Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Государственный университет морского и речного флота имени адмирала с.О. Макарова»

А.А. Трофимов

Н.Р. Касьянова

Сварка чугуна

Санкт Петербург

2014

Рецензент:

доцент кафедры технологии судоремонта, кандидат технических наук

Голицын ВА

А.А. Трофимов, Н.Р. Касьянова

Сварка чугуна: методические указания по выполнению лабораторной работы.– СПб.: ФГБОУ ГУМРФ, 2014. – 14с

Учебно-методическое пособие содержит общие положения по технологии сварки чугуна и описание различных способов дуговой сварки, применяемых при ремонте чугунных деталей. Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Основы сварки», для следующих специальностей:

180103.65 Судовые энергетические установки (СЭУ)

180403.65 Эксплуатация судовых энергетических установок (ЭСЭУ)

180404.65 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики (ЭСЭиСА)

180405.65 Эксплуатация судовых энергетических установок (ЭСЭУ)

180407.65 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики (ЭСЭиСА)

180100.62 Кораблестроение, океанография и системотехника объектов морской инфраструктуры. Профиль «Кораблестроение»

180100.62 Кораблестроение, океанография и системотехника объектов морской инфраструктуры. Профиль «Судовые энергетические установки»

©Государственный университет морского и речного флота

имени адмирала С.О. Макарова, 2014

1.Цель и содержание работы

Цель работы: ознакомиться с различными технологическими вариантами сварки дефектных деталей из чугуна.

Содержание работы: для дефектной детали из чугуна предложить и применить один их вариантов восстановления её с применением сварочных процессов.

2. Основные положения

Чугун является одним из широко используемых конструкционных материалов. Продукция машиностроительной отрасли на 80-90% выполнена из чугуна. Теоретически чугун является хорошо свариваемым материалом. Но в структуру чугунов входят графитовые включения различной формы, что затрудняет процессы сварки. Поэтому чугуны относятся к группе трудносвариваемых материалов. Сварочные процессы как основные технологические процессы при изготовлении деталей из чугуна не применяются. Сварка используется для исправления брака при литье чугуна и при аварийно-ремонтных работах.

2.1. Особенности сварки чугуна

Чугун имеет хорошие литейные свойства, но его высокая жидкотекучесть приводит к образованию подрезов и в отдельных случаях требуется применять формовку шва и зоны соединения. Низкая пластичность в сочетании со значительной литейной усадкой 1,0 и высоким коэффициентом теплового расширения приводят к возникновению опасных растягивающих напряжений и как результат образование трещин. Сварочные скорости охлаждения вызывают отбеливание чугуна, то есть снижение пластичности соединения и изменения объёма отдельных участков, что так же увеличивает вероятность появлении трещин. Наличие большого количества неконтролируемых примесей приводит к образованию тугоплавких прослоек, неметаллических соединений и дефектов типа непроваров. Большое содержание углерода C= 2,4 4,0% в виде графита может привести к образованию пор и интенсивному газообразованию CO и CO_2. Кроме того, необходимо учитывать геометрию (конфигурацию) детали, условия эксплуатации детали, т.к. графитовые включения могут взаимодействовать с окружающей средой. Таким образом, к разработке технологии сварки деталей из чугуна надо подходить индивидуально. Детали из чугуна могут быть как небольшими, так и крупногабаритными. Поэтому могут возникнуть сложности ещё и с их перемещением, т.е. при выборе технологии сварки следует учитывать возможности предприятия, где проводятся работы.

2.2. Классификация видов сварки чугуна

Строгой классификации видов сварки нет. Условно виды сварки подразделяются:

а) по уровню механизации:

-- ручная дуговая сварка;

-- механизированная (полуавтоматическая);

б) по металлу шва:

-- металл шва соответствует металлической основе чугуна;

-- металл шва – низкоуглеродистая сталь (C 0,18%);

-- металл шва имеет сложный химический состав, например, Fe+Cu, Fe+Ni, Fe+Ni+Cu и т.п., но в любом варианте содержание C 0,18%;

в) по температурному режиму сварки:

-- горячая сварка, проводится с предварительным подогревом всей детали до температуры 600 700 с последующим отжигом или с последующим замедленным охлаждением (металл шва соответствует чугуну);

-- полугорячая сварка, проводится с подогревом до 400 , но только тех участков детали, которые имеют сложную конструкцию, без подогрева таких участков могут возникнуть сварочные деформации (напряжения);

-- холодная сварка, проводится без предварительного подогрева, температура в зоне сварного соединения не должна превышать 100 , заполнение разделки производится короткими валиками (участками).

Последние два варианта обеспечивают относительно высокую прочность сварного соединения, составляющую 75% от прочности основного металла (чугуна) за счёт сложного химического состава шва с содержанием C менее 0,18%.