1. Charakterystyka spawalności czystej miedzi
Spawalność czystej miedzi jest ograniczona głównie przez następujące właściwości fizyczne i chemiczne:
Wysoka przewodność cieplna: Czysta miedź charakteryzuje się wyjątkowo szybkim przewodzeniem ciepła, co ułatwia utratę dużej ilości ciepła podczas spawania, co skutkuje trudnościami w tworzeniu jeziorek stopionego materiału, niepełnym stopieniem, niepełną penetracją i niską wydajnością spawania.
Wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej: Rozszerza się znacznie po podgrzaniu i silnie kurczy się po ochłodzeniu, co łatwo powoduje duże odkształcenia spawalnicze i naprężenia własne, a nawet prowadzi do pęknięć spawalniczych.
Tendencja do porowatości: Wodór i tlen rozpuszczone w miedzi wytrącają się w postaci porów podczas krzepnięcia, a pory wodorowe są najczęstszą wadą spawania miedzi.
Nierozpuszczalny film tlenkowy: W wysokiej temperaturze na powierzchni tworzy się tlenek miedzi (Cu₂O), który ma wysoką temperaturę topnienia i jest trudny do usunięcia. Zmniejsza plastyczność i wytrzymałość spoiny oraz łatwo powoduje kruchość na granicy ziaren.
Niska wytrzymałość w wysokiej temperaturze: czysta miedź wyraźnie mięknie w wysokiej temperaturze, a spoina i strefa-poddana wpływowi ciepła są podatne na zapadanie się i pękanie termiczne.
Dlatego czystej miedzi nie można spawać w prosty sposób-na otwartym ogniu. Aby uzyskać kwalifikowane złącza, wymaga wstępnego podgrzania, silnej ochrony i odpowiedniego doprowadzenia ciepła.
2. Odpowiednie metody spawania czystej miedzi
W zależności od grubości części z czystej miedzi, struktury, wydajności produkcji i wymagań serwisowych powszechnie stosuje się następujące metody spawania:
2.1 Spawanie TIG (spawanie wolframem w gazie obojętnym)
Spawanie TIG jest najpowszechniej stosowaną i najbardziej niezawodną metodą spawania czystej miedzi, szczególnie odpowiednią do cienkich blach, części precyzyjnych i małych konstrukcji.
Zalety: Łuk jest stabilny, ciepło jest skoncentrowane, spoina jest piękna, rozprysk jest niewielki, a spoina jest czysta.
Ochrona: Zwykle argon (Ar) jest używany jako gaz osłonowy, aby skutecznie izolować powietrze i zapobiegać utlenianiu i porowatości.
Zastosowanie: Nadaje się do blach z czystej miedzi, rur, elementów elektrycznych, wymienników ciepła itp.
Kluczowe punkty: w przypadku płyt o średniej-grubości wymagane jest odpowiednie podgrzewanie wstępne; W zależności od grubości można wybrać połączenie dodatnie AC lub DC.
2.2 Spawanie MIG/MAG (spawanie łukiem gazowym)
Spawanie MIG nadaje się do średnich i grubych elementów z czystej miedzi o wysokiej wydajności spawania.
Zalety: Wysoka wydajność osadzania, głęboka penetracja, odpowiedni do długich spoin i produkcji masowej.
Drut spawalniczy: Zwykle używaj drutu spawalniczego z czystej miedzi lub drutu spawalniczego z brązu krzemowego, aby poprawić płynność i odporność na pękanie.
Ochrona: w celu zwiększenia ochrony i koncentracji ciepła stosuje się mieszaninę 100% argonu lub-helu.
Zastosowanie: Stosowany w dużych miedzianych elementach konstrukcyjnych, grubych płytach miedzianych, szynach elektrycznych itp.
2.3 Spawanie łukiem plazmowym
Spawanie łukiem plazmowym ma większą gęstość energii i zdolność penetracji niż spawanie TIG.
Zalety: Umożliwia realizację jednostronnego-spawania i formowania-dwustronnego blach miedzianych o określonej grubości, z niewielkim odkształceniem i dużą wytrzymałością połączenia.
Zastosowanie: Nadaje się do elementów konstrukcyjnych z czystej miedzi-o średniej grubości, wymagających wysokiej jakości i dużej wydajności.
2.4 Lutowanie
Lutowanie jest odpowiednie w przypadku cienkościennych-części, małych części i połączeń z różnych metali zawierających czystą miedź.
Cechy: Niska temperatura spawania, brak topienia metalu nieszlachetnego, małe odkształcenia, odpowiedni do skomplikowanych elementów.
Spoiwa do lutowania twardego: spoiwo do lutowania z miedzią fosforową, spoiwo do lutowania ze srebrem miedzi itp.
Zastosowanie: Połączenia rur miedzianych, styki elektryczne, rdzenie wymienników ciepła, połączenia odmienne miedzi i stali, miedzi i aluminium.
2.5 Spawanie wiązką elektronów i spawanie laserowe
Są to metody spawania wiązką wysokoenergetyczną-, charakteryzujące się dużą precyzją i niskimi odkształceniami.
Zalety: głęboka penetracja, wąska-strefa wpływu ciepła, małe odkształcenia spawalnicze, odpowiednie do-precyzyjnych i wysokowydajnych-komponentów z czystej miedzi.
Zastosowanie: stosowane w przemyśle lotniczym,-wysokiej klasy elektronice, instrumentach precyzyjnych i innych dziedzinach.
3. Wniosek
Podsumowując, czysta miedź jest trudnym--materiałem spawalniczym o słabej spawalności w konwencjonalnych warunkach, ale odpowiednie połączenia spawane można uzyskać poprzez rozsądny wybór procesu i ścisłą kontrolę parametrów. Spośród wielu metod spawania, spawanie TIG jest najbardziej wszechstronne i powszechnie stosowane w przypadku czystej miedzi, spawanie MIG jest odpowiednie w przypadku blach o średniej-grubości i przy dużej-wydajności, lutowanie twarde jest odpowiednie w przypadku cienkich części i połączeń o różnym charakterze, a spawanie laserowe lub wiązką elektronów jest stosowane w przypadku zastosowań wymagających dużej-precyzyjności.
