книги из ГПНТБ / Корсунов В.М. В помощь молодому газосварщику

Сварка ведется отдельными участками длиной 30— 40 мм. Кромки расплавляются, затем для удаления окислов в ванну вводится флюс; образовавшийся шлак удаляют прутком. Потом конец присадочного прутка на­ гревают, обмакивают его в банку с флюсом, после чего вместе с налипшим на него флюсом погружают в ванну и держат в ней до заполнения жидким металлом раздел­ ки на завариваемом участке. Расплавленный металл в ванне все время помешивают прутком для удаления га­ зов и окислов. После заполнения одного участка рас­ плавляют кромки следующего, частично перекрывая ра­ нее заваренный шов.

После окончания сварки изделие должно медленно и равномерно остывать. При этом углерод в чугуне вы­ деляется в виде свободного графита, т. е. образуется се­ рый чугун. Медленное охлаждение предупреждает обра­ зование напряжений в изделии.

Иногда применяют пайку чугунных деталей с помо­ щью латунных присадочных прутков. Температура плав­ ления латунных прутков равна 850—900°, т. е. значи­ тельно ниже температуры плавления чугуна, равной при­ мерно 1200°. Кромки изделия подогревают до 900—930°, посыпают флюсом и облуживают, натирая прутком латуни. После этого заполняют всю разделку ла­ тунью. Сварочное пламя должно быть слегка окисли­ тельным, мощность пламени выбирают из расчета рас­ хода ацетилена 75 л/час на 1 мм толщины металла. Нельзя перегревать кромки изделия, поэтому пламя держат так, чтобы ядро было на расстоянии 5—10 мм от кромок.

Присадочный пруток должен содержать 60% меди, 38% цинка, 0,9— 1,1% олова и в качестве раскислителя фосфор и кремний по 0,15—0,2% каждого. Флюс состоит из 70% плавленой буры, 10% борной кислоты и 20% по­

91

варенной соли. Наплавленный металл имеет достаточную прочность и пластичность. Так как кромки изделия не расплавляются, то удается избежать отбела чугуна.

СВАРКА МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ

Чистая медь обладает высокими пластическими свой­ ствами, а также высокой электропроводностью и тепло­ проводностью. Температура плавления меди 1083°, пре­ дел прочности ее равен 22 кг/мм2. При затвердевании жидкой меди усадка составляет 2,1%. В. ней всегда име­ ются примеси висмута, свинца, серы, сурьмы, мышьяка, а также газы: кислород и водород. Наименьшее количе­ ство примесей содержится в электролитической меди. Техническая медь марок Ml, М2 и М3 содержит в сумме соответственно 0,1, 0,3, 0,5% примесей.

Вреднейшими примесями меди являются висмут и свинец, которые не растворяются в ней и образуют лег­ коплавкое соединение (эвтектику). Располагается оно по границам зерен. При нагреве выше 300° эвтектика плавится и разъединяет зерна меди, резко снижая ее прочность. При нормальной температуре медь окисляет­ ся слабо. В нагретом состоянии, особенно в момент рас­

плавких эвтектик и большая усадка меди при затверде­ вании часто служат причиной образования трещин в Шве и в околошовной зоне. В расплавленной меди хоро­

92

Растворение водорода особенно опасно, так как по­ являющиеся при восстановлении закиси меди водородом пары воды, расширяясь в металле, образуют в нем мел­ кие трещины. Это явление называется водородной бо­ лезнью.

Сваривать мдеь нужно строго нейтральным пламе­ нем. Во избежание насыщения расплавленного металла водородом ядро пламени должно находиться на рас­ стоянии 4—5 мм от поверхности ванны. Ввиду высокой теплопроводности меди мощность пламени горелки уста­

на 1 мм толщины. В этом случае часто пользуются дву­ мя горелками: одной — для предварительного и сопут­ ствующего подогрева, а другой — для сварки.

Медь склонна к окислению и перегреву, поэтому ва­ рить ее нужно быстро и без перерывов. При сварке не­ обходимо следить, чтобы обе кромки и присадочная проволока расплавлялись одновременно. Расплавленный металл проволоки должен бы'ть достаточно жидкотеку­ чим. Всю разделду нужно заплавлять за один проход, так как при сварке второго слоя часто образуются тре­ щины. Ставить прихватки при сборке не рекомендуется во избежание образования трещин. Длинные швы зава­ ривают от середины к краям. В качестве присадки мож­ но применять проволоку из электролитической меди ма­

Главнейшей задачей при сварке меди является защи­ та расплавленного металла от окисления, которая осу­ ществляется применением раскислителей и флюсов. Ча­ ще всего раскислители вводятся в состав присадочного прутка и реже — в состав флюса. В качестве раскисли­ телей применяются фосфор и кремний. Для лучшего рас­

93

кисления нужно, чтобы металл в сварочной ванне был жидкотекучим, что достигается введением в состав прут­ ка фосфора и серебра. При сварке тонколистовой меди, если требуется высокая плотность сварного соединения, иногда применяется присадочная проволока с добавкой 1—5% серебра. Для защиты расплавленной меди от окисления применяют флюсы. В качестве флюса исполь­ зуют буру или смесь: 50% буры, 35% борной кислоты и 15% фосфорнокислого натрия. Флюсом посыпают кром­ ки изделия, кроме того, присадочный пруток периодиче­ ски обмакивают в банку с флюсом, при этом флюс нали­ пает на пруток и вносится в сварочную ванну. После сварки шов нагревают до температуры 200—300° и про­ изводят проковку, потом нагревают все изделие или только шов до температуры 500—600° и быстро охлаж­ дают в воде.

Такая обработка способствует измельчению зерна в сварном шве и повышает пластические свойства метал­ ла сварного соединения.

Сплавы меди с цинком, содержащие до 55% цинка, называются латунями. Температура плавления латуни уменьшается с увеличением содержания в ней цинка и обычно составляет 880—900°.

Механические свойства латуни изменяются в зависи­ мости от содержания в ней цинка. Латунь, содержащая до 33% цинка, хорошо обрабатывается давлением в хо­ лодном и горячем состоянии. При большем содержании цинка латунь не обрабатывается и является литейным сплавом. В результате наклепа прочность ее увеличи­ вается, а пластические свойства резко снижаются. Л а­ тунь с содержанием 20—35% цинка имеет предел проч­ ности, равный 35 кг/мм2.

Основным затруднением при сварке латуни является испарение цинка, приводящее к образованию пор в шве. Пары цинка окисляются и превращаются в белый поро­

~9 4

шок. Окись цинка ядовита, поэтому при длительной сварке латуни необходимо пользоваться респиратором. Сварку ведут окислительным пламенем. При этом на поверхности сварочной ванны образуется пленка окис­ лов, препятствующая испарению цинка. Мощность сва­ рочного пламени должна соответствовать расходу ацетилена 10—120 л/час на 1 мм толщины металла. Сварку нужно вести быстро, без перерывов. Металл толщиной более 10 мм сваривают с предварительным подогревом. Присадочная проволока берется того же химсостава, что и свариваемый сплав. Лучшие резуль­ таты получаются в случае использования в качестве присадки проволоки, содержащей до 0,3% кремния и до 0,15% фосфора, которые являются раскислителями.

Перед сваркой кромки изделия тщательно очищают от пленки окислов. Разделку необходимо заваривать за один проход, так как при повторном нагреве латуни увеличивается испарение цинка, укрупняется зерно и могут появляться трещины. После сварки шов подверга­ ют проковке для увеличения плотности и прочности. Если цинка в латуни менее 40%, проковку делают в хо­ лодном состоянии, если больше — при температуре свы­ ше 700°.

После проковки сварное соединение подвергают от­ жигу для повышения пластических свойств. Для этого сварной шов или все изделие нагревают до 600—750° и медленно охлаждают. При сварке латуни применяют та­ кие же флюсы, как и при сварке меди.

Сплавы меди с оловом, цинком, алюминием, желе­ зом, марганцем, кремнием и другими металлами назы­ ваются бронзами. Бронзы имеют высокие прочностные и удовлетворительные пластические свойства, хорошо обрабатываются, поэтому они широко используются в машиностроении.

Газовая сварка бронзы применяется при ремонте де­

95

талей машин и исправлении дефектов литья. Трудности при этом заключаются в испарении олова и выгорании других примесей. Испарение олова привадит к пористо­ сти шва. При выгорании кремния и алюминия образу­ ются тугоплавкие окислы, остающиеся в шве и умень­ шающие его прочность. Сварку нужно вести с подогре­ вом до 450°. Нагретые бронзовые детали нельзя пово­ рачивать при сварке, так как в таком состоянии бронза становится хрупкой и деталь может разрушиться, осо­ бенно если она крупная и сложной формы. Ядро пламе­ ни нужно держать на расстоянии 8—10 мм от поверхно­ сти сварочной ванны. Пламя должно быть нормальным и соответствовать расходу ацетилена 125—175 л/час на 1 мм толщины металла.

В качестве присадки применяют прутки того же со­ става, что и свариваемый металл. При сварке бронзы и меди используют одинаковые флюсы.

Алюминиевые бронзы оваривают с применением флю­ са следующего состава: 15% фтористого натрия, 15% хлористого калия, 20% хлористого натрия и 20% хлори­ стого бария. Этот флюс растворяет окислы алюминия. Для лучшего их удаления сварочную ванну необходимо помешивать. После сварки изделия нагревают до 450— 500° и охлаждают в воде.

СВАРКА АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Алюминий — мягкий и вязкий металл белого цвета с голубоватым оттенком. Он обладает высокой тепло- и электропроводностью. В чистом виде алюминий идет на изготовление электропроводов, посуды, листов и других изделий. В машиностроении и- самолетостроении чаще применяются сплавы алюминия с медью,'кремнием, маг­ нием, марганцем и другими металлами. Алюминиевые сплавы имеют малый удельный вес, высокую прочность

96

и пластичность, хорошие технологические свойства, по­ этому часто используются взамен стали и чугуна. Темпе­ ратура плавления алюминия 657°, а его сплавов—600— 650°.

Алюминий легко окисляется на воздухе с образова­ нием пленки окиси А120з, имеющей температуру плавле­ ния 2060° и удельный вес 3,8 г/см3. Удельный вес чисто­ го алюминия равен 2,7 г/см3. Пленка защищает поверх­ ность алюминия от дальнейшего окисления. При сварке окись алюминия может оставаться в металле шва и резко снижать механические свойства сварного'соедине­ ния, поэтому кромки изделия очищают от пленки окис­ лов травлением в щелочи или металлической щеткой. Удалять окислы необходимо непосредственно перед свар­ кой, так как они вновь образуются через 3—4 часа после зачистки. Для растворения окислов применяют флюсы. Хорошие результаты дает флюс следующего состава: 28% хлористого натрия, 50 — хлористого калия, 14—хло­ ристого лития и 8% фтористого натрия. После сварки шов тщательно промывают теплой водой для удаления остатков флюса, так как он вызывает коррозию. Листы толщиной до 2 мм сваривают с отбортовкой без приса­ дочной проволоки. При толщине металла 3—4 мм свар­ ку ведут без разделки кромок с зазором 0,5 мм. Металл большей толщины сваривают с У-образной разделкой кромок. Угол разделки должен быть 65—70°.

Алюминий не меняет цвета при нагревании. В про­ цессе сварки быстро расплавляется, но бывает покрыт нерасплавленной пленкой окиси алюминия. Поэтому трудно определить начало расплавления и избежать сквозных проплавлений металла. По мере расплавления кромок изделия пленку окислов необходимо удалять присадочным прутком или стальной лопаточкой, если сварка ведется без присадочного материала.

Присадочный пруток должен быть того же химсоста-

ва, что и металл изделия. Хорошие результаты получа­ ются в случае применения присадочного прутка из спла­ ва АК, содержащего 5% кремния. Сплав АК отличается высокой жидкотекучестью и меньшей усадкой при за­ твердевании.

Сварочное пламя должно быть нормальным. Мощ­ ность его выбирается из расчета ацетилена 100 — 150 л/час на 1 мм толщины металла. Сварку нужно ве­ сти быстро, без перерывов, левым способом, во избежа­ ние окисления и перегрева металла. В конце сварки пламя медленно отводится от ванны, чтобы металл за­ твердевал под защитой пламени, предохраняющего его от окисления. Изделия из литых алюминиевых сплавов сваривают с предварительным подогревом до 250—260°. После сварки изделие желательно нагреть до температу­ ры 300—350° и медленно охладить. Такая термообработ­ ка позволяет измельчить зерно в шве и устранить внут­ ренние напряжения в изделии.

ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Непровар — несплавление кромок основного металла с металлом шва. Непровар является опасным дефектом, так как уменьшает рабочее сечение шва и вызывает концентрацию напряжений в нем. Причиной непровара могут быть: малый угол разделки, большое притупление кромок, отсутствие зазора между кромками; в этих слу­ чаях затруднено проникновение пламени к вершине шва и кромки не прогреваются. При слишком малом диа­ метре проволоки она расплавляется быстрее, чем кром­ ки, поэтому расплавленный металл проволоки не сплав­ ляется с кромками. Непровар может быть вследствие недостаточной мощности горелки, загрязнения кромок, затекания расплавленного металла на нерасплавленные

98

кромки (при сварке горизонтальных швов, а также от неправильного наклона изделия при сварке в нижнем положении). Чаще всего непровар получается при свар­ ке стыковыхшвов без разделки кромок или с У-образ-

дефектное место необходимо вырубить и заварить вновь или подварить шов с обратной стороны, предварительно вырубив зубилом канавку.

Подрезы — уменьшение сечения основного металла у краев шва. Они имеют форму канавок, расположенных на границе сплавления металла шва с основным метал­ лом, поэтому снижают прочность сварного соединения, вызывают местную концентрацию напряжений и могут служить причиной образования трещин. Подрезы образу­ ются вследствие большой мощности пламени, недоста­ точной задержки конца присадочной проволоки у краев шва при поперечных колебаниях, при сварке горизон­ тальных швов и т. д. Их необходимо подваривать.

Неравномерное сечение шва по высоте и ширине, незаплавленные кратеры получаются вследствие неравно­ мерного зазора между деталями, небрежности или низ­ кой квалификации сварщика. Эти дефекты придают шву плохой внешний вид и снижают его прочность, поэтому их нужно устранять подваркой.

Пористость шва уменьшает прочность сварного сое­ динения и нарушает его плотность. Поры получаются вследствие того, что газы, растворенные в жидком ме­ талле, не успевают выйти из него при остывании. Газы в жидком металле образуются в результате протекания химических реакций, а также вследствие поглощения им водорода, азота ,окиси углерода, паров воды. Причиной

лагаются с выделением газов или паров воды. Для пред­ упреждения образования пор в шве необходимо перед сваркой зачищать кромки изделия и присадочную про­ волоку. Нельзя сразу отводить горелку от расплавлен­ ной сварочной ванны, ибо в этом случае металл за­ твердевает быстро, газы не успевают полностью выйти из него и образуют поры. Пористый шов необходимо вырубить и заварить вновь.

Трещины в шве — один из самых опасных дефектов, так как снижают прочность сварных содинений. Образу: ются они как в наплавленном металле, так и в основном (в зоне термического влияния) при сварке закаливаю­ щихся сталей, жестких узлов, при высоком содержании серы в металле шва. Для предупреждения образования трещин свариваемое изделие необходимо подогревать перед сваркой, не допускать жестких креплений, пра­ вильно выбирать присадочную проволоку. Участки шва с трещинами следует вырубать и заваривать вновь.

Шлаковые включения возникают в швах вследствие плохой очистки кромок и проволоки от загрязнений или в случае применения окислительного пламени. Они ос­ лабляют шов.

Пережог металла получается при сварке окислитель­ ным пламенем. При пережоге зерна металла покрывают­ ся пленкой окислов, связь между зернами ослабляет­ ся, металл становится хрупким. Пережженный металл необходимо удалить из шва и заварить разделку заново. Пережог обнаруживается при металлографических ис­ следованиях образцов, вырезанных из сварного соеди­ нения.

Перегрев металла шва и околошовной зоны получает­ ся при. слишком малой скорости сварки. Перегретый металл имеет крупнозернистую структуру и обладает низкими механическими свойствами.

100