Главная → Статьи

Cварка чугуна

Чугун — это сплав железа с углеродом (углерода от 2 до 6,67%).

В настоящее время сварку чугуна применяют для ремонтных работ: восстанавливают сломанные чугунные детали, исправляют дефекты литья, восстанавливают изношенные детали наплавкой и т.д.

Исправлять дефекты в чугунных деталях можно с подогревом (местным или общим) и без подогрева.

Холодный способ сварки чугуна—это сварка без предварительного подогрева, а с предварительным подогревом всего изделия — это горячий способ сварки.

Для соблюдения технологии сварки чугуна надо знать следующие его свойства:
1) при быстром нагреве и охлаждении чугуна возникающие внутренние напряжения приводят к образованию трещин или разрывов;
2) при быстром охлаждении чугун отбеливается, в результате чего сварной шов не поддается механической обработке;
3) в расплавленном состоянии чугун интенсивно окисляется и покрывается окислами, температура плавления которых выше температуры плавления чугуна;
4) при достижении температуры плавления чугун мгновенно переходит в жидкое состояние, а при охлаждении — из жидкого в твердое, в результате чего газы не успевают полностью выделиться из металла и шов получается пористым;
5) ввиду текучести чугуна сваривать его надо только в нижнем или наклонном положении; лучше всех сваривается серый чугун.

Для сварки чугуна выбирают горелку с наконечником мощностью 100—120 л/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком ацетилена.

Не следует сваривать чугун окислительным пламенем, так как пламя вызывает сильное выгорание кремния и марганца с последующим образованием в шве включений белого чугуна.

Присадочным металлом служат чугунные прутки диаметром 6—12 мм, длиной 400—700 мм, марки А и Б.

Прутки марки А предназначены для сварки с подогревом массивных деталей следующего состава: углерода 3—3,6%; кремния 3—3,5%, марганца 0,5—0,8%, фосфора 0,2—0,5%, серы не более 0,08%, хрома не более 0,05% и никеля не более 0,3%.

Для сварки мелких деталей с местным подогревом используют прутки марки Б, когда охлаждение детали после сварки происходит быстро. Прутки марки Б отличаются от марки А только содержанием кремния (3,6— 4,8%), способствующего графитизации углерода.

При сварке чугуна образуются окислы кремния, железа и марганца. Для их удаления применяют порошкообразный флюс, состоящий из 23% прокаленной буры, 27% углекислого натрия (безводного) и 50% азотнокислого натрия.

Детали из чугуна с толщиной стенки свыше 10 мм сваривают с предварительной V-образной разделкой кромок. Х-образную разделку применяют очень редко, так как разделка кромок с обратной стороны не всегда доступна. Разделку кромок под сварку производят зубилом под углом 90°, снимаемая стружка должна быть толщиной не более 1 мм. Сильные удары молотка по зубилу при снятии стружки большой толщины могут привести к трещинообразованию.

При восстановлении изделия, состоящего из нескольких частей, его собирают и закрепляют хомутами или винтовыми зажимами так, чтобы части совпали по излому и был свободный подход для сварки. Если трещина небольшая, то ее по краям засверливают, отступая от каждого конца трещины на 10—20 мм для того, чтобы при сварке она не распространилась дальше в тело детали. Если трещина не доходит до края на небольшое расстояние, то ее сверлом разделывают до конца. Диаметр сверла выбирают равным толщине свариваемого металла. Засверловку производят не на всю глубину, а так, чтобы прошла насквозь только конусная вершина сверла.

Перед сваркой околошовиую зону на расстоянии 20—30 мм с каждой стороны очищают до металлического

блеска от краски, окалины, масла и других загрязнений.

В зависимости от сложности конструкции исправляемой детали, расположения дефекта, толщины стенки изделия и его размеров выбирают способ сварки — с подогревом или без подогрева.

Без подогрева сваривают такие детали, которые во время сварки могут свободно расширяться.

Например, при сварке рычага или тяги, где отсутствуют жесткости, при небольших размерах детали неравномерный нагрев и усадка металла после сварки не будут вызывать напряжений. Когда металл в месте сварки не может свободно расширяться при нагреве, требуется частичный подогрев. Детали подогревают таким образом и в таком месте, чтобы кромки в месте сварки разошлись. На рис. 39 дан простейший пример частичного подогрева чугунной рамы. Если данную раму заварить без подогрева, то рама деформируется.

И в сварном шве, и в околошовной зоне может образоваться трещина, так как чугун плохо сопротивляется растяжению. Если же сварную раму нагреть в точках Б и В. то в местах нагрева металл расширится, а кромки в точке А разойдутся. После сварки все три бруса при остывании будут сокращаться одновременно и шов не будет под напряжением. Местный подогрев детали перед сваркой производят сварочной горелкой, многопламенной горелкой или резаком до температуры 500—600 °С.

Детали сложной формы, как правило, имеют неодинаковое сечение по всей площади или периметру.

Рис. 39. Способ местного подогрева при сварке чугунной рамы

Стенки и ребра различны по своей толщине; кроме этого, на детали в различном порядке могут располагаться различные по диаметру и сочетанию отверстия. Детали сложной конфигурации подогревают медленно, давая возможность полного равномерного подогрева.

Предварительный подогрев можно производить в печах конвейерного и муфельного типа, во временном нагревательном устройстве из огнеупорного кирпича, а также в электрических печах.

При небольшом объеме ремонтных работ или когда приходится сваривать детали, отличающиеся друг от друга по форме и размерам, нагревать детали можно в железных коробках. Для этого из кровельного железа изготовляют коробку с таким расчетом, чтобы между стенками и свариваемым изделием был зазор 100—200 мм. По всей площади коробки пробивают отверстия для доступа воздуха. Свариваемое изделие укладывают в коробку, все свободное пространство между стенками коробки и свариваемым изделием засыпают раскаленным углем (еловым или коксовым углем засыпать нельзя) и закрывают листом асбеста. Прогревают деталь, приоткрывают лист и приступают к сварке. При понижении температуры изделия сварку прекращают и подогревают заново. Ядро пламени должно находиться на расстоянии 3—6 мм от поверхности ванночки расплавленного металла. Сварку производят отдельными участками длиной 25—50 мм. В процессе сварки могут появляться в сварочной ванне ярко светящиеся точки, указывающие на наличие окислов, шлака, песка и других загрязнений.

Для очистки сварочной ванны от загрязнений на кромки насыпают тонким слоем флюс и расплавляют его факелом пламени сварочной горелки. Флюс при этом равномерно плавится и покрывает жидким слоем поверхность ванны расплавленного металла. После очистки ванны от загрязнений нагретый конец стержня помещают в банку с флюсом. Стержень с налипшим флюсом погружают в ванну лишь после образования капли жидкого металла на его конце.

При оплавлении кромок основного металла надо следить, чтобы слой жидкого металла был не более 0,1 — 1 мм. Только в этом случае можно оплавлять присадочный пруток, не опасаясь глубокого проплавления основного металла. Таким методом надо пользоваться при сварке тонкостенных деталей.

Сварку нужно вести быстро во избежание чрезмерного выгорания углерода и кремния. В течение всего процесса сварки пламя горелки должно закрывать расплавленный металл. При перегреве металла ванны горелку можно слегка приподнять с таким расчетом, чтобы поверхность ванны была защищена восстановительной частью пламени. Во время сварки не следует допускать избыток кислорода или ацетилена в сварочном пламени. Расплавляя стержень, заполняют указанную длину разделки шва по всему сечению. Заварив первый участок разделки, приступают к заварке второго участка и т.д. Сварка чугуна также возможна при вертикальном расположении сварного шва. При таком расположении шва стык необходимо нагревать, а разделку заполнять снизу вверх.

При сварке чугуна не должно быть усиления шва. В процессе сварки поверхность шва тщательно обрабатывают: прогревают горелкой, посыпают флюсом и подвергают механической зачистке. Зачистку производят путе^ трения боковой поверхности присадочного прутка о разогретую поверхность, не прекращая прогрева горелкой. Зачисткой удаляют с поверхности шва и околошовной зоны брызги застывшего металла, шлак, а также излишек наплавленного металла. Сварной стык должен быть выполнен так, чтобы его поверхность была ровной и по своему виду не отличалась от поверхности основного металла.

После сварки деталь и узел должны остывать медленно вместе с печью для предотвращения появлений трещин, коробления или отбеливания чугуна.

Если изделия имеют сложную конфигурацию, то их сваривают без подогрева или с частичным подогревом до 300—400° С. В качестве присадочного металла берут латунные или бронзовые прутки с температурой плавления не выше 850—900 °С.

В процессе сварки свариваемые кромки нагревают до температуры 900—950 °С (вишнево-красный цвет). После нагрева до указанной температуры присадочный металл наносят на кромки. При данном способе ремонта чугунных изделий шов получается более вязким и прочным, чем при горячей сварке. Сварное соединение получается менее напряженным и деформированным.

Этим способом хорошо сваривать ковкий чугун. Если сварить ковкий чугун обычным способом, то он теряет свойство выдерживать ударные нагрузки — сварное соединение получается хрупким.

Присадочным материалом служит латунная проволока состава: 59—61% меди, 38—40% цинка, 0,9—1,1% олова, до 0,5% никеля, 0,5—1% железа, 0,4—0,8% марганца. Можно пользоваться латунью Л62.

Состав флюса при сварке: 70% плавленой буры, 20% поваренной соли (хлористый натрий) и 10% борной кислоты. Кроме этого, применяют буру или смесь буры и борной кислоты равными долями.

При сварке изделий с толщиной стенки до 6 мм не делают разделки кромок.

При толщине свариваемого чугуна 6—15 мм разделку кромок производят под углом 90°.

Для прочности сварного соединения ширина шва должна быть равной трем-четырем толщинам свариваемого металла.

Мощность сварочного пламени — 60—75 л/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла.

Ваш отзыв