18. Ремонт деталей сваркой и наплавкой

Ручная дуговая сварка, электроды, покрытия

Электроды

При заварке трещин или поломок обычно применяют сварочные электроды. Они подразделяются на ряд типов от Э-34 до Э-145. Основной характеристикой каждого типа является временное сопротивление разрыву сварного соединения. Оно указывается в наименовании типа электрода. Например, электроды типа Э-42 дают сварное соединение, имеющее временное сопротивление разрыву, равное 4,2 МПа. К каждому типу может относиться несколько марок электродов. Например, к типу Э-42 относятся электроды марок ОЗЦ-1,0ММ-5; к типу Э-42А — электроды ЦМ-8, УОНИ-13/45П, ОЗС-3; к Э-46 —ОЗС-4, АНО-3, АНО-4; к типу Э-50А —электрод УОНИ-13/55 и др.

Ручная дуговая сварка и наплавка. Ручная дуговая сварка применяется для заварки трещин в блоках и головках цилиндров, картерах, для восстановления сварных швов в рамах и корпусах, заварки отверстий, приварки отломанных частей и добавочных деталей. Ручная дуговая наплавка применяется для наплавки изношенных поверхностей отверстий, валов, осей, ножей отвалов, щек дробилок, звездочек и т. д. Ручная дуговая сварка и наплавка осуществляется неплавящимися угольными, графитовыми или вольфрамовыми и плавящимися металлическими электродами. Сварка и наплавка неплавящимися электродами имеют ограниченное применение, используются только при сварке цветных металлов и наплавке изношенных поверхностей твердыми сплавами. В ремонтном производстве широко применяется дуговая сварка и наплавка плавящимися металлическими электродами.

19 . Ремонт деталей сваркой и наплавкой

Сварка чугуна и алюминиевых сплавов.

Алюминия

В различных отраслях промышленности применяется как чистый алюминий, так и его сплавы.

Сплавы алюминия обладают высокими механическими свойствами при малой плотности, что достигается их легированием марганцем, магнием, кремнием, никелем, хромом и другими элементами.

Алюминиевые сплавы делятся на группы деформируемых и литейных.

Деформируемые сплавы подразделяются на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относятся его сплавы с магнием или марганцем, к термически упрочняемым — дюралюминий Д1, Д16, сплавы АВ, АК, В-95.

К литейным сплавам относятся силумины, которые получили наибольшее распространение. Силумины — сплавы алюминия с кремнием (4... 13% кремния); они применяются для изготовления деталей сложной конфигурации.

Трудности при сварке алюминия и его сплавов сводятся к следующему:

- окисная пленка на поверхности свариваемого металла и пленка, образующаяся при сварке на поверхности капли металла, отделяемой от электрода и ванны, препятствует сплавлению частей металла и загрязняет сварной шов;

- затрудняется управление процессом сварки при большой разнице в температурах плавления окисной пленки и металла;

- получаются значительные остаточные деформации из-за высокого коэффициента линейного расширения алюминия;

- повышенная растворимость водорода в алюминии приводит к образованию пор в металле шва в процессе кристаллизации при большой скорости охлаждения;

- большая жидкотекучесть алюминия приводит к образованию подтеков, поэтому при сварке требуется применение подкладок и формирующих приспособлений.

Сварка алюминия ручной дуговой сваркой производится металлическими или угольными электродами.

К электродам для сварки алюминия и его сплавов относятся специальные электроды ОЗА-1 и ОЗА-2, электроды серии УАНА. Покрытие электродов ОЗА-1 и ОЗА-2 содержит хлористые и фтористые соли лития, калия, которые растворяют и переводят в шлак окись алюминия.

Сварку ведут постоянным током обратной полярности, при этом в результате катодного распыления улучшаются условия разрушения окисной пленки.

Для сварки чистого алюминия применяют электроды ОЗА-1 со стержнем из алюминиевой проволоки марки АД-1 и АВ-2Т, для сплавов типа силумина — электроды ОЗА-2 со стержнями из проволоки марки Св-АКЗ или Св-АК10

Чугна

Чугуном является сплав железа с углеродом с содержанием углерода от 2 до 6,7%. В чугуне содержатся также кремний, марганец, сера и фосфор, при этом серы и фосфора в чугуне больше, чем в стали. В легированных чугунах содержатся добавки никеля, молибдена, ванадия, хрома и др.

При сварке чугуна как трудносвариваемого сплава нужно учитывать его свойства:

- чугун является жидкотекучим, поэтому его сварка осуществляется в нижнем положении;

- малая пластичность чугуна при сварке приводит к значительным внутренним напряжениям и образованию закалочных структур, способствующих образованию трещин;

- при выгорании углерода при сварке образуются поры в сварном шве;

- чугун в расплавленном состоянии окисляется с образованием тугоплавких окислов, температура плавления которых выше, чем у чугуна.

Сварка чугуна применяется при исправлении литейных дефектов при ремонте изношенных деталей и при изготовлений сварно-литых конструкций.

Сварку чугуна можно разделить на горячую и холодную.

Горячая сварка чугуна осуществляется при нагреве детали перед сваркой и медленном охлаждении после сварки. Температура подогрева детали зависит от ее массы и формы, но не должна превышать 650 °С. Нагрев до более высокой температуры вызывает рост графитовых зерен, при нагреве выше 750 °С происходят химические и структурные изменения. Скорость охлаждения должна быть не более 4 °С в секунду от начала затвердевания наплавленного металла до 600 °С. При большей скорости охлаждения происходит процесс отбеливания чугуна. До сварки мелких деталей их подогревают до температуры 150...200°С. Нагрев деталей производят в горне, электрических печах или индукционным методом.

Холодная сварка чугуна выполняется различными способами с использованием как обычных электродов, так и специальных.

Сварка чугуна стальными электродами (для сварки сталей) является наиболее доступной, но при этом может быть низкое качество сварного соединения. Причины заключаются в плохом соединении стали с чугуном из-за разной их усадки, в обогащении углеродом наплавленной стали и поэтому ее хрупкости, податливости к закалке и появлении трещин. В результате перешедших из чугуна элементов в металл шва он представляет собой закаленную высоколегированную сталь со значительным содержанием таких элементов, как кремний, марганец, иногда фосфор и сера, что и способствует образованию трещин в шве.

При быстром охлаждении при холодной сварке происходит увеличение твердости наплавленного металла и металла зоны термического влияния, где чугун приобретает структуру белого чугуна с повышенной твердостью и хрупкостью.

В металле шва могут появляться поры из-за повышенного содержания газов в чугуне, что вместе с трещинами снижает прочность сварного соединения. В то же время место сварки, выполненное стальными электродами, не поддается механической обработке режущим инструментом.

Недостатки данного метода устраняет многослойная наплавка при сварке, при этом уже третий наплавленный слой становится исходным материалом электрода.

Для улучшения качества сварного соединения применяют электроды малого диаметра и понижают величину силы тока для уменьшения теплового воздействия на чугун, при этом сварку ведут короткими участками вразброс, чтобы меньше проплавлять чугун.