Сварка чугуна

Чугун относится к категории ограниченно свариваемых сплавов. Сварка чугуна в основном применяется для исправления дефектов литья, при ремонте изношенных и поврежденных деталей, при наличии в деталях пор, раковин, трещин, отколов и т.д. Сварка чугуна затруднена по следующим причинам:

1. Чугун более жидкотекучий сплав, чем сталь. Он не имеет тестообразного (пластического) состояния при переходе от жидкого к твердому. Поэтому сварка чугуна производится только в нижнем положении.

2. Низкая пластичность при неравномерном нагреве приводит к появлению трещин в зоне сварки. Трещины могут возникать как в целом металле, так и в металле шва в процессе сварки и при охлаждении сварного соединения.

3. Склонность чугуна закаливаться при высоких скоростях охлаждения с образованием закалочных структур. Закаленных участках чугун становится твердым и не поддается механической обработке. Также возможно появление трещин.

4. При быстром охлаждении места сварки происходит отбеливание чугуна (образуется тонкая прослойка на границе шва и металла изделия). Под влиянием растягивающей силы, образующейся при охлаждении шва, эта прослойка откалывается от основного металла или вызывает трещину.

5. Образование пористости, за счет большого количества окиси углерода и быстрого затвердевания расплавленного металла. В результате газы (СО, СО₂) не успевают выделиться из металла шва.

6. В расплавленном состоянии чугун окисляется с образованием тугоплавких окислов, температура плавления которых выше, чем у чугуна. В результате образуется пленка окислов кремния на поверхности ванны.

Высокопрочные и ковкие мелкозернистые чугуны свариваются лучше, чем серые.

Существует две разновидности сварки чугуна: горячая (с подогревом) и холодная.

Горячая сварка чугуна: производится с предварительным и сопутствующим подогревом изделия. Горячая сварка выполняется в такой последовательности:

1. Подготовка к сварке (разделка трещин, при сборке могут применять прихватки).

2. Подогрев изделий, обычно проводится в печах или специальных нагревательных ямах.

При газовой сварке нагревают до 450-600⁰С, при дуговой сварке – 700-800⁰С.

Температура нагрева определяется размером деталей, толщиной стенок, жесткостью конструкции и структурой чугуна.

3. Сварка. Газовая сварка производится нормальным пламенем горелки или пламенем с небольшим избытком ацетилена. В качестве флюса применяют прокаленную буру или смесь 50% углекислого и 50% двууглекислого натрия.

Присадочным материалом служат чугунные прутки марки А и Б.

Дуговую сварку чугуна выполнют как угольным электродом с применением чугунного присадочного прутка, так и покрытым чугунными электродами. на 1 мм диаметра электрода.

5. Охлаждение изделий производится с малой скоростью, иногда в течение нескольких суток.

Как разновидность данной сварки, существует так называемая полугорячая сварка чугуна. . Но требуется применение электродных материалов с повышенным содержанием графитизаторов (C, Si), применение электродов с содержанием меди и никеля, для получения пластичного шва.

Холодная сварка чугуна.

Холодная сварка чугуна применяется в тех случаях, когда детали при нагревании и охлаждении способны свободно расширяться и сжиматься, не вызывая остаточных напряжений.

Технологический процесс холодной газовой сварки чугуна аналогичен горячей сварке, но имеет свои особенности.

- Мощность пламени горелки должна быть максимально возможной;

- Перед заваркой дефекта необходимо подогревать пламенем горелки прилежащие к дефекту участки;

- После сварки, в течение 2-3 мин, горелку медленно отводят, подогревая те же частки;

- Применяют присадочные прутки с повышенным содержанием графитизаторов (C, Si);

- Медленно охлаждают после сварки, накрывая асбестом или засыпая песком;

- Применение флюсов обязательно.

При дуговой сварке чугуна можно получить металл шва с нужной прочностью, но избежать закалки в зоне плавления без подогрева не удается. Можно лишь несколько уменьшить толщину закалочной прослойки.

При данной сварке в большинстве своем стараются применять электроды, содержащие медь и никель, которые не образуют соединений с углеродом, уменьшают его растворимость, отбеливание шва, способствуют графитизации.

Медножелезные электроды ОЗЧ-1 состоят из медного стержня и покрытия: 50% железного порошка, 27% мрамора, а также кварца, ферромарганца, ферротитана.

Медноникелевые электроды МНЧ-1 состоят из проволоки монель-металла (28% меди, 25% железа, 1,5 марганца, остальное – никель) или константовой проволоки (40% никеля, 1,5% марганца, остальное – медь). Сварку производят на минимальном теплодвижении (для уменьшения остаточных деформаций). Для этого применяют электроды диаметром 3-4 мм, малый ток , сварку ведут короткими участками 15-25 мм.

При отсутствии специальных электродов сварку чугуна выполняют следующими электродами:

- медным стержнем с навитой оболочкой из жести 0,3-0.4 мм;

- стальной сварной проволокой, запрессованной в медную трубку;

- пучком, состоящим из стальных и медных стержней.

Лучшие результаты дают электроды УОНИИ - .

При ремонте крупногабаритных чугунных изделий применяется сварка со стальными шпильками.

Дата добавления: 2014-12-07