книги из ГПНТБ / Ремонт машин инженерного вооружения учебник

Т а б л и ц а 30

Техническая характеристика сварочных выпрямителей

Тип выпрямителя

ВСУ-300

Внешняя ха­ рактеристика

Т а б л и ц а 31

173

Качество сварки и наплавки в значительной степени зависит от правильного выбора электродов и режима сварки и наплавки.

При ручной электродуговой сварке применяются металлические электроды с тонким и толстым покрытием. Тонкие (ионизирую­ щие) покрытия (обмазки) служат для увеличения электропровод­ ности дугового промежутка. При воздействии высокой температу­ ры сварочной дуги на обмазку ее компоненты испаряются и иони­ зируют воздушный промежуток между электродом и деталью, по­ вышая его электропроводность. Из тонких обмазок широко рас­ пространена меловая, содержащая 80—85% мела и 15—20% жид­ кого стекла. Такие обмазки не в полной мере предохраняют рас­ плавленный металл от окисления, в результате чего механические

174

свойства сварных швов невысокие. Поэтому электроды с тонкой обмазкой (0,10—0,25 мм) применяются для сварки Неответствен­ ных деталей.

Толстые (качественные) покрытия, кроме ионизирующих, содер­ жат компоненты, обеспечивающие защиту расплавленного металла от воздуха и легирование наплавляемого металла. В обмазке мо­ гут содержаться шлакообразующие (полевой шпат, мрамор, квар­ цевый песок), газообразующие (крахмал, древесная мука), рас­ кисляющие (ферромарганец, ферротитан), легирующие (марганец, молибден, хром, вольфрам) и связующие компоненты.

Электроды с толстой обмазкой выпускаются в соответствии с ГОСТ 9460—60, ГОСТ 9467—60, ГОСТ 10051—62 и ГОСТ 10052—62.

Металлические стержни электродов изготовляют из сварочной проволоки, качество которой определено ГОСТ 2246—60.

П р и м е ч а н и е . В обозначении типа электрода число после буквы «Э» означает предел прочности металла, наплавленного электродом данного типа, в кг/см2, буква «А», следующая за числом, означает, что данный электрод обес­ печивает наплавку металла с лучшими пластическими свойствами и меньшим содержанием серы и фосфора.

175

Для увеличения срока службы быстроизнашивающихся дета­ лей применяют различные наплавочные материалы, стержневые наплавочные электроды, трубчатые наплавочные электроды и на­ плавочные смеси, представленные в табл. 35.

Практика ремонта показывает, что наплавка смесей угольными и трубчатыми электродами мало удобна. Поэтому большее приме­ нение находят стержневые электроды, например для наплавки ножей отвалов БАТ, БКТ, ПКТ, зубьев ковшей БТМ, ножей фрез МДК-2 и др.

Наплавочные смеси КБХ и СУ применяют для изготовления порошковых лент и проволок для автоматической наплавки под слоем флюса.

Технология ручной электродуговой сварки

Технологический процесс ремонта деталей наплавкой или свар­ кой состоит из следующих операций: подготовка поверхностей де­ талей к сварке, сварка или наплавка, термическая обработка (нор­ мализация, отжиг, закалка, отпуск), слесарная или механическая обработка и контроль деталей.

Подготовка деталей к сварке или наплавке заключается в уда­ лении с них нагара, ржавчины, масла, краски и зачистке поверх­ ности до блеска.

При заварке трещин или при сварке встык листового металла толщиной более 2 —3 мм требуется разделка кромок, так же как и при газовой сварке или наплавке. По концам трещины сверлят от­ верстия диаметром 3—5 мм.

Так как химический состав металлов в значительной мере пред­ определяет свариваемость, т. е. их свойство образовывать при оп­ ределенных технологических условиях доброкачественное сварное

сталей после сварки производится в тех случаях, когда необходимо повысить пластические свойства сварных соединений и снять внут­ ренние напряжения.

Детали из среднеуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,45% свариваются несколько хуже. При сварке этих сталей в участках, прилежащих к сварному шву, образуются закаленные зоны, в которых могут возникнуть трещины. Для предупреждения появления трещин необходимо производить сварку с отжигающим валиком или подогревать детали перед сваркой до 150—200°■ Подогрев деталей может быть общий или местный, т. е. только тех

178

участков деталей, которые будут сваривать. В случае необходимо­ сти детали после сварки подвергаются термической обработке: отпуску, нормализации или отжигу.

В тех случаях, когда нельзя провести термическую обработку всей конструкции в целом, можно применять местную термиче­ скую обработку сварных швов и прилежащих к ним зон с по­ мощью сварочных ацетилено-кислородных горелок. Если эти стали сваривают при отрицательных температурах окружающего возду­ ха, то предварительный подогрев перед сваркой обязателен. После сварки необходимо обеспечить медленное остывание сваренных участков. Для сварки среднеуглеродистых сталей применяются электроды типа Э-50, Э-50А, Э-55, Э-60 и Э-60А.

Детали из высокоуглеродистых сталей с содержанием углерода более 0,45% обладают плохой свариваемостью и требуют при свар­ ке ряда технологических ограничений.

Предварительный подогрев этих сталей перед сваркой обяза­ телен. В процессе сварки свариваемые детали необходимо предо­ хранять от воздействия потоков холодного воздуха. Для сварки таких сталей применяют электроды типа Э-50, Э-50А, Э-55, Э-60

и Э-60А.

Сварка термически обработанных деталей, особенно из леги­

свойства термически обработанных деталей ухудшаются, для вос­ становления первоначальных механических свойств деталей необ­ ходимо подвергать их термической обработке, что усложняет и удорожает ремонт;

2 ) при сварке легированных сталей присутствующие в них ле­ гирующие элементы вступают в соединение с кислородом, образуя тугоплавкие окислы, остающиеся в наплавленном металле;

3) специальные стали имеют малую теплопроводность и при сварке легко перегреваются и становятся хрупкими.

Склонность к самозакаливанию приводит к повышенной твердо­ сти и образованию внутренних напряжений, связанных с появле­ нием трещин.

Сварка деталей из серого чугуна

Электродуговая сварка деталей из серого чугуна может произ­ водиться как с подогревом, так и без подогрева (вхолодную). При ремонте ответственных деталей из чугуна, имеющих сложную кон­ фигурацию, применяют сварку с подогревом и выполняют ее спе­ циальными электродами. Подогрев ведется до 400—500° С в зави­ симости от величины повреждения.

Электродами служат чугунные прутки марки Б диаметром 4— 12 мм следующего состава (в %): С 3,0—3,6; Si 3,6 -М ,8 ; Мп 0,5— 0,8; S не более 0,08; Р не более 0,3—0,5; Сг не более 0,05 и Ni не более 0,3.

Для восстановления особо ответственных деталей применяют специальные электроды, например ОМЧ-1. Для покрытия электро­

равна диаметру электрода. При диаметре электрода 6 мм рекомен­ дуется ток в 250 а, при 8 мм 350 а и при 10 мм 450 а. После сварки деталям дается медленное охлаждение.

Сварка чугуна без предварительного подогрева (вхолодную) производится электродами из малоуглеродистой стали, биметалли­ ческими электродами или электродами из монель-металла (сплав меди с никелем). В качестве малоуглеродистых электродов исполь­ зуются прутки из стали Св-08 и Св-08А (ГОСТ 2246—60) с мело­ вым покрытием (электроды типа Э-34 по ГОСТ 9467—60). Меловое покрытие раскисляет наплавленный металл и замедляет процесс охлаждения, чем предохраняет чугун от отбеливания. При сварке чугуна без подогрева применяют электроды небольшого диаметра (3—4 мм) и пониженную величину тока, примерно 30—40 а на 1мм диаметра металлического стержня электрода. Сварку ведут участками, с перерывами, давая детали возможность остывать до

50—60° С.

После сварки деталь засыпают подогретым песком или покры­ вают подогретым асбестом.

Холодная сварка чугуна малоуглеродистыми электродами дает удовлетворительные результаты при заварке трещин на несопрягаемых поверхностях, сварке несложных деталей простой конфигу­ рации, где не предъявляют высоких требований к качеству шва. При холодной сварке ответственных чугунных деталей применяют электроды, обеспечивающие необходимые пластические свойства металла зоны сварки.

К их числу относятся электроды из сплава меди с никелем, на­ пример из монель-металла (63% никеля и 37% меди). Однако эти электроды дороги и дефицитны, поэтому получили более ши­ рокое распространение медно-железные электроды. Они состоят из медного сердечника, обернутого черной жестью толщиной 0,25— 0,3 мм или покрытого слоем электролитического железа, нанесен­

Металл, наплавленный медно-железными электродами, состоит из сплава железа с медью (меди до 80%); он отличается хорошей пластичностью и достаточной прочностью.

Из медно-железных электродов наиболее совершенными явля­ ются электроды марки 034—1. Они состоят из медного сердечника, в покрытие которого входят: 27% мрамора, 6 % титана; 2,5% фер­ ромарганца, 5% ферросилиция; 7,5% плавикового шпата; 4 ,5 % кварцевого песка и 50% железного порошка, содержащего не менее

180

96% металла. Растворимое стекло берется в количестве 30% к весу компонентов. Толщина покрытия на сторону при диаметре электродов 3—5 мм берется 0,9—1,6 мм.

Сварка электродами 034—1 производится только постоянным током при обратной полярности.

Холодную сварку чугуна можно выполнять пучком электродов. Пучок может состоять из одного медного и одного стального элек­ трода или из двух медных и одного стального. В качестве сталь­ ных электродов можно использовать электроды ОММ-5 для свар­ ки на переменном токе и УОНИ-13/45 — для сварки на постоянном токе при обратной полярности. Медные стержни заготовляются из проволоки диаметром 2—4 мм или из полос сечением 6—16 мм (с покрытием типа ОММ-5 или УОНИ-13/45).

При сварке пучком электродов электрическая дуга автоматиче­ ски перемещается с одного электрода на другой и благодаря этому ее тепло распространяется на большую площадь, действуя смяг­ чающе на основной металл. Так как пучок состоит не только из стальных, но и из медных электродов, то происходит омеднение участков чугуна, прилегающих к сварочному шву, и улучшение его структуры.

Сварка деталей толщиной до 3 мм производится без предвари­ тельной разделки кромок, как и сварка деталей с толщиной стен­ ки от 3 до 5 мм, если возможно наложение двустороннего шва. Заварка трещин в деталях с большей толщиной стенки выполня­ ется с предварительной разделкой кромок и с последовательным наложением слоев. Наложение каждого валика ведется обратно­ ступенчатым способом, участками длиной 60—80 мм.

Кроме рассмотренных выше способов имеются еще и другие способы холодной сварки чугуна (сварка стальными электродами типа Э-34 с наложением валиков в определенной последователь­ ности— способ Л. Е. Витилова, сварка с использованием чугунных электродов с меловой обмазкой и брикетированной шихты — спо­ соб А. И. Зеленова; сварка железочугунными электродами и др.), но ни один из этих способов не может гарантировать от возмож­ ных дефектов, возникающих при холодной сварке чугунных дета­ лей. Поэтому холодную сварку чугуна должен во всех слу­ чаях выполнять сварщик, имеющий большой практический опыт работы.

Особенности сварки деталей из ковкого чугуна и алюминиевых сплавов

Сварка деталей из ковкого чугуна связана с рядом трудностей. Вследствие высокой температуры сварки углерод отжига раство­ ряется в железе и при охлаждении детали выделяется в виде твер­ дого карбида железа-цементита, т. е. ковкий чугун переходит обратно в белый, теряя пластичность и придавая шву хрупкость. Для предохранения ковкого чугуна от отбеливания сварка его

181

должна вестись при более низкой температуре, чем температура распада углерода отжига; такой температурой ковкого чугуна является 950° С.

Из сказанного следует, что температура плавления присадоч­ ного материала, применяемого для сварки ковкого чугуна, должна быть примерно на 50° С ниже указанных значений.

Наиболее удовлетворительные результаты получаются при при­ менении латунных стержней марки Л62 или электродов из монельметалла. Температура плавления латуни Л62 примерно 880°С. При этой температуре имеется возможность избежать распада углерода отжига и таким образом предохранить ковкий чугун от отбеливания. При сварке электродами из монель-металла поль­ зуются дугой постоянного тока с обратной полярностью.

При ремонте инженерной техники приходится иметь дело с деталями и конструкциями, изготовленными из алюминиевых спла­ вов. Ремонт деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов свар­ кой, представляет определенную трудность.

Трудность сварки алюминия и его сплавов заключается в быст­ ром окислении поверхности деталей и тугоплавкости его окислов.

препятствует его сварке.

Поэтому получение качественной сварки алюминиевых сплавов возможно только при сварке специальными электродами с приме­ нением специальных флюсов и при соблюдении определенных тех­ нологических приемов.

Электроды для сварки алюминия и его сплавов должны удов­ летворять следующим требованиям:

1 ) электродная проволока по химическому составу должна быть близкой к основному металлу.

При сварке алюминиевых сплавов (силуминов), имеющих ли­ тейную усадку до 1 %, нельзя применять электродную проволоку из чистого алюминия, имеющего литейную усадку 6 ,6 %. При свар­ ке такой проволокой обязательно будут образовываться трещины в сварном шве. Для сварки силуминов необходимо применять про­ волоку марки АК (алюминий кремнистый);

2 ) электродное покрытие должно обладать следующими свой­ ствами:

—реакционной активностью, способной восстанавливать окись алюминия;

—способностью растворять окись алюминия, не только обра­ зующуюся в процессе сварки, но и находящуюся на поверхности свариваемых деталей и электродного стержня;

—минимальной гигроскопичностью, так как влага является

главной причиной пористости металла шва;

— обеспечивать хорошую стабилизацию дуги, хорошую газо­ вую и шлаковую защиту жидкой ванны от окисления.

182

Образующиеся шлаки должны иметь незначительный удельный вес для быстрого всплывания на поверхность жидкой ванны и после затвердевания легко отделяться от металла.

Для дуговой сварки алюминия и его сплавов изготовляют две марки электродов: ОЗА-1 (для сварки чистого алюминия) и ОЗА-2 (для сварки силуминов). Для изготовления электродов ОЗА-1 при­ меняют проволоку АД-1, а электродов ОЗА-2 — проволоку АК.

Флюс АФ-4А, используемый для растворения окислов алюми­ ния, включает в себя: хлористый калий — 50%, хлористый литий — 14%, фтористый натрий — 8 %, хлористый натрий — 28%.

Вследствие того, что флюс АФ-4А, входящий в состав электрод­ ных покрытий, увлажняется на воздухе, хранить электроды следует в сухом вентилируемом помещении. Не использованные в течение месяца со дня их изготовления электроды должны быть повторно прокалены при температуре 220—230° не менее одного часа.

Для получения хорошего качества сварки алюминиевых спла­ вов электродами ОЗА-2 необходимо учитывать следующие особен­ ности:

1 ) сварку следует вести только на постоянном токе обратной полярности;

2 ) величина тока при любых диаметрах электрода должна при­ ниматься из расчета 25—35 а на 1 мм диаметра электрода;

3 ) ручная сварка алюминия отличается от ручной сварки стали повышенной скоростью. Алюминиевый электрод плавится в 3 раза быстрее стального. Этим определяется скорость сварки и требова­ ние к сварщику иметь определенный опыт;

4) сварочный шов покрывается шлаком, а кратер шва и конец электрода окисной пленкой, имеющими в холодном состоянии большое электрическое сопротивление. Шлак и окисная пленка препятствуют повторному зажиганию дуги и поэтому необходимо стремиться вести сварку непрерывно в пределах одного электрода. Наложение сварочного шва на ранее наплавленный слой возмож­ но только после тщательной его очистки;

5) электрод при сварке должен быть перпендикулярен шву или слегка наклонен в сторону движения электрода. Перемещать электрод необходимо без поперечных колебаний. Длина дуги дол­ жна быть примерно равна диаметру электрода.

Наплавка порошкообразных наплавочных смесей

Для повышения срока службы ножей бульдозеров, скреперов и зубьев ковшей экскаваторов широко применяют стержневые на­ плавочные электроды и наплавочные смеси СУ и КБХ. Технология и режимы наплавки стержневыми электродами каких-либо прин­ ципиальных особенностей по сравнению со сваркой не имеют.

183