Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.
             

Особенности сварки чугуна

Темы: Сварка чугуна, Ручная дуговая сварка, Газовая сварка.

Из чугуна изготовляются многие базисные детали строительно-дорожных машин, тракторов, автомобилей и технологического оборудования. При эксплуатации этих машин у чугунных деталей появляются трещины, изломы, износы, которые необходимо устранять. Особенности сварки чугуна обусловлены высоким содержанием углерода, кремния, серы и фосфора, относят его к трудносвариваемым сплавам. Основным фактором, затрудняющим сварку чугуна, является возникновение трещин в процессе сварки и охлаждения после сварки из-за образования хрупкого легкоплавкого сплава Fe - FeS, располагающегося по границам металлических зерен железа. Этот сплав при высоких температурах подвергается значительным объемным изменениям, что приводит к большим внутренним напряжением и трещинам в ОШЗ.

При сварке чугуна выгорает кремний, что вызывает появление отбеленных зон с высокой твердостью, склонных к образованию трещин. Образующиеся при этом оксиды кремния имеют температуру плавления выше, чем свариваемый металл, и препятствуют сварке.

Разделы сварочного каталога к теме "Особенности сварки чугуна":

 

Особенно склонны к трещинообразованию серые чугуны с крупными многочисленными графитовыми выделениями в виде пластинок, что несвойственно мелкозернистым перлитным чугунам с мелкими графитовыми включениями, а также ковким чугунам вследствие благоприятной формы графита и большой его разобщенности.

Сварка чугуна сопровождается выделением газов из сварочной ванны, что при водит к образованию пор в наплавленном металле. Водород, азот, водяной пар и оксид углерода могут поступать в ванну из окружающего атмосферного воздуха, при садочных материалов или образуются в результате реакций в жидком металле, например при выгорании углерода. Важнейшими причинами возникновения пор являются повышенная растворимость газов в жидком металле и ее резкое падение при остывании металла, в особенности при его кристаллизации.

Чугунные конструкции имеют неоднородный химический состав и структуру по сечению вследствие неоднородной скорости охлаждения тонких и толстых участков отливок. В зависимости от скорости охлаждения на отдельных тонких участках происходит отбеливание чугуна, а на других (толстых) сохраняется структура серого чугуна. Отбеленный чугун с крупной структурой сваривается хуже, чем чугун с мелкой структурой.

Особенности сварки чугуна - причины, по которым она затруднена :

  1. склонности чугуна к отбеливанию;
  2. трещинообразования при сварке;
  3. резкого перехода при нагреве из твердого состояния в жидкое.

Чугун называется отбеленным, если большая часть углерода в нем находится в химически связанном состоянии , т.е. в виде цементита Fe3C. Отбеливание происходит при быстром охлаждении расплавленного чугуна, Углерод не успевает выделится в виде графита, а выделяется в виде цементита, ледебурита и мартенсита; чугун становится твердым и не поддается механической обработке.

В сером чугуне углерод находится в виде графита. Графитизация чугуна происходит не только при переходе чугуна из жидкого состояния в твердое, но и при дальнейшем охлаждении , причем чем медленнее охлаждается деталь, тем полнее происходит графитизация. Холодная масса чугунной , чаще всего большой по массе детали, ускоренно отводит тепло сварки, поэтому происходит интенсивное отбеливание сварного шва , а вследствие различия коэффициентов расширения серого и белого чугунов возникают внутренние трещины.

Избежать этих затруднений при сварке чугуна можно двумя способами :

 

  1. Выполняется горячая сварка чугуна с последующим медленным охлаждением после сварки;
  2. Выполняется холодная сварка чугуна, но в шов вводят элементы, препятствующие образованию цементита , или использовать способы упрочнения швов.

Далее рассмотрены особенности сварки чугуна с помощью различных технологий.

Горячая сварка чугуна проводится на предварительно нагретых до 600 …. 650оС деталях. После сварки происходит охлаждение всей массы нагретой детали, поэтому скорость охлаждения сварного шва будет ниже, чем при холодной сварке. В сварном шве успевает произойти графитизация, скорость усадки уменьшается и поэтому не образуется трещин в околошовной зоне.

При заварке трещин в конструктивно сложных деталях с целью устранения возможного трещинообразования проводится 2-х ступенчатый нагрев : сначала до температуры 200 …250 оС нагревают с относительно не высокой скоростью до 600о/ час, а далее -с большей скоростью до 1600 о час. Сварка выполняется электродами типа ОМЧ-1, состоящих из чугунных прутков со специальным покрытием, или при газовой сварке чугунными прутками без покрытия .

Горячая сварка позволяет получить наилучшие результаты, но процесс технологически сложный и очень трудоемкий, поэтому широкого распространения не получила.

Чаще применяется холодная сварка чугуна, выполняемая следующими способами :Стальным малоуглеродистым электродом.

  1. Специальными электродами ПАНЧ-11, МНЧ-1, МНЧ-2, ОЗЧ-1 и др.
  2. Биметаллическим электродом или пучком электродов.

Для повышения надежности сварки стальными малоуглеродистыми электродами в разделанные кромки шва ставят резьбовые шпильки или используется способ отжигающих валиков. При наложении второго и последующего валиков первые сварные швы вновь нагреваются и уже остывают с меньшей скоростью, поэтому значительная часть цементита распадается, получается более мягкий сплав с меньшей степенью отбеливания. Структура различных зон сварки получается неодинаковой, однако в среднем она лучше , чем при обычной сварке. Эффективно использовать способ отжигающих валиков в комплексе со шпильками.

Для устранения продолжения трещины на ее оси сверлятся отверстия диаметром 2..3 мм , зубилом или шлифовальным кругом проводят V-образную разделку трещины и сверлят по ее длине отверстия , нарезают в них резьбы и заворачивают шпильки, которые сначала обваривают кругом, а затем наплавляют весь сплошной шов.

 
Однако эти способы холодной сварки малопроизводительны, поэтому , чаще всего, используются другие способы сварки чугунных деталей.

Если требуется хорошая обрабатываемость шва и допускается невысокая прочность, то используются электроды МНЧ-1, МНЧ-2. Никель, входящий в состав электродов, не образует соединений с углеродом, поэтому шов имеет невысокую твердость, но хорошо механически обрабатывается. Хорошие результаты при сварке чугуна дает использование сварочной проволоки ПАНЧ-11.

Электроды ОЗЧ-4, изготовляемые из медной проволоки с фтористо-кальциевой обмазкой, обеспечивают прочный, но труднообрабатываемый шов, представляющий собой медь ,насыщенную железом.

При отсутствии специальных электродов изготовляются биметаллические электроды намоткой медной проволоки или надеванием медной трубки (меди до 70% от железа) на стальной стержень или малоуглеродистый стальной электрод. Сварной шов также представляет собой медь с вкраплениями железа, прочность его составляет до 60 ….70% от прочности основного металла.

Для сварки толстостенных чугунных деталей используют пучок электродов : стальной электрод диаметром 3 … 4 мм с обмазкой УОНИ-13/55, медный стержень диаметром 4… 5 мм и латунный пруток диаметром 1,5 … 3 мм. Электрическая дуга автоматически перемещается с одного электрода не другой, поэтому тепло распространяется на большую площадь, шов медленнее охлаждается и поэтому меньше отбеливается. Пучок может также состоять из одного медного и одного стального, или двух медных и одного стального электродов.

Газовую ацетилено-кислородную сварку чугуна ведут нейтральным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Присадочный материал — чугунные прутки диаметром 6 …8 мм. При газовой сварке используются флюсы :

  1. бура;
  2. смесь 50 % буры, 47 % двууглекислого натрия и 3 % окиси кремния;
  3. смесь 56 % буры, 22 % углекислого натрия и 22 % углекислого калия.

Другие страницы по теме

Особенности сварки чугуна

:

особенности сварки чугуна

 
 
 
 
 
 

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

.