Меры по уменьшению остаточных напряжений и короблений при ремонте деталей сваркой и наплавкой

Высокая температура сварки и наплавки, неравномерный нагрев металла, усадка наплавленного металла и быстрое охлаждение создают в детали, особенно в .зоне термического влияния, высокие внутренние напряжения, которые приводят к появлению трещин или короблению детали. Это один из главных недостатков сварки и наплавки.

Для уменьшения коробления стали и предотвращения появления трещин рекомендуется выполнять следующие термические режимы сварки, наплавки и некоторые технологические мероприятия.

1. Сварку и наплавку деталей, как правило, следует производить в помещении с температурой не ниже —5° С. Сварку на морозе (ниже —5° С) вести после предварительного нагрева детали паяльной лампой до температуры 200—300° С. Сварку на морозе следует вести при несколько повышенной силе тока.

При сварке и наплавке деталей на открытой площадке необходимо оберегать деталь от сквозняков и попаданий на нее атмосферных осадков (дождя, снега). Сваривать или наплавлять деталь, покрытую инеем или влагой, запрещается.

2. Детали, изготовленные из стали 2-й и 3-й групп свариваемости (удовлетворительно и ограниченно свариваемые), перед сваркой необходимо подогревать и после сварки деталь медленно охлаждать в горячем песке.

3. Не наплавлять излишнее количество металла. Поперечные сечения наплавленного металла и сварочного шва должны быть минимально необходимыми.

4. Сварку длинных швов, заварку длинных трещин, приварку накладок и вставок рекомендуется производить короткими участка ми, обратноступепчатым способом, который заключается в том, что всю длину шва разделяют на участки. Каждый участок варят в на правлении, обратном общему направлению шва.

5. Швы накладывают симметрично. На валы и тела вращения наплавку валиков производят по образующей, т. е. вдоль оси де тали.

6. Применять способ обратных деформаций. Этот способ заключается в том, что, определив опытным путем направление и величину деформации, придают свариваемым элементам или детали до сварки изгиб в сторону, обратную деформации от сварки.

7. Стремиться к наименьшему нагреву деталей, в особенности деталей, прошедших термообработку.

С этой целью: сварку вести с наибольшей быстротой; применять электроды малых сечений с соответствующим понижением силы тока; сварку вести на постоянном токе с обратной полярностью; подкладывать под детали медные прокладки для отвода тепла. Это наиболее общие мероприятия, которые необходимо соблюдать при сварке и наплавке для уменьшения коробления и предохранения от появления трещин.

Газовая сварка

Газовая сварка является старейшим способом восстановления деталей, экономически выгодным, простым и надежным. В некоторых случаях этот вид сварки является единственно возможным способом ремонта дефектных деталей.

Наибольшее распространение в ремонтной практике получила газовая сварка с помощью ацетиленокислородного пламени. Ее применяют для сварки разрушенных деталей, заварки трещин и пробоин, наплавки изношенных деталей, подогрева изогнутых де талей при правке, пайки и поверхностной закалки деталей.

Газовой сваркой ремонтируют детали из различных материалов: стали, чугуна, бронзы, латуни и алюминиевых сплавов.

Недостатками этого способа ремонта являются высокая температура нагрева детали, что вызывает структурные изменения ре монтируемой детали, и большая зона теплового влияния (значительно больше, чем при электродуговой сварке), что приводит к короблению детали. Эти недостатки создают иногда серьезные трудности для применения газовой сварки при ремонте деталей.

Ремонт деталей сваркой из алюминиевого сплава представляет значительные трудности, вызванные особыми свойствами сплава, которые следует учитывать при сварке, а именно:

легкая окисляемость сплава (температура плавления окиси алюминия — 2050° С, в то время как температура плавления самого алюминия — 657° С, поэтому окисная пленка не позволяет сплавляться металлу);

сплав не изменяет своего цвета при нагревании и плавлении, поэтому нельзя по внешнему виду определить степень его нагрева;

сплав не имеет пластического состояния и при нагреве сразу же из твердого состояния переходит в жидкое;

при нагреве до температуры 400—450° С сплав почти полностью теряет прочность, и деталь может разрушиться от незначительного толчка.

Наиболее широкое распространение получила заварка силуми на ацетиленокислородным пламенем. Пламя должно быть строго нейтральным, так как избыток кислорода приводит к интенсивному образованию окисной пленки.

Непосредственно перед сваркой с подготовленного к заварке места, а также с участка шириной не менее 20 мм вокруг дефектного места необходимо удалить окисную пленку механическим путем (напильником, металлической щеткой или шлифовальной шкуркой).

В качестве присадочного материала используют алюминиевую проволоку или прутки, близкие по химическому составу к сплаву АЛ-2.

Флюсом для сварки сплава служит одна из следующих смесей:

А. Хлористый цинк . . 8%, Хлористый литий . . 32%, Хлористый калий . . 50% , Хлористый натрий 10%;

Б. Хлористый натрий 19%, Хлористый калий . . 29%, Хлористый барий . . 48% ,Плавиковый шпат . . 4%.

Могут применяться и другие флюсы. Флюс снижает температуру плавления тугоплавкой пленки окиси алюминия и переводит ее в легкоплавкий шлак. Следует помнить, что эти флюсы интенсивно впитывают влагу, поэтому их следует хранить в герметической посуде и при надобности брать из нее лишь столько флюса, сколько нужно для сварки. Сварку следует вести непрерывно, не отрывая пламени от сварочной ваяны во избежание интенсивного ее окисления. Повторная наплавка вызывает появление пор в металле шва.

По окончании сварки горелку необходимо отводить от шва по степенно для того, чтобы шов успел затвердеть под пламенем. После сварки следует тщательно удалить с поверхности детали остатки флюса, так как он разъедает алюминий.

Большое количество деталей изготавливается из ковкого чугуна.

Сварка деталей из ковкого чугуна представляет некоторые трудности, так как в чугуне углерод находится в виде хлопьев углерода отжига.

Заварка и пайка деталей из ковкого чугуна может быть произведена латунью Л-62. Дефектное место должно быть подготовлено, как указывалось ранее.

Пайка латунью Л-62 проводится газовой горелкой в восстановительном ацетиленокислородном пламени (с избытком ацетилена). Пламя с избытком ацетилена интенсивно окрашено в желтый цвет, длина всего пламени увеличивается, ядро пламени теряет свои резкие очертания.

В качестве флюса можно применять прокаленную буру или од ну из смесей:

— буры—70%, поваренной соли—20% и борной кислоты—10%;

— буры—50%, борной кислоты—50%.

Флюс обладает гигроскопичностью, поэтому его следует хранить в герметической посуде и в сухом месте.

Перед сваркой дефектное место следует нагреть до температуры 650—730° С и залудить латунью Л-62. Для этого нагретые кромки следует посыпать флюсом, а затем нагреть конец латунного прутка и опустить его в флюс. Пруток, покрытый флюсом, нагреть до расплавления и расплавленную латунь нанести (прутком) тонким слоем на разогретый участок детали. Затем произвести наплавку латуни до необходимой толщины. Наплавленное место или всю деталь засыпать песком, подогретым до температуры 250-300° С или закрыть асбестом.