Сварка чугуна
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 16:11
- Просмотров: 22872
СПОСОБЫ СВАРКИ ЧУГУНА
Чугуны представляют собой железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода более 1,7%. Углерод в чугуне может находиться или в связанном состоянии в виде карбидов железа, или в свободном состоянии в виде графита. В зависимости от этого чугуны подразделяются на белые и серые. В белых чугунах углерод находится только в связанном состоянии, в серых главным образом в свободном. К особой группе серых чугунов относятся ковкие чугуны, получающиеся из белых путем длительного отжига (томления). Кроме железа и углерода, в чугунах содержатся кремний, марганец, сера и в чугунах легированных чугунах также могут содержаться, ванадий и другие элементы. Белые чугуны получают скорости охлаждения отливок. Они отличаются большой твердостью и хрупкостью, вследствие чего редко применяются в изготовления производственных изделий и идут главным образом для передела в сталь. Серые чугуны обычно содержат повышенное количество кремния, способствующего графитизации углерода, и получаются путем медленного охлаждения отливок. Они более мягкие и менее хрупкие. Из серого чугуна отливаются различные детали машин. Сварка чугуна применяется, главным образом, при ремонте различных чугунных изделий и при исправлении дефектов, полученных в процессе литья (заварка трещин, образовавшихся или во время литья изделия, или в результате эксплуатации изделия; заварка раковин и пор в отливках; наплавка изношенных поверхностей чугунных деталей). Сварка чугуна значительно сложнее сварки сталей. Для получения при сварке чугуна качественного сварного соединения, равноценного по механическим свойствам основному металлу, необходима более сложная технология, чем при сварке многих легированных сталей. Трудности сварки чугуна обусловлены следующими причинами: 1) низкими пластическими свойствами чугуна, из-за чего при усадке шва возникают высокие остаточные напряжения и даже трещины; ни образованием закалочных и отбеленных пластическими свойствами чугуна, из-за чего при усадке шва возникают высокие остаточные напряжения и даже трещины; образованием закалочных и отбеленных структур при быстром охлаждении; ни наличием графита, легко вступающего в соединения с кислородом, попадающим в металл шва из воздуха. Образующийся при этом газ - окись углерода - вызывает значительную пористость шва. Выбор способа сварки чугуна зависит от условий производства, характера деталей и исправляемых дефектов, а также требований, предъявляемых к качеству сварного соединения. В практике применяют несколько способов, которые можно разделить на две группы: холодную и горячую сварку чугуна и со стабилизирующими. Холодная сварка чугуна производится следующими электродами: а) чугунными со специальными толстыми покрытиями; б) стальными низкоуглеродистыми со стабилизирующими покрытиями; электродами из никелемедного оплата; медными электродами. Сварка чугунными электрода металл имеет отбеленную структуру и содержит много мелких трещин. Шов и прилегающий к шву участок практически не поддаются механической обработке обычным режущим инструментом. Некоторые предприятия разработали специальные покрытия для чугунных электродов. Пр использовании таких покрытий и определенной технологии сварки сварной шов и переходная зона имеют структуру серого чугуна, без газовых и шлаковых включений. Технология сварки и состав покрытий должны способствовать уменьшению скорости охлаждения шва. Кроме того, с покрытиями должны вводиться в шов элементы, способствующие графитизации углерода, т. е. получению структуры серого чугуна. В некоторых случаях электродные стержни изготовляют из аустенитного никелевого чугуна, содержащего 20-30% никеля, или из медно никелевого чугуна. Применение стержней из аустенитного чугуна способствует получению мягких швов с аустенитной структурой, легко поддающихся обработке. Высокое содержание хорошего графитизатора - никеля препятствует отбеливанию чугуна в участках шва, прилегающих к переходной зоне. Технология сварки должна обеспечивать малую скорость охлаждения шва. Для этого сварку ведут при непрерывным наложением валиков большого сечения. Длинные разделки дефектов разбивают на участки 30-50 мм и заваривают последовательно каждый участок. Охлаждают небольшие де тали в золе, шлаке или песке. У больших деталей швы закрывают асбестовыми листами. При сварке чугунными электродами весьма желателен подогрев детали или места сварки до 300-400°С. Такой подогрев способствует уменьшению скорости охлаждения и получению мягких швов. Сварка стальными низкоуглеродистыми электродами В практике очень часто при холодной сварке чугуна применяют электроды из стальных низкоуглеродистых стержней марки Св-0,8, Св-0,8А (ГОСТ 2246-60) с меловым покрытием. Вследствие чрезвычайной простоты этот способ имеет широкое применение Однако этот способ не обеспечивает достаточно качественного соединения. Наплавленный металл обогащается углеродом из расплавленных участков кромок чугуна. Содержание углерода в различных точках шва оказывается неодинаковым: его тем меньше, чем дальше рассматриваемая точка отстоит от линии расплавления. Вследствие высокого содержания углерода в нижних слоях наплавленного металла образуется структура отбеленного чугуна, в верхних слоях происходит частичная или полная закалка. Отбеливание и закалка обусловливают большую твердость, низкую пластичность и плохую обрабатываемость шва. Наиболее слабым местом при этом является переходная зона. Для получения менее твердых швов сварку необходимо вести с возможно меньшим проплавлением кромок (тонкими электродами при малой силе тока). Заварку дефектов рекомендуется вести в несколько слоев при небольшом сечении каждого слоя. Для увеличения прочности соединения рекомендуется свариваемые кромки перекрывать металлом шва (фиг. 100). Часто при ремонте толстостенных изделий холодную сварку чугуна стальными электродами производят с постановкой завертышей. Для этого в свариваемых кромках сверлят отверстия, нарез ют резьбу и ввертывают завертыши из малоуглеродистой стали. Диаметр завертышей берется в зависимости от толщины стенки. Если толщину стенки обозначить через диаметр берут равным 0,3-0,4 8. Количество завертышей принимается таким, чтобы их прочность составляла примерно 50% от прочности стенки свариваемой детали. Завертыши размещают в шахматном порядке. Рекомендуемая глубина завертывания равна 1,0-1,5 d, высота выступающей части 0,5-1,0 d. При сварке сначала обваривают завертыши, а затем заплавляют разделку обычным способом. Наряду с меловыми электродами для сварки чугуна при увеличение сечения шва при сварке чугуна стальными электродами применяются также стальные толсто покрытые электроды. Несколько лучшие результаты получаются при применении электродов типа УОНИ-13/45. Однако и в этом случае швы обладают повышенной твердостью и пониженной пластичностью. П. С. Елистратов разработал специальные стальные электроды марки СЧС для сварки чугуна. Покрытие из 50% мрамора, 50% гематита и жидкого стекла наносится на стержни из проволоки Св-08 или Св-08А. Вес покрытия составляет 40% от веса стержня. Благодаря окислительному действию гематит и ильному выгоранию углерода наплавленный металл получается в виде мягкой стали. При многослойной сварке электродами СЧС очистка от шлака второго и последующих слоев затруднена. Во избежание этого затруднения рекомендуется следующий прием: первый и второй слои непосредственно на чугун следует накладывать с помощью электродов СЧС, последующие же слои с помощью электродов СЧС с малым весом покрытия (10-15%), электродов УОНИ-13/45 или даже меловых электродов. В последние годы все более широкое применение получают электроды из стальных малоуглеродистых стержней с покрытием, обеспечивающим получение швов с составом и структурой, соответствующими серому чугуну. Основными компонентами таких покрытий являются графит и ферросилиций. Например, покрытие электродов СЧЧ содержит графита 60% и ферросилиция 40%. Вес покрытия составляет 30-35% от веса стержня. При сварке рекомендуется подогрев до 200-300°С. Сварка электродами из никелемедного сплава На некоторых заводах применяются электроды из никелемедного сплава, содержащего примерно 30% меди и 65% никеля. При использовании таких электродов швы получаются с небольшой твердостью, легко обрабатывающиеся, а большое содержание никеля предупреждает отбеливание в переходном участке. Во избежание пористости применяют покрытия, никелем типа МНЧ-1, состав которого (в %):
Сварка ведется на постоянном токе прямой полярности. Прочность соединений при сварке электродами из никелемедного сплава невысокая. В переходном участке из-за большой усадки никелемедного сплава часто образуются микроскопические трещины. Основное преимущество сварки такими электродами хорошая обрабатываемость швов. Поэтому этот способ применяют при заварке небольших раковин, механической обработке отливок. Для уменьшения вероятности образования трещин сварку (или наплавку) никелемедным сплавом ведут электродами небольшого диаметра 3-4 мм электродами и тонкими валиками. Сварка медными электродами. Широкое применение при холодной сварке чугуна имеют медные электроды. Обычно такие электроды представляют медные стержни диаметром 3-6 мм, обернутые жестью толщиной 0,3 - 0,5 мм, с покрытием. В некоторых случаях применяют медные трубки с железным сердечником, наплавленные такими электродами (при правильном ведении сварки), легко обрабатываются/Участок отбеленной структуры имеет небольшие размеры и поэтому не затрудняет обработку. Прочность соединения несколько большая, чем при сварке стальными электродами. Однако швы могут получаться пористыми, особенно возле линии сплавления с чугуном. Для уменьшения пористости рекомендуется применение флюсов или специальных покрытий. Простейшим флюсом может быть пережженная бура, а простейшим покрытием - с добавкой буры. Инженер Поляков В. М. (УЗТМ) предложил пользоваться медными электродами без обертки из жести, но с покрыт ем следующего состава: Титановая руда . . 5 вес. частей Графит Ферросилиций. . . 50 » Алюминий в порошке 15 » 20 вес. частей Мрамор . . . . .15 » Плавиковый шпат 10 » Широко известны электроды Титановая руда . . 5 вес. частей 50Алюминий в порошке 15 »220 вес. частей Мрамор . . . . .15 » Плавиковый шпат 10 » Широко известны электроды Московского опытного сварочного завода типа ЗЧ-1 с составом покрытия (в %): 10-12/100 в. ч. Сварка такими электродами выполняется на постоянном шпат . .7,5.
6 Жидкое стекло . . . . 10-12/100ия способствуют мелкокапельному переносу электродного металла и этим самым стабилизируют процесс сварки, защищают расплавленный металл от окисления, обеспечивают раскисление и легирование металла шва, способствуют улучшению устойчивости горения дуги.
В результате при удачном подборе покрытий и правильном выполнении процесса сварки сварные швы получаются совершенно плотные, достаточно прочные, легко обрабатываемые обычным режущим инструментом. Сварку медными электродами следует вести при умеренной силе тока тонкими валиками. Медные электроды выбираются небольшого диаметра (3-4 мм). Выбор рода тока зависит от состава покрытия. Однако в большинстве случаев лучшие результаты получаются при применении постоянного тока обратной полярности. А. Г. Назаров разработал способ холодной сварки чугуна комбинированным пучком электродов, состоящим из стальных толсто покрытых электродов и медных стержней, связанных вместе. Лучшие результаты получаются при применении стальных электродов с покрытиями УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 или К-5. Рекомендуются пучки, состоящие из одного стального электрода диаметром 3-4 мм и двух медных стержней такого же диаметра. Весьма желательно в пучок добавлять латунный пруток диаметром 1,5-3 мм или полоску сечения от 4 до 9 мм2. А. Г. Назаров рекомендует при сварке вести пучок с наклоном к детали под углом 35-45° (в направлении сварки). Конец электрода должен совершать поперечные дугообразные колебания. При холодной сварке чугуна любыми электродами важное значение имеет подготовка под сварку: правильная разделка кромок, зачистка кромок от различных загрязнений, от формовочного песка на поверхности и т. д.
ГОРЯЧАЯ СВАРКА ЧУГУНА
Горячая сварка чугуна - сложный, но весьма эффективный способ, обеспечивающий получение высококачественных соединений, по прочности равных основному металлу. Работы по сварке делятся на следующие операции: 1) механическая обработка места сварки; 2) формовка места сварки; 3) нагрев дет ли; 4) сварка; 5) охлаждение детали после сварки. Механическая обработка состоит в разделке порока - раковины или трещины. Характер разделки определяется видом порока и детали. При этом необходимо учитывать, что горячая сварка возможна только в нижнем положении. В большинстве случаев применяют V-образную разделку с параллельными кромками в верхней части и плавными закруглениями углов. Разделки преимущественно делаются односторонние. Формовка производится для предупреждения вытекания жидкого металла из разделки. При этом разделка обкладывается графитовыми пластинами, закрепляемыми формовочной массой. При формовке большие разделки делятся на участки с площадью до 50 см2 для возможности заварки отдельными участками.
Нагрев места сварки производится до 600-700°С в специальных временных горнах или в специальных нагревательных печах. Важно обеспечить равномерный нагрев места сварки. Сварку можно производить и по способу Славянова, и по способу Бенардоса. В обоих случаях заварку порока производят Гор чая сварка чугуна отдельными участками с таким расчетом, чтобы на всей площади завариваемого участка металл был в жидком состоянии. В качестве электродных стержней и присадочных прутков применяются чугунные прутки марки А и Б по ГОСТ 2671-44 диаметром 5-12 мм (табл. 69). При сварке по способу Славянова рекомендуется применять толстые покрытия. Такое покрытие, разработанное сварочным комбинатом.
При сварке непокрытыми электродами или при сварке по способу Бенардоса рекомендуется применять флюсы.
В качестве флюса может применяться и чистая бура. Покрытия и флюсы способствуют получению плотных швов без пор и шлаковых включений. После сварки деталь закрывается асбестом. Охлаждаться детали должны медленно, в течение нескольких часов.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи