Spawanie miedzi – Poradnik, Techniki i Wskazówki

Co to spawanie miedzi

Miedź jest szeroko stosowana w różnych branżach i spawanie miedzi jest popularną techniką łączenia tego metalu. Zarówno spawanie miedzi metodami TIG, MIG, jak i gazowe, wymagają specjalistycznej wiedzy i umiejętności. W tym artykule przedstawimy kompleksowy przewodnik po spawaniu miedzi, omawiając techniki, druty, gazy osłonowe i wiele innych istotnych informacji.

W skrócie

  • Spawanie miedzi jest powszechnie używane w przemyśle elektrycznym, hydraulicznym oraz w produkcji domowej i architektonicznej.
  • Spawanie miedzi metodami TIG i MIG jest preferowane, zapewniając skuteczne osłaniane stopionego jeziorka spawalniczego.
  • Do skutecznego spawania miedzi stosuje się druty takie jak ErCu i ErCuSi-A, zawierające dodatki krzemu i manganu.
  • Argon, hel lub kombinacja tych gazów są idealne do spawania miedzi, a hel poprawia jakość spoiny i skraca czas spawania.
  • Spawanie metodą TIG, znane także jako GTAW, oraz MIG, znane także jako GMAW, są popularnymi technikami spawania miedzi.
  • Do lutowania miedzi i stopów miedzi stosuje się luty o niższej temperaturze topnienia i odpowiednie topniki.
  • Przed rozpoczęciem spawania gazowego, ważne jest odpowiednie oczyszczenie materiału, sprawdzenie szczelności złączy i ustawienie ciśnienia na reduktorach.
  • Spawanie gazowe można wykonywać w różnych kierunkach, takich jak w lewo, w prawo lub w górę, zależnie od potrzeb spawania.

Rodzaje spawania miedzi

Spawanie miedzi można wykonywać różnymi technikami, w zależności od zastosowania. Preferowane metody to spawanie GMAW/MIG i spawanie GTAW/TIG, które umożliwiają skuteczne osłanianie stopionego jeziorka spawalniczego. Spawanie MMA może być stosowane, ale nie daje takich wyników, jak TIG i MIG. Można również stosować spawanie SMAW lub MMA i spawanie TIG lift w przypadku projektów niekrytycznych, konserwacyjnych lub zewnętrznych.

Jakim drutem spawać miedź?

Aby skutecznie spawać miedź, należy użyć drutu spawalniczego lub elektrody spawalniczej, które zawierają dodatki takie jak krzem, mangan, cyna. Druty wypełniające, takie jak ErCu i ErCuSi-A, są najczęściej sugerowane do spawania miedzi. Dzięki dodatkom krzemu i manganu, drut ErCu zapewnia płynność i dobre wyniki spawania miedzi.

Jaki gaz do spawania miedzi?

Przy spawaniu miedzi ważne jest również zastosowanie odpowiedniego gazu osłonowego. Argon, hel lub kombinacja argon-hel są idealnymi gazami do spawania miedzi. Gaz osłonowy pełni kilka istotnych funkcji podczas spawania miedzi.

Argon jest najczęściej wykorzystywanym gazem przy spawaniu miedzi. Zapewnia ochronę stopionego metalu przed kontaktu z tlenem atmosferycznym, co minimalizuje ryzyko utleniania, zmniejsza możliwość wystąpienia defektów spoiny i poprawia jej wytrzymałość.

Hel, choć mniej popularny niż argon, również jest skutecznym gazem osłonowym do spawania miedzi. Dzięki swojej niższej gęstości niż argon, hel łatwo wypiera powietrze i umożliwia pełniejsze pokrycie spawanej powierzchni gazem. To przyspiesza proces spawania i poprawia jakość spoiny.

Przy niektórych zastosowaniach można również stosować kombinację argonu i helu. Ta mieszanka gazów pozwala na optymalne dostarczenie gazu osłonowego, zapewniając zarówno dobrą ochronę spawanej powierzchni, jak i korzyści wynikające z wyższej prędkości procesu spawania.

Porównanie właściwości argonu i helu jako gazów osłonowych do spawania miedzi

GazPrzewagiWady
ArgonOdpowiednia ochrona spawanej powierzchni przed utlenianiemMinimalizacja ryzyka defektów spoinyPoprawa wytrzymałości spoinyWyższa cena w porównaniu do helu
HelSzybsze wykonanie spoinyPoprawa jakości spoinyWygasa szybciej niż argonWyższa cena w porównaniu do argonu

Spawanie TIG

Spawanie TIG, znane także jako Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), jest jedną z najpopularniejszych metod spawania miedzi. Wykorzystuje łuk elektryczny, gaz osłonowy i drut wypełniający. Metoda ta jest często preferowana przy spawaniu miedzi ze względu na precyzyjne i kontrolowane połączenia.

Podczas spawania TIG stosuje się specjalne elektrody wolframowe, które służą do generowania łuku elektrycznego. Głównym gazem osłonowym stosowanym przy spawaniu miedzi metodą TIG jest argon, choć w niektórych przypadkach używa się również helu lub kombinacji argonu z helem. Gaz osłonowy chroni spoinę spawalniczą przed wpływem powietrza i utrzymuje stabilność łuku.

MetodaGłówny gaz osłonowy
Spawanie TIGArgon, hel lub kombinacja argon-hel

Spawanie metodą MIG

Spawanie MIG, znane także jako Gas Metal Arc Welding (GMAW), to kolejna popularna metoda spawania miedzi. Wykorzystuje drut wypełniający i gaz osłonowy. Do spawania miedzi najczęściej stosuje się druty odtlenione, takie jak ER

Spawanie miedzi przez spawaczy

Lutowanie twarde miedzi i stopów miedzi

Lutowanie twarde jest skutecznym sposobem łączenia miedzi i stopów miedzi. Można używać różnych rodzajów lutów o temperaturze topnienia niższej niż 450°C. W przypadku lutowania miedzi i stopów miedzi, konieczne jest użycie topników, które pomagają w usuwaniu tlenków z powierzchni i ułatwiają lutowanie.

LutTemperatura topnienia (°C)Główne składniki
Lut miedziany710-980Miedź i fosfor
Lut srebrny620-800Srebro i miedź
Lut brązowy670-890Miedź, cyna i fosfor

Przygotowanie do spawania gazowego

Przed rozpoczęciem spawania gazowego ważne jest dokładne oczyszczenie materiału spawanego z zanieczyszczeń. Upewnij się, że powierzchnia materiału jest wolna od tłuszczu, farb, rdzy i innych zanieczyszczeń, które mogą negatywnie wpływać na jakość spoiny. Możesz użyć odpowiednich środków chemicznych, szlifierskich lub mechanicznych do oczyszczenia powierzchni.

Ponadto, zadbaj o szczelność wszystkich złączy i węży w instalacji gazowej. Sprawdź, czy nie ma wycieków, uszkodzeń lub luźnych połączeń. Upewnij się, że wszystkie elementy są prawidłowo zamocowane i nie ma możliwości niekontrolowanego wycieku gazu podczas spawania.

Ważnym elementem przygotowania do spawania gazowego są również reduktory butlowe. Reduktory są odpowiedzialne za dostarczanie gazu do palnika w odpowiednim ciśnieniu. Upewnij się, że reduktory są właściwie skalibrowane i ustawione na odpowiednie ciśnienie robocze. Przed rozpoczęciem spawania sprawdź, czy reduktory są dobrze zamocowane i zapewnij prawidłowe ustawienie ciśnienia.

Techniki spawania gazowego

Istnieją trzy zasadnicze metody prowadzenia palnika przy spawaniu gazowym: w lewo, w prawo i w górę. Spawanie w lewo polega na prowadzeniu palnika od strony prawej do lewej i nachylaniu go w kierunku spawania. Spawanie w prawo polega na prowadzeniu palnika od lewej do prawej i trzymaniu go prostopadle do spawanego rowka. Spawanie w górę odbywa się w pionowym położeniu, prowadząc palnik od dołu do góry.

MetodaOpis
Spawanie w lewoProwadzenie palnika od strony prawej do lewej i nachylanie go w kierunku spawania.
Spawanie w prawoProwadzenie palnika od lewej do prawej i trzymanie go prostopadle do spawanego rowka.
Spawanie w góręProwadzenie palnika w pionowym położeniu, od dołu do góry.

Inne techniki spawania miedzi 

Miedź można spawać za pomocą płomienia oksyacetylenowego, łuku plazmowego lub spawania oporowego. 

Spawanie plazmowe łukiem 

Stopy miedzi mogą być z powodzeniem spawane za pomocą spawania łukiem plazmowym. Do ręcznego spawania miedzi lub stopów miedzi o stosunkowo słabej przewodności cieplnej lub gdy grubość jest mniejsza niż 3 mm, najlepszym gazem do użycia jest argon.

Do automatycznego spawania cienkich materiałów miedzianych lub ręcznego spawania większych grubości preferuje się hel lub kombinacja 75% helu i 25% argonu. Miedź o wysokiej przewodności cieplnej może być również łączona przy użyciu kombinacji helu i argonu.

Spawanie z użyciem płomienia oksyacetylenowego 

Podczas spawania miedzi z użyciem oksyacetylenu preferowany jest płomień utleniający (tlenek, który tworzy się w płomieniu, osłania stopione jeziorko spawalnicze). Jednak w przypadku zastosowania topnika w obszarze spawania zaleca się płomień neutralny.

Skład chemiczny metalu podstawowego powinien odpowiadać składowi chemicznemu stosowanego drutu spawalniczego. Utrzymuj koniec drutu spawalniczego w jeziorku spawalniczym i stosuj optymalną prędkość spawania. Przy pomocy zewnętrznego płomienia palnika osłaniaj stopione jeziorko spawalnicze.

Lutowanie twarde miedzi i stopów miedzi 

Lutowanie twarde polega na łączeniu dwóch metali za pomocą spoiwa. Użycie wypełniacza o temperaturze topnienia poniżej 450°C uważa się za lutowanie.

Wypełniacz musi mieć temperaturę topnienia niższą niż metale podstawowe, ale wyższą niż 450°C. Często wymaga się, aby metal wypełniający wpłynął do cienkiej szczeliny między częścią poprzez działanie kapilarne. 

Z wyjątkiem brązów aluminiowych zawierających więcej niż 10% aluminium i stopów zawierających więcej niż 3% ołowiu, lutowanie często używa się do łączenia miedzi i stopów miedzi. Lutowanie twarde miedzi jest szeroko stosowane w przemyśle elektrycznym, w usługach mechanicznych budynków oraz w branży HVAC. 

Spawanie miedzi z drutem

Porady dotyczące spawania miedzi 

Podczas spawania miedzi należy pamiętać o pewnych fizycznych i mechanicznych właściwościach miedzi, a zwłaszcza o jej dużej przewodności cieplnej i elektrycznej. 

Miedź ma wyższy współczynnik rozszerzalności cieplnej niż stal. Miedź ma niską temperaturę topnienia (około 430°C niższą niż stal) i rozwija swoją wytrzymałość mechaniczną głównie poprzez obróbkę na zimno. W porównaniu do spawania stali, spawanie miedzi wymaga znacznie większego ciepła spoiny (1,5 do 2 razy). 

Aby uzyskać jednakową penetrację, podczas spawania miedzi można użyć materiału pomocniczego (węgla lub cienkiego metalu). Po każdym cyklu spawania należy usunąć powstałą powłokę tlenkową poprzez oczyszczenie spoiny szczotką drucianą ze stali nierdzewnej.

Bezpieczeństwo przede wszystkim 

Bezpieczeństwo powinno być na pierwszym miejscu, ponieważ spawanie miedzi jest szkodliwe. Upewnij się, że stosujesz wszystkie wymagane środki bezpieczeństwa, aby chronić siebie i sprzęt spawalniczy.

Oprócz czystego miejsca pracy, należy stosować:

Ponadto należy upewnić się, że praca odbywa się w dobrze wentylowanym miejscu, ponieważ miedź spawalnicza wydziela niebezpieczne opary. Pistolet do odsysania dymu może być również używany do zmniejszenia oparów w miejscu pracy.

Spawanie miedzi przez spawacza

Spawanie miedzi krok po kroku

Przygotuj powierzchnię 

Utrzymywanie obszaru spawania w czystości od smaru, oleju, farby, brudu i innych obcych materiałów jest określane jako przygotowanie powierzchni podczas spawania miedzi.

Dlaczego konieczne jest utrzymywanie tych cząstek poza obszarem spoiny?

Ponieważ jeśli wejdą one w kontakt z metalem, spoina może się rozdzielić. Mogą one również zawierać niebezpieczne substancje, w tym ołów, fosfor i siarkę. 

Przed rozpoczęciem spawania należy oczyścić miedź, a także obszar spoiny.

Jak należy oczyścić miedź i miejsce spoiny?

Za pomocą odpowiedniego roztworu czyszczącego i szczotki drucianej z brązu. Po szczotkowaniu drutem odtłuścić za pomocą czyszczącego środka chemicznego. Należy również pamiętać o wyeliminowaniu powłoki tlenkowej, która powstaje podczas spawania.

Wybierz odpowiedni materiał wypełniający 

Upewnienie się, że metal spoiny jest znacznie mocniejszy niż metal bazowy jest najlepszym sposobem na zapewnienie, że spoina jest mocna i trwała. Na przykład, użyj 30-70 niklu i miedzi jako materiału wypełniającego, jeżeli stop miedzi zawiera co najmniej 70% miedzi. Dzięki zawartości niklu spoina będzie mocniejsza niż metal podstawowy.

Umieść spoinę we właściwym miejscu 

Miedź może być spawana w różnych pozycjach. Jednak miedź i jej stopy najlepiej sprawdzają się, gdy są spawane od dołu. Dzięki temu łatwiej jest wykonać efektywny spaw. Ponadto, aby uzyskać udany spaw, najlepiej ułożyć komponenty w taki sposób, aby można było spawać ręką w dół.

Wybierz metodę spawania 

Trzy podstawowe metody lub procedury stosowane do spawania miedzi zostały już omówione. Na podstawie powyższych informacji powinieneś wybrać technikę spawania, która jest najbardziej odpowiednia dla danego projektu. Innymi słowy, musisz wybrać metodę spawania, która jest najbardziej odpowiednia do materiału spawalniczego i zastosowania, którego używasz.

Często zadawane pytania

Jak spawać stal nierdzewną miedzią?

Najlepszą metodą spawania miedzi ze stalą nierdzewną jest spawanie wiązką elektronów. Głównym tego powodem jest to, że spawanie wiązką elektronów jest doskonałą metodą spawania miedzi, która jest trudniejszym z tych dwóch metali do spawania.

Czy można lutować miedź z mosiądzem?

Pomimo tego, że miedź jest gęstszym i twardszym metalem niż mosiądz, można je ze sobą lutować. Aby stopić lut w miejscu połączenia dwóch metali, mosiądz wymaga jedynie więcej ciepła niż miedź.

Jaki jest najlepszy spaw do miedzi?

Zarówno MIG, jak i TIG, są zalecane do spawania wszystkich odmian miedzi i stopów miedzi. Gwarantują one najlepsze rezultaty, podczas gdy same procesy są dość proste.

Wniosek

Spawanie miedzi to popularny proces, który wykorzystuje różne techniki i gazy osłonowe. Techniki spawania miedzi obejmują TIG, MIG, MMA i spawanie gazowe. Każda z tych metod ma swoje zalety i jest wykorzystywana w zależności od potrzeb i wymagań.

Spawanie miedzi metodą TIG, znane także jako spawanie gazotungstenowe, umożliwia precyzyjne i estetyczne spawanie. Spawanie miedzi metodą MIG, czyli spawanie gazem ochronnym, jest szybsze i bardziej produktywne. Spawanie miedzi gazowe to kolejna metoda, która jest stosowana do łączenia miedzianych rur i konstrukcji. Lutowanie twarde jest również popularnym sposobem łączenia miedzi i stopów miedzi, szczególnie w przypadku miedzianych rur.

Podczas spawania miedzi ważne jest również zastosowanie odpowiednich materiałów i narzędzi. Do spawania miedzi stosuje się specjalne druty spawalnicze oraz odpowiednio dobrane gazy osłonowe, takie jak argon, hel lub argon-hel. Przy lutowaniu twarde, stosuje się topniki i luty o niższej temperaturze topnienia. Przygotowanie materiału spawanego i odpowiednie ustawienie sprzętu spawalniczego są również kluczowe dla osiągnięcia najlepszych wyników.

Podsumowując, spawanie miedzi to wszechstronny proces, który pozwala na łączenie różnych elementów wykonanych z tego metalu. Istnieje wiele technik spawania i lutowania miedzi, a wybór odpowiedniej zależy od potrzeb i specyfiki projektu. Dlatego warto znać różne techniki i metody, aby w pełni wykorzystać potencjał spawania miedzi i uzyskać najwyższą jakość połączeń miedzianych.

O autorach

Author Image

Artur Kowalski

Jestem certyfikowanym ekspertem ds. spawania i twórcą DobrySpawacz.com, bloga, na którym dzielę się ponad 30-letnim doświadczeniem w branży spawalniczej. Skontaktuj się ze mną pod adresem [email protected] w razie potrzeby pomocy.