Сварка чугуна

Сварка чугуна

Подробности

В настоящее время применение газовой сварки чугуна ограничивается главным образом ремонтными работами. Ее применяют для Исправления сломавшихся литых чугунных деталей, заполнения раковин, образовавшихся во время литья, наплавки изношенных частей и устранения различных внешних дефектов.

Исправление дефектов в чугунных деталях может производиться без предварительного подогрева или с подогревом (местным и общим). Способ сварки чугуна без предварительного подогрева называется холодным способом, а с предварительным подогревом всего изделия — горячим способом. Если перед сваркой производится подогрев не всей детали, а только части ее, то такой способ сварки называется полугорячим.

Для правильного ведения процесса сварки надо иметь в виду следующие свойства чугуна.

1.            Возникающие при быстром нагреве И охлаждении чугуна внутренние напряжения могут вызвать появление трещин и даже разрывов.

2.            При быстром охлаждении нагретого чугуна он отбеливается, шов после этого не поддается механической обработке режущим инструментом.

3.            В расплавленном состоянии чугун быстро окисляется и покрывается окислами, температура плавления которых может быть выше температуры плавления чугуна.

4.            При нагреве чугун сразу переходит из твердого состояния в жидкое, а при охлаждении, наоборот,— из жидкого в твердое, вследствие чего газы не успевают полностью выделиться из металла и шов получается игористым.

5.            Чугун более жидко плавкий, чем сталь, поэтому сварку его желательно проводить только в нижнем положении.

Из всех сортов чугуна наиболее успешно и качественно сваривается газовой сваркой серый чугун.

Для сварки чугуна выбирают наконечник горелки из расхода 100—120 л/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Пламя устанавливается нормальным или с небольшим избытком ацетилена. Окислительное пламя недопустимо, так как оно вызывает сильное выгорание кремния и марганца с последующим образованием в шве включений белого чугуна.

В качестве присадочного металла берут чугунные стержни диаметром от б до 12 мм, длиной 400—700 мм. Для сварки массивных деталей с подогревом применяют стержни марки А по ГОСТ 2671-44 (углерода —3,0—3,6%, кремния — 3,0—3,5%, марганца 0,5—0,8%, серы —не более 0,08%, фосфора — 0,2—0,5%), а во всех остальных случаях — стержни марки Б по этому же госту (отличаются от марки А только содержанием кремния —3,6—4,8%). Поверхность стержней должна быть чистой.

Для удаления получающихся при сварке окислов железа, марганца и кремния применяется порошкообразный флюс, состоящий из 23% прокаленной буры, 27% углекислого натрия безводного и 50% азотнокислого натрия или только из измельченной прокаленной буры.

При толщине стенок чугунных изделий больше 8—10 мм варка, во избежание не провара, производится с предварительным скосом кромок. Скашивание кромок выполняется обычно с одной стороны, т. е. делается V-образная разделка. Х-образная разделка применяется сравнительно редко, так как подготовка кромок 'с обратной стороны не всегда доступна. Разделка шва производится на всю толщину стенки под углом 90°. Кромки разделываются, как правило помощью зубила, причем стружка, снимаемая зубилом, должна быть небольшой толщины (0,8—1 мм), так как сильные удары молотком по зубилу при снятии стружки большой толщины могут привести к образованию трещин.

При восстановлении изделия следует отдельные части собрать и закрепить хомутами или винтовыми стяжками так, чтобы было плотное соприкосновение плоскостей по излому и была обеспечена возможность свободного подхода горелкой.

Концы трещин нужно засверливать, чтобы при сварке они не распространялись дальше в тело детали. Если трещина не доходит до края детали на небольшое расстояние, то целесообразно разделку довести до конца. Трещину разделывают вначале путем просверливания ряда отверстий вдоль нее, а затем оставшиеся между сверлениями перемычки вырубают зубилом. Сверление производится не на всю глубину трещины, а так, чтобы прошла насквозь лишь вершина конуса сверла. Диаметр сверла берут равным толщине завариваемой стенки.

Все части изделия вблизи шва должны тщательно очищаться от краски, окалины, ржавчины, следов масла, песка и прочих загрязнений, так как попадание их в металл шва вызовет пористость шва и шлаковые включения в нем.

Выбор способа сварки чугуна (с подогревом или без подогрева) в основном определяется сложностью конструкции исправляемой детали, местом расположения дефекта, толщиной стенки изделия и его размерами.

Сварка без подогрева применяется только для таких деталей, которые во время сварки могут свободно расширяться. Например, при сварке рычага вследствие отсутствия жесткости конструкции и небольших размеров детали неравномерный нагрев и усадка металла не будут вызывать развития напряжений в изделии.

Частичный подогрев требуется в том случае, когда металл в месте сварки не может свободно расширяться при нагреве.

Подогрев детали производится в таком месте, чтобы кромки в месте сварки предварительно разошлись. На фиг. 65, б приведен простейший пример применения частичного подогрева. Если сварить указанную раму без подогрева, то металл шва при остывании будет испытывать растяжение.

Так как чугун плохо сопротивляется растяжению, то при остывании может появиться трещина в шве или рядом с ним. Если же перед сваркой нагреть раму в точках 2, то в этих местах металл будет расширяться и кромки в точке / разойдутся. При остывании после сварки все три бруса будут сокращаться в одинаковой степени, и шов не будет испытывать растяжения. Частичный подогрев производится горелкой или Паяльной лампой до температуры 500—600° С.

Все детали сложной формы, имеющие неодинаковое сечение стенок, ребра, отверстия и так далее, во избежание появления в I них трещин от неравномерного нагрева и охлаждения нужно сваривать с применением предварительного полного подогрева до 500—600°С (темно-красное каление). К числу таких изделий следует отнести шкив с ободом большой жесткости, блоки двигателей внутреннего сгорания, цилиндровые крышки автомобильных двигателей и дизелей с трещинами в перемычках между клапанными гнездами; цилиндры нефтяных насосов с трещинами между перемычками, корпусы насосов, паровозные цилиндры, станины механических прессов, полиграфических машин и др.

Подогрев должен вестись медленно с тем, чтобы обеспечить равномерное нагревание всех частей детали.

Предварительный подогрев может осуществляться в разборных железных коробках, горнах* в ямах и печах различного типа (газовых, электрических и других).

Нагрев в железных коробках применяется при небольшом объеме ремонтных работ или когда приходится сваривать детали, резко отличающиеся друг от друга как по форме, так и по размерам. Для подогрева свариваемых деталей изготовляют из кровельного железа коробку; между свариваемым изделием и стенками коробки должен быть зазор 100—200 мм (чем крупнее изделие, тем большим должен быть зазор). По всей площади в листах пробивают отверстия для поступления воздуха. Изделие укладывают в коробку так, чтобы имелся удобный доступ к разделке шва, затем в зазор между стенками изделия и коробки засыпают раскаленный древесный уголь и деталь сверху закрывают асбестовым или железным листом. После прогрева изделие сваривают, приоткрыв лист и обнажив разделку шва.

Деталь можно подогревать в разборном горне, сложенном из кирпича. Горн, в зависимости от формы детали, может быть прямоугольным или круглым. Габариты горна должны быть таковы, чтобы между стенкой изделия и горна был промежуток 200—250 мм. После установки свариваемого изделия 1 в горн засыпают древесный уголь 2 так, чтобы изделие было полностью покрыто топливом. Затем горн закрывают сверху асбестом или, в крайнем случае, листовым железом. В стенках горна делают отверстия для поступления воздуха.

Продолжительность и температура нагрева регулируются с помощью открывания или закрывания отверстий 4. После прогрева изделие сваривают, обнажив разделку шва. Иногда нагрев изделия производят в ямах, вырытых в полу мастерской и выложенных огнеупорным кирпичом. Изделие закладывают в яму, засыпают древесным углем, а затем закрывают асбестом. Когда деталь достаточно нагреется, производят сварку.

Уголь должен иметь среднюю грануляцию (35X35, 50x50 мм) с примесью не более 5% мелочи, которая ухудшает горение. Не следует брать еловый уголь, который тушит горелку, а также каменный уголь — во избежание загрязнения металла серой и перегрева металла. Лучше всего брать березовый древесный уголь.

При сварке температура нагрева изделия должна поддерживаться постоянной (500—600°С). В случае значительного понижения температуры изделия сварку необходимо прекратить и вновь его подогреть. Место сварки должно быть очищено от угля и пепла.

В начале сварки пламя горелки устанавливается почти вертикально, а когда кромки начинают плавиться, то горелку устанавливают под углом, соответственно толщине свариваемого металла. Ядро пламени должно находиться от поверхности расплавленного металла на расстоянии 3—6 мм. Сварку производят отдельными участками. Для этого кромки расплавляются на длине 25—50 мм. Если в расплавленном металле сварочной ванны наблюдаются ярко светящиеся точки, то это указывает на наличие в нем посторонних включений: окислов, шлака, песка и других загрязнений, от которых следует очищать ванну. Для этого на кромки, нагретые до температуры 750—850° С, насыпают тонким слоем флюс и оплавляют его наружной частью пламени (факелом). При этом флюс плавится равномерно, образуя по всей поверхности разделки слой жидкого шлака. После очистки ванны конец нагретого стержня обмакивают в банку с флюсом. Флюс налипает на конец стержня и, следовательно, вносится в ванну. Стержень погружается в ванну лишь после того, как на его конце образуется капля жидкого металла. Слой жидкого металла на поверхности кромок должен быть небольшим — 0,1—1 мм. В этом случае можно наплавлять металл стержня, не создавая глубокого проплавления основного металла. Такой метод сварки обязательно должен применяться при сварке тонкостенных изделий.

Ванну все время помешивают стержнем для удаления из нее окислов и газов. Нельзя часто вынимать стержень из ванны.

Сварка должна производиться быстро, всякая излишняя задержка горелки на одном месте шва приводит к выгоранию углерода и кремния. Пламя горелки в течение всего процесса сварки должно закрывать расплавленный металл; нельзя пламя отводить в сторону. Если металл ванны слишком нагрелся, то горелку можно немного приподнять, но так, чтобы поверхность ванны была покрыта восстановительной частью пламени. Необходимо все время следить за видом пламени, не допуская избытка кислорода или большого избытка ацетилена.

Расплавляя чугунный стержень, ванну заполняют по всему сечению шва на участке указанной длины. После заварки первого участка переходят к нагреву и заполнению второго участка и т. д.

Сварка чугуна возможна в нагретом состоянии при вертикальном положении шва. Шов заполняют снизу вверх.

Не следует делать швов с усилением. Поверхность шва должна тщательно обрабатываться в процессе сварки. Для этого поверхность шва прогревают горелкой, посыпают флюсом и подвергают механической зачистке. Зачистка осуществляется путем трения боковой поверхностью присадочного стержня по разогретой поверхности с одновременным прогревом горелкой. При зачистке с поверхности удаляются шлак, брызги и излишек наплавленного металла. Сваренная поверхность должна быть ровной и не отличаться по виду от основного металла.

После сварки деталь должна медленно и равномерно остывать вместе с печью или горном. Горн сверху накрывают листами асбеста, а боковые отверстия для подвода воздуха плотно закрывают. Вынимать изделие из печи или горна можно лишь после полного охлаждения. Медленное и равномерное охлаждение изделия предотвращает появление трещин, коробление и отбеливание чугуна.

Изделия сложной конфигурации можно сваривать без подогрева или только с частичным подогревом до 300—400° С, но тогда вместо чугунных стержней применяется латунная или бронзовая присадочная проволока, температура плавления которой не превышает 850— 900° С. Эта температура ниже температуры плавления чугуна (1100—1250°С), и поэтому при сварке чугуна латунью кромки изделия не расплавляются, а только подогреваются до 900—950° С (вишнево-красный цвет). После нагрева до указанной температуры на кромки наносится расплавленный металл присадочной латунной проволоки. Такой способ сварки иногда называют паянием чугуна латунью.

Этот способ ремонта чугунных изделий проще и дешевле, чем сварка с полным подогревом всего изделия. Шов получается более вязким и прочным, чем при горячей сварке, он легко обрабатывается. Так как ремонтируемое изделие не подвергается сильному нагреву, то в нем не возникают большие напряжения и деформации. Этим способом можно ремонтировать детали из ковкого чугуна. Ковкий чугун обычным способом сваривать нельзя по той причине, что после расплавления в процессе сварки он теряет присущее ему свойство выдерживать ударные нагрузки (шов становится хрупким).

Мощность сварочного пламени берут из расчета 60—75 л/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла; пламя нормальное.

В качестве присадочной проволоки берется латунь следующего состава: меди 59—61%; цинка 38—40%; олова 0,9—'1,1%; никеля до 0,5%; железа 0,5—1%; марганца 0,4—0,8%; может быть взята также латунь марки Л62.

При сварке применяется флюс следующего состава: плавленой буры 70%; поваренной соли (хлористый натрий) 20% и борной кислоты 10%. Можно применять только буру или смесь буры и борной кислоты в равных количествах.

Кромки изделия при толщине металла более 6 мм окашивают под углом 90° без притупления. При толщине металла более 15 мм рекомендуется делать скос ступенчатым. Для получения высокой прочности соединения ширина шва на верхней кромке должна составлять 3—4 толщины свариваемого металла.

Сварку начинают с нагрева кромок до температуры красного каления. Затем конец латунного прутка нагревают и опускают в банку с флюсом. Пруток, покрытый флюсом, нагревают до расплавления и слегка натирают им (лудят) кромки детали. Лужение выполняется отдельными участками, причем латунь должна растекаться тонким слоем по кромке. Если латунь не растекается, а скатывается в виде шариков, то это значит, что чугун недостаточно нагрет. После лужения весь шов постепенно заполняется латунью до требуемой толщины. Конец проволоки время от времени погружают в банку с флюсом. Нагрев прутка и чугуна должен производиться так, чтобы конец ядра пламени находился от поверхности металла на расстоянии 10—15 мм.

Сварка модифицированного чугуна со сфероидальным графитом осложняется повышенной склонностью его к закаливаемости и отбелу, а также трудностью получения сфероидального графита.

Для предотвращения закалки необходим предварительный подогрев изделия до температуры не менее 650° С.

Сфероидальная форма графита получается при применении стержней с содержанием магния не менее 0,07%.

Рекомендуются стержни следующего состава: углерода 3,3— 3,8%; кремния 3,5—4%; марганца 0,45%; хрома 0,05%; магния 0,07—0,14%; фосфора не более 0,07%.

Наконечник горелки выбирают исходя из расхода 60 л ацетилена в час на 1 мм свариваемой толщины. Пламя берется нормальное или с небольшим избытком ацетилена.

Легированные чугуны варятся так же, как и серые, не требуют применения присадочных стержней того же состава, что и свариваемый металл.


Читайте также



Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

Газосварщик  

   
© ALLROUNDER