3.1. Способы сварки, обеспечивающие получение однородного соединения

Сварка чугуна порошковой проволокой. В составе порошковых проволок находится требуемое количество графитизаторов (С и Si), а требуемая форма графита обеспечивается модифицированием сварочной ванны.

Серый чугун сваривают проволоками ПП-АНЧ1, ПП-АНЧ2, ПП-АНЧ3 и др..

Основной объем работ – заварка дефектов литья с толщиной стенки отливок свыше 15 мм.

Проволока ПП-АНЧ1. Основа шва – перлитно-ферритная с участками лидебурита и карбидов. Графит – крупнопластинчатый.

Проволока ПП-АНЧ2. Сварка с подогревом 350^оС. Шов – ферритно-перлитный, с розеточным графитом.

Проволока ПП-АНЧ3. Сварка с подогревом 600^оС. Шов – перлитно-ферритный, с мелким завихренным графитом.

Высокопрочный чугун сваривают проволокой ПП-АНЧ5 с общим или местным подогревом до 500-700^оС. Шов – с феррито-перлитной основой и шаровидным графитом. После сварки требуется замедленное охлаждение (менее 100^о/С). Химический состав шва и прочностные характеристики соответствуют чугуну ВЧ 45-5.

Сварка чугуна покрытыми электродами. Полугорячая и горячая. Используется для исправления дефектов в массивных толстостенных отливках из серого чугуна. Электроды – чугунные с тонкой обмазкой (ЭЧ-1, ЭЧ-2) или из малоуглеродистой проволоки, в обмазке которой находится графит и кремний (ЦЧ-5). Сварка идет с подогревом 400-550^оС (для деталей повышенной жесткости и сложности – 600-700^оС). Охлаждение после сварки медленное, т.е. в песке или под асбестом в горне. Графит в шве – крупнопластинчатый, .

Газовая сварка чугуна. В качестве присадки используются чугунные прутки. Флюс – бура. Сваривается серый и высокопрочный чугун. Детали малой массы  холодная сварка, в остальных случаях – полугорячая или горячая.

Электрошлаковая сварка. Обладает более мягким, чем дуговая сварка термическим циклом. Используется для сварки серого чугуна большой толщины, при изготовлении литосварных изделий и для ремонтных работ.

Контактная стыковая сварка оплавлением. Производится с предварительным подогревом и последующей термообработкой (все это в губках машины). Припуск на осадку подбирается так, чтобы жидкая прослойка полностью выдавливалась из стыка. Сваривают серый и высокопрочный чугун.

3.2. Способы сварки чугуна разнородными металлами

Сварка порошковой проволокой на основе никеля. Получают тонкостенные (4-20 мм.) герметичные соединения из серого, ковкого и высокопрочного чугуна, что невозможно сделать другими способами за исключением никелевых электродов.

При малой толщине чугунной детали получение соединения осложняется из-за их восприимчивости к воздействию напряжений, что может вызвать образование трещин. Для предотвращения их образования используют тонкую проволоку ПАНЧ 11  1-1,2 мм и сварку ведут с малой погонной энергией на воздухе без дополнительной защиты и подогрева. Производительность сварки в 5 раз выше, чем при использовании никелевых электродов. Временное сопротивление металла шва около 450 МПа, а относительное удлинение около 15 .

Сварка покрытыми электродами на основе никеля. Никелевые электроды имеют стержень:

– из чистого никеля;

– из сплавов никеля с железом (55-70 Ni);

– из сплавов никеля с медью (65-70 Ni).

Никелевые электроды используют для сварки тонкостенных отливок из серого и высокопрочного чугуна, ОЗЧ-4 (стержень из проволоки НП-2). Сварку ведут постоянным током обратной полярности без подогрева в нижнем или вертикальном положениях.

Для снижения размеров ЗТВ используют предельно низкую погонную энергию. Сварку ведут короткими валиками длиной 20-30 мм. Шов часто проковывают для снятия остаточных напряжений, и новый валик накладывают только после остывания детали.

Железоникелевые электроды отличаются тем, что дают шов с повышенной стойкостью против горячих трещин и достаточной прочностью по отношению к ковкому и высокопрочному чугуну, ОЗЖИ-1 (стержень – Св-08Н50), нижнее и вертикальное положения; постоянный ток обратной полярности; сварка холодная.

Часто используют комбинированные процессы: обварка кромок никелевым электродом и заполнение шва железоникелевым. Такая технология с использованием специальных облицовочных электродов используется при ремонте изделий из  горелого чугуна , т.е. окисленного и пропитанного маслом.

Сварка стальными электродами. Этот способ не обеспечивает хорошего качества и достаточной прочности по отношению к чугуну из-за закалочных структур и трещин в ЗТВ, АН-1 (стержень из Св-08).

Сварку выполняют как с подогревом, так и без него. Без подогрева сварка без закалочных структур в ЗТВ не возможна. Поэтому сварку первого слоя ведут на минимальной погонной энергии валиком длиной порядка 50 мм и сразу же накладывают сверху второй валик, что приводит к отпуску первого слоя.

При ремонте толстостенных деталей и при сварке без подогрева в кромки предварительно ввертывают стальные шпильки:

Сварка стальными электродами с получением аустенитного или феррит ного шва. Сварку аустенитными электродами выполняют без подогрева только как многослойную. Предварительный подогрев 300-400^оС снижает вероятность образования трещин, например, ОЗЛ-27 (стержень из проволоки Св-04Х19Н11М3).

Для получения ферритных швов используют электроды ЦЧ-4А из малоуглеродистой проволоки с феррованадием в составе покрытия; рекомендуется местный подогрев 300^оС; сварка в нижнем положении на переменном токе или постоянном токе обратной полярности. Ванадий является сильным карбидообразующим элементом и связывает в карбиды весь углерод, поступающий в шов из основного металла.

Электроды используют для заварки дефектов отливок и трещин с применением шпилек.

Сварка электродами на основе меди. При сварке электродами на основе меди наплавленный металл представляет собой смесь меди и железо-углеродистого сплава. Это связано с нерастворимостью Fe и Cu друг в друге.

Наилучшая прочность и обрабатываемость щвов достигается при содержаниив шве 80-95 Cu и 5-20 Fe. Временное сопротивление при этом приблизительно 200 МПа, что достаточно для сварки серого чугуна: ОЗЧ-2, ОЗЧ-6, в покрытии железный порошок, стержень из М1, сварка и наплавка изделий из серого и ковкого чугуна без подогрева в нижнем и вертикальном положениях на постоянном токе обратной полярности и др. Сварку ведут участками длиной 30-50 мм. Перед наложением каждого валика необходима проковка предыдущего.

Часто процесс сварки комбинируют: облицовка шва – никелевым электродом с заполнением кромок медно-железным.