Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технологические особенности сварки чугуна и стали

Технологические особенности сварки чугуна и стали

Активное использование чугуна как конструкционного материала обусловлено его особыми литейными свойствами, легкостью обработки и небольшой стоимостью производства продукции из него. Но наряду с износостойкостью, надежностью работы при высоких температурах и переменных нагрузках данный материал отличается невысокой свариваемостью. Это объясняется способностью образовывать трещины в швах в ходе сварки чугуна и сталей, что обусловлено снижением пластичности в зоне шва с повышением скорости охлаждения. Сварные соединения могут давать трещины металла не только из-за неравномерности охлаждения или нагрева, что характерно в термической части сварки чугуна. Этому могут также способствовать жесткость свариваемых деталей и литейная усадка металлов в шве.

Особенности горячей сварки чугуна

Трудности в технологии сварки чугуна способствуют созданию множества разновидностей его сварки, но ни один из методов не может быть применим абсолютно для всех встречающихся на практике случаев. Поэтому к сварке чугуна со сталью прибегают лишь в ходе устранения мелких недостатков в отливках и производства работ по ремонту. Наибольшее применение имеют следующие популярные способы сварки чугуна: холодная (без использования предварительного нагрева) сварка, горячая сварка (с обязательным предварительным нагревом) и пайкосварка.

Горячую сварку считают наиболее совершенным и качественным методом дуговой сварки чугуна. Ее производство включает подготовку для сварки заготовок, их предварительный подогрев, непосредственное сваривание и охлаждение детали после сварки.

Процесс сварки чугуна

Подготовительные операции выполняются с учетом типа неисправности изделия, разновидностей имеющихся дефектов литья. Существующие трещины на концах засверливают, а раковины с прочими дефектами до сварки разделывают. Подготовленные свариваемые детали соединяют, прихватив по кромкам. Их хорошо очищают от загрязнений, масел и ржавчины при помощи пламени сварочной горелки либо металлической щетки.

Подготовленные заготовки подвергают предварительному нагреванию, температуру которого выбирают, исходя из параметров деталей, свойств чугуна, количества наплавляемого металла, а также жесткости конструкции. Нагрев всего изделия проводят в газовых либо электропечах, а если это невозможно – в особых горнах, термопечах или ямах.

Газовую сварку чугуна проводят с помощью нормального пламени либо с незначительным излишком ацетилена. Первоначально пламя горелки направляется практически вертикально, а потом постепенно доводится до нужного угла, который выбирается, исходя из толщины заготовок, подлежащих сварке. Пламя располагается в нескольких миллиметрах от поверхности свариваемой детали. Наконечник для горелки, обеспечивающий требуемую подачу ацетилена, берется с учетом толщины соединяемых материалов. В виде присадочного материала используют пруток из чугуна.

Сварка чугунной детали

В проведении горячего вида сварки чугуна аргоном стоит учесть довольно резкий его переход от жидкого состояния к твердому. При этом поверхность сварочной ванны покрывается пленкой из оксидов, препятствующей удалению газов из расплава металла. Чтобы ее устранить рекомендуется часто перемешивать жидкость сварочной ванны с помощью присадочного прутка.

Еще на повышение качества процесса сварки стали, чугуна влияют особые флюсы, удаляющие окислы, и замедляют охлаждение. При этом пламя горелки уводят от поверхности сварки, а направленный металл нагревают две минуты. Массивные заготовки с целью сокращения внутреннего напряжения нагревают вторично с дальнейшем их охлаждением одновременно с печью.

Холодная сварка

Холодной сварку для чугуна называют в случае, когда свариваемое изделие не подвергается общему подогреву до высокой температуры. При этом нагревается только зона сварки с кромками до температур, зависящих от толщин стенок и габаритов изделий.

Такая сварка позволяет получать швы достаточных прочности с вязкостью, но совсем исключить появление закалочных участков в зоне сварки не удается. При этом можно лишь при помощи многопроходной сварки чугуна электродами с разными свойствами на небольшом токе уменьшить размеры закаленной прослойки. Применяют холодную сварку в ситуациях, когда экономически невыгодно или сложно провести этот процесс с подогревом. Как правило, это касается изделий больших габаритных размеров при опасности возникновения значительного внутреннего напряжения и коробления.

Особенности сварки чугуна

Холодной сварке подвергают чугун с помощью стальных, медно-никелевых, медно-железных или аустенитных чугунных электродов. Широко используется при заварке трещин ручная сварка электродами из цветных металлов на основе меди. А электроды из сплавов с никелем применяют для удаления дефектов, требующих улучшения обрабатываемости сварного соединения с сохранением цвета основного металла. Мелкие поверхностные изъяны нередко устраняют сваркой чугуна полуавтоматом с электродами, имеющими карбидообразующее покрытие.

Технология газовой сварки

Газовую пайкосварку относят к процессам с низкой температурой из-за того, что обычно кромки соединяемых деталей не нагреваются до температур расплавления. При этом присадочный металл имеет более низкую, чем у основного, температуру расплавления. Пайкосварка представляет собой промежуточный процесс, содержащий и пайку, и сварку. Он служит пайкой в отношении к соединяемым кромкам чугунного изделия, заполняющей припоем всю их разделку.

Технология сварки чугуна

Производится пайкосварка с помощью ацетиленокислородного пламени с использованием припоев – прутков из латуни либо чугуна. К особенностям сварки чугуна этим методом стоит отнести раздельное, независимое нагревание флюсов, основного металла и присадочных.

До начала пайкосварки изделие разогревается с помощью печи, а для небольших габаритов – в пламени газовой горелки. Затем подготовленные к обработке кромки обжигают этим пламенем в присутствии кислорода для удаления с их поверхности графита. Подогретые кромки обсыпают флюсом и сваривают. От действия пламени с флюсами жидкий припой покрывает кромки и заполняет собой пустоты в металле, обеспечивая прочное соединение.

Как варить чугун с металлом


Наши дополнительные сервисы и сайты:

Читайте так же:
Как прибивать обналичку на двери

e-mail:office@matrixplus.ru
tender@matrixplus.ru
icq:613603564
skype: matrixplus2012
телефон+79173107414
+79173107418

г. С аратов

поддержка проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку! И мы разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на e-mail

код нашей кнопки:

Сварка чугуна 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, Э50, Э50А на постоянном или переменном токе. Чугун и сталь имеют разную усадку, что приводит к плохому их соединению. Кроме того, наплавленная на чугун сталь обогащается углеродом, становится хрупкой и при остывании в ней образуются трещины. Для устранения этих недостатков и применяют шпильки.

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

Рис. 68. Подготовка чугунных деталей под сварку со шпильками

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

При толщине свариваемого металла выше 10 мм рекомендуется между шпильками устанавливать анкеры толщиной 6-12 мм из низкоуглеродистой стали (рис. 69). Их располагают под углом 45° и 90° к сварному шву после заварки участков между шпильками. Приваривать анкеры можно не на всю толщину.

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. Для сварки изделий толщиной до 5 мм применяют электроды диаметром 3-4 мм, толщиной 5-10, диаметром 4-5 мм. Сварочный ток для электродов диаметром 3 мм рекомендуется 90-100 А, диаметром 4 и 5 мм — соответственно 130-160 и 180-200 А.

Неинтересное на наш взгляд: а1 а2 а3 а4 а5 а6 а7 а8

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- "Фаворит К" и "Фаворит Щ", внутренняя и наружная замывка вагонов.

Как сварить чугун со сталью

Технология сварки стали и чугуна плавящимся электродом

Как и во всех сварочных процессах, в первую очередь необходимо подготовить два металла. Их обязательно зачищают до металлического блеска в зоне сваривания. Так как чугун является металлом пористым, то масла и жиры легко проникают в его тело глубоко. Так вот надо обязательно зачистить участки с масляными пятнами до полного их удаления.

Что касается режима сварки чугуна и стали, то все будет зависеть от сварочного оборудования.

  • Если напряжение холостого хода сварочного аппарата не превышает 54 вольта, что является стандартной величиной для многих видов сварочного оборудования, то процесс сваривания производится постоянным током обратной полярности.
  • Если напряжение холостого хода выше 54 вольт, то используется для сварки переменный ток.

В обоих случаях необходимо обе заготовки нагреть до температуры +600С. Это делается с одной единственной целью – не допустить большого расширения заготовок в зоне сваривания. Ведь есть и обратный процесс. То есть, чем больше расширение, тем больше сужение при охлаждении металлов. А это может привести к растрескиванию сварного шва. Если учесть все вышеописанные рекомендации, то в конечном результате будет получен высококачественный шов. При этом его можно получить всего лишь за один проход электродом.

Если в состав стали и чугуна входят легированные добавки, или сами заготовки – это толстостенные детали, то варить чугун со сталью надо будет по другой технологии.

  • Во-первых, не используется предварительный подогрев.
  • Во-вторых, приваривать два металла друг к другу надо маленькими валиками длиною не больше 2,5 мм.
  • В-третьих, последующий валик формируется только после того, как предыдущий будет хорошо охлажден.

Именно две последние позиции будут влиять на герметичность шва. То есть, сваривая сталь и чугун с помощью этой технологии, говорить о герметичности шва не приходиться. Потому что последующий валик накладывается на охлажденный предыдущий. К тому же, сам сварной шов будет обладать повышенной хрупкостью.

Соединение чугунных труб с пластиковой или со стальной: раструб, ремонт

Конструкции из чугуна используют для сети канализации в трубах снаружи внутри водопровода, стоках для воды. Как фасонные их части, их отливают из чугуна. Для того чтобы предохранить от образования ржавчины, каждую поверхность покрывают слоем нефтяного битума БНИ-1У. Покрытие внутри труб значительно снижает трение воды о поверхность стенок.

На состояние качества трубы из чугуна проверяют с помощью осмотра и постукивания. На поверхности с обеих сторон должны отсутствовать швы, пленки, пузыри и иные дефекты, оказывающих влияние на качестве прочности. На металле в местах излома должна иметься мелкая зернистость, однородность. Он должен легко разрезаться и обрабатываться. Используя конструкции, имеющие длину от двух до семи метров, диаметр от пятидесяти до 1200 миллиметров, толщину от 6,7 до 31 миллиметров делают соединение труб из чугуна с помощью раструбов.

Читайте так же:
Какой угол обзора должен быть у телевизора

С применением раструбов от шестидесяти до семидесяти миллиметров производят сети канализации. Значение этого показателя имеет зависимость от диаметра труб. При диаметре труб пятьдесят и сто миллиметров и семь миллиметров для диаметра в сто пятьдесят миллиметров, зазор между раструбом и трубой, которая вставлена, имеет величину шесть миллиметров.

Заливка раструбов с применением цемента, способного расширяться, является более современным и доступным способом сборки конструкций из чугуна для канализации. Этот цемент не пропускает воду, обладает свойством расширения, и может сам уплотняться во время затвердения. По той причине, что отсутствует потребность в осуществлении чеканки стыков, его использование значительно ускорит процесс.

Во время заделывания стыков цемент ведет себя следующим образом:

  • Трубы и их фасонные части из полиэтилена, имеющего низкую плотность, используют внутри систем стоков воды и канализационной системы внутри.
  • Для пластмассы характерно наличие устойчивости к появлению ржавчины, невысокая проводимость тепла. Это снижает возможность образования конденсата с труб на поверхности.
  • Пластмассовая сторона конструкций внутри имеет большую гладкость, чем у тех, что из чугуна, это способствует лучшей пропускной способности. Пластмасса является хорошим диэлектриком, потому внутри систем с такими трубами отсутствуют блуждающие токи.
  • Заделка с помощью цемента (воду добавляют до семидесяти процентов от количества цемента: сто грамм для пятидесяти миллиметров диаметра трубы, двести грамм на диаметр в сто миллиметров).

Пластмасса обладает устойчивостью к образованию ржавчины, низкой проводимостью тепла. Это не позволяет конденсату образовываться на поверхности. Сторона конструкций внутри из пластмассы обладает большей гладкостью, чем те, что из чугуна, что способствует появлению большей пропускной способности. Пластмасса является отличным диэлектриком, потому внутри систем отсутствуют блуждающие токи.


раструб канализации

Конструкции из пластмассы можно легко разрезать, формовать, сверлить. Они довольно просто могут входить внутрь раструба, который имеет кольцо из резины для уплотнения, и просто поддаются сварке.

Однако, одновременно с достоинствами, есть недостатки.

  • Наличие довольно большой чувствительности к повреждениям механического характера.
  • Проявляется хрупкость поливинилхлорида при отрицательных температурах. По причине этого невозможно проведение системного монтажа при температуре более низкой, чем пятнадцать градусов.

Трубы из пластмассы системы канализации одновременно с фасонными деталями выпускают длиной три, шесть, десять, двенадцать метров. При наличии условных переходов в сорок, пятьдесят, восемьдесят пять и сто миллиметров. Они должны быть с гладким, ровным уровнем поверхности, без пузырей, мест с трещинами, вздутиями, ненужных включений, заметных без оборудования для увеличения. Выступы должны иметь высоту, не превышающую одного миллиметра, после того, как будут удалены литники. Делают обрезку концов, очистку от заусенцев.


раструб чугунный

Во время монтажа конструкций из пластмассы соединения в виде раструбов сваривают или пользуются специальным клеем. Кольца из резины для уплотнения, применяют для того, чтобы улучшить герметичность в каждом соединении. Твердый поливинилхлорид обладает выраженным свойством теплового удлинения. Линейное расширение в семь раз больше, чем у стали, полиэтилен имеет эту величину в десять — пятнадцать раз меньше.

Соединения раструбом осуществляют, используя кольца из резины для соединения. Этот метод чаще всего используют для конструкций из пластмассы.

  • внутрь раструбного желоба вкладывают чистое кольцо из резины;
  • гладкий конец трубы с фаской смазывают с помощью глицерина или раствора из мыла;
  • вводят внутрь раструба, пока не появится метка;
  • при легком проворачивании одной из деталей, которую нужно присоединить к другой, проверяют нахождением кольца внутри желобка, как будет завершено соединение.

Состояние герметичности стыка унитаза из керамики и пластмассового трубопровода канализации достигают с помощью уплотнения резиновым кольцом. Потом заделывают, используя цемент, на третью часть раструба. Пластмассовые сифоны присоединяют к трубам из поливинилхлорида, используя резиновую деталь для перехода, вставляемую внутрь раструба трубы. Используя полиэтиленовый патрубок для перехода, имеющий на конце раструб с желобом, для обеспечения плотного соединения со стояком, трубы из чугуна соединяются со стояком канализации.

Аргонодуговая сварка

В принципе, что говорилось выше, полностью касается и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа. Единственное, что добавляется в сварочную технологию, это присадка и газ. С газом все понятно, потому что он является одинаковым для всех видов сварки в независимости от типа и вида соединяемых заготовок, а точнее, их металлов.

А вот присадочный материал выбирается по свойствам основного свариваемого металла. А так как их два, то придется учитывать способности каждого из двух к свариванию. И так как чугун является, если так можно сказать, слабым, то и присадка должна выбираться по нему. Так вот в качестве присадочного материала можно использовать сварочную порошковую проволоку, от которой отбивают обмазку. Некоторые мастера используют полоски чугуна, нарезанные небольшими отрезками.

Правда, оба материала можно использовать лишь в том случае, если у сварщика достаточно опыта использования данной технологии. Все дело в том, что неправильно выставленный режим и неправильная скорость плавки присадки может привести к образованию в сварочной ванне так называемых интерметаллидных структур. Они обладают повышенной хрупкостью. Вот почему практический опыт считается важной составляющей качества конечного результата сварки стали и чугуна неплавящимся электродом из вольфрама.

Поэтому несколько чисто практических советов.

  • Для сварки двух металлов лучше всего использовать присадки на никелевой основе, которые специально были изобретены для сварки чугунных изделий. Но если требования к прочности и надежности стыка достаточно большие, то даже такая присадка не сможет их выполнить.
  • Нельзя варить чугун со сталью широкой ванной и большими тепловложениями.
  • Рекомендуется перед началом сварочных работ провести наплавку никелевой присадки на чугунную кромку. То есть, образовать так называемый переходный слой.
  • Приваривать чугун к стали можно без предварительного нагрева или с таковым. Первый вариант выбирается лишь в том случае, если в процессе эксплуатации сваренной детали она не будет подвергаться большому нагреву, не больше +300С. Если такие требований нет, то придется производить нагрев. Мелкие заготовки нагреваются полностью, большие только в зоне сваривания.
  • Чугун – это металл с низкой пластичность и очень низким линейным расширением в сравнении со сталью. Поэтому очень важно добиться того, чтобы в сварочном шве понизить усадочные напряжения. Чугун усаживается мало, сталь, наоборот, много.
Читайте так же:
Как подключить видеорегистратор к ноутбуку через vga

Что можно предпринять по последней позиции. Самый большой эффект можно получить путем ударов молотка по сварному шву. Такой процесс называется проковкой. Для этого используется молоток со скругленным бойком. Бить металл надо до такой степени, чтобы извлекался звонкий звук.

Есть другой вариант повысить эффект. Для этого придется сварку проводить присадочной проволокой большого диаметра. Сам шов необходимо делать валиками длиною по 4-5 см каждый. При этом электрическая дуга должна быть направлена в сторону предыдущего валика. Варить надо ровно вдоль стыка без колебательных движений.

Электроды

Об электродах уже выше говорилось, но необходимо обозначить некоторые серьезные позиции, от которых зависит качество конечного результата.

  • ЦЧ-4 могут быть использованы как для холодной, так и для горячей сварки чугуна и стали. С их помощью также производится наплавка, напайка и ремонт дефектов литья. Кроме стали с чугуном этой маркой электрода можно варить и заготовки из высокопрочного ковкого чугуна. Варить такими электродами можно только в нижнем положении постоянным током обратной полярности.
  • ОЗЧ-2 применяется в точно таких же позициях, как и предыдущий расходник. Но специалисты рекомендуют сваривать им тонкостенные заготовки. Кроме нижнего положения электрод хорошо варит и в вертикальном.

Кстати, сварка двух металлов (чугуна и стали) считается более качественной, когда используется ручная электросварка. Но, как уже было сказано выше, если процесс будет произведен с предварительным подогревом. Остывание сваренных стальных и чугунных деталей надо проводить медленно. Поэтому после окончания работ сварную конструкцию надо накрыть плотным материалом. А лучше уложить в печь, где детали нагревались до сварки, и остудить сборную деталь вместе с ней.

Вот такие технологии сегодня используются для того, чтобы соединить между собой стальные и чугунные заготовки. Как показала практика, все они неплохо с этим справляются, главное правильно выбрать расходные материалы и режимы сварки.

Электроды по чугуну своими руками

При отсутствии специальных электродов для сварки чугуна, можно самостоятельно сделать расходники, близкие по характеристикам к марка ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6. Далее мы рассмотрим два способа, как сделать электроды для чугуна своими руками.

  1. Изготовление электродов по чугуну осуществляется по следующей технологии:
  • Необходимо взять медную проволоку диаметром 2-5 мм., зачистить её наждачной бумагой, обезжирить и покрыть самодельной обмазкой; проще всего приготовить обмазку из покрытия обычных электродов (АНО-4, УОНИ-13/55).
  • Покрытие расходников общего назначения соскабливается со стержня, измельчается и смешивается со стальными опилками или железным порошком в пропорции 1:1. Затем в получившуюся смесь добавляется силикатный клей, после все компоненты тщательно смешиваются.
  • Проволока опускается в самодельную обмазку, пока нанесенного толщина покрытия не составит 1,5-2,0 мм. Затем нужно подождать, пока излишки смеси стекут.
  • Следующий этап — сушка, проводящаяся на открытом воздухе, электроды сушатся в вертикальном положении.
  • Завершающаяся процедура — прокалка выполняется в духовке или на плите при температуре 200-250°С.
  • Самодельные электроды по чугуну готовы к сварке. Режим сваривания электродами, созданными своими руками, не отличается от режима работы фирменными расходниками.

2. Существует ещё один способ как изготовить чугунный электрод. Сварщику понадобится дрель, стальной электрод (АНО-4, УОНИ-13/45) и медная проволока диаметром 2 мм.

Чтобы изготовить электрод для чугуна своими руками по данной технологии следует произвести следующие действия: проволока накручивается на стальную основу обычного электрода посредством вращения его зажатым в партоне дрели. Чтобы наглядно ознакомиться с процессом производства, рекомендуем посмотреть видео.

Произведенные электроды из чугуна своими руками позволят сэкономить денежные средства, а также выполнять сварочные работы без простоя. Но качество будет ниже, чем от применения специальных электродов для чугуна.

Изготовление электродов в домашних условиях по чугуну может осуществить исполнитель любого уровня.

Сварка чугуна

Сварка чугуна
Сварка чугуна

Углерод может находиться в чугуне в виде цементита Fe3C — твердого и хрупкого вещества, обладающего белым цветом, или в структурно-свободном состоянии в виде включений графита. Чугун с большим количеством цементитных структур называют белым (БЧ). Он очень тверд, хрупок и не поддается механической обработке, из-за чего в качестве конструкционного материала применяется ограниченно.

Чугун, в котором большая часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде мелких пластинчатых включений графита, называется серым (по цвету на изломе). Серый чугун (СЧ) легче поддается обработке, обладает хорошими литейными качествами и недорог. Все это определило самое широкое использование серого чугуна в промышленности и быту. Хотя серый чугун и не относится к легкосвариваемым материалам, при соблюдении определенных условий он способен образовать прочное сварное соединение.

Читайте так же:
Как подключить цифровой приемник к телевизору самсунг

Очень важной особенностью, имеющей отношение к свариваемости чугуна, является то, что при быстром охлаждении нагретого свыше 750°С металла, находящийся в нем свободный графит переходит в цементит (чугун превращается из серого в белый, т.е. «отбеливается»). Одновременно в нем образуется закаленная структура с большими внутренними напряжениями, нередко приводящими к трещинам.

Кроме железа и углерода в чугуне имеются и другие элементы — кремний (до 4%), фосфор (до 1,2%), марганец (до 2%), сера (до 0,2%). В специальные чугуны вводятся легирующие компоненты — молибден, хром, никель, ванадий и другие. Все эти элементы по-разному влияют на свариваемость чугуна — чаще отрицательно, чем положительно.

Свариваемость чугуна

  • Прежде всего, это высокая склонность материала к образованию трещин, обусловленная его неоднородностью (включениями графита), а также процессами закаливания и отбеливания, происходящими в шве и околошовной зоне во время охлаждения раскаленного металла.
  • Выгорание части углерода приводит к образованию пор в металле шва.
  • Во время сварки образуются тугоплавкие окислы, имеющие температуру плавления выше, чем у чугуна.
  • Высокая жидкотекучесть расплавленного чугуна затрудняет формирование шва (чем больше углерода, тем выше жидкотекучесть).

Все эти причины делают сварку чугуна не только трудной, но в известной мере и непредсказуемой в отношении конечного результата. Особенно в домашних условиях, когда сваривается металл неизвестной марки и, как правило, отсутствует возможность применить оптимальную технологию и необходимые сварочные материалы. Никто из варящих чугун в домашних условиях не может быть застрахован от того, что окончив шов, через несколько секунд не услышит характерные щелчки, которыми обычно сопровождается образование трещин в остывающем металле.

Трещина в сваренной чугунной детали
Трещина в сваренной чугунной детали

По мнению тех, кому приходилось часто сталкиваться со сваркой чугуна, хуже всего сваривается металл, имеющий на изломе темно-серый или (еще хуже) черный цвет. Это вполне согласуется с теорией, говорящей, что крупные включения графита, передающие чугуну свой черный цвет, крайне отрицательно сказываются на его свариваемости. Чугун с такими включениями оставляет следы графита на руках («мажется»).

Способы сварки чугуна

  • без подогрева («холодная» сварка);
  • с подогревом («горячая» сварка).

«Холодная» сварка более проста в исполнении, но для получения качественного, прочного шва необходимо применение специальных электродов.

При использовании электродов для стали, металл шва при «холодной» сварке представляет собой высокоуглеродистую закаленную сталь со значительным содержанием кремния, марганца, а иногда серы, фосфора и прочих элементов, которые содержатся в чугуне. Помимо того, что такой шов нельзя обрабатывать режущим инструментом, он еще склонен и к образованию трещин. Быстрое охлаждение металла приводит к тому, что чугун, находящийся в непосредственной близости от шва, приобретает структуру белого чугуна, характеризующуюся хрупкостью и твердостью. Между швом и основным металлом образуется полоска отбеленного чугуна около 1 мм шириной, а за ней располагается широкая полоса закаленного чугуна. В шве могут возникать поры из-за газообразования. Таковы последствия сваривания чугуна стальным электродом без подогрева.

«Горячая» сварка избавлена от многих недостатков «холодной» — особенно тех, которые связанны с закалочными процессами и отбеливанием чугуна. Она имеет различные вариации в зависимости от характера и вида подогрева — общего или местного, горячего (500-600°С), полугорячего (300-400°C) или теплого (150-200°С).

Технология сварки чугуна «горячим» способом заключается в подогреве детали до необходимой температуры, непосредственно перед сваркой и медленном охлаждении металла. Основные требования к подогреву — температура не должна превышать 600-650°С во избежание нежелательных структурных изменений в чугуне, а скорость нагрева должна быть 120-150°С в час. Медленным должно быть и охлаждение, т.к. иначе происходить отбеливание чугуна. Плавного охлаждения добиваются используя различные подходящие способы, — осуществляя поддерживающий подогрев, поместив деталь в горячую печь и охлаждая вместе с ней, или, в крайнем случае, укутав ее каким-нибудь негорючим теплосберегающим материалом.

Сварка чугуна
Сварка чугуна
Сварка чугуна
Сварка чугуна
Предварительный нагрев чугунных деталей с разделанными кромками, соединенных короткими сварными швами.
Предварительный нагрев чугунных деталей с разделанными кромками, соединенных короткими сварными швами.
Сварка чугуна
Сварка чугуна
Сварка чугуна
Сварка чугуна

Подготовка чугуна к сварке

Имеющиеся трещины необходимо засверлить по краям, исключив их развитие, и разделать на всю глубину с достаточным для проварки углом разделки. Трещину можно и не засверливать, но в этом случае нужно позаботиться о том, чтобы ее концы были скруглены, а сама она была вырезана до самого основания.

Трещина в чугунной детали
Трещина в чугунной детали
Вырезанная трещина
Вырезанная трещина

Зону сварки нужно тщательно очистить от окалины и прочих посторонних включений — с помощью болгарки, наждачной бумаги или металлической щетки. Хорошее качество очистки обеспечивает пескоструйка. Масло удаляют с помощью подходящих растворителей, в случае сильных загрязнений — пламенем горелки.

Холодная сварка с использованием специальных электродов

Медь также не образует соединений с углеродом, но в отличие от никеля она не растворяется в железе, поэтому наплавленный шов получается неоднородными и может включать высокоуглеродистое железо высокой твердости.

Сварка водяной рубашки двигателя
Сварка водяной рубашки двигателя
Сварка водяной рубашки двигателя
Сварка водяной рубашки двигателя

Существует много марок специальных электродов для чугуна на основе меди и никеля: железно-никелевых, медно-железных, железно-медно-никелевых. Наиболее распространены следующие отечественные марки:

  • медно-железные электроды: ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, представляющие собой медные стержни, покрытые обмазкой, содержащей железный порошок;
  • никелевые и железно-никелевые: ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, содержащие до 90 и более процентов никеля;
  • железно-медно-никелевые: МНЧ-2.
Читайте так же:
Какой сварочный полуавтомат хорош для дома

Специальными электродами можно выполнять не только нижние швы, но и вертикальные. Кроме отечественных есть и импортные электроды для чугуна, качество сварки которыми, разумеется, не уступает качеству сварки электродами российского производства.

Режимы сварки специальными электродами указываются в описании к ним, но в основном они предназначены для работы постоянным током обратной полярности. Общее правило сварки чугуна гласит — нужно стараться как можно меньше проплавлять металл. Поэтому необходимо использовать по возможности небольшой ток, электроды малого диаметра, короткие швы. После наложения каждого шва делается перерыв для охлаждения детали до температуры 50-60°С.

При отсутствии фирменных электродов можно сделать электроды, близкие по характеристикам к маркам ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, самостоятельно. Технология их изготовления такова. Берется медная проволока марки М2 или М3 диаметром 3-5 мм, зачищается наждачной бумагой, обезжиривается и покрывается самодельной обмазкой. Последнюю проще всего приготовить из покрытия обычных стальных электродов (например, для сварки чугуна постоянным током подойдет покрытие электродов марки УОНИ-13/55 или ОЗС-2, а для сварки переменным током — покрытие электродов АНО-4 или АНО-5), соскребя его со стержня, измельчив, смешав в пропорции по массе 1:1 со стальными опилками или железным порошком и добавив в смесь жидкого стекла (силикатного клея) до сметанообразной консистенции. Получившееся покрытие наносят способом окунания электрода, обеспечивая при этом постоянную скорость окунания. Толщина покрытия должна составить 1,5-2 мм. После того как стекут излишки, электроды сушат на воздухе в вертикальном положении, а затем прокаливают при 200-250°С в духовке или на плите. Режим сварки самодельными электродами не отличается от режима работы фирменными.

Сварка чугуна стальными электродами

Наплавка плакирующего слоя
Наплавка плакирующего слоя

Из обычных стальных электродов (УОНИ 13/45, АНО-4 и др.) можно изготовить самодельный медно-железный электрод, намотав на него спираль из медной проволоки (нельзя использовать латунную проволоку, т.к. в воздух активно выделяются, ядовитые, цинк и его оксид) диаметром 1,5-2 мм прямо на покрытие. При этом следует исходить из расчета, что масса меди должна в 4-5 раз превосходить массу стального стержня. По свидетельству мастеров, такой электрод обеспечивает приемлемое качество шва. Иногда медную проволоку не наматывают, а используют в качестве присадочного прутка.

Использовать стальные электроды для сварки чугуна целесообразно лишь при заварке небольших повреждений в неответственных деталях. Чтобы добиться более или менее удовлетворительного качества шва, необходимо выполнять те же требования, что и при сварке специальными электродами, направленные на меньшее проплавление металла с целью уменьшения закалочного и отбеливающего эффектов.

Самым эффективным способом повышения качества шва является подогрев детали с медленным охлаждением после сварки. Положительный эффект сказывается даже при сравнительно небольшом нагреве — до 150-200°C.

Из-за повышенной жидкотекучести чугуна сварку нужно производить в нижнем положении шва.

При сварке чугуна стальными электродами общего назначения наиболее слабое место сварного соединения — околошовная зона у границы сплавления. Хрупкость этой зоны и наличие в ней трещин нередко приводят к отслаиванию шва от основного металла. Для увеличения прочности сварного соединения используют стальные шпильки или болты, которые частично разгружают наиболее слабую часть сварного соединения.

Использование шпилек при сварке чугуна
Использование шпилек при сварке чугуна

Шпильки имеют резьбу, их ввертывают в свариваемые детали. Размеры шпилек обычно зависят от толщины чугуна. Практикой установлены следующие рекомендации: диаметр шпилек 0,3-0,4 толщины детали, но не более 12 мм; глубина ввертывания шпилек 1,5 их диаметра, но не более половины толщины свариваемых деталей; высота выступающей части 0,75-1,2 диаметра шпильки. Шпильки располагают в шахматном порядке на скошенных кромках деталей и в один ряд на поверхности детали с каждой стороны стыка, причем расстояние между ними должно быть равно 4-6 диаметров шпильки.

Выступающие части шпилек обваривают по периметру, постепенно заполняя весь шов. Сначала ведется сварка всех шпилек кольцевыми швами электродами диаметром 3 мм на малых токах, вразброс для избегания сильного местного перегрева. Затем вокруг места их сварки накладывают кольцевые швы до тех пор, пока вся поверхность завариваемого участка не будет покрыта слоем наплавленного металла.

Толщина слоя наплавленного металла должна быть не больше толщины чугуна, так как при большой толщине слоя наплавленного металла могут быть сильные усадочные напряжения влекущие появление трещин.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка чугунными электродами

Качество сварного соединения при холодной сварке чугуна чугунными электродами неоднородно, так как трудно обеспечить такую скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны, при которой не было бы отбелки на всем протяжении шва. Этот метод сварки широкого применения не имеет. Лучшие результаты получаются при подогреве детали до 300-400°C, т.е. при полугорячей сварке чугуна.

Проковка швов

Проковка сварного шва
Проковка сварного шва

Особенно полезной считается проковка при сварке медными и никелевыми электродами. Однако проковка швов имеет нюансы, не зная которых можно вместо усиления ослабить шов. Чтобы обеспечить высокие механические свойства, процесс проковки желательно закапчивать при температуре около 500-800°С. Легкие удары наносятся только по шву, молотком массой 0,6-1,2 кг, имеющим закругленный боек — до изменения рисунка шва. При многослойной сварке проковывается каждый слой за исключением первого (в нем могут возникнуть трещины от удара) и облицовочного.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector