Pengelasan tembaga dan paduannya: metode, teknologi, dan peralatan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Tembaga dan paduannya digunakan di berbagai sektor ekonomi. Logam ini diminati karena sifat fisikokimianya, yang juga memperumit pemrosesan strukturnya. Secara khusus, pengelasan tembaga memerlukan kondisi khusus, meskipun prosesnya didasarkan pada teknologi perlakuan termal yang cukup umum.

Pengelasan khusus tembaga kosong

Tidak seperti banyak logam dan paduan lainnya, produk tembaga dicirikan oleh konduktivitas termal yang tinggi, yang membuatnya perlu untuk meningkatkan daya termal busur las. Pada saat yang sama, penghilangan panas simetris dari area kerja diperlukan, yang meminimalkan risiko cacat. Kerugian lain dari tembaga adalah fluiditas. Properti ini menjadi kendala dalam pembentukan langit-langit dan jahitan vertikal. Dengan kolam las besar, operasi seperti itu sama sekali tidak mungkin. Bahkan volume pekerjaan yang kecil memerlukan pengaturan kondisi khusus dengan penggunaan lapisan pembatas berdasarkan grafitdan asbes.

Kecenderungan logam untuk teroksidasi juga mengharuskan aditif khusus seperti gel silikon, mangan, dan fosfor digunakan dalam beberapa mode dengan pembentukan oksida tahan api. Fitur pengelasan tembaga termasuk penyerapan gas - misalnya, hidrogen dan oksigen. Jika Anda tidak memilih mode paparan termal yang optimal, maka jahitannya akan menjadi berkualitas buruk. Pori-pori besar dan retakan akan tetap ada di strukturnya karena interaksi aktif dengan gas.

Interaksi tembaga dengan pengotor

Sifat interaksi tembaga dengan berbagai pengotor dan unsur kimia secara umum perlu diperhitungkan, karena dalam proses pengelasan logam ini sering digunakan elektroda dan kawat dari bahan yang berbeda. Misalnya, aluminium dapat larut dalam lelehan tembaga, meningkatkan sifat anti-korosi dan mengurangi kemampuan oksidasi. Berilium - meningkatkan ketahanan mekanis, tetapi mengurangi konduktivitas listrik. Namun, efek spesifik juga akan tergantung pada sifat lingkungan pelindung dan rezim suhu. Jadi, pengelasan tembaga pada 1050 °C akan memudahkan masuknya komponen besi ke dalam struktur benda kerja dengan koefisien sekitar 3,5%. Tetapi dalam rezim sekitar 650 ° C, angka ini akan berkurang menjadi 0,15%. Pada saat yang sama, besi dengan tajam mengurangi ketahanan korosi, konduktivitas listrik dan termal tembaga, tetapi meningkatkan kekuatannya. Dari logam yang tidak mempengaruhi benda kerja tersebut, timbal dan perak dapat dibedakan.

Metode pengelasan tembaga dasar

Semua metode pengelasan umum, termasuk manual dan otomatis, diperbolehkan dalam berbagai konfigurasi. Pilihan satu atau beberapa metode ditentukan oleh persyaratan untuk sambungan dan karakteristik benda kerja. Di antara proses yang paling produktif adalah electroslag dan las busur terendam. Jika direncanakan untuk mendapatkan jahitan berkualitas tinggi dalam satu operasi, maka disarankan untuk beralih ke teknologi gas. Pendekatan untuk mengelas tembaga dan paduannya pada gradien suhu rendah ini menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk deoksidasi dan paduan benda kerja. Hasilnya, jahitannya dimodifikasi secara positif dan tahan lama. Untuk tembaga murni, teknik las busur dengan elektroda tungsten dan gas pelindung dapat digunakan. Tapi, paling sering mereka bekerja dengan turunan tembaga.

Peralatan apa yang digunakan?

Produk pra-tembaga dapat diproses pada mesin bubut, gerinda, dan frais untuk membentuk blanko dimensi untuk pengelasan. Industri ini juga menggunakan teknik pemotongan busur plasma, yang memungkinkan pemotongan dengan ujung tombak yang hampir sempurna. Pengelasan langsung tembaga dilakukan oleh instalasi argon-arc, perangkat semi-otomatis, serta perangkat inverter. Kekuatan peralatan saat ini dapat bervariasi dari 120 hingga 240 A, tergantung pada ukuran benda kerja. Ketebalan elektroda biasanya 2,5-4 mm - sekali lagi, itu tergantung pada kerumitan dan volume pekerjaan.

Pengelasan argon tembaga

Salah satu metode paling populer. Secara khusus, teknik pengelasan busur argon yang disebutkan, yang melibatkan penggunaan elektroda tungsten, digunakan. Selama pemanasan, tembaga berinteraksi dengan oksigen, membentuk lapisan dioksida pada permukaan benda kerja. Pada tahap ini, benda kerja menjadi lentur dan membutuhkan sambungan elektroda yang tidak dapat dikonsumsi. Misalnya, batang merek MMZ-2 memberikan kualitas las yang optimal saat mengelas tembaga dengan argon dengan media pelindung. Jika tugas penetrasi benda kerja yang kuat tidak diatur, maka versi pengelasan yang ringan di lingkungan nitrogen dapat digunakan. Ini adalah metode aksi termal yang baik pada tegangan rendah, tetapi efek yang lebih besar dalam hal kualitas las dapat dicapai dengan menggunakan gas gabungan. Tukang las berpengalaman, misalnya, sering menggunakan campuran yang 75% argon.

Pengelasan Gas

Dalam hal ini, media oksigen-asetilen digunakan, yang menyebabkan suhu nyala meningkat secara signifikan. Dalam proses kerja, kompor gas digunakan. Mesin ini bagus dalam kinerjanya, tetapi opsi penyesuaiannya yang terbatas tidak memungkinkan Anda untuk menyempurnakan parameter kolam las.

Sering digunakan dan metode paparan termal terbagi dengan koneksi dua pembakar. Satu berfungsi untuk menghangatkan area kerja, dan yang kedua - langsung untuk pengelasan gas benda kerja target. Pendekatan ini direkomendasikan untuk lembaran tebal 10mm. Jika tidak ada pembakar kedua,maka Anda dapat melakukan pemanasan dua sisi di sepanjang garis jahitan masa depan. Efeknya tidak begitu berkualitas tinggi, tetapi tugas utama terwujud.

Memungkinkan teknik pengelasan gas dan injeksi fluks untuk mendapatkan struktur sambungan yang bersih. Secara khusus, fluks gas digunakan, seperti larutan azeotropik boron metil eter dengan metil. Uap aktif dari campuran tersebut dikirim ke burner, memodifikasi karakteristik kolam las. Nyala api pada titik ini berubah menjadi warna kehijauan.

Fitur pengelasan elektroda karbon

Metode pengelasan busur yang optimal untuk paduan tembaga. Fitur pembeda utamanya dapat disebut ergonomis dan keserbagunaan - setidaknya dalam segala hal yang berkaitan dengan mekanisme melakukan tindakan fisik oleh operator. Misalnya, seorang tukang las dapat melakukan manipulasi langsung di udara, menggunakan seperangkat peralatan pelindung tambahan minimum. Ini disebabkan oleh fakta bahwa elektroda karbon selama proses pemanasan mengeluarkan energi panas dalam jumlah yang cukup, di mana tembaga berdaya rendah dilas. Prosesnya ternyata tidak efisien, tetapi koneksi memperoleh semua kualitas mekanis yang diperlukan.

Pengelasan busur manual

Teknologi metode pengelasan ini melibatkan penggunaan elektroda berlapis. Ini berarti bahwa sambungan akan menerima karakteristik kekuatan yang layak, namun, komposisi struktur produk pada akhirnya akan berbeda dari benda kerja utama. Parameter modifikasi spesifik ditentukan oleh sifat-sifat paduan deoxidizers,yang terdapat pada lapisan elektroda. Misalnya, komponen seperti ferromanganese rendah karbon, fluorspar, bubuk aluminium, dll. Dapat digunakan dalam komposisi aktif. Teknologi pengelasan tembaga dan produksi pelapis independen ini memungkinkan. Biasanya, campuran kering digunakan untuk ini, yang diremas dalam gelas cair. Lapisan seperti itu membuat jahitan lebih padat, tetapi konduktivitas listrik struktur berkurang secara signifikan. Proses pengelasan umum dengan elektroda berlapis ditandai dengan percikan tinggi, yang tidak diinginkan untuk tembaga.

Pengelasan Busur Terendam

Fluks itu sendiri untuk pengelasan dengan tembaga diperlukan sebagai penstabil busur dan, yang paling penting, sebagai penghalang pelindung terhadap efek negatif dari udara atmosfer. Proses ini diatur menggunakan grafit atau elektroda karbon yang tidak dapat dikonsumsi, serta dengan batang yang dapat dikonsumsi di bawah fluks keramik. Jika bahan habis pakai karbon digunakan, maka elektroda untuk pengelasan tembaga diasah untuk membentuk ujung datar dalam bentuk spatula. Bahan pengisi yang terbuat dari tombac atau kuningan juga disuplai ke area kerja dari samping - ini diperlukan untuk menghilangkan oksidasi struktur jahitan.

Operasi dilakukan pada arus searah dengan pemanasan. Beberapa penghalang pelindung mempertahankan struktur dasar benda kerja, meskipun tukang las yang paling sering berpengalaman berusaha memperbaiki komposisi material dengan kawat paduan. Sekali lagi, untuk mencegah aliran lelehan yang tidak diinginkan, direkomendasikan untuk menyediakan substrat grafit terlebih dahulu,yang juga akan bertindak sebagai bentuk fluks. Suhu operasi optimum untuk metode ini adalah 300-400 °C.

Pengelasan Busur Terjaga

Acara pengelasan dengan koneksi inverter dan perangkat semi-otomatis lainnya dilakukan di media gas dengan umpan kawat. Dalam hal ini, selain argon dan nitrogen, helium, serta berbagai kombinasi campuran gas, dapat digunakan. Keuntungan dari teknik ini termasuk kemungkinan penetrasi yang efektif dari benda kerja tebal dengan tingkat pelestarian yang tinggi dari sifat mekanik benda kerja.

Efek termal yang kuat dijelaskan oleh aliran plasma yang sangat efisien dalam media gas yang terbakar, tetapi parameter ini juga akan ditentukan oleh karakteristik model inverter tertentu. Pada saat yang sama, teknik pengelasan argon-busur tembaga lebih disukai dalam kaitannya dengan benda kerja dengan ketebalan 1-2 mm. Adapun fungsi pelindung dari media gas, itu tidak dapat sepenuhnya diandalkan. Masih ada risiko oksida, porositas, dan efek negatif aditif dari kawat. Di sisi lain, lingkungan argon secara efektif melindungi benda kerja dari paparan oksigen di udara.

Kesimpulan

Tembaga memiliki banyak fitur yang membedakannya dari logam lain. Tetapi bahkan dalam kelompok umum paduannya ada banyak perbedaan, yang dalam setiap kasus memerlukan pencarian pendekatan individual untuk memilih teknologi optimal untuk membentuk jahitan. Misalnya, pengelasan gas cocok dalam kasus di mana Anda perlu mendapatkan koneksi yang kuat di benda kerja besar. Namun, pendatang barumetode ini tidak disarankan karena persyaratan keselamatan yang tinggi untuk bekerja dengan pembakar dan tabung gas. Operasi pengelasan format kecil presisi tinggi dipercayakan ke mesin semi-otomatis yang nyaman dan produktif. Operator yang tidak berpengalaman juga dapat menangani peralatan tersebut, sepenuhnya mengontrol parameter alur kerja. Jangan lupa tentang pentingnya media gas. Mereka dapat digunakan tidak hanya sebagai isolator benda kerja selama pengelasan, tetapi juga sebagai cara untuk meningkatkan beberapa sifat teknis dan fisik material. Hal yang sama berlaku untuk elektroda, yang dapat memberikan efek paduan positif.