Холодная и горячая сварка чугуна Причины плохой свариваемости

Основные технологии сварки чугуна

Во многих отраслях нашего многогранного народного хозяйства применяются различные виды чугуна — серый, высокопрочный и ковкий. Используются они в строительных конструкциях, для изготовления ответственных деталей, которые применяются в машино-, авиа-, самолетостроении, железнодорожном транспорте, при изготовлении изделий и деталей сантехники и т.д.

Содержание

Отличительная особенность этого материала заключается в высоком отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение и его хорошие антифрикционные свойства. Эти качества выделили чугун при изготовлении конструкций и деталей в особую категорию. Как и любые изделия, чугунные, в процессе эксплуатации могут выйти из строя или у них может износиться поверхность.

Чугуном называют сплав, состоящий их железа, углерода и других элементов, которые имеются в его составе или специально вводятся туда для придания ему тех или иных свойств, при этом количество углерода в нем может быть от 2,14 до 6,67%. Свойства чугуна зависят от следующих факторов:

  • структуры металлической основы;
  • включений графита – его количества, величины, формы и характера распределения.

Для придания жаростойкости, износостойкости, кислотостойкости и других особых свойств, при производстве чугуна в него вводят специальные добавки – никель, хром, молибден, алюминий, медь, титан и т.д., которые при введении определенного их процента и делают свойства чугуна особыми. Такие чугуны называются легированными.

К ним относятся:

  • высокое содержание углерода (чем выше, тем хуже сваривается);
  • высокая жидкотекучесть;
  • возможность образования в процессе сварки тугоплавких окислов (их температура плавления гораздо выше температуры плавления самого чугуна);
  • склонность к появлению трещин (из-за неоднородности металла), пор (из-за выгорания в процессе сварки углерода).

Все это негативно сказывается на свариваемости и чугун справедливо считают материалом, который плохо поддается сварке. Особенно когда сварку производят дома и нет возможности узнать, какой же марки чугун сваривается. Многие судят о свариваемости чугунного изделия по его излому.

Если излом черный или темно-серый, то придется поднатужиться, чтобы восстановить первоначальные его свойства или вообще не заниматься сварочными работами, не имея специальных электродов и не зная тонкостей технологии.

Специалисты используют 2 вида сварки чугуна – холодный способ и горячий. При холодной сварке необходимо применение электродов, специально предназначенных для сварки чугуна.

Можно сваривать чугунные изделия в холодном состоянии (без подогрева) с применением стальных электродов, изготовленных из низкоуглеродистой стали, но это требует больших усилий от сварщика и понимания им процессов, которые происходят в зоне сварки. Обусловлено этой свойствами чугуна. Металл после окончания сварки быстро охлаждается и это приводит к его хрупкости, что может вызвать появление трещин.

Состав низколегированных прутков Марка С Si Ni Sn Cu
I 3.2-3.6 3.4-4.0 0.1-0.2 0,3-0,5
II 3.0-3.4 3.0-3.6 0.4-0.6 2.0-3.5
III 3.0-3.4 3.0-3.6 0.2-0.5 0,1-0,3 1.0-2.0

Кроме того, между швом и основным металлом образуется отбеленный чугун, а за ним следует закаленный, что может вызвать появление пор, которые являются недопустимыми дефектами.

При сварке холодным способом еще используют электроды, изготовленные из аустенитного чугуна и из цветных металлов.

Электроды изготовляют из прутков круглой формы, выполненных методом литья, марка применяемого чугуна при этом А или Б. Их диаметр лежит в пределах 4 ÷ 12 мм, при этом прутки Ø 4 мм имеют длину 250 мм, Ø 6 мм – 350, остальные имеют длину 450 мм. Прутки из чугуна марки А применяются при проведении газосварочных работ и являются материалом для изготовления стержней электродов, применяемых при сварке чугунных изделий горячим способом.

Состав чугунных стержней для сварки чугуна Марка С Si Мn Р S Сr Ni Назначение
А 3.0-3.5 3.0-3.4 0.5-0.8 0.2-0.4 До 0.08 До 0.05 До 0.3 Для горячей сварки
3.5-4.0 0.3-0.5 Для горячей и полугоря­чей сварки

Сваривать такими электродами можно только в одном положении — нижнем. Сила тока зависит от Ø электрода и находится в пределах 270 ÷ 650 А. Из электродов, изготовленных из цветных металлов, при сварке чугуна используют медные электроды, изготовленные из монель-металла и из никелевого чугуна, имеющего аустенитную структуру.

Медные электроды рекомендуется применять для сварки изделий, которые должны иметь плотные швы и работающих при незначительных статических нагрузках. Их изготавливают из стержней меди Ø 3 ÷ 6 мм, обернутых стальной проволокой или лентой, имеющих низкое содержание углерода. На стержень наносят специальное покрытие — меловое или состоящее из сложного состава.

Такого же диаметра и длины изготавливают стержни из монель-металла (медно-никелевые) и никелевого аустенитного чугуна.Сварка может выполняться как на постоянном токе, так и на переменном.

Отбеливание чугуна и появление закалочных структур можно избежать, применив более продуктивный вид сварки – горячую. В зависимости от температуры предварительного подогрева изделия перед сваркой, различают следующие виды горячей сварки:

  • теплую (не более 200 0С);
  • полугорячую (нагрев в районе 300 ÷ 400 0С);
  • горячую (500 ÷ 600 0С).

В любом случае температура предварительного подогрева не должна превышать 650 0С, чтобы избежать структурных превращений в самой структуре чугуна.

Формовка места сварки (1-деталь, 2-формовка, 3-графитовые пластины)A — несквозной раковиныB — облицовка графитовыми пластинамиC — недолива кромки

Этапы процесса проведения горячей сварки следующие:

  • подготовка изделия к сварке;
  • прогрев до необходимой температуры (в горне, муфельной печи, нагревательном колодце и т.д.);
  • сборку (с применением струбцин или прихваток) и установку изделия под сварку;
  • собственно сам процесс сваривания;
  • охлаждение (медленное).

Все виды горячих способов сварки требуют медленного охлаждения изделия или конструкции после проведения сварочных работ. Это позволит избежать нежелательного отбеливания чугуна, что делает его хрупким. Чаще всего изделие сразу после сварки отправляют в печь и там охлаждают, выключив печь. Иногда такое охлаждение может происходить сутками — зависит от габаритов изделия.

Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Иногда сварку проводят переменным током, но только в том случае, если длина кабелей от сварочного трансформатора не большая, а напряжение холостого хода более 70 В.

Подготовка к сварке

Место, где будет производиться сварка, должно быть тщательно очищено от загрязнений, масел и других включений. Достигается это с помощью щетки, напильника, наждачной бумаги или болгарки. Масло удаляют с помощью растворителей (бензин, керосин и т.д.) или выжиганием пламенем газовой горелки. В зависимости от толщины свариваемых деталей делают одностороннюю, двухстороннюю, V- и Х-образную разделку кромок (под 90 0).

Разделку обязательно делают при толщине чугунного изделия свыше 20 мм, но иногда разделку кромок выполняют у деталей, толщина которых 4 мм им выше. Концы трещин, при их наличии, обязательно засверливают. Чтобы выявить концы трещин применяют травление слабыми растворами соляной или азотной кислоты (2 ÷ 6%).

В более сложных случаях, когда варят ответственные изделия, тяжелые и громоздкие, к которым предъявляются требования по прочности, используют болты или шпильки, которые ввертывают в подготовленные кромки обязательно в шахматном порядке. При этом диаметр шпилек (болта) не должен превышать 0,4 толщины детали, подвергающейся сварке.

Шпильки (болты) должны обязательно вкручиваться так, чтобы выступать над поверхностью детали (не более 1,2 Ø шпильки или болта.) Изделия вкручиваются не только в местах разделки кромок, но и с каждой стороны детали (в один ряд). Между шпильками (болтами) расстояние тоже оговаривается и оно не должно превышать не 6 Ø шпилек.

Предлагаем ознакомиться:  Болезни золотых рыбок причины и профилактика

Сварка чугуна с применением стальных шпилекA — установка шпилек при V-образной подготовке кромокB — обварка шпилек

Сварка далее проводится следующим образом. Каждая шпилька обваривается стальным электродом Ø 3 мм кольцевыми швами. Сварка ведется на малых токах и вразброс, во избежание перегрева. Затем вся поверхность все теми же кольцевыми швами покрывается слоем наплавленного металла толщиной, которая не должна превышать толщину чугуна.

Так как чугун обладает высокой жидкотекучестью, то для придания металлу нужной формы производят в некоторых случаях, формовку места сварки. Для этого пользуются графитовыми пластинками, скрепленными специальной формовочной массой, состоящей из кварцевого песка с жидким стеклом. Могут использоваться огнеупоры или другие аналогичные материалы.

Стальные низкоуглеродистые электроды применяются для сварки чугуна в виду их дешевизны и доступности. Ими допускается сваривать изделия неответственных деталей и при небольших дефектах. Но чтобы ими качественно варить, необходимо первый плакирующий слой в разделке выполнять электродами марки ЦЧ-4.

Применяя обычные электроды марки АНО-4, УОНИИ 13/45 и др. марок наиболее часто используемых при сварке электродов, используют еще и медную проволоку. Она наматывается прямо на электрод, при этом ее масса должна превосходить саму массу электрода в 4 ÷ 5 раз или она используется в качестве присадочного прутка.

Сейчас свободно можно приобрести специальные электроды по чугуну, выпускаемые различными производителями. В основном они изготовлены на основе железа, никеля, меди и представляют собой стержни из металла, покрытые тонким слоем обмазки. Выпускаются, как правило, по техническим условиям предприятия-изготовителя.

Состав низколегированных прутков
Марка С Si Ni Sn Cu
I 3.2-3.6 3.4-4.0 0.1-0.2 0,3-0,5
II 3.0-3.4 3.0-3.6 0.4-0.6 2.0-3.5
III 3.0-3.4 3.0-3.6 0.2-0.5 0,1-0,3 1.0-2.0
Состав чугунных стержней для сварки чугуна
Марка С Si Мn Р S Сr Ni Назначение
А 3.0-3.5 3.0-3.4 0.5-0.8 0.2-0.4 До 0.08 До 0.05 До 0.3 Для горячей сварки

Б

3.5-4.0 0.3-0.5 Для горячей и полугоря­чей сварки

Холодная сварка чугуна

В производственных условиях не всегда можно применить подогрев свариваемых деталей по целому ряду причин (большой габарит, возможность коробления изделия и т. д.). В таких случаях используют холодный способ сварки, при котором не исключается возможность появления трещин в результате неравномерного нагрева, наличия участков твердого отбеленного чугуна в шве и околошовной зоне, разной структуры металла шва и основного. Для уменьшения действия отрицательных факторов при холодной сварке чугуна применяют ряд специальных мер, способствующих получению сварного соединения хорошего качества. Для предотвращения образования трещин в металле шва, околошовной зоне и основном металле используют электроды, снижающие отбел металла, а также осуществляют ряд технологических мер, способствующих улучшению свойств металла околошовной зоны.

К технологическим мерам относится уменьшение напряжений, возникающих в результате усадки металла шва, и предупреждение чрезмерного перегрева металла при сварке. Снижение напряжений достигается уменьшением объема металла, наплавляемого за один прием, и проковки металла в горячем состоянии непосредственно после сварки. Чрезмерного перегрева металла можно избежать, применив электроды небольшого диаметра, выполняя сварку на небольших токах и вразброс.

Холодная сварка чугуна может выполняться несколькими методами.

Сварка с применением шпилек. Для восстановления ответственных изделий различных габаритов, работающих при значительных нагрузках и не требующих обработки после сварки в месте сварки, в изделие ввертывают шпильки из малоуглеродистой стали, а сварку производят электродами типа Э42, Э42А, Э.50, Э50А на постоянном или переменном токе.

При толщине изделий свыше 6 мм свариваемые кромки разделывают под углом 45°. На подготовленных кромках в шахматном порядке просверливают отверстия, в них нарезают резьбу и ввертывают шпильки (рис. 68). Диаметр шпильки равен 0,2 толщины свариваемой кромки (шпильки диаметром менее 3 мм не ставят), расстояние между шпильками равняется 4—6 иХ диаметра, расстояние от кромки до шпильки—1,5— 2 диаметра шпильки, глубина ввертывания шпильки равна двум диаметрам шпильки, высота шпильки над поверхностью изделия составляет 0,5—1 диаметра шпильки.

Рис. 68. Подготовка чугунных деталей под сварку со шпильками

Сварка соединений со шпильками начинается с обварки шпилек кольцевыми швами, последующего заполнения участков между обваренными шпильками и только после этого приступают к .заплавке всей разделки. Сварку рекомендуется выполнять участками длиной не более 100—150 мм, стремясь к минимальному количеству наплавленного металла.

Сварка специальными стальными электродами. Применяют электроды из проволоки Св-08 или Св-08А со специальными покрытиями. Важную роль в покрытии играет ферросилиций, который помогает получить серый чугун. Этот способ используется для изделий несложной формы, работающих при незначительных нагрузках.

Рис. 69. Сварка чугунных деталей с помощью шпилек и анкеров

Сварка чугунными электродами. При холодной сварке применяют чугунные электроды с покрытием, в которое входят графитизирующие элементы, и электроды из аустенитного никелевого чугуна с покрытием из 55% карборунда, 23,7% углекислого бария и 21,3% жидкого стекла. Чугунные электроды изготавливают из круглых литых прутков.

На поверхности прутков не должно быть пор, раковин и других дефектов. Чугунными электродами выполняют сварку только в нижнем положении на постоянном и переменном токе. Для снижения .скорости охлаждения металла и его твердости сварку электродами с графитизирующим покрытием рекомендуется выполнять с возвратно-поступательным движением электрода.

Однако полная графитизация металла в этом слу-чае не достигается. Сварка электродами из никелевых чугунов применяется, если требуется последующая механическая обработка. Сварка выполняется в несколько слоев с возвратно-поступательным движением электрода. Каждый слой подвергается легкой проковке. Металл сварного шва, наплавленный электродами из никелевого чугуна, имеет низкую стойкость против обра-зования трещин.

Сварка электродами из цветных металлов и сплавов.

Пля сварки чугуна нашли большое распространение электроды из меди и ее сплавов. Медь позволяет уменьшить общую твердость металла шва и отбел прибегающей зоны. Медные электроды применяют для сварки малогабаритных изделий, работающих при незначительных статических нагрузках. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности и переменном токе.

Предпочтение следует отдавать постоянному току. Медный электрод изготавливают из медного стержня диаметром 3—6 мм, на который наворачивается лента или проволока из низкоуглеродистой стали. После этого на стержень наносится меловое покрытие. Вместо ленты или проволоки используют специальное покрытие.

При сварке электродами из монель-металла (25— 30% меди и 60—70% никеля) обеспечивается сравнительно хорошая обрабатываемость наплавленного металла и пониженная стойкость против образования трещин. Электроды состоят из медно-никелевых стержней диаметром 3—6 мм и специального покрытия. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности участками длиной 60—70 мм.

Толщина отдельного валика должна быть не менее 3 мм, что исключает вырывание отдельных участков наплавки в процессе механической обработки. В ходе сварки наплавляемые валики подвергают легкой проковке. Сварку электродами из монель-металла применяют и в комбинации с другими электродами, что позволяет получить сварные соединения, удовлетворительные по механической прочности и обрабатываемости.

Предлагаем ознакомиться:  Как восстановить паспорт транспортного средства

Сварка комбинированными электродами. В качестве комбинированных применяются железомедные и аусте-нигно-медные электроды. Большое распространение получили железомедные электроды марки ОЗЧ-1, стержень которых выполнен из меди М2 или МЗ, а. в покрытие типа УОНИ-13 вводится до 50% железного порошка. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности в нижнем, вертикальном и ьолупо-юлочном положениях предельно короткой дугой участками длиной 30—60 мм.

В качестве железомедных электродов используют стержни из низкоуглеродистой стали, на которые электролитическим омеднением наносится слой меди толщиной 0,7—0,9 мм; пучок из низкоуглеродистого электродного стержня с любым покрытием и одного или двух медных стержней, связанный в четырех-пяти местах медной или стальной проволокой; стержень из низкоуглеродистой стали, плотно вставленный в медную трубку, на которую наносится покрытие типа УОНИ-13 с 50% железного порошка.

Образование трещин при сварке железомедными электродами всех видов снижается проковкой наплавленного металла в горячем состоянии, а чрезмерный местный перегрев детали уменьшается сваркой короткими участками вразброс. Железомедные электроды при соблюдении необходимых технологических приемов позволяют получить удовлетворительные результаты даже при сварке изделий сложной конфигурации. Общим их недостатком является неоднородная структура и высокая твердость наплавленного металла.

Аустенитно-медные электроды (АНЧ-1) состоят из стального стержня марки Св-04Х18Н9, медной оболочки и покрытия фтористо-кальциевого типа. По сравнению с железомедными электродами они обеспечивают лучшие обрабатываемость мест сварки, стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин и пор.

ОЗЧ-З, ОЗЧ-4, ОЗЖН-1, МНЧ-2 и СТЧ-2. Сварку электродами ОЗЧ-З и МНЧ-2 на постоянном токе обратной полярности производят короткими швами длиной 30—50 мм с проковкой каждого шва и перерывами для охлаждения. При сварке электродами ОЗЧ-З диаметром 2,5—5 мм сварочный ток 60—150 А, а электродами МНЧ-2 диаметром 3—5 мм 90—190 А.

При заварке крупных дефектов или наплавке больших объемов металла используют также электроды ОЗЖН-1. Электродами ОЗЧ-З наплавляют первый и последний слой, а промежуточные слои наплавляют поочередно электродами ОЗЖН-1 и ОЗЧ-З. Техника и режимы сварки электродами ОЗЧ-1 и ОЗЖН-1 и электродами ОЗЧ-З аналогична.

Эти электроды рекомендуются для наплавки последнего слоя при заполнении разделки электродами ОЗЧ-З. Назначение электродов СТЧ-2 и МНЧ-2 и техника сварки ими аналогичны. Сварку ведут электродами диаметром 3—6 мм, сварочный ток соответственно 85—240 А. Некоторые дефекты, расположенные по краям, а также «бобышки» и платики можно наплавлять полужидкой ванной с принудительным формированием.

Используют силу тока в 1,5 раза больше по сравнению с током при послойной сварке. Мелкие дефекты на обрабатываемых поверхностях заваривают электродами с карбидообразующими элементами в покрытии. Наибольшее распространение получили электроды ЦЧ-4. Сварку ведут на минимальном токе электродами диаметром более 4 мм из расчета 23 А на 1 мм диаметра электрода.

Основные виды технологий сварки чугуна при помощи электродов

Величина сварочного тока находится в прямой зависимости от Ø электрода и лежит в пределах 50 ÷ 600 А. Обычно сварочный ток выбирают в районе 50 ÷ 90 А на 1 мм Ø электрода. Сварку ведут небольшими валиками (не более 50 мм) с их последующим охлаждением до температуры 50 0С. В процессе сварки швы в обязательном порядке проковываются молотком, вес которого не должен превышать 1,2 кг.

Иногда сварку производят с помощью заплат. Для этого применяют вставки, изготовленные их чугуна или стали. Таким способом обычно заделывают пробоины в чугунной конструкции. Электроды при этом должны быть марки ОЗЧ-6.

Изделия из чугуна можно сваривать неплавящимися электродами (угольным, графитовым, вольфрамовым), но обязательно используя присадочный пруток — стержни или прутки из чугуна, содержащие такие металлы как никель, медь, алюминий и другие.

Зону шва в процессе сварки от вредного воздействия воздуха защищают с помощью флюса (буры) или инертного газа (аргона). Чаще всего используется такой вид сварки как сварка переменным током в среде аргона вольфрамовым электродом с применением никелевых прутков.

Сварка чугуна полуавтоматами с защитой газами (аргоном) позволяет получить швы высокого качества, особенно когда сварку производят инвертором. Обязательно проводится местный прогрев изделия до температуры не менее 300 0С. В качестве присадочного материала используются прутки, изготовленные из никеля. Иногда пользуются алюминиевобронзовыми прутками, но не для изделий, которые будут впоследствии подвергаться нагреву.

Более производительный вид сварки чугуна с помощью автоматов выполняется с применением порошковых проволок, специально разработанными специалистами для такой сварки. В них содержится полный комплекс специальных модифицирующих элементов. Они вводятся в виде лигатуры, основой которой является кремний.

  • ПП-АНЧ-1 — заваривания без предварительного подогрева небольших дефектов, при этом в дальнейшем поверхности не подвергаются механической обработке;
  • ПП-АНЧ-2 — заварки дефектов на изделиях большой толщины с предварительным подогревом и без него;
  • ПП-АНЧ-3 — заварки дефектов самых различных размеров с предварительным подогревом до высокой температуры (горячая сварка);
  • ПП-АНЧ-5 – ремонтной сварки изделий из высокопрочного чугуна с предварительным подогревом;
  • ППСВ-7 – заварки дефектов на отливках.

Сваривание большей части стальных изделий в бытовых условиях не представляет особой сложности, если есть необходимое оснащение. Однако если вам необходимо осуществить сварку чугунных деталей, ситуация осложняется. Главная проблема заключается в низком качестве сварочного шва, обусловленном тем, что материал насыщенно закаляется в области соединения свариваемых изделий.

По сути, этот металл представляет собой железо — углеродное соединение. Концентрация углерода составляет 2,14 %. Это негативно отражается на качестве соединения.

Сварка чугунных изделий осложняется тем, что:

  • образуются трещинки, поры;
  • при обрабатывании появляются каленые структуры, инструмент быстро затупляется;
  • тонкий металл разрушается при перегревании.

Чугун может быть:

  • Белый (графитный). Его нельзя сваривать из-за того, что он хрупок и тверд. При этом белый чугун можно шлифовать.
  • Серый (цементированный). Имеет высокую прочность, ковок. Его несложно обрабатывать. Сваривание серого чугуна ограниченно.

Чугун считается распространенным конструкционным металлом, дешевым, хорошо обрабатываемым, располагающим высокими литейными характеристиками. Так как он хрупок, множество деталей, производимых из него, не обладают достаточной прочностью.

Практикующие сварщики считают, что низкая свариваемость металла обусловлена его структурой. Металл, имеющий тонкодисперсный серый излом, легче обрабатывать, чем тот, у которого излом темный с крупными зернами. Сварить чугун, который промаслен либо попал под действие агрессивных сред практически невозможно.

По своему составу, параметрам и структуре чугун причисляют к металлам ограниченного сваривания. Ввиду этого необходимо принимать во внимание следующее:

  1. Это текучий металл. Сваривать его необходимо в нижнем положении.
  2. Если углерод выгорит, в сварочном соединении появятся поры.
  3. Малая пластичность создает внутри металла значительные напряжения, а снаружи – трещинки.
  4. В расплавившемся состоянии металл при окислении формирует тугоплавкое соединение. Его температура расплавления больше, чем у чугунного материала.
Предлагаем ознакомиться:  Как вычислить измену жены

Основная трудность, сопровождающая сварку чугуна, заключается в его растрескивании. Рабочие, обрабатывающие данный металл, тщательным образом изучают его состав, определяют концентрацию углерода. Выбрав подходящий метод сваривания, возможно избежать негативных последствий.

Технологически с растрескиванием борются, предупреждая перегревание обрабатываемого металла при сваривании. Для этого используют особые электроды небольшого размера, проводят сваривание слабым током, уменьшают напряжения, возникающие из-за усадки соединений либо наплавки.

Способы сваривания

Способ сварки по чугуну подбирается при учете качества и прочности создаваемого шва. В настоящее время применяется три основных метода.

Содержание

При холодной сварке чугуна низкоуглеродистыми электродами без защитного покрытия,
прочность наплавленного металла в два раза превышает прочность самого чугуна.
Поэтому, при сварке чугуна такими электродами, толщина наплавленного металла
должна быть не менее, 50% от толщины свариваемой чугунной детали. Это необходимо
для обеспечения прочности сварного соединения.

Учитывая большую разность, в усадке чугуна и стали, при использовании низкоуглеродистых
электродов не следует допускать больших объёмов наплавленного металла.

Перед сваркой происходит подготовка к ней сварных кромок свариваемых деталей.
Выполняется разделка и тщательная их очистка. Форма разделки, в зависимости
он толщины и назначения сварного соединения, может быть V-образной или U-образной.
В случае, если сварку применяют с целью устранить дефекты
сварного шва, то дефектный участок разделывают и формы разделки должны быть
округлыми.

Для того, чтобы предотвратить вытекание расплавленного металла из разделки,
вокруг неё выкладывают графитовые или угольные пластины, плотно прижимая их
к деталям. При заваривании излома необходимо применять приспособления, обеспечивающие
точность позиционирования свариваемых частей и их надёжную фиксацию.

Предварительный подогрев выполняют в печи, в горне или специальных ямах. В
зависимости от назначения детали, их формы и размеров, марки чугуна, применяют
местный или общий подогрев.

В случае горячей сварки чугуна при массовом производстве небольших изделий,
применяют печи конвейерного типа. Для подогрева крупногабаритных деталей используют
специальные нагревательные ямы или колодцы, выложенные огнеупорным кирпичом.

Если необходим местный подогрев (полугорячая сварка) крупных изделий, то можно
использовать газовые горелки, горны индукционные нагреватели и другие средства.
Подогревают детали, в зависимости от из размеров и назначения процесса
сварки, до температуры 400-800°C. Крупногабаритные изделия подогревают до
более высоких температур, чем мелкие детали. Подогрев выполняют медленно и равномерно,
это необходимо, чтобы исключить появление внутренних напряжений в металле и
возникновение трещин.

Одним из главных факторов, обеспечивающих качественную горячую сварку чугуна,
является поддержание всего наплавленного металла в расплавленном состоянии на
протяжении всего процесса сварки. Чтобы этого достичь, процесс сварки ведут
непрерывно, до его полного завершения.

По завершении сварки, сварное изделие медленно охлаждают. Для охлаждения сварные
швы покрывают слоем мелкого древесного угля и оборачивают асбестом. Такая технология
препятствует отбеливанию чугуна и предотвращает возникновение внутренних напряжений
и образование
горячих трещин в сварном соединении. После завершения процесса охлаждения,
изделие очищают и проводят контроль
качества сварки.

Электрод

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Fe

А

3-3,5

3-3,4

0,5-0,8

<0,08

0,2-0,4

<0,05

<0,3

Остальное

Б

3-3,5

3,5-4,0

0,5-0,8

<0,08

0,3-0,5

<0,05

<0,3

Остальное

Электроды марки А применяют для таких видов
сварки, как горячая дуговая сварка и горячая газовая сварка. Электроды марки
Б хорошо подходят как для горячей, так и для холодной дуговой сварки чугуна.
Стержни электродов изготавливают диаметрами 4, 6, 8, 10, 12, 16мм.

При
сварке чугуна электродами вышеуказанных марок, применяют обычное меловое
покрытие, либо специальное покрытие ОМЧ-1. В состав этого покрытия входит 25%
мела, 25% полевого шпата, 41% графита, 9% ферромарганца. Толщина покрытия находится
в пределах 0,2-0,3мм.

Возможно нанесение графитизирующих покрытий, которые состоят из графита, мрамора,
ферросилиция, титановой руды. Этот состав замешивают на жидком стекле. Толщина
покрытия, обычно, составляет 2мм. Нанесение покрытия происходит методом окунания
в него электрода.

Сварка производится на постоянном токе
прямой полярности, но допускается применение переменного тока.

Диаметр электрода выбирают, исходя из толщины свариваемых деталей. При небольшой
толщине металла, до 20мм, выбирают электроды диаметром 6мм. При толщине 20-40мм
используют электроды диаметром 8мм. Если толщина свариваемого металла превышает
40мм, то рекомендуется применение электродов диаметром 10мм. Силу сварочного
тока устанавливают, исходя из пропорции 50-60А на миллиметр диаметра электрода.

Кроме вышеперечисленных электродов, для горячей сварки чугуна хорошо подходят
угольные электроды. Их диаметр, также, зависит от толщины свариваемых деталей
и находится в пределах 6-12мм. Сила сварочного тока для угольных электродов
составляет 200-450А, в зависимости от диаметра.

Газовая сварка чугуна

Применяется только для осуществления ремонтных работ. В качестве присадочного металла используют прутки, изготовленные из латуни. Это позволяет получить сварной шов необходимой плотности. Кроме того, такой шов хорошо поддается механической обработке.

Присадочным металлом служит сварочная проволока марки Св-08 и Св-08А, стержни из чугуна марки А. Непосредственно перед сваркой разделанные кромки детали прогревают, а затем засыпают из флюсом. Выбор наконечника горелки зависит от толщины свариваемых деталей. При толщине до 5 мм необходимо использовать наконечник № 3 или 4, от 5 до 10 мм — № 4 или 5, от 10 до 15 мм – № 5 или 6, а металл толщиной свыше 15 мм сваривают с помощью наконечника № 6 или 7. Расход ацетилена может колебаться от 50 до 75 л/ч на 1 мм толщины детали.

В процессе сварки сварочную ванну постоянно помешивают концом прутка и туда же периодически подсыпают флюс. Флюс может состоять на 100% из буры или быть многокомпонентным (сода, поташ, бура, поваренная соль и борная кислота в различных количествах). Эти же флюсы применяются и при пайке чугуна.

Составляющие компоненты, % ФСЧ-1 ФСЧ-2 ФПСН-1 ФПСН-1 МАФ-1
Литий углекислый 0.5 25.0 22.5
Кальций углекислый 30.0 26.5 25.0 22.5 12.0
Кислота борная 50.0 45.0
Бура обезвоженная 50.0 23.0 33.0
Натрий азотнокислый 20.0 50.0 27.0
Окись кобальта 7.0
Натрий фтористый 12.0
Фторцирконат калия 8.5
Лигатура солевая 10.5

Номер наконечника горелки подбирается в зависимости от расхода ацетилена на 1 мм толщины свариваемой детали (50 ÷ 75 л/ч).

Хоть чугун относится к трудно поддающемуся сварке материалу, однако его ремонтируют повсеместно – на предприятиях, в маленьких мастерских, в домашнем хозяйстве. Главное знать, чем варить и как. Ремонт поврежденных изделий, заварка изделий литейного производства и даже создание литосварных конструкций и изделий из чугуна возможно и в домашних условиях при правильном подходе к решению проблемы. А это правильный выбор оборудования, сварочных материалов и технологии сварки. Тогда качество будет обеспечено.

Загрузка ...
Adblock detector