Способы сварки

Сварка чугуна применяется в ремонтных целях и для изготовления сварнолитых конструкций. К сварным соединениям чугунных деталей в зависимости от типа и условий эксплуатации предъявляют требования по механической прочности, плотности (водонепроницаемость, газонепроницаемость) и обрабатываемости режущим инструментом. Обеспечить эти требования при сварке весьма сложно из-за физико-химических особенностей чугуна. Трудности, возникающие при сварке чугуна, обусловлены, как правило, низкой стойкостью металла сварного соединения против образования трещин и плохой его обрабатываемостью на Механических станках. Низкая стойкость основного металла и металла околошовной зоны против образования трещин характерна для чугуна пониженным запасом деформационной способности (пониженная прочность и пластичность). Указанные особенности чугуна являются следствием нарушения сплошности его металлической основы включениями графита, а также склонностью его к отбелке и закалке даже при небольших скоростях охлаждения. Эти свойства чугуна определяются высоким содержанием углерода в нем. Соединение чугунных деталей между собой выполняют газовой сваркой, пайкой, термитной сваркой, литейной сваркой, электродуговой сваркой и электрошлаковой, Сварку ведут без подогрева (холодный способ сварки), с местным подогревом и с общим подогревом всего изделия. Для дуговой сварки используют угольные, графитовые, стальные и легированные электроды, а также электроды из цветных металлов. Подготовку мест под сварку выполняют механическим путем или огневым способом. Для удержания расплавленного металла сварочной ванны (чугун жидкотекуч) применяют специальные формовки. Назначение формовки — удерживать расплавленный металл. Формовочная масса имеет следующий состав: кварцевый песок, замешанный на жидком стекле 40%, формовочная зеМЛя 30% и белая глина 30%. Подготовленная к сварке деталь подвергается общему или местному подогреву до температуры 350 — 450° С. Иногда для особо сложных деталей подогрев производят до температуры 550 — 600° С. Сварку выполняют как на переменном, так и на постоянном токе. Величину тока подбирают из расчета 50 — 90 а на 1 мм диаметра электрода.

Техника и технология сварки

Электродуговая сварка угольным электродом. При электродуговой сварке угольным электродом применяют в качестве электродов угольные или графитовые стержни. Присадочным материалом служат прутки чугуна, а для защиты и раскисления ванны применяют флюс, состоящий из технической безводной буры (Na₂B₄O₇), прокаленной при температуре около 400° и растертой в порошок. Иногда в качестве флюса применяют смесь, состоящую из 23% технической буры, 27% соды (Са₂СO₃) и 50% азотнокислого натрия (NaNO₃). Электродуговая сварка чугунным электродом. В качестве электродов применяют литые стержни диаметром 8 - 12 мм. На стержни наносят специальные графитизирующие покрытия. Сварку производят на постоянном токе при обратной полярности как в горячем, так и в холодном состоянии. В состав покрытия входит графит, ферросилиций, термит, мрамор, алюминий (порошок), титановая руда и жидкое стекло. Наплавка и сварка по способу Ростовского института инженеров транспорта. По этому способу наплавку производят чугунным электродом диаметром 7 — 8 мм по слою гранулированной шихты. Применение.большого тока, графитизаторов и защитного слоя шихгы приводит к тому, что наплавленный металл получается мягким и обрабатывается обычным режущим инструментом. Отсутствие закалки в металле шва и в переходных зонах основного металла объясняется значительным разогревом основного металла и замедленным охлаждением. Этот способ занимает промежуточное положение между горячим и холодным способами сварки чугуна. Шихта состоит из чугунной стружки 30%, ферросилиция 20%, алюминия 30% и силикокальция 12%. Основой служит жидкое стекло. Холодная сварка чугуна. Холодная сварка чугуна — это такой способ сварки, когда местный или общий подогрев изделия отсутствует. Холодную сварку чугуна производят стальными электродами, электродами из цветных металлов и электродами из аустенитного чугуна. Сварка стальными электродами. При сварке стальными электродами с целью образования прочного наплавленного металла, в чугунное изделие завертывают шпильки, которые впоследствии обваривают. Такой способ применяют при ремонте тяжелых и громоздких чугунных деталей. При сварке чугуна стальными электродами металл шва обычно содержит повышенное количество углерода, вследствие чего имеет высокую твердость и подвержен образованию кристаллизационных и холодных трещин. Для снижения твердости металла шва при сварке стальными электродами применяют два способа. Первым способом снижают в металле шва содержание углерода путем уменьшения глубины проплавления основного металла или процесс сварки ведут по слою окислительного флюса, содержащего до 30% окалины, где флюс выполняет функцию окислителя углерода. Вторым способом получают химический состав и структуру металла шва, близкую по химическому составу и структуре серого чугуна, это достигается путем нанесения на стержень из углеродистой стали толстого графитизирующего покрытия, содержащего 30% ферросилиция и 30% графита. Сварка медножелезными электродами. Для сварки чугуна применяют также и медножелезные электроды Покрытие этих электродов состоит из основного типа, содержащее железный порошок. В качестве стержней применяют медь марки М2, МЗ или ее сплавы. Наиболее распространенными типами электродов являются электроды марки ОЗЧ-1 и МНЧ-1. Наплавленный металл этих электродов хорошо обрабатывается. Сварное соединение чугуна, выполненное этими электродами представляет собой механическую смесь меди и железоуглеродистого сплава, соединенного с основным металлом общими кристаллами стали, а также путем частичной диффузии меди в микропоры чугуна. Сварка железоникелевыми электродами. Электроды марки ЦЧ-3 и ЦН-ЗА изготавливают из железоникелевой проволоки с покрытием фтористо-карбонатного типа и применяют для сварки высокопрочных и серых чугунов. Электродуговая сварка электродами из аустенитного чугуна с токоподводящей обмазкой. Эти электроды предназначены для заварки дефектов литья и ремонтной сварки. Сварку этими электродами ведут постоянным током при прямой полярности. Обмазка этих электродов имеет хорошую электропроводность и поэтому дуга горит попеременно между металлическим стержнем и изделием, а также между обмазкой и изделием. Механизированные способы сварки чугуна. Чугун иногда сваривают полуавтоматической и электрошлаковой сваркой. Полуавтоматическая сварка выполняется с применением порошковой проволоки и дает достаточно хорошие результаты. Электрошлаковая сварка также обеспечивает удовлетворительные свойства сварного соединения из серого чугуна. При этом способе сварки применяют в качестве электродов литые чугунные пластины. Правильный подбор электродов при электрошлаковой сварке и применение фторидных обессеривающих и неокислительных флюсов, а также замедленное остывание шва и околошовной зоны, что характерно только для электрошлаковой сварки, позволяют получить сварные швы без отбеленных участков, трещин, пор и других дефектов, влияющих на качество сварного соединения.

Источник: Электросварка. В. П. Фоминых А. П. Яковлев

http://tehinfor.ru/s_14/svarka_29.html