6.3.2.Полугорячая сварка чугуна

Полугорячая сварка чугуна производится при предварительном подогреве до температуры 250-400°С. Такая температура подогрева обеспечивает снижение уровня остаточных сварочных напряжений и несколько снижает отбел чугуна.

6.3.2.1. Получение в шве серого чугуна

Сварку можно производить следующими материалами:

а) сварка электродами с чугунным стержнем;

б) сварка электродами со стальным стержнем;

в) сварка порошковой проволокой ППЧ-1 и ППЧ-2.

При сварке электродами с чугунными стержнями необходимо для предупреждения отбеливания необходимо вводить в наплавленный металл большое количество графитизаторов и легировать элементами, способствующими сфероидизации графита (магнием). Пример таких электродов - электроды марки ЭМ4, стержень которого чугун с повышенным содержа­нием С (до 5,2%) и кремния. Покрытие двухслойное: первый слой - ле­гирующий, второй обеспечивает газовую и шлаковую защиту. При сварке этими электродами деталей, толщиной 12 мм без предварительного по­догрева удается получить швы без отбеливания и закалки. При сварке массивных деталей требуется предварительный подогрев до 400°С.

Для улучшения обрабатываемости и повышения пластичности металла шва используют электроды из никелевых чугунов, например нирезиста, или никросилаля.

Чугун	C	Ni	Si	Cu	Mn
Нирезист	2,0	29	1,3	7,6	0,4
Никосилаль	2,0-2,3	19-22	5,2-6,4	-	0,5

Основные недостатки - дороговизна и склонность к образованию горячих трещин.

Сварка электродами со стальным (С-08, Св-08А по ГОСТ 2246-70), а в покрытие вводятся достаточное количество графитизаторов (электроды марки ЭМ4С). Сварка толщин до 10 мм - холодная, большие толщины - полугорячая.

Для сварки небольших толщин можно использовать прово­локу ППЧ-1, для полу горячей ППЧ-2.

Состав металла, получаемого при сварке порошковыми проволоками

Материал	C	Si	Mn	Ti	Al	Примечания
ППЧ-1	4,5-5,5	3,5-4,2	0,5-0,9	0,3-0,5	0,5-0,8	Холодная сварка
ППЧ-2	3,5-4,5	3,0-3,8	0,5-0,9	0,2-0,5	0,3-0,6	Полугорячая сварка

6.3.2.1. Получение в шве низкоуглеродистой стали

При сварке чугуна электродами, предназначенными для сварки сталей, металл шва сильно науглероживается и при сварке без предварительного подогрева приобретает структуру закалки и большую вероятность обра­зования трещин. При многослойной сварке только середина шва будет более или менее пластичной. Поэтому сварку чугуна электродами, предназначенными для сварки сталей производят как декоративную заварку дефектов, при условии отсутствия требований по прочности, пластичности, плотности. С целью уменьшения доли участия основного металла в шве, а также размеров ЗТВ в том числе и участков отбеливания и закалки применяют электроды небольших диаметров (3 мм для первых слоев и 4 мм для последующих). Сварку производят короткими участками (облицовку кромок) вразброс с перерывами для охлаждения шва и ОШЗ до Т =50-60°С. На 1-й слой наносят 2-й поперечными валиками. Для уменьшения напряжений используют проковку средних слоев.

При сварке чугуна низкоуглеродистыми электродами наиболее слабое место сварного соединения - околошовная зона границы сплавления - хрупкая. Происходит отслаивание.

Для увеличения прочности сварного соединения, когда к нему не предъявляется других требований, применяют стальные шпильки, которые частично разгружают наиболее слабую часть сварного соединения - ли­нию сплавления.

Шпильки ввертывают в тело свариваемой детали. Размеры шпилек зависят от толщины свариваемых деталей. Практикой установлены сле­дующие рекомендации: диаметр шпилек 0,3- 0,4 толщины деталей, но не более 12 мм; глубина ввертывания шпилек 1,5 их диаметра, но не более половины толщины свариваемых деталей; высота выступающей час­ти 0,7-1,2 диаметра шпилек. Шпильки располагаются в шахматном порядке на скошенных кромках деталей и в один ряд на поверхности де­тали с каждой стороны стыка. Расстояние между шпильками должно быть равно 4-6 диаметрам шпилек.

Порядок сварки: сперва обваривают каждую шпильку и облицовывают поверхность кромок электродами d_э= 3 мм на малых токах. Затем на облицованные кромки и шпильки наплавляют валики и заполняют раз­делку, как в предыдущем случае.

Для снижения содержания углерода в слое предложено выполнять сварку по слою флюса, содержащего до 30% железной окалины (флюс Na₂B₄O₇ 50% + каустическая сода 20%, железная окалина 30%). За счет окалины углерод частично выгорает.

Для связывания углерода иногда применяют сильные карбидообразующие элементы, в основном ванадий, карбиды ванадия имеет небольшие размеры, нерастворимы в железе и равномерно распределяются в металле шва. Примером могут служить электроды марки ЦЧ- 4 со стержнем из низкоуглеродистой проволоки марок Св-08 или Св-08А с покрытием следующего состава: мрамор 12%, плавиковый шлак 18%, феррованадий 66%, ферросилиций 4%, поташ - 2%, жидкое стекло 30% от сухой массы. Также можно применять электроды типа СЧС-ТЗ, содержащие в покрытии титан но они получили меньшее распространение.

В наплавленном металле содержится около 10% ванадия. Этими электродами сперва облицовывают кромки на малых токах 20 d_э. Затем для второго слоя увеличивает ток на 15-20%. Окончательно разделку заполняют электродами УОНИ-13/45. Область применения таких электродов - сварка поврежденных деталей и заварка дефектов в отливках из серого и высокопрочного чугунов, а также чугуна со сталью. Сварные соединения имеют удовлетворительную обрабатываемость плотность и достаточно высокую прочность.

К способам, обеспечивающим получение в наплавленном металле низкоуглеродистой стали можно отнести также и механизированную сварку короткими участками электродной проволокой марок СвО8ГС, СвО8Г2С диаметром 0,8-1 мм в углекислом газе.