• électrodes, flux et matériau de remplissage du type approprié;
• supports de soudure, argon séché (pureté 99,8%), machine à souder pour connexion à l'arc sous argon.

Les baguettes (marque M2, M1, M3) jouent le rôle du matériau additif. La technologie de ce type de connexion des éléments en cuivre a les paramètres suivants (I - intensité du courant, A, Dp - diamètre du fil de remplissage, mm, consommation de Qa - argon, l / min, épaisseur de la feuille S, mm, diamètre de l 'électrode en tungstène, mm) :

• S = 1,6, Dn = 2,4, De = 2,4, I = 80-110, Qa = 2,8-3,3;
• S = 3,2, Dn = 3,2, De = 3,2, I = 200, Qa = 6;
• S = 6,4, Dp = 4,8, De = 4,8, I = 300, Qa = 7;
• S = 10, Dn = 4,8, De = 4,8, I = 350, Qa = 7;
• S = 12, Dn = 6,4, De = 4,8, I = 400, Qa = 8;
• S = 16, Dn = 6,4, De = 4,8, I = 400, Qa = 8.

En cas de soudage du cuivre dans un environnement de gaz protecteur avec une électrode en métal consommable, la connexion est réalisée sur un courant à force constante et à polarité directe. Le matériau des électrodes dans ce cas est choisi en fonction de la littérature de référence.

Comment se fait la soudure au gaz?

Pour ce type de connexion d'éléments en cuivre, les matériaux et outils suivants sont nécessaires:

• électrodes, flux et matériau de remplissage du type approprié;
• générateur d'acétylène chargé d'eau et de carbure de calcium ou de cylindre d'acétylène;
• bouteille d'oxygène;
• les tuyaux;
• brûleur.

Le schéma de soudage au gaz de cuivre.

La soudure au gaz de pièces et de structures en cuivre est le type de soudure le plus courant des éléments en cuivre. Lors de l'utilisation de ce type de feuilles de jonction d'une épaisseur inférieure à 5,0 mm, des matériaux de remplissage de qualités de cuivre M1, M2, M3 sont utilisés.

S'il est nécessaire de souder des tôles de cuivre plus épaisses, il convient d'utiliser un fil contenant 0,2% de phosphore et 0,15-0,3% de silicium ou un fil de cuivre contenant 0,2-0,7% de phosphore. Dans ce type de travail, les flux sont utilisés conformément à la littérature de référence.

La technologie a les paramètres suivants (S est l’épaisseur des feuilles de cuivre, mm, N ° est le numéro de la pointe de la torche de soudage, Dp est le diamètre du fil d’alimentation, mm):

• S < 1, Dp = 1,5, № 00-0;
• S = 1-1,5, Dp = 1,5, № 1;
• S = 1,5 à 2,5, Dp = 2, n ° 2;
• S = 2,5-4, Dp = 3, № 3;
• S = 4-8, D = 5, № 4-5;
• S = 8-15, Dp = 6, № 6;
• S > 15, D = 8, № 6-7.

Traitement thermique

À la fin de la soudure au cuivre, les joints doivent être forgés à travers les joints. Si la section transversale des tôles soudées est inférieure à 0,5 cm, le métal est forgé sans chauffage. Si la section des feuilles est supérieure à 0,5 cm, le cuivre doit être forgé en chauffant à une température de + 250 ° C à + 350 ° C.

Un chauffage à + 350 ° C n'est pas pratique; Cela conduit à une diminution des propriétés de résistance du métal. En fin de forgeage, il est nécessaire de procéder à un recuit thermique à une température de + 500 ° ... + 600 ° C avec refroidissement supplémentaire à l'eau. Cette opération permet de rendre le cordon de soudure ductile et d'améliorer ses propriétés mécaniques et de résistance.