Как варить чугун газом или электро
Перейти к содержимому

Как варить чугун газом или электро

  • автор:

Один из способов сварки чугуна полуавтоматом с применением сварочной проволоки по чугуну

Как сварить чугун полуавтоматом

Технология процесса сварки чугуна полуавтоматом

Допустима ли наплавка, сварка белого, серого, ковкого и высокопрочного чугуна сварочным полуавтоматом? Технологические приемы и особенности сварки чугуна полуавтоматом, ответы постарались изложить в этой статье.

Сварочные работы по чугуну сравнительно сложны с технологической точки зрения. Сам по себе чугун «плачевно» выдерживает резкое нагревание и охлаждение.

Для получения качественного сварного шва требуется сварочное оборудование, сварочная проволока для сварки чугуна или электроды по чугуну.

Допустима ли наплавка, сварка чугуна полуавтоматом?

Какая нужна информация о технологических тонкостях такого вида сварных работ?

Поверхностно постараемся затронуть в этой статье.

Начнем по порядку

  • В чем особенности сварки чугуна
  • Виды сварки чугуна
  • Холодная сварка чугуна
  • Горячая сварка чугуна
  • Как наплавить, сварить чугун полуавтоматом
  • Предварительные работы
  • Подбор проволоки для сварки наплавки чугуна
  • Сварка, наплавка – технологический процесс
  • Особенность при сварке чугуна

Сплав железа с углеродом – Чугун как правило применяют в изделиях, производимых с помощью литья.

Чугун белый, серый, ковкий или высокопрочный независимо от марки хрупкий и это неизбежно ведет к трещинам, выбоинам, раковинам при литье. Дефекты, приходится заваривать, выбоины и раковины наплавлять, чаще всего это электросварка.

В чем сложность в этом методе?

Расплавленный чугун текучий метал, (Чем больше содержание углерода, тем больше жидкотекучесть чугуна и ниже температура плавления) что создает проблемные моменты при заваривании трещин разной сложности и выбоин. Зачастую итог — сквозное прожигание металла.

У чугуна сравнительно невысокая температуру плавления от 1150 до 1500 °C, на 300 °C ниже, чем у чистого железа.

Влияние высокотемпературной электрической дуги приводит к его отбеливанию (изменение структуры), в результате чего свариваемая чугунная деталь в месте сварки становиться более хрупкой и трескает уже при естественном охлаждении.

Атмосферный кислород вступает в контакт с углеродом, присутствующем в чугуне. А это способствует формированию массы пор в сварном шве. Вследствие чего сварное соединение теряет прочность.

Выше по тексту обозначили существенные сложности сварки чугунов.

Обойти сложности сварки чугуна предлагаем теоретически прямо сейчас, продолжив читать эту статью!

Продуктивные методы сварки (наплавки) чугуна

Совет бесплатно — рекомендуем обратить внимание: Не экспериментируйте если нужно сварить чугун!

Применяйте сварочную проволоку или электроды разработанные для сварки чугуна.

Преимущественно для сварки чугуна применяют два способа: холодный и горячий.

Холодный способ сварки и наплавки позволяет сваривать и наплавлять чугун без предварительного нагрева деталей, не применяя газа и флюса, даже в полевых условиях.

ПАНЧ-11 от 1 метра

В Советские годы, в начале шестидесятых годов в институте электросварки имени Е.О. Патона был изобретен сплав ПАНЧ-11 на основе никеля, обладающий само защитными свойствами для сварки чугуна, это проволока малого диаметра 1,2 мм марка ПАНЧ-11 сплошного сечения.

Была поставлена задача, добиться сварки, наплавки чугуна без разогрева ремонтируемой детали. В любых доступных условиях. Как в ремонтных цехах, так и с выездом к ремонтируемой технике.

Данный вид сварки чугуна гарантирует высокую производительность и качество, дает колоссальную возможность восстанавливать самые разнообразные по сложности, размерам, форме чугунные детали. Важная особенность, после ремонта шов детали легко обрабатывается любым инструментом.

Горячий способ сварки чугуна более трудоемкий, требует больших затрат с применение индукционных, газовых, электрических печей сопротивления. Это более надежные методы сварки чугуна но в промышленном применении.

Основное правило соблюдать температурный режим. Чугун не терпит перегрева свыше 600 °C. Если допустить перегрев, происходит отбеливание меняется структура чугуна.

Примеры нагрева чугуна:

При полугорячем методе чугун нагревают в границах от 350 °C до 400 °C

При теплом методе чугун нагревают не выше 250 °C

После окончания сварки чугунной детали необходимо естественное медленное охлаждение, важно не допустить резкого принудительного понижения температуры иначе это приведет к деформации сварного шва. Метод трудоемок, но как результат качественное сварное соединение чугуна.

сварка чугунов

Как наплавить, сварить чугун полуавтоматом

Применение полуавтоматической сварки дает возможность получать сварной шов высокого качества, б лагодаря составу сварочной проволоки ПАНЧ-11

Сварка проволокой ПАНЧ 11 выполняется на постоянном токе прямой полярности без дополнительной защиты газом или флюсом.

Так как в состав проволоки ПАНЧ-11 введены специальные элементы, предотвращающие окисление сварочной ванны и способствующие формированию хорошего плотного шва.

Дуга отличается стабильностью, процесс протекает практически без разбрызгивания, сварку чугуна можно вести во всех пространственных положениях, металл шва характеризуется высокими механическими свойствами.

Силу сварочного тока, напряжение, вылет электродной проволоки и скорость сварки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла.

Чем толщина меньше, тем меньше величины всех других параметров сварки.

При сварке чугуна проволокой ПАНЧ-11 рекомендуются следующие режимы:

диаметр проволоки 1,2 мм,

сварочный ток – 80 — 180 А,

напряжение дуги – 14 — 18 В,

скорость подачи проволоки — ПО — 120 м/ч, скорость сварки – 4 — 5 м/ч.

Благодаря малому диаметру проволоки 1,2 мм, сварку можно вести на малом токе, деталь сильно не нагревается, читать статью полностью пройдите по ссылке

Применение проволоки порошковой для сварки, наплавки чугуна ПП-АНЧ-1, ПП-АНЧ-2, ПП-АНЧ-3

Порошковая проволока является одним из вариантов решения данных проблем, связанных с низкой производительностью, оптимальными условиями прогрева заготовок и обеспечением должной производительности процессов.

Известны самозащитные порошковые проволоки, покрытые слоем флюса. При его выгорании от тепла дуги образуется защитный экран, который ограничивает температурный градиент на поверхности значениями в 500…700 °C. В результате улучшаются условия труда, и снижается опасность растрескивания чугуна.

Порошковая проволока в виде непрерывно подаваемого расходного материала была изобретена учёными Всесоюзного института электросварки им. Патона в середине прошлого века.

Она представляет собой полую стальную оболочку круглого поперечного сечения, внутри которой содержится шихта определённого химического состава.

Применение непрерывно подаваемого в зону сварки расходного материала обеспечивает следующие преимущества: Продолжение по ссылке

Особенности и проблемы сварки чугуна: как избежать трещин при остывании шва и добиться прочности соединения

Сварка чугунных сплавов делается несколькими методами. Каждый из них выбирается как баланс между стоимостью и сложностью работ и прочностью, которая требуется от шва. Это вызвано физическими особенностями чугунных материалов, которые резко отличаются от подавляющей части остальных сплавов и металлов.

Особенности сварки чугуна

Чугун – это железный сплав с большим содержанием углерода. Углерод придает стальным сплавам твердость, при содержании его свыше 2,14% получаемый сплав уже является чугуном. Поскольку углерод не является металлом, он не может образовать с железом кристаллических решеток и присутствует в виде вкраплений графита различных форм или входит с железом в химическую связь. Из-за графита чугун имеет пористую структуру, насыщается газами и впитывает масло.

При сварке чугуна проблемы начинаются сразу после образования шва. При остывании, особенно быстром, легко возникают трещины, вызванные закалкой и сильными напряжениями в металле. Образуется карбид железа (цементит), чугун “отбеливается”, получает высокую твердость и хрупкость. Поэтому после сварки необходимо поддерживать температуру 200-300°C, постепенно снижая ее, чтобы избежать образования цементита.

Помогает также введение никеля в материал шва. Он смешивается с железом в любых соотношениях. При этом не образуется карбидов и повышения твердости, что позволяет избежать трещин. Можно использовать для этих целей медь, но она не обеспечивает такой однородности шва, как никель.

Сравнительно невысокая температура плавления чугуна (от 1200 до 1250 градусов) приводит к его высокой текучести и ограничивает положения сварки – особенно сложно варить потолочные швы. Кроме того, повышено газообразование, которое продолжается даже при остывании шва.

Так называемый “горелый” чугун (бывший длительное время под действием высоких температур) сваривать невозможно из-за появления окислов кремния и углерода. Вообще чугунные детали предпочтительно менять и при использовании не допускать их разрушения.

Основные трудности при сварке чугуна:

  • образование трещин при остывании шва;
  • сильное повышение твердости в области шва;
  • выделение газов создает пористость шва;
  • текучесть ванны усложняет технологию.

Подготовка чугуна к сварке

Перед сваркой, особенно ответственных деталей, необходимо произвести подготовку металла. Для этого выполняется перечень работ:

  • очистка от грязи и масла для всех видов сварки;
  • разделка кромок для всех видов сварки;
  • установка шпилек для холодной сварки (при повышенных требованиях к прочности);
  • прогрев деталей для горячей сварки;
  • формовка ванны для горячей сварки.

Особенно тщательно следует удалять масло, применяя растворители или отжиг горелкой.

При разделке кромок необходимо выпилить все трещины. Если будут устанавливаться шпильки, то разделку кромок следует выполнить под углом. В кромках засверливают отверстия, нарезают резьбу и завинчивают стальные шпильки, по крайней мере, на два-три “калибра” (отношение длины к диаметру). Внешние концы шпилек должны допускать их проварку между собой.

Подготовительный нагрев деталей при горячей сварке производят постепенно, на 100-150 градусов в час. Так же медленно выполняют и охлаждение, подогревая детали с уменьшением температуры.

Варианты сварки чугуна и их краткие характеристики

В зависимости от требований к прочности и характера повреждений чугунных деталей применяют один из нескольких способов сварки.

Горячая сварка

Горячую сварку применяют в тех случаях, когда необходимо получить высокую обрабатываемость шва и близость его состава и структуры к остальной массе чугуна. Свариваемые части подготавливают, как описано выше, и прогревают до температуры 700°C. При необходимости перед нагревом устраивают форму из материалов, применяемых в литейном деле. Это требуется для сквозных и краевых (отколотых) повреждений. Шлифованные поверхности и резьбы следует защитить глиной.

Горячую сварку применяют для изделий большой массы в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. Тепло для ванны получают либо от электрической дуги, либо от газовой горелки. Горячая сварка отличается от других видов самым большим объемом ванны (до 0.5-1 дм. куб.). Это требует устанавливать заготовки только в нижнее положение.

Присадочный материал для горячей сварки – чугунные электроды увеличенного диаметра (от 8 мм и более) или порошковая проволока.

Полугорячая сварка

Полугорячая сварка чугуна производится аналогично описанной выше горячей, но температура предварительного подогрева здесь ниже, около 300-350°C. Это способствует понижению скорости остывания металла после сварки.

При полугорячей сварке меньше степень “отбеливания” чугуна по сравнению с горячим способом, что способствует и меньшей опасности возникновения трещин. Кроме того, требуется меньше энергии на подогрев деталей.

Полугорячую сварку делают малоуглеродистыми стальными электродами с легирующими добавками или автогеном, добавляя для присадки чугунный пруток.

Холодная сварка

Наиболее часто для небольших повреждений применяется холодная сварка. Слово “холодная” здесь означает то, что предварительный подогрев свариваемых частей не производится. Это значительно упрощает процесс, хотя и не позволяет получить качества шва, достижимого при горячем способе. Но для мелких дефектов на ненагруженных деталях – корпусах механизмов, крышках и т. д. – данный способ вполне оправдан.

Для деталей, несущих нагрузку, можно применить усиление шпильками из стали, которые завариваются с внешней стороны и затем закрываются верхним швом. При холодной сварке стремятся как можно меньше нагревать металл и применяют стальные электроды небольшой толщины (3-5 мм). Для снижения нагрева применяют постоянный ток, а электрод подключают к плюсу аппарата (обратная полярность). Материал электродов должен содержать как можно меньше углерода. Но и без этого в шве образуется тонкий слой белого чугуна. Избавиться от него не помогает даже продолжительный отжиг.

Хорошие результаты дает применение никеля или монель-металла (никель 70%, медь 20%) в сварочных электродах, но этот способ дорог. Его следует применять в тех случаях, когда требуется последующее точение, шлифование или фрезерование детали. Но необходимо учесть, что механическая прочность “никелированного” чугуна снижается.

Основные способы сварки чугуна

Серый чугун можно варить несколькими способами. Чаще всего это дуговая сварка стальными или специальными электродами. Эти способы относятся к холодному методу сварки.

Ручная дуговая сварка плавящимися электродами

Самые мелкие повреждения чугунных деталей можно заварить обычными стальными электродами 3 мм с тонкой обмазкой. Перед сваркой очищают швы и выпиливают или вырубают трещины. Сварка ведется небольшим током 80-120 ампер.

Повреждения Электроды Дополнительно
Мелкие Стальные Поковка шва молотком
Средние Медные
Крупные Медные и никелевые Усиление шпильками

Если требуется повысить качество шва при дуговом способе, то вместо трансформатора берется инвертор, так как он позволяет работать на постоянном токе. Это дает кое-какие дополнительные возможности, указанные в таблице ниже.

Полярность Деталь Электрод Особенности
Прямая Плюс Минус Увеличение нагрева детали. Небольшой расход электродов
Обратная Минус Плюс Умеренный нагрев детали. Большой расход электродов

Причина такой разницы в физике процесса: положительный электрод сильно бомбардируется тяжелыми отрицательными ионами, что дает дополнительную энергию в общем балансе выделения тепла. Разница в температуре может достигать 700°C. В общем, за возможность избегать перегрева чугуна при электродуговой сварке приходится платить некоторую цену: тратить лишние электроды.

Применение трансформатора лишает сварщика возможности прогревать электроды разными способами, так как при переменном токе этой разницы нет – тепла выделяется поровну на каждом конце дуги. Кроме того, снижается стабильность дуги – на переменном токе она горит не все время.

Для уменьшения перегрева шва применяют движение электрода зигзагом или по кругу, как удобнее сварщику. Тепло при этом распределяется равномернее. Также полезно делить большие швы на меньшие участки, а в промежутках между выполнением участков давать остыть металлу до 80-50°C.

Чтобы повысить качество шва на чугуне, применяют электроды с добавлением меди, никеля или монель-металла (сплав меди с никелем). Наиболее простой и дешевый вариант: стальную проволоку Св-08 (Св-08А) обматывают медной проволокой и окунают в раствор силиката натрия (жидкое стекло). После высыхания обмазки можно варить.

Газовая сварка

Газ или электричество для сварки – это лишь способ нагрева, подвода энергии к сварочной ванне. Но из-за разницы в физике и химии этих процессов могут появиться технологические отличия. При сварке чугуна газом можно использовать ацетилен или пропан-бутановую смесь, но оба варианта с кислородом. Вместо электрода используется присадочная проволока из никеля или чугунный пруток. Чтобы избежать окисления, можно использовать обмазку присадочного материала флюсами (на основе буры), но часто бывает достаточно использовать прогрев металла восстановительной частью факела горелки.

Горелкой следует постепенно прогревать место вокруг сварки. Определить подходящую температуру в области шва (200-350°C) поможет только опыт сварщика. Добившись ее, производят сварку участка. Затем постепенно отводят горелку, избегая резкого остывания. Разумеется, газа тут расходуется заметно больше, чем при сварке стали, но это при газосварке чугуна неизбежно, иначе пойдут трещины.

Аргонодуговая

Аргонодуговая сварка чугуна возможна, но это слишком дорогой вариант, не дающий никаких особенных преимуществ перед другими видами сварки. Чугун не нуждается в такой тщательной защите от окисления, как, например, алюминий. Если все же приходится варить чугун аргоном, то здесь следует соблюдать те же правила:

  • избегать перегрева металла;
  • постепенно прогревать место шва;
  • постепенно охлаждать после сварки.

Все это приводит к большому расходу аргона. Поэтому для подогрева лучше использовать другие методы. Обычно это та же ацетиленовая горелка, что лишает смысла вообще варить аргоном. При сварке аргоном обычно используют неплавящиеся электроды или полуавтомат. В последнем случае его потребуется зарядить нужным типом проволоки, например, никелевой.

Иные варианты

Из прочих вариантов можно дополнить раздел о горячей сварке. Этот способ требует самого большого расхода энергии и подготовки форм для сварочной ванны большого объема. После очистки места для шва вокруг этого места (и при необходимости) снизу делают перегородки из огнеупорной глины. Для форм также используют графитовые пластины. Снаружи форма защищается коробкой из листового железа: это гарантирует, что ванна не разольется. Для предварительного нагрева и медленного охлаждения деталей используют печи (в старые времена для больших деталей использовали костер).

При холодной сварке больших деталей металл разделывается под углом 90 градусов, а в разделочные фаски вворачивают шпильки небольшой длины из малоуглеродистой стали. Верхние концы шпилек обеих половин шва обваривают между собой также сталью с малым содержанием углерода. Они придают шву значительную прочность. Сверху шов заваривают медным или медно-никелевым сплавом.

Сварка чугуна аргоном: способы, выбор присадки, технология

Чугун применяется для литья различных матриц, форм, деталей станков, блоков для поддержания канатов грузоподъемной техники. Когда в таких изделиях появляется трещина или обламывается борт, возникает необходимость в ремонте. Самый качественный способ сварки чугуна – аргоном (TIG). В этом обзоре мы рассмотрим, какое понадобится оборудование, расходные материалы, как подготовить детали и выполнить сам процесс аргоновой сварки чугуна.

  • Особенности сварки чугуна
  • Чем и как сваривать чугун при помощи технологии TIG
  • Технология ТИГ сварки чугуна
  • Полезные советы по сварке чугуна аргоном

Особенности сварки чугуна

Некоторые сварщики не любят варить чугун, поскольку этот материал относится к трудносвариваемым. При создании шва образуется ряд дефектов, нередко работу приходится переделывать по несколько раз. Поэтому стоит рассмотреть особенности материала, чтобы знать, с чем предстоит столкнуться.

Виды чугуна

Чугун – это сплав железа с углеродом (минимальное содержание 2,14%) и другими компонентами. Чаще всего при производстве используются добавки кремния, марганца, серы, фосфора.

За счет высокого содержания углерода металл очень твердый, но хрупкий и не пластичный. Углерод может быть в виде цементита или графита. Тип и форма углерода определяют конечную марку чугуна:

  • Белый – очень хрупкий, в состав входит ледебурит, а графита нет совсем (только цементит).
  • Высокопрочный – графит содержится в форме сфероидов.
  • Ковкий – для создания применяется графит в хлопьях и длительный отжиг. Имеет повышенную прочность и ударную вязкость.
  • Серый – задействован графит в форме пластин. Чаще других применяется в литейном производстве.
  • Половинчатый – имеет в составе графит и ледебурит.

Сварщик ТИГ

По классификации металл подразделяется на: жаростойкий, износостойкий, коррозионностойкий. Возможно легирование медью и другими элементами. В зависимости от вида чугуна, его температура плавления составляет 1147-1538 ⁰С. Во время сварки чаще всего вам придется иметь дело со сплавами, плавящимися при 1500 ⁰С.

Свариваемость чугуна и другие свойства

Сваривать чугун труднее, чем обычную малоуглеродистую сталь. Чаще всего сварщики сталкиваются со следующими дефектами:

Поры

Во время ведения шва при выгорании углерода из сварочной ванны выделяются газы, что приводит к образованию пор. Последние делают шов негерметичным и ослабляют его. Жидкий металл может вступать в реакцию с азотом, водородом и водяным паром, присутствующими в окружающем воздухе. Поэтому важно надежно защищать сварочную ванну от воздействия внешней среды.

Трещины

Металл обладает пониженной теплопроводностью, поэтому место сварки сильно нагревается, а окружающие участки остаются холодными. Еще на границе шва образуется легкосплавное соединение железа и сульфида железа. Это приводит к разнице температур, напряжению и растрескиванию. Причем происходит это не сразу после сварки, а постепенно. По мере остывания можно услышать, как изделие трещит, что означает образование дефектов.

Непровары

Во время сварки из материала активно выгорает кремний. На его месте образуется оксид с повышенной температурой плавления, что препятствует свариваемости.

Деформации конструкции

Сильные внутренние напряжения от нагрева приводят к перекосам, перекручиванию и другим деформациям. При попытке выровнять деталь механическим путем, шов трескается, поскольку хрупкий и не пластичный.

Чем и как сваривать чугун при помощи технологии TIG

ТИГ сварка

Сварка чугуна неплавящимся электродом в среде инертного газа (технология TIG) возможна холодным или горячим способом. В первом случае сварщик сразу приступает к сварке, а во втором – деталь предварительно нагревается до температуры 600 ⁰С. Это обеспечивает равномерное распределение тепла, снижает деформации, дает нормально кристаллизоваться металлу, чтобы молекулярная решетка стала прочной. Следовательно, для малоответственных деталей, которые не испытывают высоких нагрузок, подойдет холодных способ сварки чугуна, а для ответственных изделий обязательно нужен предварительный подогрев.

Во всех случаях после сварки чугун должен остывать медленно. Это предотвратит образование трещин и деформации. Для этого изделие оставляют в горниле, засыпая золой. Крупные заготовки на месте сварки засыпают песком, который задерживает выход тепла, продлевая период остывания.

Необходимое оборудование и инструменты

Для сварки чугуна необходим инвертор ТИГ, выдающий постоянный ток. Возможность переходить на переменный здесь не нужна, поэтому можно сэкономить. Работа ведется аргоновой горелкой. Дуга горит между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием, к которому подключена масса. Сварочная ванна защищается инертным газом, подающимся из сопла горелки. Соответственно, понадобится аргоновый баллон, редуктор с манометрами, газовый шланг для подключения аппарата. Сваривать чугун только за счет плавления кромок основного металла – плохая идея. Поэтому необходима присадочная проволока.

Из инструментов для сварки чугуна понадобятся:

  • ручная болгарка с зачистным кругом для разделки кромок, обработки шва;
  • угольник, чтобы точно выставить две стороны на плоскости;
  • струбцины, предотвращающие смещение заготовок, когда они еще не прихвачены;
  • щетка по металлу, чтобы зачистить шов и осмотреть его после сварки на наличие дефектов;
  • рулетка, помогающая точно выставить диагонали для крупных деталей;
  • треугольный напильник, если нужно местно «зарезаться» в шов для удаления поры, непровара и повторной сварки;
  • молоток для легкой корректировки заготовок, если они прихватились чуть криво.

Из средств защиты необходима сварочная маска, желательно хамелеон, перчатки, куртка. Хотя чугун не сильно «плюется» во время сварки, кожу рук лучше все же закрыть, поскольку останутся ожоги от ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Сварка чугуна

Свойства чугуна. Чугун представляет собой сплав железа с углеродом (содержание углерода более 2%) и относится к группе плохо сваривающихся металлов. Плохая свариваемость чугуна объясняется высоким содержанием углерода, а также серы и фосфора. Содержание серы в чугуне допускается до 0,15%, а фосфора — ДО 0,5 %.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают два вида чугуна: серый и белый. Серый чугун имеет в изломе серый цвет. Большинство отливок изготовляют из серого чугуна. Серый чугун хорошо обрабатывается резанием. В белом или отбеленном чугуне весь углерод находится в химическом соединении с железом в виде цементита (Fe3C). Цементит очень тверд и хрупок, поэтому белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью и не поддается обработке обычным режущим инструментом. В изломе белый чугун имеет белый цвет. Если белый чугун подвергать длительному отжигу (томлению), то цементит в чугуне распадается и углерод выделяется в свободном состоянии.

Чугун, полученный путем отжига из белого чугуна, называют ковким. В отличие от серого чугуна в ковком чугуне углерод находится не в виде пластинчатого графита, а в виде хлопьевидного. Ковкий чугун хорошо обрабатывается режущим инструментом и по сравнению с серым чугуном обладает более высокими механическими свойствами, в особенности пластичностью и вязкостью.

В промышленности получил большое применение высокопрочный и легированный чугун. В высокопрочном чугуне углерод находится в виде шаровидного графита. Этот чугун имеет высокий предел прочности (400-600 МПа), а также достаточную пластичность. Легированный чугун в отличие от обычного содержит в своем составе один или несколько легирующих элементов.

Чугун сваривают обычно только при ремонтно-восстановитель-ных работах и при исправлении дефектов в чугунных отливках. Основные факторы, затрудняющие сварку чугуна, следующие:

— образование трещин в околошовных зонах в процессе сварки и при охлаждении после сварки. Причина — низкие пластические свойства и возникновение в процессе сварки больших внутренних напряжений;
— при сварке наблюдается выгорание кремния, сопровождающееся появлением отбеленных зон в металле шва и в основном металле, прилегающем к шву. Высокая твердость этих зон затрудняет последующую механическую обработку и, кроме того, приводит к образованию трещин;
— чугун при нагреве очень быстро переходит из твердого состояния в жидкое, и наоборот. Это свойство чугуна почти исключает его сварку в потолочном положении и затрудняет в других положениях;
— интенсивное выгорание углерода делает сварной шов пористым. На образование пористости также влияет быстрый переход чугуна из жидкого состояния в твердое, при котором газы не успевают удалиться из сварочной ванны;
— при сварке происходит окисление кремния, окислы кремния имеют температуру плавления выше, чем свариваемый металл, вследствие чего процесс сварки затрудняется;
— чугунные изделия имеют разнообразный химический состав и структуру. Разнообразие химического состава и структуры иногда может наблюдаться в различных участках одного и того же изделия. Это происходит в результате того, что более тонкие части чугунных отливок остывают быстрее и в них наблюдается частичный отбел, а более толстые части остывают медленнее и имеют структуру серого чугуна. Наиболее плохо сваривается чугун с крупнозернистой структурой. Чугун с мелкозернистой структурой сваривается значительно лучше. На структуру чугуна влияет в основном его химический состав.

Чугунные детали, работающие длительное время при высоких температурах, почти не поддаются сварке. Это происходит в результате того, что под действием высоких температур (300-400 °С и выше) углерод и кремний окисляются и чугун становится очень хрупким. Чугун с окисленным углеродом и кремнием называют горелым. Также плохо свариваются чугунные детали, работавшие длительное время в соприкосновении с маслом и керосином. В таких случаях поверхность чугуна как бы пропитывается маслом и керосином, которые при сварке сгорают и образуют газы, способствующие появлению сплошной пористости в сварном шве.

СПОСОБЫ СВАРКИ ЧУГУНА

Чугун можно сваривать дуговой сваркой металлическим или угольным электродами, газовой сваркой, термитной сваркой и заливкой жидким чугуном.

По состоянию свариваемой детали различают три способа сварки чугуна: холодную, полугорячую и горячую. Холодную сварку выполняют без подогрева свариваемых деталей, полугорячую — при полном или местном подогреве до температуры 300-400 °С, горячую — при полном нагреве до температуры 600 — 800 °С. Эти способы сварки подразделяют на отдельные методы в зависимости от вида сварки, применяемых электродов и присадочного металла.

Выбор способа и метода сварки зависит от требований, предъявляемых к сварному соединению, а в некоторых случаях и от производственных возможностей. При выборе метода сварки учитыва­ют необходимость механической обработки металла шва и околошов­ной зоны после сварки, необходимость получения однородности металла шва с металлом свариваемых деталей, требования к плот­ности сварного шва, а также нагрузки, при которых должны рабо­тать свариваемые детали.
Холодная сварка. Этот способ сварки имеет несколько разно­видностей: стальными электродами, стальными электродами со спе­циальными покрытиями, стальными электродами с помощью шпилек,чугунными электродами, комбинированными электродами, медными электродами, электродами из монель-металла, электродами из ни­келевого аустенитного чугуна, газовая (ацетилено-кислородным пла­менем).
Сварку стальными электродами применяют при ремонте неответ­ственных чугунных изделий 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 прочност ь.

Сварку электродами с защитно-легирующими покрытиями выпол­няют с V или Х-образной разделкой кромок. Для устранения неравномерного разогрева детали сваривают отдельными участками вразбивку. Длина отдельных наплавленных участков сварного шва не должна превышать 100-120 мм. После наплавки отдельных участков им дают возможность остыть до температуры 60 — 80 °С. При сварке изделий толщиной 8-15 мм сварку ведут с увеличен­ной шириной усиления шва (рис. 1). Сварку электродами с по­крытиями ОММ-5 и JC-5 можно выполнять на- переменном или на постоянном токе. Наилучшие результаты получают при сварке электродами с покрытием У ОНИ-13/45. Сварку электродами с по­крытием УОНИ производят на постоянном токе обратной полярности.

Сварка с помощью шпилек требует специальной подготовки изделий под сварку. Этим способом восстанавливают ответственные изделия как малых, так и больших габаритов (гидравлические и воздушные цилиндры, станины прессов, станков и др.), работаю­щие при значительных нагрузках и не требующие — обработки после сварки.
При этом способе кромки свариваемых деталей скашивают под углом 45° (при толщине деталей свыше 5 — 6 мм). Общий угол разделки должен составлять 90 °. В подготовленных кромках про­сверливают отверстия и нарезают резьбу. В отверстия ввертывают шпильки из низкоуглеродистой стали.

1. Диаметр шпилек в зависимости от толщины свариваемых чугунных дета­лей (см. рис. 2), мм

Толщина
сваривае­мого
ме­талла

Диаметр шпильки

Расстояние меж­ду шпильками, (см. рис. 2)

Шпильки располагают в шах­матном порядке (рис. 2). Они могут быть разных диаметров в за­висимости от толщины свариваемых деталей, при толщине сваривае­мых деталей до 10 мм диаметр шпилек не должен превышать 6 мм. При большей толщине свариваемых деталей диаметр шпилек ориентировочно выбирают по табл. 1. При этом в разделку уста­навливают шпильки большего диаметра, а около разделки ставят шпильки меньшего диаметра, как показано на рис. 2. Высота возвышения шпилек над поверхностью свариваемого металла должна быть 0,5-1,0 диаметра шпильки. Перед сваркой шпильки плотно ввертывают в тело свариваемого металла. Глубина посадки шпилек должна составлять 1-2 диаметра шпильки. Разделка кромок может быть V- и Х-образная. Наиболее часто применяют V-образную разделку на половину толщины свариваемого металла. Подготовлен­ный под сварку с ввернутыми шпильками металл должен быть очишен от грязи, масла, влаги и литейной корки.
Сварку выполняют на постоянном или переменном токе с ис­пользованием электродов с защитно-легирующими покрытиями типов Э42, Э42А, Э50 и Э50А. При толщине металла до 5 мм диаметр электрода берут 3 — 4 мм, при толщине 5-10 мм диаметр электрода 4-5 мм. Ориентировочный режим сварки следующий:

Диаметр электрода, мм 3 4 5
Сила тока, А 90-100 130-160 180-200

В процессе сварки вначале обваривают шпильки кольцевыми швами, затем заполняют участки между обваренными шпильками. После этого заплавляют уже всю разделку. При выполнении всех перечисленных операций сварку нужно вести короткими участками по 100-150 мм, чтобы не разогревать сильно изделие. Во избежа­ние коробления количество наплавленного металла должно быть минимальным, тонкостенные изделия реко­мендуется перед сваркой закреплять.

Рис. 3. Сварка чугунных деталей с помощью шпилек
и анкеров

При толщине металла 10 мм. в ответ­ственных, деталях рекомендуется устанавли­вать между шпильками анкеры, изготовлен­ные из полосовой или круглой низко­углеродистой стали. Анкеры устанавливают под углом 45 ° или перпендикулярно к сварному шву (рис. 3), после того как будут заварены участки между шпильками. Ан­керы должны плотно прилегать средней частью к наплавленному металлу, а кон­цами к свариваемой детали. По толщине анкеры можно заваривать неполностью. Длину анкеров берут в за­висимости от ширины свариваемого участка, а толщину или диаметр в пределах 6-12 мм.

Стальными электродами со специальным покрытием сваривают изделия несложной формы, средних размеров и массы, с толшиной стенок до 15 мм, работающие при незначительных стати­ ческих и ударных нагрузках. Сварное соединение неодногодно по структуре, однако металл сварного шва по составу и свойствам достаточно близок к серому чугуну. При правильном и достаточно тщательном выполнении сварки можно получить плотное соединение, поддающееся обработке режущим инструментом. Этот метод сварки пригоден для заварки литейных дефектов с небольшим объемом наплавки.
Существуют несколько составов специальных покрытий электро­дов. Эти покрытия в основном состоят из графита, ферросилиция и меди. В зависимости от процентного содержания тех или иных компонентов в электродном покрытии можно получить различный химический состав наплавленного металла. Важную роль в составе покрытия играет ферросилиций, который как графитизатор способ­ствует получению серого чугуна. Стальные электроды со специаль­ными покрытиями имеют стальной стержень из низкоуглеродистой сварочной проволоки Св-08 или Св-08А. Составы наиболее распро­страненных специальных покрытий приведены в табл. 2. Режимы сварки берут такие же, как и при сварке чугуна обычными сталь­ными электродами. Сварку чугунными электродами в холодном состоянии в боль­шинстве случаев применяют для исправления дефектов чугунного литья — мелких литейных пор, рыхлостей, раковин и трещин. Металл сварного шва можно получить близким по химическому составу к основному металлу, однако в металле сварного шва и прилежащих к нему зонах наблюдается отбел, что затрудняет последую­щую механическую обработку.

2. Составы специальных покрытий стальных электродов для сварки чугуна, %

Компоненты

1

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *