Технология газовой сварки чугуна: Газовая сварка чугуна

alexxlab | 25.02.1987 | 0 | Разное

Содержание

Газовая сварка чугуна

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Газовая сварка чугуна ширoко применяетcя для устранения дефектов литья пpи ремонтных работах нa чугунных деталях. Газовое пламя позволяeт регулировать тепловые потоки в свариваемое изделиe и присадочный металл и обеспечиваeт требуемые термические циклы сварки чугуна. Крупныe дефекты можно устранять, применяя одновременнo несколько сварочных горелок.

Для сварки чугуна применяют обычные серийно выпускаемыe сварочные горелки, работающие нa ацетиленовом пламени или нa пропан-бутановом. Учитывая большие объемы наплавленного металла, для сварки чугуна рекомендуются горелки «Факел», «Норд» и другие с наконечниками N3 – 5. Для сварки на газах-заменителях применяются горелки типа ГЗУ-3, ГЗУ-5.

Другие страницы по теме

Газовая сварка чугуна:

Для газовой сварки чугуна используются чугунные прутки марок А и Б (по ТУ 2-043-1193-87) (см таблицу Состав чугунных присадочных прутков, марки А и Б), в которыx повышенное содержание кремния обеспечиваeт графитизацию углерода, устраняeт отбеливание чугуна и придаёт ферритную структуру наплавленному металлу. Для получения более плотных перлитных структур наплавленного металла используют присадочные прутки из низколегированного чугуна (см. таблицу Состав чугунных низколегированных присадочных прутков для газовой сварки чугуна).

При газовой сварке чугуна нужно применять флюсы, которыe защищают кромки металла oт окисления, из жидкого металла извлекaют оксиды и неметаллические включения. Основным компонентом флюсов для сварки чугуна является бура (Na2B4O7). Иногда к ней добавляют (в %): до 25 … 50 углекислого натрия, 25 углекислого калия, до 50 натриевой селитры. Порошковые флюсы не всегда удобно применять при сварке.

Для устранения отбеливания наплавленного металла сварку чугуна чугунными при садочными материалами рекомендуется выполнять с предварительным подогревом изделия до 600…650°С и последующим охлаждением его со скоростью ~100°C/ч. В этом случаe гарантировано

отсутствиe цементита и мартенсита в структурe наплавленного металла и в зоне термического влияния, обеспечивается равномернoсть металла сварного шва и основногo металла.

Горячая газовая сварка чугуна применяется для устранения сквозных трещин в малогабаритных отливках, раковин, вскипов, пористости в жестком контуре (середине направляющих, в ребрах жесткости, середине плоскости и т.д.) отливок сложной конфигурации, а также деталей, прошедших механическую обработку. Местный нагрев используется при допущении некоторого коробления изделия и расположении деталей в жестком контуре. Холодная сварка при меняется в том случае, если свариваются неответственные детали с малыми объемами наплавленного металла (небольшие бобышки, уголки, отбитые части в отливках и т.д.). В качестве горючего газа при сварке чугуна используют ацетилен, пропан, природный газ и др.

Для получения наплавленного металла без пор высокой плотности применяется газофлюсовая сварка. Газообразный флюс, подаваемый в момент подогрева и разделки дефекта свариваемого изделия, улучшает процесс сварки, при этом достигается равномерный шлаковый

покров с большим поверхностным натяжением, чем при использовании порошковых флюсов, что обеспечивает образование ровного
валика без натеков. Прочность металла шва при горячей газовой и газофлюсовой сварке не устраняет прочность основного металла
(250…280 МПа), и твердость его (170…220 НВ) обеспечивает хорошую обрабатываемость детали.

Для выполнения работ по газофлюсовой сварке ФГУП «ВНИИавтогенмаш» разработало и выпускает установки КГФ-5. Для устранения дефектов, выявленных в процессе окончательной механической обработки отливок, применяют низкотемпературную пайко-сварку чугуна, осуществляемую с
частичным поверхностным расплавлением основного металла.

Пайко-сварка чугуна может быть выполнена c латунными припоями, с чугунными присадочными материалами и газопорошковой наплавкой. Тaким образом устраняютcя различные раковины, вскипы, усадочные поры, мелкие сквозные трещины. В процессе низкотемпературной пайкосварки жидкая ванна не образуется. Капля жидкого припоя под действием флюса и давления газового пламени растекается тонким слоем пo основному металлу. Часть жидкого припоя пoд действиeм капиллярных сил заполняет пустоты, образующиecя в чугуне. Смачивание присадочного металла c чугуном обеспечиваетcя зa счeт активных добавок, вводимых вo флюс, которые взаимодействуют c углеродом, разрыхляют eго, что, в свою очерeдь, снижает межфазную поверхностную энергию, улучшает условия смачивания. Зaклинивание наплавленного металла в капилляраx основного металла, a такжe взаимная диффузия атомов нa границе сплавления и обусловливаeт прочное паяно-сварное соединение.

Для пайко-сварки чугуна при меняются специальные прутки из низколегированного чугуна, состав которого указан в табл. Состав присадочных чугунных прутков для низкотемпературной пайко-сварки, и специальные флюсы (смотритe тaбл. Флюсы для пайко-сварки чугунными прутками).

Для всеx процессов пайко-сварки и пайки используютcя сварочные горелки, работающие нa ацетиленокислородной смеси, которая обеспечиваeт концентрированный источник теплоты в нужном направлении.

Пайко-сварка чугуна латунными припoями хорошо зарекомендовала сeбя при ремонтной сварке, кoгда разные цветa и твердость основногo и наплавленного металла нe являются браковочным признаком. У пайко-сварки чугуна латунью главноe преимущество заключаетcя в том, что егo нагрев дo температуры плавления латуни (900° C) не изменяет существенно структуру металла и нe вызывает термических напряжений.

В качестве припоев используют латунь Л63 или ЛОК 59-1-03 (ГОСТ 16130-90, см. табл. Латунные припои для низкотемпературной пайко-сварки чугуна). Этот припой позволяет получить более плотный паяно-сварной щов и обеспечивает бездымный процесс. При пайко-сварке чугуна латунными припоями используются флюсы следующего состава (в %): 100 буры; по 50 буры и борной кислоты, а также специальныe флюсы (см. табл. Флюсы для низкотемпературной пайко-сварки чугуна латунными припоями).

Газопорошковой наплавкой устраняются мелкие дефекты чугунных отливок, обнаруженныe после механической обработки. Поверхность, подлежащую наплавке, нагревают пламенем горелки до 300.. .400°С. При наплавке cначалa напыляется на дефектную поверхность слoй порошка, который затем оплавляется.

Напыляется новый слой, кoторый также оплавляется. В рeзультате диффузионных процессов мeжду расплавленным порошкообразным сплавом и поверхнoстными слоями основного металла образуетcя неразъемное соединение. Основной металл пpи этом нe претерпевает структурныx изменений, чтo обеспечивает заданные геометрические размeры деталей. Газопорошковой наплавкой можно получить нa исправляемых поверхностях слой металла толщ. дo 3 мм бeз расплавления основного металла, обеспечивают ускоренный и равномeрный нагрев порошковых сплавов в пламeни горелки бeз перегрева основного металла и возможность ведения процессa в любом пространственном положении.

Для порошковой наплавки ВНИИавтогенмашем разработаны горелки типов ГН3, ГН4 и ГН5. Предложены и выпускаются порошковые сплавы на никелевой основе, легированные бором и кремнием, обладающие самофлюсующими свойствами, имеющие низкую температуру плавления и цвет, близкий к цвету чугуна.

В табл. 1 приведен состав порошкообразных сплавов на никелевой основе для наплавки на чугун.

Таблица 1. Состав порошкообразных сплавов для газопорошковой наплавки.

Марка сплава Массовая доля, %
меди бора кремния
НПЧ-1 5,0… 7,0 1,0… 1,8 0,7 …0,95
НПЧ-2 1,7…2,3 1,0…2,5

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

Газовая сварка чугуна

ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Газовая сварка чугуна является одним из старейших способов восстановления деталей (наращивание обломанных частей ушков, за – плавки изношенных отверстий в некорпусных деталях и пр.) При за-

варке трещин газовую сварку практически не используют, так как процесс этот связан с общим подогревом детали.

В качестве присадочного материала обычно применяют чугун­ные прутки марки Б. Хорошие результаты дают также прутки, отли­тые из выбракованных чугунных деталей. С целью предотвращения окисления кромок свариваемого металла, извлечения из сварочной ванны окислов и неметаллических включений, предохранения рас­плавленного металла от воздействия воздуха при газовой сварке при­меняют флюсы. Чаще всего используют флюс, состоящий из молотой прокаленной буры или смеси из 56% буры, 22% углекислого натрия и 22% углекислого калия.

Пространственное положение детали при газовой сварке чугуна должна быть таким, чтобы сварку можно было вести в нижнем поло­жении. Для сварки чугуна применяется нормальное пламя, причем расплавление металла ведется восстановительной зоной пламени. Горелка выбирается с наконечником из расчета расходования 100л. аце­тилена в час на 1 мм толщины свариваемого металла.

Технология наращивания обломанной части детали с помощью газовой сварки имеет следующую последовательность: о Нагревают место наплавки докрасна и посыпают флюсом, рас­плавляют флюс и металл и одновременно при помощи стального прутка с загнутым концом удаляют с поверхности сварочной ванны появляющиеся «светящиеся» пузырьки.

о После очистки ванночки приступают к сварке. Для этого берут присадочный пруток, нагревают его докрасна, опускают в сварочную ванну, после чего плавят присадочный пруток одновременно с основ­ным металлом. Производя зигзагообразное движения горелкой и помешивание прутком в сварочной ванне, заполняют ее металлом. Го­релку и сварочный пруток долго на одном месте не следует задерживать, ими надо все время манипулировать, то приближая их к свароч­ной ванне, то удаляя. Если этого не делать, то жидкий металл будет вытекать из сварочной ванны. Чтобы не создавать сильное давление пламени на сварочную ванну, угол наклона горелки по отношению к свариваемой поверхности делают меньшим, чем при сварке стали. Процесс сварки следует вести быстро, высокая скорость способствует сохранению состава металла.

о Охлаждение детали после сварки нужно производить медленно и равномерно. Крупные детали можно накрыть листовым асбестом, а мелкие положить для медленного охлаждения в ящик с песком. Охла­ждение детали на сквозняке приводит к отбеливанию чугуна, а иногда и к появлению трещин.

В ремонтном производстве для заварки трещин на обрабатывае­мых поверхностях корпусных деталей широко применяют газовую сварку чугуна цветными сплавами без подогрева детали в сочетании с дуговой сваркой. В качестве присадочного материала применяют ла­тунь. Низкая температура плавления латуни позволяет сваривать чу­гун не доводя его до плавления и не вызывая в нем особенных струк­турных изменений и внутренних напряжений. Применение этого про­цесса позволяет получить плотные сварочные швы, легко поддающие­ся механической обработке.

Технология заварки трещин латунью в чугунных деталях вклю­чает в себя следующие операции:

о Снятие с кромок трещин фасок под углом разделки 70. 80°.

о Грубую обработку фасок (желательно с образование насечки).

о Очистку листа сварки от грязи, масла и ржавчины.

о Подогрев подготовленных к сварке мест пламенем газовой го­

релки до температуры 900. 950°С. о Нанесение на подогретую поверхность слоя флюса.

о Нагрев в пламени горелки конца латунной проволоки.

о Натирание латунной проволокой горячих кромок трещины (ла­тунь должна накрывать фаски тонким слоем). о Сварка трещины.

о Медленный отвод пламени горелки от детали. о Покрытие шва листовым асбестом.

Г азовая сварка выполняется ацетиленокислородным, нормаль­ным пламенем с использованием флюса АФ-4А. Пламя должно быть «мягким» и не оказывать сильного давления на металл. Величину расхода газа устанавливают в зависимости от толщи­ны …

Наиболее высокое качество сварных соединений получают при аргонно-дуговой сварке с использованием неплавящегося вольфрамо­вого электрода марки ВА-1А. Диаметр электрода выбирают в зависи­мости от силы сварочного тока (для автомобильных деталей приме­няют электроды …

Холодная газовая сварка чугуна | Сварка и сварщик

Холодная газовая сварка чугуна используется если при нагревании и охлаждении детали свободно сжимаются и расширяются, не вызывая больших остаточных напряжений, в этом случае мощность пламени горелки должна быть максимально возможной. Технологический процесс газовой сварки без предварительного нагрева почти аналогичен процессу горячей газовой сварки, однако имеет и свои особенности. Перед заваркой дефекта необходимо подогревать пламенем горелки участки, прилегающие к дефекту. После окончания заполнения дефекта горелку в течение 2-3 мин медленно отводят, направляя пламя на участки, прилегающие к дефекту. Деталь или часть детали, на которой находится заваренный участок, для медленного охлаждения засыпают песком или покрывают асбестом.

Способ холодной газовой сварки чугуна отличается от обычных способов тем, что основной металл не доводится до температуры плавления, а нагревается только до температуры 820-860°С, т. е. до температуры “смачиваемости”. Этот способ основан на применении специальных чугунных прутков и флюсов. Капли расплавленного присадочного металла под действием сварочного пламени легко растекаются по поверхности свариваемого металла, обеспечивая плотное соединение свариваемых деталей. Низкотемпературную газовую сварку чугуна используют при заварке литейных дефектов деталей из серого чугуна, а также при заварке чугунных деталей в готовых изделиях в случаях их поломки, появления трещин и других дефектов. В качестве присадки для заварки тонкостенных отливок применяются чугунные прутки НЧ-2, а для толстостенных – чугунные прутки УНЧ-2. Для низкотемпературной пайки-сварки чугуна применяют специальные флюсы ФСЧ-2 и МАФ-1. Применяемые флюсы химически очищают нагретую свариваемую поверхность от оксидов, жиров и других загрязнений, увеличивают прочность сцепления наплавленного металла с основным, увеличивают жидкотекучесть расплавленного металла и защищают нагретую поверхность и расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Состав флюсов для низкотемпературной пайки-сварки чугуна приведен в таблице.

СоставМарка флюса
ФСЧ-2МАФ-1
Бура плавленая2333
Сода кальцинированная12
Азотно-кислый натрий50
Селитра натриевая27
Углекислый литий0,5
Углекислый натрий26,5
Фтористый натрий12,5
Фторцирконий калия8,5
Оксид кобальта7

Разделку дефектного участка под холодную газовую сварку чугуна выполняют фрезерованием, сверлением или строганием. Место сварки предварительно зачищают до металлического блеска. Профиль разделки кромок сквозных и несквозных дефектов представлен на рисунке 1. Угол разделки составляет 70-90°. Неглубокие поры и шлаковые включения вырубают зубилом или удаляют шлифовальным кругом. Перед сваркой изделие подогревают горелкой до температуры 300-400°С. Изделия сложной формы нагревают в печи.

а – разделка несквозного дефекта, б – сквозного дефекта с применением подкладки из огнеупорного материала

Рисунок 1 – Профиль разделки дефекта под холодную газовую сварку чугуна

Схема устранения сквозных дефектов (трещин) показана на рисунке 2. При устранении засверленных дефектов (пористость, раковины) присадочный металл наносят по винтовой восходящей линии. На нагретую наплавляемую поверхность равномерно наносят слой флюса. Место сварки нагревают горелкой до температуры 820-860°С, пламя должно быть строго нормальным. При этой температуре паста-флюс плавится, покрывая тонкой пленкой место сварки. Присадочный пруток также покрывают флюсом. Расплавляясь, присадочный металл стекает на завариваемую поверхность и растекается по ней. Сварку ведут левым способом. Расстояние между ядром пламени и концом прутка должно составлять 2-3 мм, угол между осью горелки и плоскостью детали – 20-30°.

Рисунок 2 – Схема устранения сквозных трещин (а) и засверленных дефектов (б)

После газовой сварки изделие медленно охлаждают под слоем асбеста или в песке. Так как при данном способе основной металл не доводят до расплавления, то отсутствуют участки отбеленного чугуна и металл шва получается плотным, мягким и хорошо обрабатывается механическими способами.

При холодной газовой сварке чугуна вместо ацетилена можно применять газы-заменители. При применении в качестве горючего газа пропан-бутана мощность сварочного пламени выбирают из расчета пропан-бутана 60-70 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя берется нормальное. При толщине металла до 6 мм сварку выполняют за один проход, при толщине 9-12 мм – в два прохода. При использовании в качестве флюса ФСЧ-2 рабочая температура составляет 900-950°С. При такой температуре не исключено появление структур закалки в зоне термического влияния, поэтому указанный флюс имеет ограниченное применение. Его используют в тех случаях, когда допускается повышенная твердость наплавленного металла. Флюс МАФ-1 позволяет вести процесс холодной газовой сварки чугуна при рабочей температуре 750-800°С.

В некоторых случаях целесообразно применять холодную газовую сварку чугуна чугуна латунными припоями. Этот метод используют при ремонтной сварке. Преимущество холодной сварки чугуна латунью по сравнению со сваркой плавлением заключается в том, что нагрев чугуна до температуры плавления латуни (850-900°С) существенно не изменяет структуры металла, что исключает опасность отбела чугуна и не вызывает значительных термических напряжений. Кромки детали толщиной до 25 мм скашивают под углом 45°, а при большей толщине рекомендуется ступенчатая разделка; при холодной газовой сварке чугуна латунью лучше, когда поверхности соединяемых кромок шероховаты.

Углерод с поверхности соединяемых кромок выжигают на глубину 0,12-0,15 мм двумя способами:

  • соединяемые кромки детали покрывают пастой из железных опилок и борной кислоты и нагревают пламенем горелки до 750-900°С;
  • кромки детали нагревают пламенем горелки, отрегулированным с избытком кислорода до той же температуры.

Наибольшее применение нашел второй способ. Техника холодной газовой сварки чугуна состоит в следующем. Кромки нагревают до красного цвета, посыпают флюсом и облуживают участками. Сварочное пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком кислорода. Деталь должна находиться в наклонном положении, пайку-сварку выполняют снизу вверх. Положение горелки и присадочного металла такое же, как при правом способе. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета 60-75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины.

Для холодной газовой сварки чугуна разработаны специальные флюсы ФПСН-1 и ФПСН-2, которые нейтрализуют действие свободного графита, частицы которого выступают на свариваемой поверхности и мешают ее смачиванию. В качестве припоя используется кремнистая проволока ЛОК 59-1-03, содержал в среднем до 0,3% Si. Для пайки-сварки изделий, к механическим свойствам которых предъявляются повышенные требования, применяют припой ЛОМНА 49-25-10-4-0,4, содержащий меди (Сu), олова (Sn), марганца (Mn), никеля (Ni) и до 0,6% алюминия (Аl). При холодной газовой сварке этим припоем металл паяльно-сварного шва имеет цвет чугуна, твердость НВ 180-200 и временное сопротивление разрыву 280-340 МН/м2.

Для холодной газовой сварки чугуна используют поверхностно-активный флюс марки ФПСН-2. Он содержит 45% борной кислоты, 22,5% углекислого лития, 22,5% соды кальцинированной и 10% солевой лигатуры. Его применяют в виде порошка или пасты. Флюс плавится при температуре 600-650°С. Холодную газовую сварку чугуна выполняют обычной сварочной горелкой, работающей на ацетилене или газах-заменителях. Вначале слегка окисленным пламенем нагревают место наплавки до 450-500°С, а затем в разделку вводят флюс. Пайку-сварку начинают в момент плавления флюса, направляя пламя на прилегающие к разделке участки. Расплавленный флюс прутком припоя равномерно распределяют по всей поверхности завариваемого места, затем пламя направляют на конец прутка, расплавляют его и заполняют разделку металлом припоя. Наплавленный металл сразу же после сварки проковывают ручным медным молотком.

Горячая газовая сварка чугуна | Сварка и сварщик

Горячая газовая сварка чугуна нашла широкое применение при исправлении дефектов литья, а также ремонте небольших чугунных деталей. Способ горячей сварки чугуна является наиболее надежным, обеспечивающим лучшее качество сварного соединения. Выбор способа сварки определяется составом чугуна, конструкцией детали, характером дефекта и условиями работы. Процесс горячей газовой сварки чугуна разбивается на целый ряд отдельных операций, от которых зависит качество сварного соединения. К этим операциям относятся:

  • подготовка деталей под сварку;
  • предварительный подогрев деталей;
  • сварка деталей;
  • охлаждение деталей после сварки.

Подготовка к газовой сварке чугуна определяется видом дефекта отливки или характером поломки детали. Для предотвращения распространения трещин концы их перед сваркой рекомендуется засверливать. Раковины, трещины и другие поверхностные дефекты подготавливают разделкой места заварки. Разделку ведут вырубкой или другими механическими способами. Свариваемое изделие перед сваркой собирают и прихватывают по кромкам. Диаметр прихваток не должен превышать 5-6 мм. Без подготовки кромок сваривают детали толщиной до 4 мм. На деталях толщиной свыше 5 мм выполняют разделку кромок под углом 70-90°.

Температура общего предварительного подогрева определяется размером деталей, толщиной стенок, жесткостью конструкции, объемом наплавляемого металла и структурой чугуна. Общий подогрев свариваемых деталей ведется в электрических и газовых печах, а при единичных ремонтных работах – в специальных термических печах, ямах и горнах. Для общего нагрева, а также последующей термической обработки сваренных деталей используют горны и печи различного типа. На рисунке 1 представлен горн, состоящий из металлического каркаса 1 и чугунной опоки 2 с колосниковой решеткой 3. Естественная тяга через колосниковую решетку обеспечивает такую скорость сгорания кокса, которая необходима для постепенного нагрева деталей.

Рисунок 1 – Горн для подогрева чугуна перед сваркой

При сварке чугуна используют также камерные печи и печи с выдвижным подом. При отсутствии специальных печей на месте сварки сооружают временные печи. При пользовании временными печами деталь обкладывают древесным углем и закрывают асбестом. Для поступления воздуха делают снизу отверстие или оборудуют специальную систему поддува. После того как свариваемая деталь нагреется до требуемой температуры, ее извлекают из печи и подают на рабочее место сварщика. Во избежание охлаждения свариваемой детали во время сварки ее закрывают листовым асбестом. Открытым остается только место сварки. После сварки изделие медленно охлаждают в яме или вместе с горном. Равномерное и медленное охлаждение предупреждает коробление, образование трещин и структур отбела.

а – камерная; б – с выдвижным подом

Рисунок 2 – Печи при сварке чугуна

Горячую газовую сварку чугуна выполняют нормальным пламенем или пламенем с небольшим избытком ацетилена. В начале сварки пламя горелки устанавливают почти вертикально, по мере сварки делают необходимый угол в зависимости от толщины свариваемого металла. Ядро пламени должно находиться на расстоянии 2-3 мм от поверхности свариваемого металла. Наконечник горелки выбирают из расчета расхода ацетилена 120 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

В качестве присадки для горячей газовой сварки применяют чугунные прутки марки А диаметром 4, 6, 8 и 12 мм, длиной 250-450 мм. Чугунные прутки марки А имеют следующий химический состав: 3,0-3,5% С, 3,0-3,4% Si, 0,5-0,8 Мn, не более 0,08% S, 0,2-0,4% Р, не более 0,05% Сr, 0,3% Ni. Чугунные прутки марки А с торца маркируют белой краской. Прутки должны храниться в сухом месте в ящиках или на стеллажах. При горячей сварке чугуна необходимо учитывать резкие переход из жидкого состояния в твердое и образование окисной пленки на поверхности жидкой ванны, что затрудняет выделение газа из жидкого металла. Для облегчения выделения газа сварочную ванну необходимо непрерывно помешивать присадочным прутком. При горячей газовой сварке чугуна применяют флюс, способствующий улучшению процесса сварки и удалению образовавшихся оксидов. В качестве флюса используют прокаленную буру или смесь 56% прокаленной буры, 22% углекислого натрия и 22% углекислого калия. Кроме того, при сварке чугуна можно применить газообразный флюс БМ-1 (ТУП 42-64).

В процессе газовой сварки сварщику необходимо следить за тем, чтобы в наплавленном металле не оставалось шлака и расплавленный присадочный металл хорошо сплавлялся с основным металлом. Для получения сварного соединения, свойства которого равноценны свойствам основного металла, необходимо после сварки уменьшить скорость охлаждения. Для этого пламя сварочной горелки отводят от поверхности свариваемого металла на 50-60 мм, а наплавленный металл подогревают пламенем в течение 1-1,5 мин. Для уменьшения внутренних напряжений в массивных деталях сложной конфигурации рекомендуется сваренные детали подвергать вторичному нагреву до температуры 600-750°С и охлаждать вместе с печью.

Газовая сварка чугуна

Содержание страницы

1. Характеристика и классификация чугунов

Чугун — многокомпонентный железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14 % углерода, до 5 % кремния и некоторое количество марганца, серы и фосфора, зависящее от типа чугуна. В специальные чугуны вводят легирующие добавки: никель, хром, молибден, ванадий и др. В зависимости от состояния углерода в сплаве различают белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Белый чугун в изломе светло-серого или почти белого цвета, так как углерод в нем находится в связанном состоянии в виде карбида железа — цементита. Цементит хрупок, обладает высокой твердостью (800 НВ), поэтому и белый чугун имеет высокие хрупкость и твердость, не поддается механической обработке и ограниченно применяется в качестве конструкционного материала.

Иногда белый чугун используют для получения ковкого чугуна.

Серый чугун в изломе серебристого цвета из-за наличия пластинчатых включений графита. Практически в чугуне содержится около 50 % углерода в свободном состоянии; остальной углерод находится в связанном состоянии в виде вторичных карбидов, например перлита.

Графит влияет на свойства чугуна, зависящие от его формы и распределения: наличие графита придает чугуну свойства, отличные от свойств стали. Графит — наиболее мягкая и вместе с тем наиболее хрупкая составляющая чугуна, которая пронизывает его металлическую основу, нарушая сплошность и снижая прочность чугуна, особенно при динамических нагрузках, и действует как внутренний надрез. Наиболее желательны (в целях уменьшения эффекта надреза) изолированные друг от друга сферические включения. Увеличение количества и размеров графитовых включений и неравномерность их распределения снижают прочность чугуна.

Структурное состояние углерода зависит от химического состава чугуна, условий кристаллизации и охлаждения сплава, а также режима его последующей термической обработки. При получении серого чугуна необходимо замедленное охлаждение сплава. По мере возрастания скорости охлаждения увеличивается вероятность получения белого чугуна.

Графитизации чугуна способствуют углерод, кремний, алюминий, никель, кобальт, медь. Сера, ванадий, хром, молибден, марганец оказывают обратное воздействие, т. е. препятствуют распаду карбидов железа и выделению свободного углерода.

Углерод снижает температуру плавления сплава и увеличивает его жидкотекучесть. Практически чугун можно сваривать только в нижнем положении. С повышением содержания углерода в сплаве увеличиваются число и размеры графитовых включений, что снижает вероятность отбела, но ухудшает механические свойства чугуна.

На структуру чугуна влияет соотношение концентраций углерода и кремния; изменяя его, можно получить необходимую структуру чугуна. При сравнительно низком суммарном содержании углерода и кремния получают белый чугун. С увеличением этого суммарного содержания в структуре появляется графит, и чем оно выше, тем меньше в структуре ледебурита. Чугун, содержащий углерод в виде и ледебурита, и графита, называют половинчатым. Серый чугун не содержит ледебурита.

Кремний также влияет на свойства металлической основы чугуна: уменьшает прочность, увеличивает твердость и хрупкость ферритной составляющей. Чугун эвтектического строения, содержащий 4,25 % углерода, характеризуется низкой температурой плавления. С повышением содержания кремния чугун эвтектического строения получают при меньшем содержании углерода, мас. %, которое определяют по уравнению

[С] = 4,25 — 0,3[Si], (1)

где [Si] — содержание кремния, мас. %.

При сварке применяют присадочные прутки эвтектического строения.

Марганец стабилизирует карбиды, т. е. способствует отбелу чугуна. Это свойство проявляется наиболее сильно при содержании в сплаве более 1,5 % марганца.

Сера в чугуне является вредной примесью и не только вызывает отбел чугуна, но, образуя по границам зерен сравнительно легкоплавкую эвтектику (Fe — FeS), способствует образованию горячих трещин. Для уменьшения вредного действия серы содержание марганца должно быть примерно в 3 раза больше, чем серы. Верхний предел содержания серы в чугуне составляет примерно 0,15 %.

Фосфор в сплаве увеличивает жидкотекучесть и снижает температуру затвердевания чугуна, способствует его графитизации, а также увеличивает возможность образования трещин в чугуне. В чугуне его обычно содержится 0,1 … 0,9 %.

Механические свойства серого чугуна, изготовляемого по ГОСТ 1412 — 85, приведены в табл. 1, химический состав — в табл. 2. Основная часть углерода находится в виде пластинчатого графита. Металлическая основа может быть ферритная, перлитно-ферритная или перлитная. Чугун марок СЧ28-48, СЧ32-52, СЧ36-56 и СЧ40-60 является модифицированным; его получают путем введения графитизирующих присадок, например ферросилиция и вторичного алюминия.

В сером чугуне графитовые выделения имеют сравнительно небольшие размеры и завихренную или розеточную форму.

Таблица 1. Механические свойства серого чугуна
Марка чугунаПредел прочности, МПаСтрела прогиба при расстоянии между опорами, ммТвердость HB
при растяжениипри изгибе600300
СЧ12 — 2812028062,0143 … 229
СЧ15 — 3215032082,5163 … 229
СЧ18 — 36180360170 … 229
СЧ21 — 4021040093,0170 … 241
СЧ24 — 44240440170 … 241
СЧ28 — 48280480170 … 241
СЧ32 — 52320520187 … 255
СЧ36 — 56360560197 … 269
СЧ40 — 60400600103,5207 … 269
СЧ44 — 64440640229 … 289

 

Таблица 2. Химический состав серого чугуна
Марка чугунаСодержание, мас. %
УглеродKремнийМарганецФосфорСера
не более
СЧ15 — 323,5 … 3,72,0 … 2,40,5 … 0,80,300,15
СЧ18 — 363,4 … 3,61,7 … 2,10,5 … 0,7
СЧ21 — 403,3 … 3,51,4 … 1,70,6 … 0,9
СЧ24 — 443,2 … 3,41,4 … 1,70,6 … 0,90,12
СЧ28 — 483,1 … 3,41,2 … 1,50,6 … 0,9
СЧ32 — 523,0 … 3,21,0 … 1,30,7 … 1,0
СЧ36 — 562,9 … 3,01,0 … 1,11,0 … 1,1
СЧ40 — 602,5 … 2,72,5 … 2,90,2 … 0,40,020,02
СЧ44 — 642,5 … 2,72,5 … 2,90,2 … 0,40,020,02

Модифицированный чугун с той же металлической основой, что и обычный серый чугун, обладает более высокими механическими свойствами.

Ковкий чугун (ГОСТ 1215 — 79) обладает меньшей хрупкостью, чем серый. Исходным материалом для его получения служит белый чугун, подвергаемый специальной термической обработке — продолжительному отжигу (так называемому томлению) при температуре 800 … 850 °С. Такая обработка обусловливает выделение мелкого графита в виде хлопьев или розеток. В зависимости от режима термической обработки металлическая основа может быть ферритной или перлитной. В ковком чугуне при повторном нагреве выше 900 °С графит может распадаться и образовывать цементит, что затрудняет его сварку, так как для восстановления углерода исходной формы необходим полный цикл термической обработки сварного изделия. Механические свойства ковкого чугуна даны в табл. 3.

Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293 — 85) содержит графит шаровидной формы и широко применяется в машиностроительной промышленности вследствие высокой прочности по сравнению с серым чугуном. Получение высокопрочного чугуна состоит в модифицировании его магнием или церием и продувании через него (в жидком виде) азота. Магний вводят в виде лигатуры — сплава магния с медью, никелем, ферросилицием и др. Механические свойства высокопрочного чугуна приведены в табл. 4.

Таблица 3. Механические свойства ковкого чугуна
Марка чугунаПредел прочности при растяжении, МПа, не менееОтносительное удлинение при растяжении,

%, не менее

Твердость HB
KЧ 30 — 63006163
KЧ 33 — 83308163
KЧ 35 — 1035010163
KЧ 37 — 1237012163
KЧ 45 — 64506241
KЧ 50 — 45004241
KЧ 56 — 45604269
KЧ 60 — 36003260
KЧ 63 — 26302269

 

Таблица 4. Механические свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом
Марка чугунаПредел прочности

при растяжении,

МПа, не менее

Предел текучести

при растяжении,

МПа, не менее

Относительное

удлинение

при растяжении,

%, не менее

Ударная вязкость,

кДж/м2,

не менее

Твердость

HB

ВЧ 38 — 1738024017600140 … 170
ВЧ 42 — 1242028012400140 … 200
ВЧ 45 — 54503305300160 … 220
ВЧ 50 — 25003802200180… 260
ВЧ 60 — 26004002200200 … 280
ВЧ 70 — 37004003300229 … 275
ВЧ 80 — 38005003200220 … 300
ВЧ 100 — 41 0007004300302 … 369
ВЧ 120 — 41 2009004300302 … 369

2. Свариваемость чугуна

Различают физическую и технологическую свариваемость. Физическая свариваемость характеризуется возможностью протекания физико-химических процессов (диффузии, образования твердых растворов и др.) между основным металлом и металлом сварочной ванны, в результате чего образуется неразъемное соединение. На основании этого чугун следует отнести к группе хорошо свариваемых металлов.

Под технологической свариваемостью понимают способность свариваемого металла образовывать без нарушения сплошности, искажения формы и снижения качества основного металла неразъемное соединение. С этой точки зрения чугун является трудносвариваемым сплавом.

Свариваемость чугуна ухудшают три основных фактора:

  • возможность образования в шве и околошовной зоне хрупких и труднообрабатываемых структур отбела и закалки;
  • повышенная склонность металла к образованию трещин;
  • склонность к образованию пор.

При рассмотрении структурных превращений в околошовной зоне в процессе сварки серого чугуна используем тройную диаграмму состояния железо— углерод— кремний (Fe—С— Si) (рис. 1). В соответствии с этой диаграммой в околошовной зоне отметим наличие пяти основных участков.

Участок I, примыкающий непосредственно к сварочной ванне, характеризуется наличием твердой и жидкой фаз. При быстром охлаждении жидкая фаза затвердевает с образованием белого чугуна, в твердой фазе возможно образование структур закалки. На участке II металл находится в твердом состоянии, но, нагретый до высоких температур, полностью перекристаллизовывается. Структура на этом участке зависит от исходного состояния сплава и может состоять из аустенита и графита, аустенита и цементита либо из всех трех составляющих. При быстром охлаждении из аустенита может выделиться цементит, а при его переохлаждении — структуры закалки (мартенсит и др.).

На участке III (неполной перекристаллизации) наблюдается измельчение зерен.

Участок IV характеризуется увеличением содержания графита, что вызвано распадом карбидов.

Рис. 1. Диаграмма состояния железо — углерод — кремний и структурные участки ( I — V ) околошовной зоны при сварке чугунаА — аустенит; Г — графит; Ж — жидкость; Ф — феррит; Ц — цементит; в скобках указаны структуры при высокой скорости охлаждения

На участке V металл имеет исходную структуру, так как его температура не превышает 400 … 500 °С.

Для предотвращения образования хрупких структур на участках I и II околошовной зоны необходимо уменьшить скорость охлаждения металла и перепад температур на соседних участках. Наиболее радикальный метод устранения структур закалки и отбела — подогрев изделия перед сваркой (горячая сварка) и его замедленное охлаждение по окончании процесса.

Пониженная стойкость чугуна к образованию трещин, связанная прежде всего с низкими прочностью и пластичностью сплава, усугубляется образованием хрупких структур в металле шва и околошовной зоне. Трещины в сварном соединении могут возникнуть вследствие неравномерного нагрева и охлаждения деталей, литейной усадки металла шва, высокой жесткости свариваемого изделия. Процесс сварки характеризуется концентрированным локальным нагревом изделия, создающим в нем большой перепад температур, который вызывает значительные термические напряжения. Эти напряжения могут привести к образованию трещин до начала структурных превращений или в период охлаждения сварного соединения, вызывающего напряжения растяжения.

Трещины могут возникнуть не только в шве и околошовной зоне, но и на других участках детали, где вследствие дополнительной деформации, вызываемой сваркой или локальным предварительным нагревом, появляются напряжения, превышающие предел прочности чугуна при растяжении. Обычно эти холодные трещины развиваются мгновенно, со значительным звуковым и механическим эффектом. Наиболее благоприятные условия для трещинообразования в околошовной зоне создаются при сварке чугуна с крупными и многочисленными выделениями графита в виде пластинок. Менее склонны к трещинообразованию мелкозернистые перлитные чугуны с мелкими графитовыми включениями. Чугуны, легированные никелем, титаном или молибденом, более стойки к трещинообразованию, что связано с измельчением структуры металлической основы сплава и графитовых включений.

По характеру излома обычного серого чугуна (в первом приближении) можно судить о его свариваемости. Так, лучше сваривается чугун, имеющий мелкозернистую структуру и светло-серый излом, хуже — чугун с крупнокристаллическим изломом, имеющий крупные включения графита. Плохо сваривается чугун с черным изломом.

Основной способ борьбы с трещинообразованием и отбелом — снижение скорости охлаждения. Этого можно достигнуть при горячей сварке. Вероятность трещинообразования уменьшается при низкотемпературных процессах пайкосварки, пайки и др., происходящих без расплавления основного металла.

При сварке чугуна происходит интенсивное газовыделение из сварочной ванны, которое может привести к образованию газовых пор в наплавленном металле. Поры в основном представляют собой пузырьки водорода, азота, водяного пара и оксида углерода, не успевшие выделиться до затвердевания металла. Газы в сварочную ванну попадают из пламени и окружающей атмосферы; они образуются в результате реакций, происходящих в жидком металле. Механизм образования пор, вызванных присутствием водорода и азота, связан с изменением их растворимости в металле при изменении его температуры. В расплавленном состоянии металл сварочной ванны может растворить значительное количество водорода и азота. По мере охлаждения металла растворимость газов снижается. Скачкообразное снижение растворимости отмечается и в момент кристаллизации. Образующиеся при этом газовые пузырьки могут полностью выйти на поверхность сварочной ванны или остаться в металле шва и вызвать его пористость.

Образование пор, вызываемых нерастворимыми в чугуне водяными парами и оксидом углерода, имеет иную природу. В том случае, если эти газы образуются в жидкой перегретой ванне, они могут интенсивно выделяться из нее (металл кипит), причем, удаляясь, увлекать за собой другие газы и неметаллические включения. При этом обеспечивается получение плотного шва. Однако, как и в предыдущем случае, если пузырьки образуются и выделяются в момент кристаллизации шва, то они могут не успеть всплыть и остаться в металле в виде пор. Схематично влияние скорости кристаллизации на выделение пузырьков газа из сварочной ванны показано на рис. 2.

При газовой сварке чугуна основным способом устранения пористости является уменьшение скорости кристаллизации сварочной ванны, что достигается, как правило, наличием общей жидкой ванны. По окончании заполнения разделки дефекта сварщик прогревает жидкую ванну пламенем горелки, создавая условия для удаления газов. В отдельных случаях сварщик, обнаружив в сварочной ванне газовые пузырьки, временно прекращает расплавление присадочного материала, дополнительно прогревает сварочную ванну до видимого удаления этих пузырьков. Затрудненный выход газов из сварочной ванны может быть вызван резким переходом сплава из жидкого состояния в твердое, а также образованием тугоплавкой оксидной пленки на поверхности жидкой ванны.

Рис. 2. Схемы роста и отрыва пузырька газа при низкой (а) и высокой (б) скорости кристаллизации сварочной ванны

Для облегчения выхода газов сварочную ванну рекомендуется непрерывно перемешивать присадочным прутком. Тугоплавкие и вязкие оксидные пленки устраняют применяя специальные флюсы.

3. Классификация способов сварки чугуна

Газовую сварку чугуна выполняют с общим и местным нагревом до температуры 300…400 °С. После сварки деталь должна медленно остывать для получения однородной равномерной структуры серого чугуна и предупреждения возникновения трещин.

Общий равномерный нагрев необходим для предупреждения значительного коробления и уменьшения скорости охлаждения, а следовательно, устранения образования структур отбела, закалки и трещин при расположении дефекта в жестком замкнутом контуре, а также для предупреждения возникновения значительных напряжений растяжения.

Таблица 5. Способы устранения дефектов в чугунных отливках
Вид дефектаМесто расположенияСпособ устранения
Раковины, газовая и усадочная пористостьНа угловых участках, в зоне бобышекГазовая сварка с чугунным присадочным материалом без дополнительного нагрева (холодная сварка) или с местным дополнительным нагревом
В жестком контуре (середина направляющей, большое число ребер или отверстий, середина плоскости и т. п.)Газовая сварка с чугунным присадочным материалом и с местным дополнительным нагревом или с общим нагревом (горячая сварка)
Трещины  (сквозные и несквозные) в магабаритных отливках массой до 50 кгВ центральной или периферийной части отливки (с закрытыми или открытыми концами)Газовая сварка с чугунным присадочным материалом и с общим нагревом (горячая сварка)
Отбитые части в малогабаритных отливкахНа угловых участкахГазовая сварка с чугунным присадочным материалом без дополнительного нагрева (холодная сварка)

Местный нагрев рекомендуется при допущении некоторого коробления детали и при расположении дефекта в нежестком контуре. Местный нагрев осуществляют горелками. При этом важно обеспечить одновременные и постепенные нагрев и охлаждение нагреваемых элементов конструкции.

В табл. 5 приведены способы устранения дефектов в чугунных отливках, выявленных до окончательной механической обработки (припуск до 5 мм, объем наплавленного металла до 100 см3).

Сварку с нагревом называют горячей сваркой, а сварку без нагрева — холодной.

4. Материалы, применяемые при горячей сварке чугуна

При сварке чугуна обязательно применение флюсов, которые, попадая в зону действия пламени, предотвращают окисление кромок твердого металла; извлекают из жидкого металла оксиды и неметаллические включения; образуют пленку, предохраняющую расплавленный металл от окисления. При сварке чугуна применяют, как правило, кислые флюсы, состоящие в основном из боросодержащих веществ. Отшлакование оксида кремния возможно и с помощью углекислых солей натрия или калия.

Таблица 6. Составы флюсов, применяемых при сварке чугуна
Kомпонент флюсаНомер флюса
12345
Содержание, мас. %
Прокаленная бура100565023
Kарбонат натрия225027
Kарбонат калия22
Гидрокарборат натрия4750
Kремнезем3
Нитрат натрия50

 

Таблица 7. Состав, %, чугунных присадочных прутков для сварки
Марка пруткаУглеродKремнийСераФосфорМарганецХромНикель
не болеене более
A3,0 … 3,53,0 … 3,40,080,40,5 … 0,80,050,3
Б3,0 … 3,53,5 … 4,00,080,50,5 … 0,80,050,3

Составы наиболее распространенных флюсов при сварке чугуна приведены в табл. 6.

При сварке чугуна используют присадочный материал в виде чугунных прутков марок А и Б (табл. 7) с невысоким содержанием углерода. В результате наплавленный металл имеет преимущественно ферритную структуру, что не всегда отвечает техническим условиям на изготовление чугунных отливок.

5. Технология газовой сварки чугуна с подогревом

Отливки сложной конфигурации, а также прошедшие частично механическую обработку детали, в которых выявлены дефекты в жестком контуре, необходимо подвергать общему предварительному нагреву в печах или горнах до температуры 500 … 600 °С (до коричнево-красного цвета). Общему нагреву подвергают отливки (толщиной более 50 мм) с дефектами в местах интенсивного теплоотвода.

Местный нагрев выполняют с учетом конфигурации изделия с тем, чтобы создать в нагреваемом участке равномерную тепловую деформацию, которая примерно равна деформации в момент сварки в дефектной части.

Местному или общему нагреву в печах или с помощью переносных газовых горелок подвергают мало- и среднегабаритные отливки с дефектами в жестком контуре и со значительными припусками на обработку, компенсирующими их коробление.

Для предотвращения охлаждения в процессе сварки детали (отливки) большой массы накрывают листовым асбестом или помещают в специальную камеру-кессон. Отливки, имеющие небольшую массу и несложную конфигурацию, не предохраняют от охлаждения в процессе сварки. Продолжительность перерыва между окончанием подогрева и началом сварки не должна превышать 5 мин, чтобы температура детали перед сваркой была не ниже 400 °С.

Мощность пламени при сварке выбирают в зависимости от площади дефекта:

Площадь дефекта, см2До 55 … 25Более 25
Номер наконечника горелки567; 8

На выбор мощности пламени влияет и толщина стенки детали, на которой расположен дефект. Как правило, для стенок толщиной более 30 мм применяют наконечники с № 6 или 7.

Диаметр присадочных прутков выбирают в зависимости от мощности пламени и площади дефекта:

Площадь дефекта, см2До 2020 … 60Более 60
Диаметр прутка, мм6 … 810 … 1214 … 16

Форма сечения прутка заметно не влияет на процесс сварки, который начинается с прогрева пламенем горелки основного металла вокруг дефекта и доведения его до светло-красного цвета (до температуры примерно 850 °С). Затем пламя направляют на поверхность разделки, которую доводят до плавления.

Пламя должно быть нормальным, плавление происходит за счет его восстановительной части. С расплавленной и офлюсованной поверхности дефекта присадочным прутком удаляют неметаллические включения. Затем дефект заполняют расплавленным присадочным материалом, периодически добавляя флюс на кончике прутка. Сварку следует вести ванным способом: металл сварочной ванны поддерживают в жидком состоянии до полного заполнения дефекта присадочным металлом. Этот способ обеспечивает наиболее полное удаление газов и неметаллических включений из металла шва и равномерную структуру в зоне термического влияния.

Однако при заварке краевых дефектов (в бобышках, платиках, бортиках, уголках) поддерживать ванну в жидком состоянии затруднительно. Сварщик, манипулируя пламенем горелки, должен с помощью прутка не допустить стекания жидкого металла. В начальный момент (рис. 3, а) угол наклона пламени к поверхности детали составляет примерно 80°, а затем постепенно уменьшается почти до 10° (рис. 3, б ). При краевом дефекте целесообразно, чтобы наплавленный металл находился в полужидком состоянии; для этого необходимо время от времени отводить горелку для охлаждения ванны. Продолжительные перерывы при послойной наплавке могут привести к образованию шлаковых прослоек между слоями или даже к их несплавлению. Наплавленный металл должен находиться выше основного металла не менее чем на 3 мм. Если при этом образуются натеки, то их доводят до оплавления и удаляют присадочным прутком.

В процессе сварки сварщик может установить наличие газовых пор в расплавленном металле. Для этого после образования жидкой ванны пламенем горелки металл ванны вытесняют, обнажая дно ванны. Наличие газовых пузырей на дне указывает на низкое качество присадочного прутка или свариваемого металла. В этом случае следует заменить присадочный пруток и удалить (выплеснуть) ранее наплавленный металл. В отдельных случаях газы удаляют за счет увеличения продолжительности существования жидкой сварочной ванны.

Для получения сварного соединения, свойства которого равноценны свойствам основного металла, необходимо после сварки уменьшить скорость охлаждения металла в интервале температур, соответствующих перлитному превращению. Для этого горелку медленно отводят от поверхности ванны на 50 … 60 мм, а наплавленный металл подогревают пламенем в течение 0,5 … 1,5 мин. Процесс замедленного охлаждения контролируют визуально с помощью защитных очков; по периферии шва должно образоваться темное кольцо охлаждающегося металла. После распространения этого кольца на центр наплавки пламя горелки включают. Для замедленного охлаждения исправленную деталь засыпают песком или накрывают листовым асбестом.

 

Рис. 3. Схема исправления углового дефектаа — начало сварки; б — окончание сварки

Для уменьшения внутренних напряжений и предупреждения образования трещин детали большой толщины и сложной конфигурации после устранения дефектов рекомендуется подвергать вторичному нагреву (отжигу) в горне или печи при температуре 650 … 750 °С. Отливки охлаждают вместе с горном (печью).

6. Технология газовой сварки чугуна без подогрева

Сварку без предварительного нагрева (холодную сварку) применяют в тех случаях, когда детали (кронштейны, рычаги и т. п.) при нагревании и охлаждении способны свободно расширяться и сжиматься, не вызывая значительных остаточных напряжений. При этом мощность пламени горелки должна быть максимально возможной для обеспечения замедленного охлаждения в интервале температур перлитного превращения.

При холодной газовой сварке происходит местный разогрев пламенем горелки основного металла в области дефекта и прилегающих к нему зон. Технологический процесс сварки без предварительного нагрева аналогичен технологическому процессу горячей сварки. Перед заполнением сварочной ванны необходимо подогревать пламенем горелки участки, прилегающие к дефекту. После окончания заполнения дефекта горелку в течение 2…3 мин медленно от него отводят, направляя пламя на участки, прилегающие к дефекту. Деталь или часть детали, на которой находится заваренный участок, для замедленного охлаждения засыпают песком или накрывают листовым асбестом.

7. Низкотемпературная газовая сварка чугуна

Дефекты в чугунных отливках могут быть обнаружены на различных стадиях механической обработки. Наибольшие трудности возникают при устранении дефектов, обнаруженных на последних стадиях обработки, когда остаются малые припуски на нее. В этих случаях опасно применять сварку с подогревом, так как возникающие при этом термические напряжения, могут вызвать такие деформации изделия, которые нельзя устранить последующей механической обработкой. Устранение указанных дефектов обычными методами холодной сварки может привести к образованию трещин или труднообрабатываемых участков со структурой закалки.

В этом случае целесообразнее применять пайкосварку, при которой сварное соединение образуется так же, как при пайке, т. е. без расплавления основного металла.

В начале низкотемпературной пайкосварки общая жидкая ванна не образуется, и процесс осуществляют путем наплавки отдельными каплями. Капли жидкого присадочного материала, попадая на основной металл, разогретый ниже температуры кристаллизации припоя, и соприкасаясь с ним, отдают ему часть своей теплоты, вследствие чего повышается температура поверхностного слоя основного металла. Капля жидкого припоя под действием флюса и давления пламени легко растекается тонким слоем по основному металлу. Часть жидкого металла под действием капиллярных сил заполняет пустоты, образующиеся в чугуне в результате поверхностного выкрашивания или окисления графита.

При низкотемпературной пайкосварке отрицательное влияние свободного графита на процесс смачивания устраняют введением во флюс активных добавок. Флюс, взаимодействуя со свободным углеродом, разрыхляет последний, что, в свою очередь, снижает межфазную поверхностную энергию и улучшает условия смачивания.

Дефектные участки к ремонту подготавливают механическим путем. Наибольшее распространение получили сверление и вырубка пневматическим зубилом. Острие кромки притупляют, чтобы профиль разделки (рис. 4) можно было равномерно прогревать пламенем, в результате чего обеспечиваются свободный доступ и выход газов в сторону от наконечника горелки. При устранении сквозных трещин притупление не должно превышать 1,5 мм.

Рис. 4. Профиль разделки дефекта под пайкосваркуа — разделка несквозного дефекта; б — разделка сквозного дефекта с применением подкладки из огнеупорного материала

Низкотемпературную пайкосварку чугунным присадочным материалом применяют для исправления мелких дефектов на поверхностях чугунных деталей, имеющих незначительный припуск на обработку, при необходимости получения структур чугуна в наплавленном металле.

Чугунные прутки марок НЧ-2 и УНЧ-2 имеют следующий химический состав, мас. %:

ЭлементНЧ-2 УНЧ-2
Углерод3,0 … 3,53,4 … 3,7
Кремний3,5 … 4,03,5 … 3,8
Марганец0,6 … 0,70,6 … 0,7
Фосфор0,2 … 0,40,2 … 0,4
Никель0,4 … 0,60,4 … 0,6
Титан0,15 … 0,20,15 … 0,2
МедьНе более 0,1Не более 0,1
СераНе более 0,05Не более 0,03

Прутки УНЧ-2 по сравнению с прутками НЧ-2 обеспечивают более плотный наплавленный металл шва за счет более низкого содержания серы и более благоприятного соотношения между углеродом и кремнием.

Для пайкосварки чугунными прутками применяют флюсы марок ФСЧ-2 и МАФ-1.

При пайкосварке нагрев осуществляют ацетиленокислородным пламенем. Схема процесса устранения сквозных дефектов (трещин) показана на рис. 5, а. При устранении засверленных дефектов (пористость, раковины) присадочный материал наносят по винтовой восходящей линии (рис. 5, б ). Угол между осью пламени и плоскостью разделки составляет 20 … 30°. Присадочный пруток располагают на расстоянии 23 … 25 мм от ядра пламени.

Рис. 5. Схемы процесса низкотемпературной пайкосварки чугунным присадочным материалом при исправлении дефектова — сквозных с продольной разделкой; б — засверленных типа раковин

При использовании флюса ФСЧ-2 осуществляют местный предварительный нагрев в зоне дефекта до температуры 900 … 950 °С и выше. При такой высокой температуре не исключено появление структур закалки в ЗТВ. Флюс используют в тех случаях, когда допускается повышенная твердость наплавленного металла, например при исправлении дефектов в направляющих токарно-винторезных станков мод. 1К62 перед поверхностной закалкой.

Флюс МАФ-1 и прутки УНЧ-2 позволяют вести процесс при рабочей температуре 750 … 800 °С. При пайкосварке не происходит закалки околошовной зоны.

Низкотемпературная пайкосварка не исключает предварительного нагрева детали. Нагрев до температуры 300 … 400 °С в значительной степени облегчает выполнение работы по устранению дефектов на толстостенных деталях.

В отдельных случаях взамен сварки целесообразно применять пайкосварку чугуна латунными припоями.

Преимущество пайкосварки чугуна латунью по сравнению со сваркой плавлением заключается в том, что нагрев чугуна до температуры плавления латуни (850 … 900 °С) существенно не изменяет структуры металла и не вызывает значительные термические напряжения.

Угол скоса кромок детали толщиной до 25 мм при пайкосварке составляет 45°; при толщине более 25 мм рекомендуется ступенчатая разделка. Пайкосваркой лучше соединять шероховатые, а не гладкие поверхности кромок: гладкие плохо смачиваются латунью, что не обеспечивает прочного сцепления латуни с чугуном. Углерод, выделяясь в виде графита на поверхности кромок, также препятствует прочному сцеплению металлов. Графит с поверхности кромок выжигают на глубину 0,2 … 1,5 мм двумя способами: соединяемые кромки детали покрывают пастой из железных опилок и борной кислоты и нагревают пламенем горелки; кромки детали нагревают пламенем горелки, отрегулированным с избытком кислорода. В обоих случаях кромки детали нагревают до температуры 750 … 900 °С. Более широкое применение на практике нашел второй способ.

Техника пайкосварки чугуна состоит в следующем. Кромки нагревают до красного цвета, посыпают флюсом и лудят участками. При этом пламя должно быть нейтральным или с небольшим избытком кислорода. Кромки должны находиться в наклонном положении. Пайкосварку выполняют снизу вверх, при этом расплавленная латунь не стекает на нелуженую поверхность.

Горелку и присадочный материал при пайкосварке латунью располагают так же, как и при правом способе сварки (рис. 6). После окончания процесса целесообразно места соединения прогреть, покрыть асбобумагой и медленно охладить. Описанный способ можно применять при пайкосварке чугуна со сталью.

Мощность пламени, т. е. количество сжигаемого в единицу времени горючего, должна соответствовать удельному расходу ацетилена — около 75 дм3/ч на 1 мм толщины детали. Номер наконечника выбирают в зависимости от мощности. В качестве припоев используют латунь Л63 или ЛОК 59-1-03 (ГОСТ 16130 — 90). Припой ЛОК 59-1-03 обеспечивает получение более плотного паяносварного шва и протекание бездымного процесса, т. е. угар цинка незначителен. При пайкосварке указанными припоями применяют флюсы следующих составов: 100 % буры; 50 % буры и 50 % борной кислоты.

Часто возникает необходимость в исправлении дефектов на поверхностях чугунных деталей, припуск на обработку которых составляет несколько микрометров, причем в отдельных случаях обязательно получение шва, близкого по цвету и твердости к основному металлу. Дефекты на указанных поверхностях исправляют низкотемпературной пайкосваркой латунными припоями, по технологическим приемам аналогичной описанному процессу низкотемпературной пайкосварки чугунным присадочным материалом. Рабочая температура процесса пайкосварки латунными припоями, т. е. местный нагрев поверхности металла в зоне наплавки, составляет 650 … 750 °С. Снизить рабочую температуру по сравнению с температурой при обычных способах пайкосварки латунными припоями можно применением специальных флюсов (табл. 8).

Рис. 6. Схема пайкосварки латунным припоем1, 2 — направления движения горелки и прутка соответственно

Таблица 8. Флюсы для низкотемпературной пайкосварки латунными припоями
Марка флюсаСостав флюсаОбласть применения
KомпонентСодержание, мас. %
ФПСН-1Kарбонат лития25 ± 0,5Для латуни
Kальцинированная сода25 ± 1без алюминия
Борная кислота50 ± 1
ФПСН-2Kарбонат лития22,5 ± 0,5Для латуни,
Kальцинированная сода22,5 ± 0,5содержащей
Борная кислота45 ± 1до 1 % алюминия
Солевая плавленая лигатура*10 ± 1

*Состав: 72,5 % хлорида натрия и 27,5 % фторида натрия.

Флюсы ФПСН-1 и ФПСН-2 нейтрализуют действие свободного графита, частицы которого выступают на свариваемой поверхности и препятствуют ее смачиванию. Флюсы облегчают процесс

Таблица 9. Латунные припои для низкотемпературной пайкосварки
Марка припояСостав припоя, мас. %
МедьОловоKремнийМарганецНикельАлюминий
ЛОK 59-1-0358 … 600,7 … 1,10,2 … 0,4
ЛОМНА

49-05-10-4-04

48 … 500,9 … 1,09,5 … 10,53,5 … 4,50,2 … 0,6
ЛОK 59-1-0390580 … 100Желтый
ЛОМНА

49-05-10-4-04

835180 … 200Белый

смачивания и образование металлических связей на границе чугун— латунь при рабочей температуре 650 … 750 °С (ниже температуры солидуса латуни на 150 … 200 °С). При температуре плавления 600 … 650 °С указанные флюсы являются индикаторами начала процесса пайкосварки, т. е. расплавление флюса служит сигналом для введения и расплавления припоя.

В качестве припоя в зависимости от требований к поверхности с дефектом применяют сплавы, составы которых приведены в табл. 9.

Припой ЛОК 59-1-03 применяют в тех случаях, когда не требуется, чтобы цвет и твердость наплавки и основного металла были одинаковыми. В припое содержится в среднем 0,3 % кремния, что обусловливает бездымный процесс пайкосварки, т. е. на поверхности расплавляемого металла образуется слой оксидов кремния, препятствующий испарению цинка. У медно-цинковых сплавов, не содержащих кремния, угар цинка составляет 5 %.

 

Просмотров: 650

Газовая сварка чугуна – Справочник химика 21

    Газовая сварка чугуна осуществляется 1) чугунным присадочным стержнем без расплавления основного металла с применением флюса и нагревом свариваемых кромок детали до 700 С  [c.83]

    Для электродуговой и газовой сварки чугунных изделий разделку швов выполняют механическим способом. В разделанных швах толстостенных деталей целесообразно устанавливать на резьбе стальные ввертыши, завариваемые в общей массе с основным металлом. [c.91]


    Газовую сварку чугуна применяют при ремонте деталей небольших габаритов, а также ответственных деталей больших габаритов и веса (станин прессов, цилиндров компрессоров и прессов и т. п.). [c.69]

    Газовая сварка чугуна. Газовая сварка чугуна требует прогрева значительного участка детали до температуры оплавления. Вследствие низкой пластичности чугуна деталь перед сваркой обычно нагревают до 400—600°, а после сварки медленно охлаждают, чтобы не возникли внутренние напряжения и трещины. Необходимость нагрева детали, низкая производительность при сварке и большая вероятность образования трещин ограничивают применение газовой сварки чугунных деталей. [c.111]

    Применяется газовая сварка чугунных деталей большого веса и несложной конфигурации, допускающей равномерный нагрев детали горелкой или в горне в тех случаях, когда нельзя применить электросварку. [c.111]

    Газовая сварка чугуна выполняется 1) чугунным присадочным стержнем без расплавления основного металла с применением флюса и нагревом свариваемых кромок детали до 700 °С 2) латунной присадочной проволокой с применением флюса и нагревом кромок до 700 °С 3) цинковым припоем с применением флюса и нагревом кромок до 350 °С. Сварка с подогревом кромок свариваемых элементов называется полугорячей. [c.103]

    ГАЗОВАЯ СВАРКА ЧУГУНА Горячая сварка чугуна [c.543]

    Сварка производится с предварительным подогревом детали (см. газовую сварку чугуна). Электроды — чугунные палочки с обмазкой (см. стр. 544). [c.558]

    Иногда при газовой сварке чугуна в наплавленном металле шва образуются газовые поры губчатого строения [c.51]

    РАСХОДЫ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ГАЗОВОЙ СВАРКЕ ЧУГУНА [c.56]

    Чугунные изделия сваривают электродуговой и газовой сваркой после разделки шва механическим. способом. В разделанных швах толстостенных деталей целесообразно устанавливать ввертыши на резьбе. [c.265]

    Порядок проведения огневых работ. Пожарная опасность газовой сварки и резки металлов обусловливается применением горючего газа в смеси с чистым кислородом. Для газовой сварки и резки металлов в качестве горючего газа наиболее часто применяют ацетилен, а для огневой обработки свинца и чугуна — водород. Эти газы взрывоопасны. [c.34]

    Вощи нов К. П. Применение газовой сварки для ремонта чугунных [c.236]

    В ремонтном деле газовая сварка применяется для заварки трещин и приварки отломавшихся кусков в стальных и чугунных деталях, а также для наплавки изношенных деталей шестерен,, поверхностей закрываемых камер, болтов и т. д. [c.579]

    При газовой сварке в качестве присадочного материала используют прутки из специального сварочного чугуна марки А состава С(3%), 51 (3,0-3,5%), Мп (0,5-0,8%), Р(0,2-0,5%), 8 (0,08%) или чугуна марки Б. Прутки марки Б отличаются от прутков марки А повышенным содержанием кремния (3,6 — 4,8%) их используют для сварки деталей большой массы. Рекомендуемый флюс бура плавления (борный ангидрид) — 50%, двууглекислый натрий— 47% кремнезем (окись кремния) —3%. Допускается также применение одной плавленой буры. [c.243]


    Холодная сварка чугуна выполняется газовым или электродуговым способом. [c.244]

    Ремонтные цехи обычно не располагают нагревательными устройствами, вмещающими крупные детали, и это обстоятельство ограничивает область применения горячих способов газокислородной или дуговой сварки главным образом ремонтом мелких деталей. Лишь в исключительных случаях ремонта особо ответственных крупных деталей мож но сооружать временное упрощенное нагревательное устройство. Поэтому не рассматривая далее подробно методов горячей сварки, укажем лишь на основные параметры этих процессов медленный равномерный нагрев деталей ведется в печи до температуры 600—700° и, во всяком случае, не выше 750°. Подогретая деталь заваривается чугунными прутками марки ММ (газовая сварка) или чугунными электродами (электросварка), причем заварка должна заканчиваться не ниже 450°. Подогрев детали в указанных температурных пределах позволяет значительно увеличить скорость сварки без чрезмерного роста сварочных термических напряжений. Плотность шва, ударная вязкость наплавленного металла, прочность сцепления его с основным металлом и обрабатываемость при горячих способах сварки значительно выше, чем при холодных. [c.101]

    Детали из серого чугуна можно восстанавливать электродуговой и газовой сваркой с предварительным общим нагревом детали посторонним источником тепла (при горячей сварке подогрев производится в печах), с местным подогревом детали при полугорячей сварке (подогрев производится газовой горелкой) и без предварительного подогрева детали ( холодная сварка). [c.201]

    У снятых коллекторов коррозионные и кавитационные повреждения устраняют зачисткой с последующей наплавкой и обработкой. Течь по сварочным швам устраняют газовой сваркой с последующей опрессовкой. Пропуск газа в соединениях выпускных коллекторов дизелей Д50 устраняют заменой чугунных уплотнительных колец. [c.72]

    Корпуса редукторов, имеющие несквозные трещины длиной до 100 мм (в редукторе вентилятора холодильника — длиной до 50 мм), восстанавливают заваркой методом холодной сварки чугуна или газовой сваркой с использованием латунных прутков с предварительной подготовкой трещин под сварку и зачисткой сварных швов заподлицо с основным металлом. Изношенные посадочные места под гнезда и стаканы подшипников в корпусах распределительных редукторов наплавляют газовой сваркой и механически обрабатывают под требуемый размер. Выработку на поверхности стаканов подшипников разрешается восстанавливать осталиванием или постановкой втулки с толщиной стенки не менее 1,5 мм в гнезда корпусов на эластомер ГЭН-150 (В). Сбитую или сорванную резьбу на хвостовиках валов перерезают на следующий по стандарту размер или восстанавливают наплавкой. При обнаружении зазора в шлицевом соединении вала с подвижной деталью более 1,5 мм шлицы вала восстанавливают вибродуговой наплавкой и механической обработкой. [c.170]

    Холодная сварка. К холодной сварке чугунных деталей относят электродуговую сварку металлическими электродами (стальными и из цветных металлов) и низкотемпературную газовую сварку с применением чугунного прутка. [c.69]

    Наплавка газовым пламенем. Для наплавки применяют ацети-лено-кислородное пламя. Оборудование применяют то же, что и для газовой сварки. Этот способ наплавки находит широкое применение при восстановлении различных мелких деталей из чугуна, стали и цветных металлов и сплавов (меди, латуни, бронзы, алюминия и его сплавов). [c.72]

    Сварку производят чугунными электродами марки А (при дуговой горячей и газовой сварках) и марки Б (при горячей, полу-горячей и холодной дуговой сварках), диаметры которых зависят от толщины свариваемого металла при толщине металла до 20, 20—40 и свыше 40 мм диаметры электродов равны соответственно 6, 8 и 10 мм. Силу сварочного тока определяют из расчета 50— 60 А на 1 мм диаметра электрода. Сварку можно выполнять угольными электродами диаметром 6—12 МхМ при силе сварочного тока 200—450 А. Присадочным материалом служат стержни А и Б, флюсом — бура или ее смесь (50% буры, 50% соды). Сварку выполняют на постоянном токе прямой полярности или на переменном токе. [c.206]

    Горячая сварка чугуна производится с подогревом детали до температуры 450—600 °С в горне, печи или с помощью газовых горелок. Кроме перечисленных присадочных материалов можно использовать аустенитные электроды типа ЭА-2 (ГОСТ 10052—62), а при небольших размерах дефектов (глубина не более 3 мм) и дефектах типа сыпи — электроды для малоуглеродистой стали марки УОНИ 13/45. В этом случае сварка ведется без перерывов и без проковки, желательно с сопутствующим подогревом. [c.360]

    Чугуны имеют высокую прочность на растяжение, но малую вязкость и не способны выдерживать термические напряжения, возникающие в процессе газовой сварки. Сварку чугуна обычно производят с предварительным [c.589]


    Присадочный материал для газовой сварки изготовляют из чугуна в виде палочек или колец сечением от 5×5 мм до 10X X10 мм. Сварка производится восстановительным науглероживающим пламенем горелки. Вначале прогревают кромки разделки до температуры плавления. Когда кромки прогреты, на них наносится слой флюса для раскисления металла. Флюс состоит из прокаленной обезвоженной буры или из смеси буры и борной кислоты (1 1). Флюс должен храниться в сухом месте, в посуде, не пропускающей влагу. [c.111]

    Базовые детали большинства компрессоров чугунные, основной способ их ремонта — газо- и электросварка. Перед электросваркой всю деталь нагревают горелками до 550…600 °С, чтобы не допустить отбеливания чугуна в зоне сварки и местных тепловых деформаций. Кромки трещин разделывают, образуя угол 90 °. Концы трещин засверливают во избежание их дальнейшего распространения. Для увеличения прочности между разделанными кромками вставляют шпильки из низкоуглеродистой стали диаметром 0,3…0,4 толщины свариваемой стенки. Шпильки располагают в шахматном порядке. После газовой сварки обязательно проводят термообработку (отжиг) для снятия остаточных напряжений. [c.110]

    Газовую сварку широко при.меняют при изготовлении тонкостенных конструкций из углеродистой стали, при сварке многих цветных металлов и их сплавов, при ремонтной сварке чугунных изделий, при заварке дефектных мест литья черных и цветных металлов и др. [c.375]

    В качестве горючего газа обычно используют ацетилен, а также водород (пиролизный, нефтяной), природный газ применяют также бензин и керосин. Этот способ применяют для сваривания тонкой стали толщиной 0,2—5,0 мм легкоплавких цветных металлов и их сплавов металлов, требующих при сварке постепенного плавного нагревания и замедленного охлаждения (например, крупных чугунных деталей, деталей из инструментальной стали, а также при наплавке металла твердыми сплавами). Производительность газовой сварки с увеличением толщины металла снижается. Так, например, при толщине стальных деталей 8—10 мм и более применение газовой сварки становится экономически невыгодным. К недостаткам этого метода следует отнести необходимость разогрева большого объема основного металла, что вызывает значительные деформации (коробление) свариваемых деталей. [c.85]

    Восстановление деталей из серого чугуна электродуговой и газовой сваркой с предварительным подогревом детали или свариваемого места и использованием чугунных электродов со специальными обмазками. (Применяют также твердую пайку латунью, что хотя и обеспечивает прочность и обрабатываемость, но приводит к неоднородности основного металла и места починки) [c.155]

    Газовая сварка почти полностью вытеснена электрической за исключением специальных видов сварки, но газовая резка имеет широкое применение. Доступны газовой резке обычной аппаратурой углеро-дистые стали с содержанием углерода не выше 0,7%, легированные стали с содержанием кремния не выше 4%, марганца 13%, хрома 2—3%, никеля 20—30%. Цветные металлы, сплавы, высоколегированные стали и чугуны поддаются газовой резке с применением специальной аппаратуры и технологии. [c.402]

    ТАБЛИЦА 5-55 Состав флюсов для газовой горячей сварки чугуна [c.216]

    Газовая сварка (рис. 14.15,(5) происходит при расплавлении материала прутка присадочного материала и деталей высокотемпературным газовым пламенем (ацетилена или других газов). Она применяется для сварки деталей малой толщины и трубопроводов из различных сталей, цветных металлов, чугуна, неметаллических материалов и др. Часто газовое пламя (в кислороде) используется для резки материалов. [c.253]

    Качество сва(рного соединения чугунных деталей определяется обрабатываемостью обычным режущим инструментом равномерностью распределения твердости металла шва в переходной зоне и основном металле равнопрочностью металла сварного шва и основного металла одинаковым химическим составом и структурой наплавленного и основного металла. По сравнению с другими способами сварки газовая сварка дает наиболее однородные сварные швы. [c.48]

    Для электродуговой сварки чугуна используют стальные электроды, медностальные марки ОВЧ-2, железоннкелевые и медноникелевые марки МНЧ-2. Для газовой сварки применяют чугунные стержни, покрытые обмазкой (мел — 25%, полевой шпат — 25%, графит — 41%, ферромарганец — 9%, жидкое стекло — 20—30%), и латунные проволоки. ГОСТ 2671—80 предусматривает для газовой сварки чугуна специальные чугунные прутки. При сварке околошовная зона должна нагреваться до 700 °С при этом плавится только электрод в среде флюса. Флюс применяют и при сварке цинковым припоем с нагревом околошовной зоны до 350 °С. Флюсом может служить техническая безводная бура смесь буры—56%, карбоната нат- [c.265]

    Газовая сварка чугунных деталей сплавами меди производится следующим образом. Металл в месте сварки очищают от грязи, ржавчины, масла или жира. Зачистку лучше всего производить пескоструйным аппаратом. Скос кромок производят под углом 90—120°. Кромки чугунной детали нагревают докрасна, а затем на них начинают наплавлять присадочный материал, который при достаточном подогреве быстро растекается по поверхности основного металла и облуживает ее. После того как поверхность хорошо облужена и вижние слои завариваемой трещины или раковины сое динились, присадочным материалом заполняют весь шов. Сварку производят короткими участками, применяя правую сварку. В качестве присадочного материала применяют специальную латунь или монель-металл. [c.944]

    Метод восстановления деталей наплавкой применяется для стальных, чугунных, бронзовых, свинцовых деталей, а также для баббитовых вкладышей подшипников скольжения. Наплавка деталей из цветных металлов представляет большие трудности, поскольку эти металлы интенсивно окисляются. Однако при использовании защитной среды (флюсы, инертные газы) возможна наплавка деталей и из цветных металлов. Например, алюминиевые детали наплавляют электродуговым способом и газовой сваркой при использовании в качестве присадочного материала стержней того же состава, что и металл наплавляемой детали. Алюминиевые поршни компрессоров наплавляьэт алюминием с применением ручной аргонодуговой сварки. [c.86]

    Электродуговую сварку чугунных деталей производят электродами— стальными, медностальными марки ОВЧ-2, железоникелевыми и медноникелевыми марки МНЧ-2. Для газовой сварки применяют чугунные стержни, покрытые обмазкой (257о мела, 25% полевого шпата, 41% графита, остальное — ферромарганец и жидкое стекло), и латунные проволоки. Для газовой сварки предусмотрены специальные чугунные прутки (ГОСТ 2671—80). [c.91]

    Этот вид сварки находит ограниченное применение при ремонте вследствие малой производительности. Ее применяют в тех случаях, когда нельзя воспользоваться электросваркой, например для сварки труб из углеродистой и низколегированной стали небольшого диаметра и для сварки труб из цветных металлов. Кроме того, газовая Ч5варка находит применение при сварке чугунных деталей, стальных деталей малых габаритных размеров и изделий, изготовленных из тонколистового металла. [c.214]

    В первом случае деталь предварительно перед сваркой нагревают и в процессе сварки обеспечивают сопутствующий нагрев. Торячая сварка чугуна может быть газовой с присадочным прутком из чугуна электродуговой с чугунным электродом или угольным электродом и чугунным присадочным прутком. [c.220]

    Литые стали, содержащее 0,4% или более углерода и один пли несколько из следующих элементов Сг, А1, N1, V, Мп, W, Мо или Т1, можно сваривать ацетилено-кислородным пламенем по технологии, которая в общем аналогична применяемой при сварке чугуна, но без флюса. Однако необходимость значительного предварительного подогрева при сварке тяжелых деталей делает этот способ малоприемлемым в этом сл> ае более экономична электродуговая сварка. Хромоникелевые стали аустенитного класса при 450—650° С склонны к выделению карбидов хрома на границах зерен поэтому тяжелые детали из таких сталей при газовой сварке теряют свою коррозионную стойкость. [c.590]

    Сравнительно недавно кислород применялся главным образом для газовой сварки и кислородной резки металлов, но в настоящее время появились новые области применения кислорода, которые требуют больших количеств этого продукта. Так, например, кислород нашел плфокое применение в химической промышленности в качестве ускорителя различных производственных процессов в газовой промышленности его используют при получении газа из низкосортных топлив (бурых углей, торфа, угольной ме-,точи), в металлургии—для ускорения процессов выплавки чугуна и стали, и т. д. [c.7]

    Стальные трубы соединяют сварными или гибкими стыковыми соединениями с резиновым уплотнением. При выполнении сварочных работ следует обеспечивать равнопрочность сварного соединения с телом трубы Прим енять ручную газовую сварку не допускается В районах с сейсмичностью 9 баллов сварные соедине ния ответственных трубопроводов из стальных труб ре комендуется усиливать накладными муфтами на свар ке. Стыки раструбных чугунных водопроводных труб заделывают резиновыми кольцами в соответствии с Инструкцией по заделке стыков раструбных чугунных водопроводных труб . [c.191]

    Газовую, ацетилено-кислородную сварку применяют преимущественно для резки металла, сварки углеродистой и легированной сталей толщиной менее 3 мм и для сварки чугуна и цветных металлов. Чугунные детали в этом случае заваривают с подогревом. [c.190]

    Горелки ГЗУ-2-62 (рис. 9) и ГЗМ-2-62, предназначенные для газовой сварки стали, чугуна, цветных металлов, наплавки, пайки и нагрева заменителями ацетилена, горелки выполнены на базе ацетилеио-кислородных горелок Звезда и Звездочка . [c.22]


Технология газовой сварки чугуна | Презентация к уроку на тему:

Слайд 1

Технология газовой сварки чугуна 13.12.2012 1

Слайд 2

Цель урока: Изучить технологию газовой сварки чу-гуна и её особенности, её преимущест-ва и недостатки, способы газовой свар-ки чугуна и область их применения, применяемые сварочные материалы. 13.12.2012 2

Слайд 3

Актуализация опорных знаний ответить на вопросы: Что представляет собой чугун? Какие чугуны бывают? Какие параметры и характеристики чугуна затрудняют его свариваемость? Какие технологические приемы применяются при газовой сварке различных сталей? Как подбирается режим газовой сварки? Какие сварочные материалы применяются при газовой сварке сталей? 13.12.2012 3

Слайд 4

Внимание! Правильные ответы: Чугун-многокомпонентный железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14% углерода, до 5% кремния и некоторое количество марганца, серы, фосфора, зависящее от типа чугуна. Белые, серые, ковкие и высокопрочные. Повышенное содержание углерода, низкие пластические свойства и высокая жидкотекучесть . Сварка только нормальным пламенем, не допуская перегрева и переохлаждения, предварительный подогрев и последующая термообработка, присадочная проволока с содержанием марганца и кремния по возможности на более высоких скоростях. По толщине металла и его химическому составу. Присадочная проволока с низким содержанием углерода и нейтральные флюсы. 13.12.2012 4

Слайд 5

Тема урока: «Технология газовой сварки чугуна» Способы газовой сварки чугуна. Технологические приемы для улучшения условий свариваемости чугуна при газовой сварке. Горячая сварка чугуна, флюсы, присадочные материалы, технология. Холодная сварка чугуна, флюсы, присадочные материалы, технология. Технология пайкосварки чугуна и её особеннос-ти , флюсы и материалы применяемые при пайкосварке 13.12.2012 5

Слайд 6

Область применения газовой сварки чугуна: Устранение дефектов в чугунных отливках и деталях после изготовления, в процессе эксплуатации и ремонтно-восстановительные работы. 13.12.2012 6

Слайд 7

Чугунные детали 13.12.2012 7

Слайд 8

13.12.2012 8

Слайд 9

Горячая сварка чугуна Горячая сварка . При горячей сварке обязателен предварительный подогрев свариваемых деталей. Детали при нагреве должны находиться в жестком закрепленном каркасе, что позволит устранить возникающие при нагреве напряжения, которые впоследствии, при сварке, могут привести к образованию трещин. Если нагрев носит местный характер, то жесткий каркас можно не применять. Крупные детали нагреваются до температуры 500—700°С, а мелкие (небольшие) до 300—400°С. При горячей сварке чугуна обязательно применение флюсов, действие которых трояко. Попадая в сварочную ванну, они предотвращают окисление кромок твердого металла, извлекают оксиды и неметаллические включения из расплавленного металла, а также способствуют образованию пленки, защищающей его от воздействия газов пламени и воздуха. Положительное влияние флюсов сказывается также в улучшении смачивания поверхности твердого металла жидким присадочным металлом. 13.12.2012 9

Слайд 10

Холодная сварка . Холодная сварка не потребует предва-рительного нагрева деталей. Применима она в тех случаях, когда детали имеют возможность свободно расширяться без возникновения внутренних напряжений при нагревании (и охлаждении). При термическом способе жидкий чугун должен быстро удаляться присадочным прутком и тут же на кромки наносится флюс. Пламя, расплавляя кромки, удаляет жиры, которые могут глубоко проникнуть в пористый чугун. Сама газовая сварка осуществляется ацетиленокислородным нормальным пламенем или пламенем с небольшим избытком ацетилена. Если ацетилена будет много, это приведет к образованию пор. Если же процесс сварки будет вестись медленно и пламя при этом будет окисляющим, то в шве будет большое количество оксидов и шлаковых включений. Холодная сварка чугуна 13.12.2012 10

Слайд 11

Пайкосварка чугуна Это способ сварки без расплавления основного металла, поэто-му он применяется в основном на последних стадиях обработки детали. Более низкая температура сварки уменьшает возмож-ность появления деформаций, трещин, структур отбела (при ох-лаждении ). При этом способе образуется такое же соединение, как и при пайке, т.е. жидкая ванна не образуется. Плавке подвергается только присадочный пруток. Низкотемпературная сварка чугуна осуществляется двумя способами: с латунными припоями и с чугунными присадочными прутками. Ведется сварка ацетиленокислородным пламенем. Допускается и использование газов-заменителей ацетилена. 13.12.2012 11

Слайд 12

Сварочные материалы, применяемые при горячей газовой сварке чугуна Пруток А (С = 3,0-3,5%, Si = 3 ,0-3,4%, S ≤ 0,08%, P ≤ 0 ,4%, Mn = 0,5 – 0,8%, Cr ≤ 0 ,05%, Ni ≤ 0,3% ) Пруток Б (С = 3,0-3,5%, Si = 3 ,5-4,0%, S ≤ 0,08%, P ≤ 0 ,5%, Mn = 0,5 – 0,8%, Cr ≤ 0 ,05%, Ni ≤ 0,3% ) 13.12.2012 12

Слайд 13

13.12.2012 13 Материалы для горячей сварки чугуна Флюс № 1 – бура прокаленная 100% Флюс № 2 – бура прокаленная – 56%, углекислый натрий – 22%, углекислый калий – 22% Флюс № 3 – бура прокаленная – 50%, сода двууглекислая – 47%, кремнезем – 3% Флюс № 4 – углекислый натрий – 50%, сода двууглекислая – 50% Флюс № 5 – бура прокаленная – 23%, углекислый натрий – 27%, Азотнокислый натрий – 50%

Слайд 14

Сварочные материалы, применяемые при холодной газовой сварке чугуна В качестве присадочного материала могут применяться чугунные прутки марок НЧ-2 (углерод-3,0…3,5%, кремний-3,5…4,0%, марганец-0,6…0,7%, фосфор-0,2…0,4%, никель-0,4…0,6%, титан-0,15…0,2%, медь-не более 0,1%, сера – не более-0,05%) и УНЧ-2 (углерод-3,4…3,7%, кремний-3,5…3,8%, марганец-0,6…0,7%, фосфор-0,2…0,4%, никель-0,4…0,6%, титан-0,15…0,2%, медь-не более 0,1%, сера – не более-0,03%) 13.12.2012 14

Слайд 15

Сварочные материалы для пайкосварки чугуна Чаще пайкосварку чугуна осуществляют латун-ными припоями марок ЛО 59-1-03, ЛОМНА 49-05-10-4-04 с использованием флюсов ФПСН -1 или ФПСН – 2 Пламя горелки устанавливают слегка окислитель-ное . Режимы прогрева такие же как и при пайкосварке чугунными присадочными прутками 13.12.2012 15

Слайд 16

Вопросы для закрепления новой темы: 1. Как уменьшить вероятность образования газовых пор при газовой сварке чугуна? 2. Отчего в сварных соединениях чугуна возникают тре – щины ? 3. Чем отличается горячая сварка чугуна от холодной? 4. Почему нельзя при газовой сварке применять окисли- тельное ацетиленово-кислородное пламя? 5. В каких случаях пайкосварка чугуна является единствен- но возможной технологией восстановления дефектов в чугунных отливках? 13.12.2012 16

Слайд 17

Самостоятельная работа: Записать в рабочую тетрадь таблицу с реко-мендациями по выбору рациональной техно-логии газовой сварки чугуна в отливках в за-висимости от характера и местоположения дефектов (т. 5.1., стр. 31  1 . Записать в тетрадь критерии выбора мощ-ности пламени сварочной горелки в зависи-мости от площади дефекта (стр. 33,  1  ). 13.12.2012 17

Слайд 18

Домашнее задание: Выучить по конспекту способы газовой сварки чугуна. Критерии выбора того или иного способа газовой сварки. Мероприятия по недопущению дефектов при сварке чугуна. Порядок подготовки чугунных отливок к газовой сварке и выбор режима сварки. 13.12.2012 18

Слайд 19

Тема урока исчерпана! Что вам понравилось? Что не понравилось? Как вы оцениваете урок по 10-ти бальной системе? Какие вопросы остались непонятными? Ваши дальнейшие пожелания по стилю и формату дальнейших уроков 13.12.2012 19

Слайд 20

УРОК ОКОНЧЕН! Благодарю за внимание 13.12.2012 20

Блог Склада сварщиков

Сварка чугуна

имеет довольно много потенциальных подводных камней, но при правильном выполнении это не сложно.

Почему сварка чугуна проблематична

Основной причиной проблем со сваркой чугуна является высокое содержание углерода. В процессе сварки этот углерод мигрирует в металл шва и/или в зону термического влияния, примыкающую к металлу шва, вызывая повышенную твердость/хрупкость. Вот как чугун получил свою репутацию в отношении растрескивания после сварки.

Процесс сварки чугуна

Газовая сварка нагревает чугун медленнее, чем дуговые процессы, а пламя имеет более низкую температуру, чем дуга. Это означает, что миграция углерода обычно не является проблемой. Очень важно использовать запатентованный электрод для газовой сварки чугуна. Единственным реальным недостатком газосварки чугуна является количество тепла, необходимое для больших компонентов. Газовая сварка также является медленным процессом.

Дуговая/палочная сварка , возможно, является лучшим универсальным процессом для сварки чугуна при условии, что используются правильные сварочные электроды.Чугунные сварочные стержни имеют специальный флюс с высоким содержанием графита, этот графит химически связывает углерод в чугуне, ограничивая миграцию в металл сварного шва и зону термического влияния. Существует два распространенных типа чугунных сварочных электродов: ферроникелевый сплав и чистый никель. Ферроникель обычно состоит из 53% стали и 47% никеля. Ферроникелевые стержни дешевле чистого никеля и идеально подходят для сварки чугуна со сталью. Чистый никель дает более мягкий и пластичный наплавленный металл. Я бы рекомендовал использовать ферроникель, если для работы не требуется чистый никель.

Mig Welding , на мой взгляд, не лучший способ сварки чугуна. Несмотря на то, что доступны специальные порошковые проволоки, если у вас нет повторяющегося приложения, для которого вы можете создать процедуру, я бы не стал поддерживать сварку чугуна Mig.

Tig Welding не считается подходящим процессом для сварки чугуна. Процесс с открытой дугой, такой как TIG, не дает возможности уменьшить миграцию углерода.

Техника сварки

Газовая сварка – Нет особых методов, которые необходимо использовать.

Дуговая/палочная сварка – Важно все следующее:

  1. Подготовьте работу с U-образной канавкой, избегайте острых углов, так как это может привести к накоплению тепла, что усугубит миграцию углерода.
  2. Используйте правильный тип сварочной проволоки.
  3. Убедитесь, что компонент имеет ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ комнатную температуру. Небольшой предварительный нагрев поможет, но вам нужно, чтобы компонент был теплым на ощупь.
  4. Ограничение количества сварок, выполняемых за один проход.Как показывает опыт, не оставляйте непрерывный участок, длина которого более чем в 10 раз превышает диаметр используемого сварочного электрода. Сказав это, можно разместить несколько прогонов в разных частях компонента (см. рисунок в следующем элементе). Например, при ремонте трещины 300 мм стержнем 3,2 мм можно сварить участок 32 мм, а затем сделать еще проход 32 мм в другой части трещины. Избегайте слишком сильного перегрева зоны сварки, в этом заключается цель коротких циклов.
  5. Если вы ремонтируете трещину, нанесите валик на каждый конец трещины, чтобы трещина не распространилась дальше.
  6. Держите сварочный стержень вертикально, а не под углом, как при сварке электродом.
  7. Не ждите, что сварите чугун быстро, главное, не торопитесь и делайте это правильно.

Я надеюсь, что эта статья в блоге о сварке чугуна оказалась полезной для вас. Если у вас все получится, пожалуйста, не стесняйтесь размещать фотографии своих достижений на нашей странице Facebook

.

Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете об этой статье, оставив комментарий.  Не волнуйтесь, ваш адрес электронной почты не будет добавлен в базу данных или передан другим пользователям, и вы не будете получать нежелательные электронные письма.

Ура

Грэм

Склад сварщика

Газовая сварка – обзор

16.3.1.12 Газовая сварка и резка

Газовая сварка осуществляется пламенем, образующимся при сжигании примерно равных объемов кислорода и ацетилена, которые под одинаковым давлением подаются из газовых баллонов к сварочной горелке. Температура пламени составляет примерно 3100°C, что достаточно для плавления стали и других металлов. Присадочный металл, если требуется, добавляется путем ручной подачи стержня в переднюю кромку сварочной ванны при перемещении горелки вдоль стыка.Продукты горения обеспечивают достаточную защиту от атмосферы при сварке стали. При сварке других металлов, таких как чугун, нержавеющая сталь, алюминиевые и медные сплавы, флюсы используются для очистки и защиты металла от окисления.

Оборудование Сварочная горелка имеет две ручки управления с накаткой, которые регулируют расход кислорода и ацетилена таким образом, чтобы получить нейтральное или слегка окисляющее или восстановительное пламя, в зависимости от применения. Горелка имеет ввинчиваемое сопло из набора сопел с отверстиями разного диаметра, которые производят пламя соответствующего размера и, следовательно, необходимое тепловложение для свариваемого металла и толщины.Шланги кислорода и топливного газа подсоединяются между сварочной горелкой и газовыми баллонами, газы проходят через пламегасители и регуляторы давления. Пламегасители представляют собой предохранительные устройства, которые предотвращают попадание пламени обратно в цилиндры в случае обратного воспламенения. Для использования в мастерских газовые баллоны обычно устанавливаются попарно на тележке, которую можно перемещать в нужное место.

Присадочный металл и флюсы Химический состав присадочного металла указан в BS 1453: 1972 и включает ферритные стали, чугун, аустенитные нержавеющие стали, медь и медные сплавы и алюминиевые сплавы.Ферритные стали не требуют использования флюса, но для других материалов доступны собственные флюсы.

Области применения Газовая сварка используется в основном для ремонта и технического обслуживания, особенно при ремонте кузовов автомобилей и сельскохозяйственных орудий, хотя она постепенно заменяется небольшим оборудованием для сварки TIG и MIG. Газовая сварка в определенной степени используется для обработки листового металла (т. е. для нагревательных и вентиляционных каналов) и до сих пор используется для выполнения корневых проходов в трубах, где она особенно полезна для перекрытия зазоров.

Два применения, где газовая сварка имеет явные преимущества перед другими процессами, это сварка и ремонт отливок из серого чугуна и наплавка дорогими сплавами. Отливки из серого чугуна можно успешно сваривать при использовании высоких температур предварительного нагрева до 600°C и газовой сварки с чугунными присадочными прутками. Наплавка дорогостоящих износостойких сплавов, таких как кобальт-хром-вольфрамовые сплавы или сплавы на основе карбидов хрома или вольфрама, может осуществляться с минимальным плавлением основного металла, так что разжижение наплавляемого сплава и последующее снижение исключается износостойкость.Газовая сварка также успешно применяется в ювелирном деле с помощью миниатюрных горелок и небольших газовых баллонов.

Ацетилен является единственным горючим газом, подходящим для газовой сварки из-за его благоприятных характеристик пламени как при высокой температуре, так и при высокой скорости распространения. Другие горючие газы, такие как пропан, пропилен или природный газ, дают недостаточно тепла для сварки, но используются для резки, пайки и пайки. Они также используются для правки пламенем деформированных деталей и для предварительного нагрева перед сваркой и последующего нагрева после сварки.

Газовая резка Газовая резка, иногда называемая газопламенной или кислородной резкой, включает активное экзотермическое окисление разрезаемой стали, когда материал предварительно нагревается кислородно-топливным газовым пламенем до температуры воспламенения около 900°С. С. Оборудование для газовой резки такое же, как и для сварки, за исключением того, что требуется специальное режущее сопло. Сопло имеет наружное кольцо отверстий, через которые подается подогревающая газовая смесь, и центральное отверстие, через которое поступает струя кислорода.Экзотермическая реакция окисления стали образует жидкий шлак оксида железа и через несколько секунд, в зависимости от толщины металла, происходит прошивка. Оксид железа и расплавленный металл вытесняются из реза потоком кислорода. Движение резака по заготовке обеспечивает непрерывное резание, и резаком можно управлять вручную или с помощью моторизованной каретки. Таким способом можно резать сталь толщиной до 300 мм.

Стойкие к окислению стали, такие как нержавеющая сталь, можно резать специальными методами, включая введение железного порошка или других запатентованных порошков в поток кислорода.Эти порошки реагируют с тугоплавкими оксидами хрома и снижают их температуру плавления и повышают их текучесть, что позволяет проводить резку. Для получения дополнительной информации см. ссылку 40.

Нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы обычно режут с помощью процесса плазменной резки, который не зависит от экзотермической реакции.

Возможна ручная газовая резка, а точность резки можно повысить за счет использования небольшого колеса, установленного на резаке.Колесо может быть свободно вращающимся или моторизованным. Для общей резки и профилирования (включая резку фасок на кромках листа) обычно используется механизированная резка. Для механизированной резки широко распространены электронные устройства слежения, состоящие из фотоэлемента, который повторяет контур чертежа и направляет режущее сопло с помощью приводных двигателей, которые регулируют движение каретки и траверсы, к которой прикреплена горелка.

Имеются машины для резки с числовым программным управлением, которые используют программы, хранящиеся или перфорированные на магнитной ленте, которые посылают соответствующие сигналы на приводные двигатели.

Сварка чугуна | Как сварить чугун?

Сварка чугуна является сложной задачей и связана со многими техническими советами и приемами; однако это не невозможно и может быть успешным, если мы будем следовать надлежащей процедуре.

 

Как правило, сварка чугуна имеет место при ремонтных работах по дефектам, возникающим в процессе эксплуатации, и при последующем ремонте всякий раз, когда дефекты были обнаружены после операций литья и последующих процессов механической обработки.

 

Чугун – это общий термин для сплавов черных металлов, содержащих более 2% углерода и 1-3% кремния, а также фосфора и серы.

 

Грубо говоря, чугун содержит в десять раз больше углерода, чем большинство сталей. Сплавы чугуна могут иметь другие добавленные элементы, чтобы иметь желаемые свойства прочности, твердости, прокаливаемости и коррозионной стойкости. Этими элементами, обычно добавляемыми в чугунные сплавы, являются хром, медь, молибден и никель.

 

Типы чугуна

 

Существует четыре основных типа чугуна:

  1. Белый чугун.
  2. Серый чугун.
  3. Ковкий чугун.
  4. Ковкий чугун.

В дополнение к чугуну с уплотненным графитом (CG), который является пятым типом чугуна, но не стандартизирован, чугун CG имеет промежуточную микроструктуру между серым и ковким чугуном.

 

Основное различие между разными типами чугуна заключается в форме углерода в сплаве; углерод может представлять собой связанный углерод, такой как карбиды, отдельный или свободный графит.Форма, размер и распределение графита, присутствующего в матрице сплава, влияют на механические свойства прочности и твердости.

 

Различные типы чугунов имеют различный химический состав, как показано в таблице, химический состав колеблется для типичных нелегированных чугунов.

 

Ассортимент составов для типичных нелегированных чугунов
Чугун углерод % кремний % марганец % сера % фосфор %
Белый 1.8-3,6 0,5-1,9 0,25-0,8 0,06-0,2 0,06-0,2
Ковкий 2,2-2,9 0,9-1,9 0,15-1,2 0,02-0,2 0,02-0,2
Серый 2,5-4,0 1,0-3,0 0,2-1,0 0,02-0,25 0,02-1,0
Ковкий 3,0-4,0 1.8-2,8 0,1-1,0 0,01-0,03 0,01-0,1
Компактный графит 2,5-4,0 1,0-3,0 0,2-1,0 0,01-0,03 0,01-0,1

 

 

1. Белый чугун

 

Белый чугун образуется при соединении углерода с железом, хромом, молибденом в виде карбидов и не осаждается в виде графита при затвердевании; вот почему этот белый чугун твердый и хрупкий.Белый чугун не поддается сварке из-за отсутствия достаточной пластичности, которая требуется при сварке для компенсации термических напряжений в основном металле.

 

Белый чугун обычно используется в областях, требующих хорошей твердости и стойкости к истиранию, таких как изнашиваемые поверхности (рабочее колесо и улитка) шламовых насосов, вкладыши и подъемные стержни в шаровых мельницах и мельницах самоизмельчения, шары и кольца в угольной пыли, и зубья ковша экскаватора.

 

2. Серый чугун

 

Серые чугуны представляют собой сплавы железа, углерода и кремния, содержащие несвязанный углерод в виде чешуек графита; эти сплавы железо-углерод-кремний называются серыми чугунами из-за серого цвета изломов этих сплавов. В эти сплавы добавляют медь, хром, молибден и никель для контроля микроструктуры матрицы и образования графита, а также для повышения коррозионной стойкости.

 

Серые чугуны не обладают пластичностью из-за чешуйчатой ​​формы графита, где графит практически не обладает прочностью, поэтому многочисленные чешуйки создают внутренние выемки в стальной матрице, поэтому разрушение может легко начаться из этих выемок и быстро прогрессировать без пластической деформации.

 

Серый чугун

обычно используется в машиностроении и автомобильной промышленности, например, в тормозных барабанах, дисках сцепления и различных других автомобильных деталях.

 

3. Ковкий чугун

 

Ковкий чугун получают термической обработкой белых чугунов подходящего состава, которая продвигается при выполнении следующих условий:

  • Низкое содержание углерода и кремния в сплаве.
  • Наличие в сплаве карбидообразующих элементов, таких как хром и молибден.
  • Быстрое затвердевание и охлаждение сплава.

 

Термическая обработка белого чугуна для получения ковкого чугуна осуществляется путем нагревания чугуна выше эвтектоидной температуры, которая обычно составляет 927°С (1700°F), в контролируемой атмосфере в печи и выдержке в течение нескольких часов, если эта обработка позволяет углерод растворяется в аустените с выделением в виде неправильных узелков графита, которые известны как темперированный углерод .

 

В результате медленного процесса охлаждения образуется ферритная матрица , окружающая сформированный дрессированный углерод.Кроме того, перлитная или мартенситная матрица может быть получена легированием или закалкой на воздухе или в жидкости от температуры аустенизации, и эти две структуры после закалки отпускают. Следовательно, механические свойства прочности и пластичности зависят главным образом от металлургической структуры матрицы, являющейся ферритной, перлитной или мартенситной, а также от распределения свободного углерода в матрице.

 

При сравнении механических свойств серого чугуна и ковкого чугуна ковкий чугун показывает некоторое улучшение механических свойств, и это связано с формой свободного графита, где узелки в ковком чугуне обеспечивают хорошие механические свойства, а не чешуйки в ковком чугуне. корпус из серого чугуна, который представляет собой острую внутреннюю насечку.

 

Ковкий чугун

обычно используется во многих областях, включая фланцы, фитинги для труб и детали клапанов, автомобильные детали, такие как компоненты рулевого управления, коленчатые валы компрессоров, ступицы, трансмиссии и универсальные шарниры, где надлежащая спецификация охватывает каждое применение.

 

4. Ковкий чугун

 

Ковкий чугун и серый чугун имеют одинаковое содержание углерода и кремния. Тем не менее, в случае ковкого чугуна графит присутствует в матрице сплава в виде узелков, а не в виде чешуек в сером чугуне, которые образуют острые внутренние края, что приводит к более низким механическим свойствам по сравнению с ковким чугуном.Сфероидизация или шаровидное образование графита может быть достигнуто путем введения магния или церия в расплав с низким содержанием серы, которое предпочтительно должно быть ниже 0,02%, что может быть достигнуто путем добавления оксида кальция, карбида кальция или карбоната натрия в расплавленный металл.

 

Из-за природы магния с более низкой температурой испарения магний может быть введен в расплавленный металл в виде сплава магния в сочетании с одним или несколькими элементами никеля, кремния, железа и кальция.Для полной сфероидизации требуется остаточная концентрация 0,035%; поэтому при сварке ковкого чугуна мы должны выбрать процесс с более низким подводом тепла, чтобы иметь как можно меньшее время в расплавленном состоянии, чтобы уменьшить испарение магния и, следовательно, уменьшить деградацию графита материала.

 

Ковкий чугун

обычно используется для литья канализационных и напорных труб, фитингов, клапанов и насосов.

 

5. Чугун с уплотненным графитом

 

Чугун с уплотненным графитом производится таким же образом, как и ковкий чугун, но с большим контролем добавления магния в расплав, а графит принимает промежуточную форму между ковким чугуном и серым чугуном, где графит имеет форму неправильной формы. , а не хлопья или сфероиды.Таким образом, чугун с уплотненным графитом может иметь сочетание механических свойств между ковким и серым чугуном.

 

Советы и рекомендации по сварке чугуна

 

Все виды чугуна, кроме белого чугуна, поддаются сварке, но с более низкой степенью свариваемости, чем у стали. Сварку можно выполнять с использованием различных сварочных процессов: кислородно-топливная сварка (OFW), дуговая сварка в среде защитного газа (SMAW), дуговая сварка с флюсовой проволокой (FCAW), дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) и дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW). ).Обычными присадочными металлами являются электроды и стержни на основе железа или никеля для получения высококачественных сварных швов.

 

Рекомендации по сварке чугуна

 

При сварке чугуна основными моментами, которые следует учитывать для обеспечения качественного сварного шва, являются металлургические соображения, соображения прочности, подготовка основного металла, параметры сварки и сварочный присадочный металл. Мы рассмотрим все эти соображения один за другим.

 

1. Металлургические аспекты сварки чугуна

 

А.Зона термического влияния

 

Высокое содержание углерода в чугунах представляет собой серьезную проблему, влияющую на свариваемость чугуна. В процессе производства становится возможным создавать микроструктуры, обладающие полезными механическими свойствами. Однако сварка чугуна характеризуется более высокой скоростью охлаждения по сравнению с производственным процессом. Поэтому во время сварки в околошовной зоне образуются нежелательные микроструктуры, как показано на рисунке ниже.

 

(различные зоны присутствуют в сварных соединениях из чугуна)

 

При сварке околошовная зона (ЗТВ) нагревается до температуры, близкой к температуре плавления.Скорость охлаждения металла шва и ЗТВ очень высока, что приводит к образованию карбидов в ЗТВ; кроме того, высокая температура и высокое содержание углерода в ЗТВ позволяют углероду диффундировать в аустенит (основная металлическая фаза при этой температуре), который при охлаждении образует высокоуглеродистую мартенситную структуру. Мартенситные структуры, состоящие из цементита и мартенсита, хрупкие и вызывают растрескивание как после завершения сварки, так и в процессе эксплуатации.

 

Дуговая сварка вызывает термические циклы в зоне сварки и, следовательно, создает напряжения, поэтому основной металл должен иметь некоторую пластичность, чтобы выдерживать эти напряжения.

Сварка выполняется с использованием утвержденных процедур сварки, в которых учитываются следующие факторы для компенсации термических напряжений во избежание растрескивания:

  • Предварительный и последующий нагрев.
  • Последовательность сварки: обратная ступенчатая, каскадная, блочная и прерывистая.
  • Минимизация разбавления сварочной ванны до нижнего предела, насколько это возможно.
  • Межпроходная проковка.

 

B. Частично расплавленная зона

 

Частично расплавленная зона – это участок основного металла, примыкающий к линии сплавления, который частично расплавлен.Расплавленная часть становится похожей на расплавленный чугун в эвтектической реакции, как показано в зонах на рисунке выше. Типичное быстрое охлаждение при сварке приводит к образованию белого чугуна со сложной структурой из аустенита и мартенсита, первичного карбида и ледебурита. Следовательно, эта зона является самой твердой зоной в сварном соединении.

 

C. Зона сплавления

 

Микроструктура и механические свойства полученного металла шва в зоне сплавления зависят главным образом от выбранного присадочного металла и процентного разбавления присадочного металла основным металлом.

 

Форма графита –  Как обсуждалось ранее, форма графита в разных типах чугуна различна и влияет в основном на свариваемость. Когда углерод присутствует в виде графитовых сфероидов, как в случае ковкого чугуна, или в виде симметричных графитовых розеток, как в случае ковкого чугуна. Обе формы графита будут иметь улучшенную свариваемость по сравнению с чугунами, имеющими графит в виде чешуек, как в случае серого чугуна.

 

2.Соображения по прочности при сварке чугуна

 

Прочность всех металлов шва является показателем прочности поперечного соединения, и это зависит главным образом от присадочного металла, используемого при сварке.

 

3. Подготовка основного металла из чугуна

 

Сварку следует производить на хорошо очищенных поверхностях, свободных от масла, жира и остаточного поверхностного графита, который в основном проявляется в виде литейной корки на отливках. Остаточный графит препятствует смачиванию металла шва основным металлом и должен быть удален перед сваркой для обеспечения полного сплавления и соединения свариваемых деталей.

 

Подготовить поверхность чугунной заготовки можно любым из следующих способов:

  • Операция электрохимической очистки с использованием катализируемого расплава, работающего при температуре 455-510°С в стальном резервуаре.
  • Абразивоструйная обработка стальной дробью, подходящая для подготовки поверхностей из ковкого и ковкого чугуна.
  • Воздействие на свариваемые поверхности окислительного пламени или нагревание, свариваемые детали до 900°C в странно обезуглероживающей атмосфере.

 

4. Переменные для сварки чугуна

 

Во время сварки необходимо учитывать некоторые переменные, чтобы уменьшить возникающие термические напряжения и, следовательно, уменьшить вероятность распространения трещины; эти переменные следующие:

  • Предварительный нагрев.
  • Упрочнение.
  • Термическая обработка после сварки.

 

А. Предварительный нагрев

 

Предварительный нагрев сварного соединения перед сваркой может замедлить скорость охлаждения.Медленная скорость охлаждения становится очень полезной для ограничения твердости ЗТВ, особенно при медленном охлаждении сварного соединения после охлаждения. Кроме того, предварительный нагрев оставляет в сварных соединениях сжимающие напряжения после остывания. Напряжения сжатия очень полезны для предотвращения растрескивания, будь то во время охлаждения или во время эксплуатации заготовки, как показано на следующем рисунке.

 

 

B. Упрочнение

 

Упрочнение — это механическая обработка сварных швов, которая может снять напряжение, уменьшить деформацию и предотвратить растрескивание ЗТВ.Наклеп выполняется с помощью небольших молотков и применяется между проходами сварки.

 

C. Термическая обработка после сварки

 

Термическая обработка после сварки выполняется в основном после сварки для достижения следующих улучшений:

  • Повышение пластичности ЗТВ.
  • Улучшение обрабатываемости металла шва и ЗТВ.
  • Разложить образовавшийся цементит при сварке.
  • Снять все остаточные напряжения из-за сварки.

 

Каждый тип чугуна имеет свои типичные требования к термообработке после сварки, показывающие требуемую температуру нагрева, время выдержки и скорость охлаждения после термообработки после сварки.

 

Снятие напряжения: обработка для снятия напряжения выполняется сразу после сварки путем повышения температуры отливки до диапазона 590-620°C и выдержки при этой температуре ( температура выдержки ) в течение 1 часа/дюйм (толщина сварного соединения) , затем охлаждение до температуры 370°С со скоростью, не превышающей скорости, указанной в следующем стандарте.Процесс снятия напряжения вызывает небольшое снижение твердости, поскольку карбиды стабильны при температуре 590°C.

 

Полный отжиг:  полный отжиг аналогичен снятию напряжений, но температура выдержки выше, около 900 °C, и выдерживается в течение подходящего времени для растворения всех образовавшихся карбидов во время сварки, после чего следует охлаждение до 315 °C со скоростью, не превышающей превышение норм, указанных в следующем стандарте. Процесс полного отжига приводит к максимальному размягчению и снятию напряжений и может привести к снижению прочности, что необходимо учитывать перед выбором этого процесса.

 

Ферритизирующий  Отжиг: Ферритизирующий отжиг проводится сразу после сварки, при котором отливка помещается в горячую печь с температурой 590-650°С на некоторое время. Затем температуру печи повышают до 900°С и выдерживают в течение 2-4 часов. Затем охлаждали до 690°С и выдерживали 5 часов. и затем охлаждают до 590°С в печи. Затем заготовку охлаждают до комнатной температуры в печи или на воздухе.

 

5.Чугунный присадочный металл

 

Выбор присадочного металла зависит главным образом от типа свариваемого чугуна, желаемых свойств сварного соединения и экономических соображений.

 

Присадочные металлы подразделяются на две основные группы:

  • Присадочные металлы на основе железа.
  • Присадочные металлы на основе никеля.

 

A. Чугун Присадочные металлы на основе железа

 

Присадочные металлы на основе железа (электроды) в основном используются в процессе дуговой сварки металлическим электродом (SMAW) и относятся к следующим категориям:

 

Класс ECI: эти электроды состоят из чугунного сердечника, поэтому они называются ECI (электрод – чугун) и в основном используются для сварки серого чугуна; однако электроды класса ECI не подходят для сварки ковкого и ковкого чугуна.

 

Класс ESt (Castarc):  Эти электроды имеют стальной сердечник и графитовое покрытие. Эти электроды вызывают высокие напряжения в сварном соединении, так как усадка стали выше, чем у чугуна. Поэтому кластовые электроды ЭСт применяются в основном при сварочно-ремонтных работах.

 

Электроды с низким содержанием водорода  имеют основное покрытие со стальным сердечником, например E7018, E7016 и E7018 . Из-за разбавления основным металлом чугуна первый проход будет иметь высокое содержание углерода, как высокоуглеродистая сталь, которая является твердой и хрупкой.Поэтому электроды с низким содержанием водорода ограничиваются косметическим ремонтом в неструктурных работах.

 

Электроды из нержавеющей стали: редко используются из-за образования карбидов хрома. Кроме того, электроды вызывают растрескивание из-за различий в прочности и коэффициенте расширения. E308, E309, E310 и E312 являются распространенными электродами, которые можно использовать.

 

B. Чугун Присадочные металлы на основе никеля

 

Присадочные металлы на основе никеля широко используются для сварки серого, ковкого и ковкого чугуна.Тем не менее, их следует использовать с контролем разбавления для предотвращения растрескивания, так как растворимость углерода в никеле низкая (0,02%). Следовательно, при сильном разбавлении в соседнем металле сварного шва будет высокий процент углерода, который при охлаждении вызовет растрескивание из-за ограниченной растворимости.

ENi-CI, ENiFe-CI, ENiFeT3-CI и ERNiFeMn-CI являются распространенными присадочными металлами на основе никеля.

 

Чугунный сварочный электрод на основе сварочных процессов

 

При сварке чугуна используются многие сварочные процессы: дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа SMAW, дуговая сварка металлическим газом GMAW, дуговая сварка под флюсом SAW и сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа TIG.

 

Стержни для дуговой сварки чугуна в среде защитного газа [SMAW]

 

Как упоминалось ранее, используются различные электроды SMAW, как на основе железа, так и на основе никеля. Электроды SMAW классифицируются в соответствии с AWS A5.15 (Спецификация сварочных электродов и стержней для чугуна).

 

Электроды ENiFe-CI предпочтительнее электродов ENi-CI благодаря следующим преимуществам:

  • Производится более прочный и пластичный металл шва.
  • Более терпим к содержанию фосфора.
  • Предотвращение растрескивания линии сплавления как коэффициент расширения разбавленного металла шва.
  • Дешевле, чем электроды ENi-CI.

 

Проволока для дуговой сварки чугуна с флюсовой проволокой [FCAW]

 

В этом процессе используются две основные проволоки: ERNiFeT3-CI и ERNiFe-CI , и они очень похожи, за исключением того, что ERNiFeT3-CI имеет содержание марганца в диапазоне 3-5% для предотвращения горячего растрескивания и улучшения прочность и пластичность металла шва.

 

Проволока для дуговой сварки в среде защитного газа [GMAW]

 

Сварка чугуна GMAW в последнее время осуществляется с использованием сварочной проволоки ERNiFeMn-CI , отличной от проволоки ERNi-CI из-за устранения необходимости предварительного нагрева, поэтому они становятся более экономичными.

 

Стержни для дуговой сварки вольфрамовым электродом [GTAW]

 

Те же присадочные проволоки, что и для GMAW, могут быть использованы для GTAW, но проволока будет иметь форму стержней длиной 1000 мм вместо мотков в GMAW.

 

Расходные материалы для дуговой сварки под флюсом [SAW]

 

ERNiFeMn-CI и ENiFeT3-CI обычно используются в SAW с порошковым флюсом  INCOFLUX6 .

 

 

Каталожные номера:

  • Справочник по сварке AWS. «Материалы и приложения.
  • Кэмпбелл, Дж., Дж. Т. Свидро и Дж. Свидро. «Справочник ASM по процессам формования и литья, том 1A: Наука и технология чугуна».

Как сваривать чугун

Заявление об ограничении ответственности: сайт Welderportal.com поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получить небольшую комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Чугун является одним из наиболее трудно свариваемых металлов. А учитывая хрупкий характер материала и то, что он используется повсюду, от кухни до мастерской, сломанные чугунные детали не являются чем-то необычным. Процесс сварки чугуна имеет несколько потенциальных подводных камней.Это требует большой точности и высокой температуры. Впрочем, если все сделано правильно, это не так уж и сложно. В этой статье мы рассмотрим основы сварки чугуна. Имейте в виду, однако, что это только информационная статья, которая поможет вам понять основы. Не стоит пытаться сварить чугун только на основании краткой интернет-статьи.

Проблемы сварки чугуна. Можно ли сваривать чугун?

Основной проблемой при сварке чугуна является высокое содержание углерода.Как правило, в нем содержится около 2-4% углерода, что примерно в 10 раз больше, чем в большинстве сталей. Преимущество этого заключается в том, что он придает чугуну его характерную твердость, но это достигается за счет пластичности. Чугун не очень пластичный материал. При нагревании или нагрузке он не растягивается и не деформируется. Вместо этого, если все сделано неправильно, он треснет.

Чугунные сплавы

  • Серый чугун. Это самая распространенная форма чугуна. Он более пластичен по сравнению с белым чугуном.Тем не менее, сварщик все равно должен убедиться, что чешуйки графита внутри серого чугуна не попадают в сварочную ванну, поскольку это может вызвать охрупчивание металла.
  • Белый чугун. Белый чугун не выделяет углерод, как графит. Вместо этого он сохраняет его в виде карбида железа. Это делает микроструктуру материала твердой и несвариваемой.

Процесс сварки чугуна

Очистка отливки

Независимо от того, какой сплав вы свариваете, отливку всегда следует тщательно очищать перед началом сварки.Удалите любые материалы с поверхности сплава, очистите от краски, жира, грязи или любого другого постороннего материала. Кроме того, нагревая область сварки, делайте это осторожно и медленно. Это поможет удалить захваченный газ в зоне сварки.

Выбор электрода

Если деталь будет обрабатываться и после завершения сварки, выберите электрод никелевого типа.

Чугун с подогревом

Как мы упоминали выше, чугун подвержен растрескиванию, когда он находится под нагрузкой.Чтобы избежать этих трещин и других дефектов, важно иметь надлежащий термоконтроль сварного шва. Это означает, что требуется надлежащий предварительный нагрев перед началом сварки и медленное охлаждение после завершения сварки.

Типичная температура предварительного нагрева составляет 500-1200 градусов по Фаренгейту. Предварительный нагрев следует проводить медленно и равномерно. Кроме того, убедитесь, что вы не перегреваете деталь. Все, что превышает 1400 градусов, поставит материал в критический температурный диапазон.

Сварка для ремонта чугуна

При сварке чугуна важно помнить, что нужно двигаться низко и медленно.Используйте только слабый ток, что сведет к минимуму остаточное напряжение и примеси. Кроме того, двигайтесь медленно, как стежок. Работайте по одному дюйму за раз и дайте сегменту остыть около 45 секунд, прежде чем переходить к следующему. Это поможет предотвратить перегрев и накопление остаточного напряжения.

После завершения сварки осмотрите его на наличие следов шлака или трещин. Из-за особенностей чугуна трещины все равно будут появляться, даже если вы правильно выполняете все процедуры.Если вы все-таки обнаружите трещины, их можно устранить с помощью герметика. Они также могут заржаветь со временем после возвращения в эксплуатацию.

Если шов в порядке, смахните лишний шлак с помощью щетки для шлака, чтобы сварной шов получился ровным и ровным.

После выполнения этих шагов также важно обеспечить постепенное охлаждение детали. Можно завернуть деталь в утепляющее одеяло или закопать в сухой песок.

Техника сварки

  1. Ручная сварка. Сварка стержнем предполагает работу с плавящимся электродом, покрытым флюсом.Доступны различные электроды, которые можно выбрать в зависимости от области применения. Для сварки чугуна рекомендуется использовать электроды из никелевого сплава. Смесь никеля и железа имеет более низкий коэффициент теплового расширения, что снижает сварочные напряжения и делает ее менее склонной к растрескиванию. В результате получается более прочный и долговечный шов.
  2. Сварка кислородно-ацетиленовая. При кислородно-ацетиленовой сварке вы также используете электрод. Однако дуга генерируется не током, а энергией кислородно-ацетиленовой горелки.Вы можете выбрать чугунные или медно-цинковые электроды для сварки чугуна этой техникой.
  3. Сварка пайкой. Распространенным методом соединения чугунных деталей является пайка. Его преимущество в том, что он оказывает минимальное воздействие на основной металл. Наполнитель прилипает к поверхности чугуна и, поскольку имеет более низкую температуру плавления, чем основной металл, не разбавляется им.

Чтобы гарантировать качественный сварной шов, лучше доверить чугун профессионалу.Однако, выбрав соответствующую технику сварки и правильно подготовив материал, также можно выполнить ремонт сварки на месте. Если вы все-таки решили сделать это самостоятельно, не забывайте о безопасности. Наденьте подходящую защитную одежду и наденьте автоматически затемняющийся шлем для защиты от искр и инфракрасного света дуги.

Как сварить чугун: простые шаги и советы

Чугун может быть сложным для сварки из-за свойств материалов. К сожалению, это часто необходимо из-за растрескивания, связанного с удлинением металла.Не путайте чугун со сталью, так как методы для одного типа чугуна не всегда применимы к чугуну. К счастью, сварка чугуна может быть успешно выполнена при наличии некоторой практики и опыта.

Сварка чугуна требует меньшего нагрева и небольших валиков (1″), чтобы избежать растрескивания

Три важных момента при сварке:

  1. Подготовка – снятие фаски или сверление отверстий до и после трещин, очистка поверхности
  2. Количество тепла – всегда малое и медленное
  3. Выбор правильного стержня – чем больше никеля, тем лучше

Основы из чугунного сплава

Чугунное литье относится к семейству углеродистых сплавов, содержащих около 2.от 4% до 4,5% содержания углерода. Это сплав кремния, углерода и феррума (железа). Твердость углерода делает его одним из наиболее часто используемых материалов в строительном бизнесе. Процент углерода, смешанного с железом, делает чугун желательным сплавом, поскольку он поддается механической обработке, гасит вибрации, имеет низкую усадку и высокую текучесть.

Углерод в чугуне также делает металл хрупким и подверженным растрескиванию при нагрузке. Например, сталь имеет 20% удлинение до растрескивания по сравнению с чугуном, который имеет 1% удлинение.

Что делает чугун одним из самых сложных материалов для сварки, так это довольно необычное поведение. При сварке чугуны не растягиваются и не деформируются при нагреве. Скорее металл может треснуть при воздействии тепла, а затем при охлаждении, что усложняет весь процесс сварки.

Чугун растрескивается при нагрузке или удлинении от 1% до 2%

Чугун Точка плавления

Чугун имеет температуру плавления от 1100° до 1300° по Цельсию (2112° – 2372° по Фаренгейту) из-за высокого содержания углерода.Сталь имеет более высокую температуру плавления – 1450°C (2642°F). Поскольку чугун имеет более низкую температуру плавления, его легче использовать при работе с пресс-формами, трубной арматурой, коллекторами, корпусами клапанов, насосами, трансмиссиями, водяными рубашками, гильзами, головками и блоками двигателей.

Типы чугуна

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных типов сплавов чугуна. Каждый из этих сплавов обладает особыми свойствами, которые могут потребовать различных инструментов и методов сварки для достижения наилучших результатов.

  1. Высоколегированный (изготавливается путем добавления сплавов к ковкому, белому или серому чугуну)
  2. Ковкий
  3. Ковкий
  4. Белый
  5. Серый (наиболее распространен и используется примерно в 90% случаев.Изготовлено из кокса, известняка, стального лома, чугунного лома и чугуна). Название происходит от серого цвета любых трещин или разломов.
Название серого чугуна происходит от цвета изломов или трещин в железе.

Общий состав серого чугуна:

  • Silicon 2% – 2,4%
  • углерода 3% – 3,25%
  • марганец. 6% – 0,7%
  • фосфора .2% Максимум
  • серу .2% Максимум
  • остаток железа

чугун не может быть согнуты или выкованы в определенную форму, иначе металл треснет.Он поддается механической обработке и устойчив к износу.

Чугун Идентификация

Чугун можно идентифицировать по следующим свойствам:

  • Нет видимых сварных швов
  • Видна линия литья из двух половин формы
  • Скол металла с помощью молотка и зубила. Если металл сколется мелкими осколками, то это чугун. Если вы видите один сплошной скол, то металл стальной.
  • Испытание на искру дает слабые красные искры, за которыми следуют желтые звезды.Сталь производит небольшие искры на конце.

Методы сварки чугуна: дуговая, TIG или MIG

Хотя можно использовать все три метода, мы рекомендуем Arc для домашней сварки.

MIG: Для MIG требуется газовая смесь аргона (80 % аргона, 20 % двуокиси углерода) и никелевая проволока.

TIG: Как и MIG, используйте никелевую проволоку. Подробные инструкции смотрите в этом видео.

ARC: ARC прост в использовании и подходит для базового ремонта. Используйте высококачественные никелевые стержни с содержанием 99%.Можно использовать состав с 55% никеля, что дешевле. Идите с 99%, если можете.

Подготовка к сварке чугуна

При соединении двух деталей создайте скос под углом 45°. Оставить 1/3 толщины материала по глубине внизу
  1. Очистите металлическую поверхность с помощью химикатов или щетки. Тщательно удалите краску, ржавчину, жир и масло.
  2. Удаление литой корки с обеих сторон сварного шва (примерно 25/32″ или 20 мм).
  3. Удалите любые дефекты, такие как пористость, усталость металла, трещины и пузыри.
  4. Просверлите отверстия диаметром 1/8 дюйма примерно на расстоянии 1/8 дюйма от каждого конца ремонтируемой трещины. Отверстия будут препятствовать расширению трещины за пределы трюмов в процессе ремонта.
  5. U-образная или V-образная форма трещины с помощью электрода для строжки или шлифовального станка. Паз должен быть 90°. При сварке деталей излом должен быть под углом 45°. Оставьте 1/3 дюйма толщины ниже буквы «V». Электродная строжка является наиболее эффективным методом.
  6. Кромки или острые углы должны быть закруглены, особенно если вы собираетесь обрабатывать поверхность или заполнять ее после сварки.Цель состоит в том, чтобы предотвратить чрезмерное плавление основного материала в процессе сварки.
  7. При шлифовке зоны сварки удалите весь углерод (графит), который находится на поверхности, чтобы он не стал частью сварочной ванны.
Перед сваркой просверлите отверстие на каждом конце трещины, чтобы избежать дополнительного повреждения основного металла

Методы сварки

Существует три метода сварки чугуна. Какой из них вы выберете, зависит от задачи.

  1. «Холодная» электродуговая сварка : используется на больших деталях, где свариваемый объект не может быть предварительно полностью нагрет, что делает этот подход наиболее распространенным.
  2. Горячая сварка (электродуговая, кислородно-ацетиленовая сварка, пайка твердым припоем) – используется для деталей, которые можно предварительно нагреть сварочной горелкой, например, для мелких деталей. После сварки детали нуждаются в медленном охлаждении до комнатной температуры. Охлаждение может помочь, если после сварки детали погружаются в золу, песок или кизельгур.
  3. P полимерный ремонт : используется, когда металл окисляется, делая невозможной «горячую» сварку. В этом случае используется такой продукт, как пластиковая сталь.

Кислородно-ацетиленовая сварка (горячая сварка)

Кислородно-ацетиленовая сварка — это тип сварки, используемый для небольших деталей, которые можно нагревать горелкой (называется газовая сварка ).

Этот тип сварки выполняется с использованием следующих этапов:

  • Во-первых, вы должны отрегулировать кислородно-ацетиленовое пламя в соответствии с требованиями к поверхности. Слишком слабое пламя может привести к хрупкому сварному шву. С другой стороны, сильное пламя может привести к растрескиванию чугуна. Вы должны оставаться между этими двумя спектрами.
  • Держа горелку в правой руке, а присадочный стержень в левой, непрерывным движением начните сварку от правого края листа к левому.
  • Для идеального результата пламя перемещается из стороны в сторону или совершает круговые движения, чтобы смесь хорошо перемешивалась. Присадочный стержень следует перемещать вперед и назад вдоль пластины.
  • Продолжайте делать это до тех пор, пока не увидите корпус без трещин и утечек!

Сварка MIG — еще один полезный метод, однако он может быть дорогостоящим из-за использования специальной железоникелевой проволоки. Тем не менее, у него есть преимущество: чистый сварной шов без каких-либо остатков или беспорядка после сварки.

В качестве альтернативы можно использовать проволоку MIG из нержавеющей стали, хотя окончательные результаты могут иметь некоторые отклонения.

Как уже упоминалось, этот метод используется, когда детали нельзя предварительно нагреть или их сложно демонтировать.

Ступени для холодной сварки чугуна

«Холод» при холодной сварке чугуна относится к низкому нагреву, необходимому для основного металла.

Рекомендуемая сила тока

Низкая сила тока необходима, чтобы избежать глубокого сплавления между основным материалом и наполнителем.Причина, по которой избегают глубокого плавления, заключается в том, чтобы графит и образующийся в результате карбид железа не попадали в сварочную ванну. Рекомендуемая сила тока:

Рекомендации по току холодной сварки

Эти рекомендации предназначены для ручной или плоской сварки. При использовании потолочной сварки уменьшите приведенные ниже цифры на 5–10 %. При вертикальной сварке уменьшить на 5%.

Размер электрода

2,5 (3/32″)

3,2 (1/8″)

4,0 (5/32″)

5,0 (13/64″)

Приблизительная сила тока

50- 80

70- 110

100- 140

130- 170

Параметры не точны и зависят от машины, загрузки линии и размера задания.Попробуйте выполнить пробную сварку, чтобы определить, не слишком ли велика сила тока, что приводит к раскалению электрода докрасна. Цель состоит в том, чтобы использовать как можно более низкую силу тока.

Чугунные электроды

Используйте самый большой электрод, соответствующий размеру канавки, но не используйте электрод настолько большой, что вы не сможете попасть в канавку. Электрод большего размера уменьшит подводимое тепло относительно количества используемого присадочного металла.

Никелевые электроды (AWS A5.15 E Ni-Cl): Используйте этот тип электрода, если чугун старый, тонкий, или пропитан маслом.Используйте это только для «смазывания» сторон чугуна, чтобы создать поверхностное уплотнение. Затем закончите с железно-никелевым электродом.

Железоникелевые электроды (AWS A5.15 E NiFe-Cl-A) : Используются для соединения стали и чугуна, нержавеющей стали и медных сплавов. Используется для обработки чугуна, подверженного внезапным нагрузкам, вибрациям и напряжениям.

Электроды для строжки

Размер наконечника электрода:

Если вы видите пористость в первом валике, переключитесь на электрод меньшего диаметра, меньшую силу тока и более высокую скорость сварки.Цель состоит в том, чтобы уменьшить подвод тепла к основному материалу.

Полярность

Различные полярности (прямая, обратная, переменный ток) по-разному влияют на плавление и тепловложение основного материала.

Прямая полярность постоянного тока: Этот тип полярности подключается к отрицательному полюсу и приводит к сильному подводу тепла к основанию. В свою очередь , вызывает чрезмерное копание и плавление. Чрезмерное плавление приводит к попаданию примесей в сварной шов, что снижает качество сварного шва.

Обратная полярность : Этот тип электрода обеспечивает неглубокую и широкую зону сварки с минимальным содержанием газов, серы, фосфора и графита.Это также уменьшает образование карбидов железа.

При использовании постоянного тока лучше всего использовать электрод обратной полярности. Однако, если утюг загрязнен, вы можете попробовать более сильный нагрев с прямой полярностью.

Использование обратной полярности постоянного тока (электрод к положительному полюсу) позволит вам получить неглубокое поле с минимальным содержанием газов, серы, фосфора и графита. Используйте только прямую полярность (электрод к отрицательному полюсу) Должна быть зарезервирована для сильно загрязненного чугуна
Длина дуги

Следует использовать максимально короткую дугу, чтобы снизить напряжение и свести к минимуму нагрев основного материала.Было бы полезно использовать длинную дугу во время первого прохода, а затем уменьшить размер дуги.

Сварка чугуна

Как уже упоминалось, тепловложение должно быть сведено к минимуму, чтобы уменьшить вероятность растрескивания. Металл чрезвычайно хрупок и растрескивается при удлинении от 1% до 2%.

НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ длинные непрерывные валики. с максимальной длиной 1 дюйм (25 мм). Не плетите и используйте только для «вымывания» отложений.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ размахивать электродом более чем на 1/2 диаметра электрода в каждую сторону от направления сварки.После размещения шарика заполните кратер и извлеките электрод обратным движением.

Используйте молоток с круглым бойком, чтобы отбить буртик, пока он горячий. Это растянет кровать и избавит от стресса. Приготовьтесь, начиная с задней части кратера, к тому месту, с которого вы начали. Используйте умеренные удары, чтобы была лишь небольшая вмятина. Сильные удары могут привести к трещинам. Можно использовать небольшой пневматический молоток.

После первой бусины нельзя ставить следующую бусину до тех пор, пока к первой бусине можно будет прикоснуться голой рукой.Если вы чувствуете ожог, это слишком жарко. НЕ СПЕШИТЕ.

Вы можете размещать семена на расстоянии друг от друга, чтобы избежать накопления тепла. Это называется скиповой сваркой и подходит для больших работ/длинных трещин.

НЕ наращивайте валики друг на друга. Вместо этого используйте пошаговый подход, когда каждая бусинка перемещается на 1 дюйм за раз.

Рекомендуется пошаговый подход, при котором ни один валик не должен быть длиннее 1″.

Не торопитесь и используйте «холодный» метод, если можете. Используйте высококачественный электрод, достаточно большой для обработки канавки.

Часто задаваемые вопросы

Какой сварочный пруток вы используете для сварки чугуна?

Чугун чаще всего сваривают с использованием прутка из чистого никеля или ферроникеля. Ферроникель состоит из 47% никеля и 53% стали и дешевле.

Можно ли использовать сварочный аппарат MIG для сварки чугуна?

Да, но не рекомендуется. Вы можете использовать Arc, TIG или MIG. Никелевая проволока MIG стоит дорого, но ее можно использовать с 80% аргоном и 20% углекислым газом. Никелевая проволока TIG — единственный вариант для этого типа сварки.Предпочтительным методом является дуговая сварка с использованием стержней из 99% никеля. Вы можете использовать стержни из 55% никеля, но они имеют более низкий коэффициент расширения.

Как лучше всего сваривать чугун?

Хотя вы можете использовать сварку TIG, MIG или ARC, мы рекомендуем ARC. Предварительно нагрейте чугун перед сваркой и медленно нагревайте сварку.

Можно ли сваривать или паять чугун?

Да, чугун можно сваривать или паять. Пайка часто используется для восстановления и обработки деталей. Рассмотрите возможность использования покрытых флюсом прутков для пайки Lincoln Electric диаметром 1/8″, поскольку они хорошо сплавляются с чугуном.

Справочная электронная книга

Сварка чугуна — Turlock, CA

Мы хотим поделиться с вами некоторыми фактами о сварке чугуна. Эти истины легко понять, чрезвычайно важно знать, но, по иронии судьбы, они почти не известны в мире сварщиков.

Около 40 % работ по ремонту литья, которые мы выполняем в нашем сервисном отделе, выполняются с помощью той или иной процедуры сварки. Несмотря на то, что мы являемся мировым лидером и единственным в мире комплексным поставщиком материалов для сшивания металлов, мы также являемся единственной компанией, которая на самом деле говорит вам правду и непредвзято.Некоторые виды ремонта требуют сварки в печи, а некоторые требуют сшивания металлом.

Самое главное, что вы должны понять, это то, что электросварка чугуна на самом деле является самым худшим решением, которое вы можете принять, пытаясь отремонтировать треснувшую чугунную деталь. Если вы хотите полностью испортить свою деталь, сварите ее дуговой сваркой с никелевым стержнем. Чугун не может растягиваться и выдерживать сжатие и затвердевание, вызванные сваркой литых изделий с предварительным нагревом ниже 1200°F.Марка сварочной проволоки не имеет большого значения. Именно тепло вызывает изменения в самом чугуне. Конечно, никелевый сварной шов поддается механической обработке, но чугун станет таким же твердым, как сверло или метчик, и поэтому будет препятствовать надлежащей обработке, которая часто требуется. 50% ремонтов литья, которые мы видим, были выполнены дуговой сваркой с катастрофическими результатами, часто обходящимися владельцу как минимум в два раза дороже, чем должный ремонт. Сварку чугуна не следует проводить даже опытным сварщикам без многолетнего обучения сварке в высокотемпературной печи.Чугун требует предварительного нагрева не менее 900 ° F для пайки и 1300 ° F для сварки плавлением.

Если вы хотите знать, почему и как правильно, читайте дальше.

Прежде чем мы перейдем непосредственно к фактам, нам нужно разработать с вами “влияние”. Если вы еще не знакомы с нашей компанией и богатым опытом, лежащим в основе наших знаний, у вас может возникнуть соблазн не принимать во внимание информацию, которой мы хотим с вами поделиться. Поэтому эта страница посвящена объяснению причин, по которым вы должны слушать, учиться и преуспевать.Если вы уже знаете нас и верите в нас, перейдите по ссылкам внизу страницы. Гэри Дж. Рид является изобретателем запатентованных процессов и разработчиком запатентованных продуктов и процедур, используемых и производимых LOCK-N-STITCH Inc. . За более чем тридцать пять лет он накопил свой практический опыт ремонта отливок: отказы, тестирование и разработка, сбор металлургических данных и результатов. Никто другой не внес большего вклада и не имел большего опыта, чем Гэри.Многие конкуренты нашего сервисного отдела покупают у нас расходные материалы. За годы работы Гэри лично сварил более 5000 отливок размером от менее одного фунта до более двадцати тонн. Он обучил сотни людей со всего мира. По состоянию на октябрь 2005 г. у Гэри было двадцать выданных патентов США и еще много иностранных патентов, выданных или находящихся в процессе выдачи, а также множество других патентов, находящихся на рассмотрении в США и за рубежом. Его технологии были использованы в миллионах успешных ремонтов.

Благодаря своему опыту и способности обучать других, многие считают Гэри Рида наиболее квалифицированным специалистом, способным составить мнение о том, что происходит при нагреве чугуна.

Так как один человек, очевидно, не может сделать все это, компания LOCK-N-STITCH Inc. выросла, чтобы удовлетворить растущую потребность в хорошей информации и отличных продуктах для ремонта трещин. LNS является специализированным производителем. Мы производим все инструменты и расходные материалы для сшивания и ремонта нити, которые мы продаем, включая наши запатентованные метчики.У нас есть современный станок с ЧПУ для механической обработки и шлифовки с высококвалифицированными машинистами, программистами, инспекторами и персоналом управления технологическим процессом. Но мы начинали с ремонтной мастерской и до сих пор являемся ремонтным предприятием. Наши специалисты по ремонту — это те, с кем вы разговариваете, когда звоните в службу технической поддержки. И можете ли вы придумать лучшую исследовательскую лабораторию для производителя, чем ежедневно использовать его собственные продукты? Если это не сработает у нас, это не сработает у вас. Мы проверяем и доказываем продукцию и знания Гэри при каждом ремонте, который выполняем.Каждый довольный клиент нашего сервисного отдела помогает нам удовлетворить клиентов производственного отдела. LNS предоставляет правильные инструменты, правильные ответы, правильный опыт и правильные советы, когда у вас треснула или повреждена отливка.

Внимательно прочитайте следующую информацию. Спросите себя, не звучит ли это правдой. На самом деле, как только вы действительно это поймете, вы поймете, что уже знали большую часть (если не все) этого. Вы просто не собрали все это в концептуальный пакет.Теперь вы можете взять свой собственный опыт и интерпретировать его немного по-другому. Когда вы примените свое новое понимание к концепции сварки чугуна, вы никогда больше не будете делать ошибок.

Вспомогательный материал для сварки чугуна

Влияние предварительного нагрева на пластинчатый серый чугун для сварки поверхностным слоем с плазменной дуговой порошковой сваркой и процессами сварки в среде инертного газа с дуплексной сталью в качестве присадочного материала метод выбора.Для максимально экономичного производства можно использовать серый чугун с пластинчатым графитом. Тем не менее, коррозия, кавитация и абразивные материалы могут привести к необходимости использования более высоколегированных базовых материалов, что приведет не только к снижению литейных свойств, но и к увеличению производственных затрат, поскольку дорогие сплавы также присутствуют в областях, не подвергающихся воздействию среды (ссылки 1,2,3). За счет поверхностного слоя, расположенного в зонах воздействия коррозии, кавитации и истирания, можно снизить затраты, увеличив эффективность и срок службы детали (4,5,6,7,8,9,10,11).

Чугунный сплав определяется как сплав на основе железа и углерода, содержащий более 2,06 % углерода по весу. Углерод откладывается в преимущественно ферритно-перлитной структуре в виде графита. Добавляя легирующие элементы, такие как марганец, можно изменить геометрическую форму этих отложений, что приведет к различным механико-технологическим свойствам. В то время как термическая обработка может изменить металлическую матрицу, а также свойства чугуна, геометрические формы графита не меняются.Важной проблемой в поверхностном слое чугунных материалов является графит, который может проявляться в вермикулярной, сферической или пластинчатой ​​форме, являющийся источником углерода, который диффундирует в другие области материала, что способствует образованию мартенситных и ледебуритных структур. Ссылка 12). По этой причине свариваемость чугуна зависит от его исходной матричной структуры, химического состава, механических свойств, процесса сварки и условий работы (ссылка 13). При сварке чугуна на металлографических поперечных сечениях наплавленных валиков можно выделить три зоны: зону сплавления (FZ), где основной металл смешивается с присадочным материалом, характеризующаяся высокими скоростями охлаждения с образованием очень твердых и хрупких микроструктур. .Зона частичного расплава (ПМЗ) граничит с ЗП и образована участком матрицы основного металла вблизи расплавленных в ходе сварочного прохода первичных графитов. В зоне термического влияния (ЗТВ) пиковая температура поднимается выше критической точки. Плавления нет, но матрица при нагреве превращается в аустенит. Во время охлаждения происходит множество преобразований микроструктуры (ссылки 13,14,15).

Образование карбидных, ледебуритных и мартенситных структур в различных зонах наплавленного валика способствует образованию трещин в основном материале благодаря достигаемой высокой твердости (ссылка 15).В качестве общей процедуры для предотвращения образования этих трещин рекомендуется термическая обработка до и после сварки (ссылки 13, 14, 15, 16). Температура предварительного нагрева обычно находится в диапазоне 300-600 °C. Согласно (ссылка 17), температура предварительного нагрева 540 °C необходима для значительного снижения твердости в FZ и HAZ при сварке серого чугуна электродами из мягкой стали. Однако для улучшения обрабатываемости сварного чугуна также необходима термообработка после сварки (PWHT).Очень медленные кривые охлаждения могут предотвратить образование эвтектических карбидов во время затвердевания в PMZ, в то время как типичные температуры предварительного нагрева часто имеют тенденцию увеличивать количество и непрерывность карбидов, а не уменьшать их образование (ссылка 14).

Во избежание затвердевания и образования трещин в ЗТВ необходимо длительное время охлаждения, что может быть достигнуто за счет предварительного нагрева и высокой подводимой энергии на единицу длины (рис. 1) (ссылки 12, 16, 18). Тем не менее, это противоречит требованию низкого разбавления.

Рис. 1

Образование трещин в ЗТВ при наплавке чугуна

Сварочные процессы

Для сварки поверхностным слоем чугуна уже известно много способов, которые подходят, например, газопорошковая сварка, плазменно-дуговая сварка (PTA ) сварка, сварка металлическим электродом в среде инертного газа (МИГ), а также ручная дуговая сварка металлическим электродом (ММА) штучным электродом (ссылки 12, 16, 18, 19, 20). Обычно разбавление до 10-15% рекомендуется для хорошей сварки поверхностей, чтобы сохранить требуемые свойства материала поверхности сварного шва (ссылка 21).Помимо процесса PTA, процесс сварки MIG в его варианте, называемом холодным переносом металла (CMT), кажется подходящим из-за его низкого тепловложения и переноса материала в короткой фазе для создания этих поверхностных слоев. В предыдущих работах (ссылки 22, 23) было обнаружено, что процесс MIG-CMT подходит для выполнения сварных швов на сером чугуне с низким разбавлением и повышением его коррозионной стойкости за счет покрытия дуплексной нержавеющей сталью.

Процесс СМТ представляет собой модифицированный вариант режима переноса металла с коротким замыканием, характеризующийся низкими уровнями энергии, достигаемый за счет комбинации электронного регулирования и принудительного втягивания сварочной проволоки для улучшения отрыва капель.Этот улучшенный вариант классического процесса с короткой дугой известен уже много лет (ссылка 24). Во время фазы дуги ток и напряжение и, следовательно, длину дуги и подводимое тепло можно регулировать для обеспечения образования ванны расплава и плавления присадочного материала. На следующей фазе короткого замыкания используется комбинация электронного управления током и механического втягивания проволоки, чтобы обеспечить перенос расплавленной присадочной проволоки с уменьшенным разбрызгиванием, а также уменьшенный ток для повторного зажигания дуги.С помощью процесса MIG-CMT были получены поверхностные слои на никелевых сплавах с разбавлением 3%, что свидетельствует о его пригодности для сварки плакировкой с низким подводом тепла с использованием проволоки для получения плакировки сварного шва (ссылка 25).

С другой стороны, процесс порошковой дуговой сварки с плазменным переносом (PTA-P) характеризуется наличием вспомогательной дуги, возникающей между вольфрамовым электродом и сужающим соплом. Эта вспомогательная дуга имеет ток от 5 до 50 А, и ​​ее цель состоит в том, чтобы обеспечить ионизированную плазму для зажигания основной дуги (рис.2). Основная дуга характеризуется столбчатой ​​формой и высоким уровнем энергии. Наполнитель в виде порошка добавляется через отверстия рядом с основным дуговым отверстием в сужающем сопле. На процесс влияет морфология частиц порошка. Сферические частицы предпочтительнее частиц неправильной формы, так как они плохо питаются (ссылка 26). Однако стоимость производства сферических частиц высока, так как они производятся в процессе распыления с участием азота или аргона (ссылки 27, 28).Количество отверстий и их расположение в сужающем патрубке различаются в зависимости от производителя изделия (рис. 2). Этот процесс сварки характеризуется получением низких уровней разбавления, например, от 3 до 8% для сплава Stellite 6 (ссылка 29). Процесс PTA-P считается сложным в настройке процесса сварки из-за множества параметров, которые необходимо учитывать для получения сварного шва. Основными параметрами являются: диаметр электрода, диаметр сужающего сопла, расход плазмообразующего, защитного и транспортного газов и скорость подачи порошка.

Рис. 2

Схема процесса плазменно-дуговой сварки (ПТА) с порошком в качестве присадки: (1) основной материал, (2) вольфрамовый электрод, (3) электрическая цепь вспомогательной дуги, (4) основная дуга электрическая цепь, 5 – сопло защитного газа, 6 – подача газа и порошка, 7 – сужающее сопло, 8 – плазмообразующий газ, 9 – катодное зажимное устройство, 10 – дежурная дуга, 11 – основная дуга, ( 12) расплавленная ванна, (13) поверхностный слой, (14) подача плазмообразующего газа, (15) подача защитного и питательного газа, (16) подача порошка, (17) колебание (ссылки 30, 31)

Защитный газ в сварочные процессы, помимо выполнения важной задачи изоляции расплавленной ванны от атмосферы, имеют и дополнительные эффекты (не менее важные, чем основная функция), такие как стабилизация дуги, управление рабочим и переносом металла, влияние на геометрию, механические свойства и металлургические характеристики сварного шва.Теплопроводность каждого защитного газа напрямую влияет на эффективность термоядерного синтеза. На рисунке 3 сравнивается теплопроводность аргона, гелия и их смесей, при этом отмечается, что при температурах выше 15 000 К теплопроводность гелия значительно увеличивается по сравнению с аргоном. Аргон при атмосферном давлении и температуре 20 000 К имеет теплопроводность, близкую к 2,64 Дж/м·с·К, а чистый гелий при тех же условиях имеет теплопроводность 40 Дж/м·с К (ссылка 32).Следовательно, гелий обладает более высокой теплопроводностью, что приводит к более высокому тепловому воздействию на основной металл, что облегчает сварку материалов с высокой теплопроводностью и позволяет использовать более высокие скорости сварки. По сравнению с аргоном гелий образует более крупные и круглые сварные швы в процессе MIG, однако не обязательно с большей глубиной проникновения (ссылка 33).

Рис. 3

Теплопроводность инертных газов при давлении 1 атм. Адаптировано из (Ref 32)

Цель исследования

Целью данной статьи является изучение поведения серого чугуна с пластинчатым графитом с использованием дуплексной нержавеющей стали в качестве наполнителя и наблюдение за поведением трещин на сварных швах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *