Lernen Sie das Schweißen von Kupfer und Edelstahl

1. Überblick

Die Schweißen von Kupfer und rostfreiem Stahl ist ein gängiges Verfahren, das jedoch auch einige Herausforderungen mit sich bringen kann. Eine der Hauptschwierigkeiten beim Schweißen dieser beiden Werkstoffe ist die Anfälligkeit für Kupfereindringrisse.

Um Penetrationsrisse zu vermeiden, sollten zwei Schritte unternommen werden:

• Wählen Sie ein geeignetes Schweißverfahren und verwenden Sie eine niedrige Schweißenergie.
• Wählen Sie geeignete Zusatzwerkstoffe aus, kontrollieren Sie Elemente, die zu niedrig schmelzenden Eutektika neigen, wie S, P und O, und fügen Sie der Schweißnaht Elemente wie Al, Si, Mn, V, Mo, Ni und andere zu.

Durch Befolgung dieser Schritte kann das Risiko von Einbrandrissen beim Schweißen von Kupfer und Edelstahl minimiert werden.

2. Verfahren zum Schweißen

Manuelles Lichtbogenschweißen

Beim Lichtbogenhandschweißen von Kupfer und rostfreiem Stahl ist es wichtig zu beachten, dass die Auswahl eines austenitischen Elektrode aus rostfreiem Stahl kann die Wahrscheinlichkeit der thermischen Rissbildung erhöhen.

Aus diesem Grund ist es ratsam, ein Nickel-Kupfer-Produkt zu wählen. Schweißdraht (70% Nickel und 30% Kupfer), oder eine Elektrode aus einer Nickelbasislegierung. Eine Alternative ist die Verwendung einer Kupferschweißen Stange (T237).

Weiterführende Lektüre: Wie wählt man den richtigen Schweißdraht?

Beim Schweißen empfiehlt sich eine schnelle Schweißtechnik mit kleinem Durchmesser und niedrigem Strom, ohne den Lichtbogen zu schwingen. Der Lichtbogen sollte außerdem zur Kupferseite hin geneigt sein, um das Risiko von Einbrandrissen zu verringern.

Unterpulverschweißen

Beim Unterpulverschweißen von Kupfer und Edelstahl geht es in erster Linie um Risse und Porosität.

Um diese Probleme zu minimieren, ist es wichtig, die Oberflächen der Schweißteile und Schweißdrähte vor dem Schweißen gründlich zu reinigen.

Für Schweißnähte mit einer Dicke von 8 bis 10 mm wird in der Regel eine V-förmige 70°-Rille verwendet. Der Nutwinkel auf der Kupferseite beträgt 40°, der Winkel auf der Seite aus nichtrostendem Stahl (1Cr18Ni9Ti) beträgt 30°.

Es wird ein Flussmittel HJ431 oder HJ430 (das 2 Stunden lang bei 200 °C eingebrannt wird) und ein Kupferdraht empfohlen. Ein bis drei Nickeldrähte oder Drähte aus einer Nickel-Kupfer-Legierung sollten in die Rille gelegt werden.

Außerdem sollte eine höhere Schweißenergie verwendet werden, und es sollte ein Kupfer-Zoll-Pad mit Kühlwasser verwendet werden. Der Schweißdraht sollte zur Kupferseite zeigen und 5 bis 6 mm von der Rillenmitte entfernt sein.

Prozessparameter des Unterpulverschweißens von reinem Kupfer und rostfreiem Stahl

Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen (WIG)

Gute Schweißverbindungen können erreicht werden, wenn WIG-Schweißen wird bei Kupfer, seinen Legierungen und Edelstahl eingesetzt. Zufriedenstellende Ergebnisse lassen sich jedoch nur erzielen, wenn die entsprechenden Verfahren beherrscht werden. Bei den hergestellten Verbindungen handelt es sich in erster Linie um Stumpf- und Eckverbindungen in einer Nut. Auf der Kupferseite gibt es keine Nut, und auf der Edelstahlseite ist es am besten, eine halbe V-Nut zu öffnen.

Vor dem Schweißen sollte die Oberfläche des Schweißstücks gereinigt werden, und das Flussmittel (70% H₃BO₃21% Na₂B₄O₂, 9% CaF₂) auf die Vorder- und Rückseite aufgetragen werden. Nach dem Trocknen wird die Schweißung durchgeführt.

Versuchen Sie, eine Monel-Legierung (70% Ni, 30% Cu) oder Kupfer zu verwenden. Legierungsschweißen Draht, der Silizium und Aluminium enthält, wie HS221, QAI9-2, QAI9-4, QSi3-1, QSn4-3, usw. Beim WIG-Schweißen sollte der Wolframlichtbogen zur Kupferseite hin ausgerichtet sein und einen Abstand von 5 bis 8 mm von der Rillenmitte einhalten, um die Menge des geschmolzenen Edelstahls zu kontrollieren.

Die meisten Schweißmaterialien sind Kupferschweißdraht, Kupfernickelschweißdraht oder aluminiumhaltiger Bronzeschweißdraht, der die mechanischen Eigenschaften des Schweißguts verbessert und Kupfereindringrisse verhindert. In der Regel wird schnelles Schweißen ohne Schwingen angewendet. Wenn die Argon-Lichtbogenschweißen Wenn ein Hartlötverfahren verwendet wird, sollte die Schmelzmenge auf der Edelstahlseite so weit wie möglich reduziert werden, so dass sie einer Hartlötverbindung für Edelstahl und einer Schmelzschweißverbindung für die Kupferseite entspricht.

Die Prozessparameter für das WIG-Schweißen zwischen Messing und Edelstahl sind in der nebenstehenden Abbildung dargestellt.

WIG-Schweißen von Messing H62Sn-1 und rostfreiem Stahl 1Cr18Ni9Ti

Gasschweißen

Wenn Gasschweißen für Kupfer und rostfreien Stahl verwendet wird, ist die Flammentemperatur des Gasschweißens nicht so hoch wie die eines Lichtbogens. Dies kann zu einem ungleichmäßigen Aufschmelzen der Grundmetalle auf beiden Seiten aufgrund ihrer unterschiedlichen Schmelzpunkte führen, was eine breitere Wärmeeinflusszone, eine stärkere Verformung und sogar ein Nichtschmelzen zur Folge hat.

Zum Schweißen von reinem Kupfer und rostfreiem Stahl 18-8 werden in der Regel Schweißdrähte wie HSCuZn-2, HSCuZn3 und HSCuZnNi verwendet. Beim Neutralflammenschweißen wird 301-Schweißpulver (Hartlöten Pulver) oder Borax.

Ist die Schweißnaht lang, kann vor dem Schweißen eine Messingschicht auf die Rillenoberfläche auf einer Seite des nichtrostenden Stahls aufgebracht werden.

Hartlöten

Wenn Hartlöten von Kupfer und rostfreiem Stahl wird hauptsächlich Lot auf Silberbasis verwendet, z. B. HL302, HL309, HL312, usw. Das Verfahren ist dem allgemeinen Hartlöten ähnlich.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Temperatur auf einer Seite des rostfreien Stahls nicht zu hoch sein darf und die Wärmequelle während des Erhitzens auf die Kupferseite ausgerichtet sein muss.