7.3. Сварка чугуна

 

7.3.1. Ручная дуговая сварка

 

Чугун относится к группе плохо сваривающихся металлов, что объясняется высоким содержанием углерода (более 2%), серы (до 0,15%) и фосфора (до 0,5%). Чугун можно сваривать дуговой сваркой металлическим или угольным электродом, газовой сваркой, термитной сваркой и заливкой жидким чугуном.

По состоянию свариваемой детали различают холодную (без подогрева свариваемых деталей), полугорячую (при полном или местном нагреве свариваемых деталей до 300 - 400 °С), горячую (при полном нагреве до 600 - 800 °С) сварку чугуна. В условиях портов применяется ручная дуговая и газовая сварка.

В зависимости от сложности формы и размеров чугунных деталей применяется горячая, полугорячая или холодная ручная дуговая сварка. Холодная сварка имеет следующие разновидности:

а) Сварка стальными электродами. Применяется при ремонте неответственных чугунных деталей небольших размеров с малым объемом наплавки, не требующих после сварки механической обработки.

Сварное соединение неоднородно по структуре, часто не обладает достаточной плотностью и имеет низкую прочность. Сварка выполняется электродами с защитно-легирующими покрытиями с V- или X-образной разделкой кромок. Для устранения неравномерного разогрева детали свариваются отдельными участками вразбивку. Длина отдельных наплавленных участков сварного шва не должна превышать 100 - 200 мм. После наплавки отдельных участков следует дать им возможность остыть до 60 - 80 °С.

При сварке изделий толщиной 8 - 15 мм сварка выполняется с увеличенной шириной усиления шва. Сварку выполняют на постоянном или переменном токе с использованием электродов типов Э42, Э42А, Э50 и Э50А по ГОСТу 9467-75. При толщине металла до 5 мм используются электроды диаметром 3 - 4 мм, при толщине 5 - 10 мм - диаметром 4 - 5 мм. Режимы сварки стальными электродами приводятся в таблице 47.

 

Таблица 47

 

Режимы холодной сварки стальными электродами

 

+-----------------------+------------+-------------+-------------+

¦Диаметр электрода, мм  ¦3           ¦4            ¦5            ¦ +-----------------------+------------+-------------+-------------+

¦Сила тока, А           ¦90 - 100    ¦130 - 160    ¦180 - 200    ¦ +-----------------------+------------+-------------+-------------+

 

б) Сварка чугунными электродами. Применяется для исправления дефектов чугунного литья - мелких литейных пор, рыхлостей, раковин и трещин. Металл сварного шва можно получить по химическому составу, близким к основному металлу, но в металле сварного шва и прилежащих к нему зонах наблюдается отбел, что затрудняет последующую механическую обработку. Чугунными электродами можно производить сварку только в нижнем положении как на постоянном, так и на переменном токе. Режимы сварки чугунными электродами приводятся в таблице 48.

 

Таблица 48

 

Режимы холодной сварки чугунными электродами

 

+------------------------+--------------------+------------------+

¦  Толщина свариваемого  ¦ Диаметр электрода, ¦   Сила тока, А   ¦ ¦      металла, мм       ¦         мм         ¦                  ¦ +------------------------+--------------------+------------------+

¦До 15                   ¦6                   ¦270 - 300         ¦ +------------------------+--------------------+------------------+

¦Свыше 15 до 30          ¦8                   ¦300 - 400         ¦ +------------------------+--------------------+------------------+

¦Свыше 30 до 40          ¦10                  ¦450 - 500         ¦ +------------------------+--------------------+------------------+

¦Свыше 40                ¦12                  ¦500 - 650         ¦ +------------------------+--------------------+------------------+

 

в) Сварка медными электродами. Применяется для изделий, работающих при незначительных статических нагрузках, а также для изделий, требующих плотных швов. Этим способом можно производить заварку мелких дефектов в отливках, а также ремонт малогабаритных деталей. Медными электродами можно сваривать на постоянном и переменном токе. Лучшие результаты получаются при сварке на постоянном токе обратной полярности. Полугорячая сварка проводится после нагрева свариваемых деталей до 300 - 400 °С. Нагрев деталей перед сваркой осуществляется в печах, горнах или с помощью газовых горелок ацетилено-кислородным пламенем. Предварительный нагрев деталей способствует более замедленному охлаждению металла шва и прилежащих к нему зон после сварки, что предотвращает получение отбеленных зон и позволяет производить механическую обработку сварных соединений.

Полугорячую сварку чугуна осуществляют низкоуглеродистыми стальными электродами с защитно-легирующими покрытиями типа ОММ-5, К-5 и УОНИИ-13, стальными электродами со специальным покрытием, чугунными электродами. При сварке сквозных трещин или при заварке дефектов, находящихся на краю деталей, необходимо применять графитовые формы для предотвращения вытекания жидкого металла из сварочной ванны. В процессе сварки необходимо непрерывно поддерживать значительный объем расплавленного металла в сварочной ванне и тщательно его перемешивать концом электрода. После сварки детали необходимо засыпать мелким древесным углем или сухим песком для замедленного охлаждения. Горячая сварка проводится после нагрева свариваемых мелких деталей до 500 - 700 °С, а крупногабаритных деталей (толщина стенок более 30 мм) - до 700 - 800 °С.

Горячая сварка включает в себя следующие последовательные операции: механическая обработка под сварку, формовка детали, нагрев, сварка и охлаждение сваренных деталей. Механическая обработка заключается в вырубке дефектных мест, зачистке их от масла, грязи, шлака и формовочной земли. Для предохранения расплавленного металла от вытекания участки, подлежащие сварке, формуют с помощью формовочной земли или графитных пластинок. Нагрев деталей производится в печах, колодцах, горнах или с помощью индукционных подогревателей. Сварка выполняется чугунными электродами со стрежнями марок А и Б. Наиболее распространенными электродными покрытиями являются ОМЧ-1 и УЗТМ-74. При горячей сварке применяют электроды больших диаметров (8 - 16 мм). Сварка чугунными электродами производится на режимах, приведенных в таблице 49.

 

Таблица 49