Смотрите статью в формате PDF 
Медь - это материал, чрезвычайно чувствительный к действию кислорода и водорода, растворимость которого в металле увеличивается с повышением температуры, особенно после превышения температуры плавления. Присутствие обоих газов в меди вызывает выброс пузырьков H2O, вызывая локальные напряжения в металле, которые, в свою очередь, вызывают образование микротрещин.
Это явление называется водородным охрупчиванием или водородной болезнью. Предварительным условием возникновения вышеупомянутого явление - максимальное ограничение содержания кислорода в меди (менее 0,003%). Одной из возможностей является плавка меди в вакууме или в специальных восстановительных атмосферах, но затем медь (называемая анаэробной медью) очень дорога. Другой, гораздо более дешевый метод - раскисление люминофором (минимум 0,013% P). Только эти две группы видов меди считаются относительно хорошо свариваемыми и не требуют дополнительной обработки во время сварки. В таблице 1 приведены анаэробные и дезоксигенированные виды фосфора.
Наиболее распространенной ошибкой при выборе марки меди для сварных элементов является полное отсутствие знаний и понимания того, какие виды подходят для сварки, а какие меньше. Наиболее распространенным видом меди на рынке и столь же часто используемой медью является электролитическая медь, например Cu-ETP (CR004A). К сожалению, это разновидность меди, в которой содержание кислорода составляет до 0,04% и считается разновидностью с ограниченной свариваемостью.
Свариваемость меди Медь - это металл, который трудно сваривать из-за:
- высокая теплопроводность (примерно в 7-11 раз выше, чем у обычной стали), что затрудняет локальную сварку меди во время сварки;
- высокая электропроводность (примерно в 10 раз выше, чем у обычной стали), что может вызвать перемещение дуги;
- высокое тепловое расширение и усадка (примерно в 2 раза выше, чем у обычной стали), которые являются источником внутренних напряжений, деформаций и даже трещин в стыках;
- высокая склонность поглощать кислород при высокой температуре, что приводит к снижению прочности и высокой хрупкости;
- высокая склонность поглощать водород при высокой температуре, которая в присутствии кислорода в меди вызывает ранее обсуждавшееся водородное охрупчивание;
- высокая ликвидность жидкой меди, что затрудняет формирование сварного шва и способствует образованию утечек;
- низкая температура рекристаллизации (200-300 ° C), что приводит к тому, что сварная медь имеет гораздо меньшую прочность сварного шва, чем основной материал.
Дополнительные материалы Для сварки чистой меди методами TIG и MIG наиболее часто используется низколегированное медное связующее с небольшими добавками раскислителей (Mn и Si, например, марки CuMnSi - Таблица 3). Связующие из чистой меди (таблица 2) используются для сварки меди газом и для дуговой сварки соединений с требуемой высокой электропроводностью.
Газовая сварка позволяет получать сварные швы низкой прочности и малой пластичности, поэтому используется только для ремонтной сварки. Источником тепла может быть только кислородно-ацетиленовое пламя, настроенное на нейтральное при использовании флюса, и небольшое цементация, если сварка происходит без флюса. Элементы толщиной более 4 мм должны быть предварительно нагреты непосредственно перед сваркой. При сварке листового металла из-за высокого коэффициента линейного расширения и усадки при коагуляции меди рекомендуется выполнять сварку с предварительно растянутым листовым металлом с размером сварного шва около 20 мм / мб. Никакие сварные швы не делаются из-за их склонности к разрыву. Сварные швы толщиной до 5 мм должны быть холоднодеформированными после сварки; Соединения с большей толщиной передаются горячим только после каждого сварного шва 100-150 мм. Дополнительной мерой, ограничивающей хрупкость сварных соединений, является использование флюса, который растворяет оксид меди и связывает его в шлаке.
Сварка покрытым электродом дает возможность сварки без предварительного нагрева для малогабаритных компонентов, обеспечивая высокую эффективность сварки и низкие технологические затраты. В дополнение к этим преимуществам, ограничения в использовании электродов, обернутых при сварке меди, заключаются в возможности сварки только в аналогичном и сопутствующем положении из-за чистоты меди в меди и необходимости использовать эффективную систему удаления высокотоксичных сварочных газов и дыма (соединения бария и фтора). Очень тяжелые условия для здоровья и безопасности вызывают ослабление интереса к этому методу, а в скандинавских странах он даже был заброшен.
Медные сварочные электроды были разработаны в Польше и в настоящее время производятся с коммерческим обозначением ECUS. Электрод допускает сварку только постоянным током с положительной полярностью, следовательно, невозможно выполнить соединение с использованием только сварочного трансформатора. Свойства электродов ECUS с глубоким смешиванием позволяют при определенных условиях соединять листы толщиной до 8 мм с помощью однослойного сварного шва без скашивания кромки и до 14 мм с двух сторон, даже без скашивания. Они также могут использоваться для ремонта компонентов с небольшим поперечным сечением, сварки медных деталей со сталью и выполнения угловых швов в труднодоступных местах. Сварные швы, изготовленные с помощью электродов ECUS, не нужно перематывать, как в случае газовой сварки.
Сварка ВИГ рекомендуется для соединения тонких элементов и когда требуется высокое качество сварных соединений (без пористости, микропористости, низкой потери электропроводности). Сварка во всех положениях возможна методом TIG. Вольфрамовый электрод поставляется 
постоянный ток, отрицательная полярность.
В качестве защитного газа используются смеси чистого аргона или гелия-аргона, причем последний предпочтителен для получения более глубоких глубин проникновения, что, в свою очередь, позволяет в некоторых случаях ограничить предварительный нагрев или даже сварку без нагрева соединяемых элементов толщиной до 10 мм (рис). В случае сварки в несмешанной меди, например, с маркой Cu-ETP, флюс наносится на поверхность дополнительного материала.
Сварка МИГ более эффективна, чем метод TIG, за счет немного более низкого качества сварных швов. Как и в случае метода TIG, смеси гелий-аргон используются чаще, чем чистый аргон, для облегчения плавления меди. Метод МИГ использует только медную сварку 
с постоянным током, при подключении провода электрода к положительному полюсу.
Концевые сварные швы из-за низкой ликвидности меди выполняются только в положении низкого напряжения, а угловые сварные швы в нижней и боковой, или вертикальной, технике восходящего направления. В случае угловых сварных швов обычно наблюдается повышенная пористость, вызванная более интенсивной, чем в случае стыковых сварных швов, рассеиванием тепла и, следовательно, более коротким временем пребывания жидкого металла и заточенного газа в металле сварного шва. Поэтому угловые швы должны быть сварены с силой тока на 10-20% выше, чем у стыковых соединений. Элементы толщиной до 6 мм можно сваривать без скашивания, предварительный нагрев не требуется.
Доктор Инь. Мацей Рожанский
Рис. Глубина проникновения в медный лист толщиной 10 мм, выполненный методом TIG с использованием чистого аргона в качестве защитного газа (а) и смеси 50% аргон-гелий (б) с теми же остальными параметрами сварки.
