Сварка чугуна - Технологические особенности сварки чугуна
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 16:11
- Просмотров: 24192
Чугуны представляют собой железоуглеродистые сплавы, в которых содержание углерода превышает 1,7%. Чугуны, применяемые в промышленности и строительстве, имеют обычно следующие примеси: 2,0...4,0% углерода, 0,5..1,6% марганца, 0,5...4% кремния, 0,02... 0,2% серы и 0,02...0,2% фосфора. Специальные чугуны имеют также различные легирующие примеси: никель, хром, медь, титан, алюминий. Углерод в чугуне может находиться в виде карбида Fe3C (первичный и вторичный цементит). Такой чугун, называемый «белым чугуном», обладает повышенной твердостью и плохо поддается механической обработке. В сером чугуне углерод находится в свободном состоянии в виде прослоек графита и только частично может быть в виде вторичных карбидов (перлит). Кремний способствует графитизации чугуна и увеличению размеров графитовых включений. Марганец при содержании в чугуне до 0,7% слабо способствует графитизации, а при содержании свыше 1% препятствует распаду карбида железа. Сера является вредной примесью; она повышает густотекучесть чугуна, ухудшает литейные качества и дает соединение Fe3S, способствующее образованию трещин при сварке. Сера препятствует распаду карбида железа и выделению свободного углерода. Фосфор является слабым графитизатором; он улучшает литейные качества чугуна, повышая жидкотекучесть. Из легирующих примесей сильным графитизатором является алюминий. Выделению графита способствуют также никель, кобальт, медь, титан. Хром, ванадий и молибден, препятствуя распаду карбида железа, действуют как размельчители зерна. Б/strongmso-ascii-font-family: Calibri; mso-hansi-font-family: Calibri; mso-bidi-font-family: Calibri;/ class=trольшое применение получают модифицированные и высокопрочные чугуны, имеющие ферритную или перлитную основу или их сочетание. Эти чугуны обладают высокими механическими свойствами и применяются при изготовлении ответственных деталей, машин. Их высокие механические свойства обусловлены тем, что вместо вытянутых пластинок и прожилок графита, нарушающих целостность металлической основы (как в сером чугуне), графит в высокопрочном чугуне имеет глобулярную форму, обеспечивающую-наибольшую оплошность металлической основы. Основные трудности, возникающие при сварке чугунов, обусловлены их физико-механическими свойствами. Ускоренное охлаждение жидкого металла в зоне сварки, а также выгорание кремния из расплава шва способствуют местному «отбеливанию» металла шва и околошовной зоны, т. е. способствуют переходу графита в химическое соединение с железом - цементит. Такой металл, обладая высокой твердостью, трудно поддается механической обработке. Отсутствие периода пластического состояния и высокая хрупкость, вследствие неравномерного нагрева и охлаждения, а также неравномерной усадки металла, приводят к появлению больших внутренних напряжений и трещин как в самом сварном шве, так и в околошовной зоне. Низкая температура плавления, непосредственный переход чугуна из твердой фазы в жидкую, и наоборот, затрудняют выход газов из металла шва, и шов получается пористым. Высокая жидкотекучесть чугуна не позволяет производить сварку не только в вертикальном, но и наклонном положении шва. Горячая сварка чугуна Горячей сваркой чугуна принято называть сварку чугунных изделий с предварительным их нагревом. Предварительный нагрев уменьшает разность температур основного металла и металла в зоне соединения и тем самым снижает температурные напряжения при сварке. Вместе с этим снижается скорость охлаждения сплава после сварки, что способствует предупреждению отбела и получению шва хорошего качества. Подготовка к сварке состоит из вскрытия, вырубки и тщательной зачистки разделки шва или дефектного места до целой бездефектной поверхности металла. Вскрытие и очистку разделки шва (дефектного места) выполняют механическим путем - вырубкой или сверлением. Трещины разделывают по V- или U-образной форме. Разделка дефектного участка должна иметь плавные округленные формы. Для предупреждения вытекания металла и придания шву нужного очертания вокруг разделки выкладывают форму из плотно прилегающих к изделию и друг к другу графитовых или угольных пластин. Применяют также кварцевый песок, замешанный на жидком стекле (100 ... 150 г на 1 кг песка) и затем просушенный при температуре 40 ... 60° С. При сварке излома необходимо применять приспособления, фиксирующие относительное расположение свариваемых частей и обеспечивающие точность сварки. Подогрев деталей производят в печи, горне или специально приготовляемых ямах. В зависимости от назначения и конфигурации детали, характера дефекта и марки чугуна применяют общий или местный подогрев. При массовом производстве для общего подогрева деталей и последующего их охлаждения после сварки применяют методические печи конвейерного типа. Для подогрева отдельных крупных деталей применяют нагревательные колодцы или ямы, выложенные огнеупорным кирпичом. Если подогреву подвергается только часть детали, т. е. производится местный подогрев в зоне соединения (полугорячая сварка), то используют горны, газовые и сварочные горелки, индукционные нагреватели и др. Температура нагрева должна быть в пределах 400 ... 700° С. Подогрев должен производиться медленно и равномерно, чтобы не вызвать в детали больших внутренних напряжений и трещин. Сварку производят чугунными электродами марок А и Б (ГОСТ 2671-70), химический состав (%) которых следующий: вом из-за больших габаритов изделия, опасности коробления и возникновения больших внутренних напряжений. В практике применяют различные способы холодной сварки чугуна. Сварка чугунными электродами. Чугунные электроды без покрытия или с тонким покрытием не применяют, так как при сварке они плавятся раньше и быстрее, чем основной металл. Наплавляемый металл, стекая на слабо нагретую поверхность изделия, не сплавляется с основным металлом и, быстро остывая, дает твердый и хрупкий отбеленный чугун. Для уменьшения скорости охлаждения расплавленного металла применяют те же обмазки, что и при горячей сварке чугуна. Чугунные электродные стержни применяют согласно ГОСТ 2671-70. Никель, не вступая в реакцию с углеродом, хорошо сплавляется с железом и как графитизатор препятствует отбеливанию чугуна. Электродные стержни имеют покрытие, состоящее из 70% карборунда и 30% углекислого стронция или углекислого бария. Покрытие замешивается на жидком стекле (30 г на 100 г сухой смеси). Толщина покрытия составляет 0,6 ... 0,8 мм. Электроды из никелевых чугунов применяют при сварке и наплавке поверхностей, подлежащих последующей механической обработке. Качество шва невысокое ввиду склонности металла шва к образованию трещин. Сварку можно производить способом, предложенным Ростовским институтом инженеров железнодорожного транспорта, - сварка чугунными электродами с меловым покрытием по слою гранулированной графитизирующей шихты. Электродные стержни диаметром 7 ... ... 8 мм изготавливают из чугуна, содержащего 3 ... 3,2% углерода, 2,6 ... 3% кремния, 0,5 ... 0,8% марганца, не более 0,5% фосфора и 0,08% серы. Шихта содержит 30% чугунной стружки, 28% ферросилиция, 30% алюминия и 12% силикальция. Применяется 75%-ный ферросилиций, пассивированный прокалкой в электропечи при температуре 750 ... 800° С. Компоненты шихты, имеющей грануляцию 1 ... ... 3 мм, хорошо перемешивают на жидком стекле и брикетируют. Брикеты прокаливают в печи при температуре 250 ... 300° С и затем дробят до грануляции 0,5 ... 3 мм. При сварке флюс насыпают в разделку шва, а при наплавке поверхность детали покрывают слоем шихты толщиной 4 ...6 мм.? Возбуждение и обрыв дуги производят без вывода электрода из шихты, чтобы ие допустить отбеливания чугуна. Сварка стальными электродами. Большая разница в усадке чугуна и стали не позволяет получить побочное сцепление между наплавленным и основным металлом при сварке стальными электродами. Поэтому сварку чугунных изделий стальной электродной проволокой применяют в тех случаях, когда сварной шов не работает на растяжение или нагружен слабо. Для повышения стойкости и снижения твердости металла шва уменьшают долю основного металла в металле шва, что достигается уменьшением глубины проплавления. Для этого сварку выполняют при малых сварочных токах .электродами малого диаметра. Для того чтобы металл в зоне соединения имел структуру серого чугуна, применяют электродные стержни из низкоуглеродистой стали с толстым графитизирующим покрытием, состоящим из 33% ферросилиция, 37% графита, 7% мела и 23% натриевого жидкого стекла. Однако полная графитизация происходит лишь при большом объеме наплавленного металла и при заварке крупных деталей, когда достигается относительно малая скорость охлаждения металла шва. Для усиления связи металла шва с основным металлом, особенно у крупногабаритных деталей, работающих под нагрузкой, применяют сварку стальными электродами с постановкой шпилек (ввертышей). Завариваемый шов тщательно очищают от грязи и масла и разделывают в зависимости от толщины металла и назначения шва V- или X- образной разделкой. На обработанной поверхности ставят стальные шпильки диаметром от 6 до 12 мм в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, равном 4...6 диаметрам шпильки. Иногда для усиления связи применяют стальные соединительные планки, ребра, косынки.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи