Сварка чугуна

Сварка чугуна

Подробности

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.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER