Stroy-m.org

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы сварки чугуна

Способы сварки чугуна. Холодная сварка чугуна. Дуговая сварка. Сварка стальными электродами.

Сварку чугуна применяют в ремонтных целях и для изготовления сварнолитых конструкций. К сварным соединениям чугунных деталей в зависимости от типа и условий эксплуатации предъявляют требования по механической прочности, плотности (водо- и газонепроницаемость) и обрабатываемости режущим инструментом. Обеспечить эти требования при сварке весьма сложно из-за физико-химических особенностей чугуна.

Трудности, возникающие при сварке чугуна, обусловлены, как правило, низкой стойкостью металла сварного соединения против образования трещин и плохой его обрабатываемостью на механических станках. Указанные особенности чугуна являются следствием нарушения сплошности его металлической основы включениями графита, а также склонностью его к отбелке и закалке даже при небольших скоростях охлаждения. Эти свойства чугуна определяются высоким содержанием в нем углерода.

Соединение чугунных деталей между собой выполняют газовой, термитной, литейной, дуговой и электрошлаковой сваркой и пайкой. Сварку ведут без подогрева (холодная сварка), с местным и общим подогревом. Для дуговой сварки используют угольные, графитовые, стальные и легированные электроды, а также электроды из цветных металлов. Подготовку мест под сварку выполняют механическим или огневым способом. Для удержания расплавленного металла сварочной ванны (чугун жидкотекуч) применяют специальные формовки. Формовочная масса имеет следующий состав: кварцевый песок, замешанный на жидком стекле,- 40%, формовочная земля — 30% и белая глина — 30%.

Подготовленная к сварке деталь подвергается общему или местному нагреву до температуры 350-450°С, иногда Для особо сложных деталей — до 550-600°С.

Сварку выполняют как на переменном, так и на постоянном токе, величину тока подбирают из расчета 50-90 А на 1 мм диаметра электрода.

Дуговая сварка угольным электродом. При дуговой сварке угольным электродом применяют в качестве электродов угольные или графитовые стержни. Присадочным материалом служат прутки чугуна, а для защиты и раскисления ванны применяют флюс, состоящий из технической безводной буры (Na 2 B 4 O 7 ), прокаленной при температуре около 400°С и растертой в порошок. Иногда в качестве флюса применяют смесь, состоящую из 23% технической буры, 27% соды (Са 2 СO 3 ) и 50% азотнокислого натрия (NaNO 3 ).

Дуговая сварка чугунным электродом. В качестве электродов применяют литые стержни диаметром 8-12 мм, на стержни наносят специальные графитизирующие покрытия. Сварку ведут на постоянном токе при обратной полярности как в горячем, так и в холодном состоянии. В состав покрытия входит графит, ферросилиций, термит, мрамор, алюминий (порошок), титановая руда и жидкое стекло.

Наплавка и сварка по способу Ростовского института инженеров транспорта. Наплавку выполняют чугунным электродом диаметром 7-8 мм по слою гранулированной шихты. Применение большого тока, графитизаторов и защитного слоя шихты приводит к тому, что наплавленный металл получается мягким и обрабатывается обычным режущим инструментом. Отсутствие закалки в металле шва и в переходных зонах основного металла объясняется значительным разогревом основного металла и замедленным охлаждением. Этот способ занимает промежуточное положение между горячим и холодным способами сварки чугуна. Шихта состоит из чугунной стружки (30%), ферросилиция (20%), алюминия (30%) и силикокальция (12%), основой служит жидкое стекло.

Холодная сварка чугуна — это сварка без местного или общего подогрева изделия. Сварку выполняют стальными электродами, электродами из цветных металлов и из аустенитного чугуна.

Сварка стальными электродами. При этом способе сварки для образования прочного наплавленного металла в чугунное изделие завертывают шпильки, которые впоследствии обваривают. Такой способ применяют при ремонте тяжелых и громоздких чугунных деталей. При сварке чугуна стальными электродами металл шва обычно содержит повышенное количество углерода, вследствие чего имеет высокую твердость и подвержен образованию кристаллизационных и холодных трещин. Для снижения твердости металла шва при сварке стальными электродами применяют два способа.

Первым способом снижают в металле шва содержание углерода, для чего уменьшают глубину проплавления основного металла или процесс сварки ведут по слою окислительного флюса, содержащего до 30% окалины и выполняющего функцию окислителя углерода.

Вторым способом получают химический состав и структуру металла шва, близкую по химическому составу и структуре серого чугуна, что достигается нанесением на стержень из углеродистой стали толстого графитизирующего покрытия, содержащего 30% ферросилиция и 30% графита.

Сварка чугуна электродом: какие электроды для этого можно использовать

Содержание:

  • Электроды для холодной сварки чугуна.
  • Особенности сварки чугуна электродом.
  • Самостоятельное изготовление электродов для сварки чугуна.

Чугун – это один из тех материалов, сварка которых вызывает немало трудностей. Даже опытные профессионалы-сварщики говорят о том, что добиться качественного соединения, когда ведется сварка чугуна электродом, совсем не просто. Причина этого кроется в высоком содержании в составе чугуна углерода, который находится в свободном состоянии.

В процессе сварки часть углерода просто выгорает, вследствие чего в металле шва образуются поры. Кроме того, сама структура чугуна неоднородна, поэтому в материале легко образуются трещины. А в процессе сварки происходит закаливание металла в месте шва и в прилегающей к нему зоне. Формированию качественного шва препятствует и жидкотекучесть материала в расплавленном состоянии. Все это и приводит к тому, что предсказать результат процесса сварки, когда речь идет о чугуне, порой практически невозможно. Особенно это актуально, если процесс производится в домашних условиях, где нет возможности применить специальное оборудование, технологии и сварочные материалы.

В промышленных условиях сварка чугуна ведется горячим способом, то есть свариваемые детали разогревают до 600-650 градусов Цельсия с помощью специального оборудования. Понятно, что в домашних условиях такое невозможно, поэтому здесь чаще всего применяется холодная сварка специальными электродами, когда деталь достаточно разогреть до 150 градусов Цельсия или не греть вовсе.

Электроды для холодной сварки чугуна.

Для того чтобы холодная сварка чугуна электродом привела к качественному результату, необходимо применять специальные электроды. В их состав обязательно входит медь или никель. Эти металлы как основа для «чугунных» электродов выбраны не случайно. Никель отлично растворяется во входящем в состав чугуна железе и при этом не образует никаких соединений с углеродом. Вследствие этого чугун при сварке не отбеливается, а сварной шов не закаляется, оставаясь достаточно мягким и поддающимся обработке. Углерод при этом практически не выгорает, так что никаких трещин или пор в материале шва не появляется.

Медь в процессе сварки также не соединяется с углеродом. Правда, и растворения ее в железе не происходит, из-за чего сварной шов при применении медных электродов получается более твердым и менее однородным.

Отечественные производители выпускают сегодня немало марок специальных электродов, предназначенных для работы с чугуном. Самые распространенные из них:

  • ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 – основу этих электродов составляют медные стержни, а обмазка изготавливается из железного порошка;
  • ОЗЖН-1, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4 – это никелевые и железно-никелевые электроды, в составе которых содержание никеля доходит до 90%;
  • МНЧ-2 – в состав электродов входит медь, никель и железо.

Из этого списка наивысшие отзывы получили электроды марки МНЧ-2 – при их применении получается самый качественный сварной шов, который легко поддается обработке. Но эти электроды являются самыми дорогостоящими, и выпускается их совсем немного. Поэтому говорить о том, что их можно легко купить в любом магазине, не приходится.

Особенности сварки чугуна электродом.

Конкретные режимы сварки для каждой марки специальных электродов, как правило, указываются на их упаковке. Чаще всего речь идет о применении постоянного тока обратной полярности. Кроме того, существуют и общие правила, которых следует придерживаться в процессе выполнения работы.

Главное из них – глубина проплавления металла в процессе сварки должна быть минимально возможной. А для этого необходимо соблюдение трех условий:

  • использование для сварки небольшого тока;
  • применение электродов с минимально возможным диаметром;
  • наложение коротких швов.

При ведении сварки необходимо учитывать, что детали разогреваются даже в том случае, если предварительный их подогрев не производился. И для того чтобы избежать закаливания металла шва и окружающей его зоны, необходимо после выполнения каждого шва делать перерыв. Это позволяет охладить рабочую зону до температуры примерно 60 градусов С.

Самостоятельное изготовление электродов для сварки чугуна.

Как уже упоминалось, специальные электроды для сварки чугуна – довольно дефицитная продукция. Но такие электроды можно изготовить и самостоятельно. Для этого потребуется медная проволока диаметром от 3 до 5 мм марки М2 (М3), а также обмазка. В состав этой обмазки входит довольно много различных компонентов, так что проще всего ее изготовить, взяв за основу обмазку обычных стальных электродов (УОНИ 13/55, ОЗС-2). Порядок изготовления электродов следующий:

  • Со стального стержня электродов обмазка снимается, толчется, смешивается с равным количеством железного порошка (можно использовать и опилки стали), после чего в полученную смесь добавляется силикатный клей (жидкое стекло). Консистенция полученного таким образом состава должна напоминать сметану.
  • Медная проволока зачищается с помощью наждачки и обезжиривается.
  • Подготовленные отрезки проволоки окунаются в емкость с обмазкой, которая в результате должна покрыть проволоку примерно на 1,5 мм. На данном этапе надо следить за тем, чтобы время обработки каждого электрода было одинаковым – это поможет добиться и одинаковых их характеристик.
  • Далее электроды необходимо высушить на воздухе, разместив их вертикально.
  • После окончания сушки полученные электроды надо прокалить до 200–250 градусов С. Для этого можно использовать плиту или духовой шкаф.
Читать еще:  Что лучше полипропилен или металл для отопления?

В результате всех этих действий получаются электроды, по своим характеристикам напоминающие фирменную продукцию марки ОЗЧ-2 или ОЗЧ-6.

Медно-железный самодельный электрод можно сделать и из стального электрода марки УОНИ 13/45 или АНО-4. Для этого на электрод прямо поверх обмазки наматывают медную проволоку, диаметр которой составляет 1,5–2 мм. Количество проволоки для обмотки выбирается таким образом, чтобы ее общая масса была больше массы стального стержня электрода примерно в 4–5 раз.

Обратите внимание! Использовать для обмотки проволоку из латуни ни в коем случае нельзя. Дело в том, что при нагревании она будет выделять в воздух ядовитые пары входящего в ее состав цинка.

Полученный таким образом электрод можно использовать при сварке небольших повреждений в деталях, не подвергающихся большой нагрузке.

Cварка чугуна электродами – технология, виды стержней

Изделия из чугуна, как известно специалистам, очень плохо соединяются методом сварки, а также отличаются повышенной хрупкостью. Между тем, сварка чугуна может быть эффективно выполнена с использованием специальных электродов.

Процесс сварки чугуна электродом

Основные сложности процесса

Сложность сварки чугуна объясняется в первую очередь химической структурой и свойствами этого материала. Чугун, как известно, является сплавом, содержащим железо и углерод, в составе которого дополнительно присутствуют как примеси (сера, фосфор, марганец, кремний), так и легирующие добавки (хром, алюминий, магний, ванадий, никель и др). Те марки данного металла, которые не содержат легирующих добавок и не подвергаются термической обработке, отличаются невысокой прочностью и твердостью. Детали из такого металла, кроме того, очень хрупкие.

Плохая свариваемость чугуна объясняется целым рядом факторов. К ним относятся следующие:

  • В сварочной ванне происходит окисление различных элементов, в том числе и кремния, в результате на ее поверхности образуются тугоплавкие оксиды. По причине своей тугоплавкости такие оксиды приводят к образованию в зоне соединения непроваренных участков.
  • Место соединения охлаждается очень быстро, и в структуре металла образуется цементит, который отличается повышенной твердостью. Участки металла с цементитной структурой, которые называются отбеленными, очень сложно поддаются дальнейшей механической обработке.

На фото изделие из чугуна после сварочных работ

  • Чугун относится к категории жидкотекучих материалов, в расплавленном состоянии из него очень сложно сформировать соединение и удержать металл в его зоне. Если посмотреть на видео процесса сварки чугуна, то заметно, как металл буквально вытекает расплавленными ручейками из-под электрода.
  • При осуществлении сварочных работ с чугуном необходимо обеспечивать равномерный нагрев, а также охлаждение деталей. Если пренебречь этими требованиями, то велик риск появления трещин в зоне соединения.
  • В расплавленном состоянии такой материал, как чугун, склонен к активному выделению газов, что приводит к пористости сварного шва.

Выполнение сварки чугуна электродами

Технология сварки чугуна предполагает использование угольных или покрытых электродов для чугуна, применение инверторов, а также газосварочных аппаратов. Если для сварки чугунных деталей используется газовая горелка, то для формирования шва применяется присадочный материал.

По типу формируемого шва технологии сварки чугуна разделяют на три категории:

  • сварочный шов формируется с использованием цветных металлов, а также их сплавов;
  • для получения шва используется низкоуглеродистая сталь;
  • шов формируется из чугуна.

По способам предварительной подготовки деталей технологии сварки чугуна бывают:

  • без предварительного нагревания деталей (так называемая холодная сварка);
  • с предварительным нагревом деталей до 450 градусов;
  • с предварительным нагревом до 650 градусов.

Подогрев чугунных деталей перед сваркой позволяет защитить их от появления участков с отбеленным металлом и минимизировать риск возникновения трещин в зоне соединения. Данная технология позволяет придать чугуну в области сварного шва те же характеристики, что и у основного металла. Холодная технология востребована в тех случаях, когда шов формируется за счет использования электродов, стержни которых изготовлены из цветных металлов или стали.

Процентное содержание элементов в электродах из чугуна марки А и Б

При предварительном подогреве применяют электроды, изготовленные из чугуна (марки «А» и «Б»). Работы выполняются на токах с большим значением и в непрерывном режиме, что очень важно иметь в виду. Даже если необходимо выполнить большой объем работ по сварке одной конструкции, то они не прекращаются, что обеспечивается за счет задействования нескольких специалистов, работающих посменно.

Кроме этого, электроды для сварки чугуна могут быть и угольными с диаметром стержней от 8 до 20 мм. В таком случае работы выполняются на токе прямой полярности, а руки сварщика защищаются от теплового излучения специальным щитком, закрепленным на держателе.

Хотя технология горячей сварки и является безальтернативной во многих ситуациях, она имеет ряд существенных недостатков. К ним, в частности, относятся:

  • высокая стоимость технологического процесса;
  • его продолжительность по времени;
  • трудоемкость работ по выполнению такой сварки (так как требуется равномерный нагрев всей поверхности деталей и формовка мест соединения).

Виды электродов для сварки чугуна

Электроды, используемые для соединения деталей из чугуна, классифицируются в первую очередь в зависимости от материала, из которого выполнен их стержень. Такими материалами могут быть:

  • проволока, изготовленная из легированных сталей;
  • сварочная проволока из углеродистой стали;
  • прутки, выполненные из чугуна;
  • медная проволока (или выполненная из сплавов этого металла).

Электроды по чугуну, изготовленные из стали, покрываются специальным составом, который в обязательном порядке содержит ферросилиций. Использование такой присадки в обмазке электрода дает возможность получить сварочный шов, состоящий из серого чугуна. Как правило, такие электроды применяются для сварки несложных деталей, которые не испытывают серьезных нагрузок при эксплуатации.

Такими электродами нередко выполняется сварка чугуна также и в домашних условиях. Прежде чем выполнять такую сварку, лучше всего посмотреть обучающее видео, что даст возможность ознакомиться с основными нюансами процесса. Опытный специалист может получить плотный и надежный шов даже при помощи таких электродов.

Электроды, которые изготавливаются из стальной проволоки, имеют маркировку Св-08 и Св08А. Кроме этого, используются электроды следующих марок:

  • ЭМЧС — электроды с сердечником из низкоуглеродистой стали. Многослойное покрытие таких электродов выполняет одновременно несколько функций: защищает зону сварки, образует газ, формирует шлак и легирует металл шва. При применении таких электродов нет необходимости в предварительном нагреве деталей из чугуна. Между тем использование таких электродов для чугуна возможно лишь для соединения деталей, толщина которых не превышает 10 мм.
  • ЦЧ-4 — наиболее распространенный тип электродов, используемых для соединения деталей, изготовленных из чугуна. Покрытие таких электродов содержит в своем составе компоненты, которые активно вступают в химическую реакцию с углеродом, в результате чего образуются карбидные соединения, не растворяющиеся в железе.
  • МНЧ-1 — электроды, стержень которых изготовлен из монель-металла, представляющего собой сплав никеля (60–70%) и меди (25–30%). Сварочный шов, сформированный из такого металла, характеризуется повышенной устойчивостью к образованию трещин и обладает хорошей обрабатываемостью. Кроме того, такие электроды способствуют графитизации металла шва, а также уменьшают в нем количество растворенного углерода, что минимизирует риск формирования цементитной структуры (отбеливания).

Электрод для сварки чугуна МНЧ-2

  • Электроды, стержни которых изготовлены из чугуна. Такие электроды выпускаются с покрытиями двух типов. Первые из них состоят из смеси углекислого бария (24%) и карборунда (55%), которые соединяются жидким стеклом. Второй тип обмазки изготавливается из компонентов графитообразующей группы.

Электроды для сваривания чугуна также изготавливаются и из стержней комбинированного типа. В частности, это могут быть:

  • cтержни из сплава железа и меди, в качестве их покрытия используется специальная смесь УОНИ-13, соединенная с железным порошком;
  • стержни, состоящие из одного или двух медных прутков, соединенных в пучок со стальной проволокой;
  • медные электроды с жестяной оплеткой.

Решая вопрос, какими электродами воспользоваться, следует учитывать как характеристики металла деталей и их геометрические характеристики, так и требования, которым должны удовлетворять готовые соединения. В процессе электросварки следует придерживаться всех требований и правил безопасного проведения сварочных работ.

Горячая сварка чугуна. Полугорячая сварка чугунных изделий

Горячей сваркой чугуна принято называть сварку, выполняемую с обязательным предварительным подогревом, в отличии от холодной сварки чугуна. Предварительный подогрев снижает контрастность температур между основным и наплавляемым металлами и это способствует уменьшению термических напряжений, возникающих при сварке. Кроме того, скорость остывания металла по окончании сварки замедляется и это препятствует отбеливанию чугуна и положительно влияет на качество сварки.

Отличие горячей сварки чугуна от полугорячей

Отличие горячей сварки чугуна о полугорячей заключается в том, что при горячей сварке наплавляемый металл находится в жидком состоянии по всей площади сварного шва. Естественно, такое возможно только при наплавке небольших объёмов металла. При больших габаритах свариваемых деталей невозможно весь наплавленный металл поддержать в жидком состоянии. Расплавленным остаётся лишь небольшая область завариваемого участка.

Читать еще:  При какой температуре можно штукатурить стены внутри дома

Технология и особенности свариваемости чугуна горячим способом

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

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

Предварительный подогрев при горячей сварке чугунных изделий

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

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

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

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

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

Электроды для горячей сварки чугуна

При сварке чугуна горячим способом, в большинстве случаев, используют чугунные электроды по ГОСТ 2671. Самые распространённые марки А и Б, их химический состав, в %, приведён в таблице:

Особенности сварки чугуна

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

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

Разделы сварочного каталога к теме » Особенности сварки чугуна » :

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

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

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

Особенности сварки чугуна — причины, по которым она затруднена :

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

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

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

Избежать этих затруднений при сварке чугуна можно двумя способами :

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

Далее рассмотрены особенности сварки чугуна с помощью различных технологий.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читать еще:  Системы дополнительного отопления с установкой насосов и радиаторов

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

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

Технология сварки чугуна электродами. Описание процесса

Офицальный представитель

Made in Germany

  • Главная
  • Новости
  • Статьи
  • Время сварки
  • Контакты
  • Плазменная резка
  • Сварочное оборудование
  • Автоматизация и роботизация
  • Галерея проектов
  • Технологии

Статьи о сварке

  • Сварочные процессы
  • Ручная дуговая сварка
  • Аргонодуговая TIG сварка
  • Полуавтоматическая MIG/MAG сварка
  • 10 ошибок сварочного процесса и простые пути их решения
  • Сварочное оборудование и материалы
  • Подбор оптимального сварочного аппарата
  • Как выбрать сварочный инвертор
  • Как выбрать сварочный инвертор (продолжение)
  • Цикл сварки, ПВ
  • Сварочная горелка для полуавтомата
  • Сварочные контактные наконечники и сопла для сварки
  • Выбор сварочного защитного газа
  • Правильный выбор сварочной проволоки
  • Важное средство защиты — сварочная маска
  • Сварка металлов
  • Электродуговая сварка стали
  • Сварка нержавеющей стали
  • Сварка алюминия
  • Сварка чугуна
  • Сварка титана и его сплавов – технология и особенности
  • Сварка меди и медных сплавов
  • Автоматизация и роботизация
  • Автоматизация сварки: гибкая или фиксированная система?
  • Сварка балок
  • 5 положений при выборе, эксплуатации и техническом обслуживании сварочного позиционера
  • Задание реалистичных целей для проектов роботизированной сварки
  • Роботизированная TIG сварка
  • Технология тандем сварки
  • Промышленные роботы. Сварочные роботы в автоматизации процессов
  • Сварочные роботы и бережливое производство
  • Разное о сварке
  • Основные виды сварных соединений и швов
  • Виды дефектов сварных швов и методы их устранения
  • Электродуговая сварка труб
  • Плазменная резка металла
  • Индивидуальные средства защиты сварщика
  • Сварочная дуга и ее характеристики
  • Предназначение подающего механизма для полуавтоматической электросварки
  • Контактная сварка
  • Виды контактной сварки
  • Устройства для ручной точечной сварки

Читайте также.

  • Управление затратами на расходные материалы для плазменной резки

Рассылка новых материалов

ПОДПИСЫВАЙСЯ вКонтакте!

Сварка чугуна — технологии и особенности

  • размер шрифта уменьшить размер шрифта увеличить размер шрифта
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Чугун является сплавом железа, который имеет значительное содержание углерода в составе. Содержание углерода колеблется от 2% до 6%. Этот процент примерно в 10 раз больше, чем в других сплавах, например, таких как кованое железо или сталь.

В процессе литья чугун образуется относительно легко, и это выглядит следующим образом:

— Сначала обычное железо, которое было очищено в доменной печи, выливается в форму и смешивается с требуемым количеством углерода.

— Процесс перемешивания происходит тогда, когда железо находится в полу расплавленном состоянии. Температура расплавленного металла составляет около 790°С. Это предотвращает углерод от сжигания и помогает смешаться с основным железом.

— Полученному чугуну позволяют постепенно остыть.

— Процесс охлаждения делает поверхность чугуна гладкой и защищает его от растрескивания. Углерод, который присутствует в расплавленном железе, образует хлопья графита в сплаве, что придает чугуну хрупкость. Если процесс охлаждения нарушить, то в чугуне могут появиться трещины.

Особенности сварки чугуна

Чугун имеет ряд специфических свойств и особенностей, которые требуется принимать во внимание перед его сваркой и требуют применения специальных технологий.

    Высокие скорости охлаждения чугуна. Это приводит к так называемому «отбеливанию», когда на поверхности образуется слой белого хрупкого чугуна, который является необрабатываемым.

Низкие пластические свойства чугуна. Делает чугун способным к перенапряжениям и в результате сварки могут образовываться трещины.

  • Выгорание углерода при сварке. В результате выгорания образуется окись CO, которая способствует образованию пор при сварке.
  • Хотя чугун имеет множество применений, его особенность быть хрупким становится основной головной болью, когда дело доходит до ремонта объектов из чугуна. Ниже приведены некоторые из процессов, которые окажутся полезными при ремонте и сварке чугуна.

    Технологии сварки чугуна

    Перед сваркой и ремонтом литья из чугуна, всегда желательно, чтобы поверхность под сварку была гладкой и чистой. Чистота поверхности обеспечивает очень хорошее качество сварки, а также защищает чугун от растрескивания. Сварка чугуна может осуществляться в двух направлениях:

      С подогревом — горячая сварка чугуна

  • Без подогрева — холодная сварка чугуна
  • Сварка чугуна с предварительным подогревом – горячая или полугорячая

    Технология сварки чугуна с подогревом, как правило, используются в тяжелой промышленности. Концепция применения подогрева делает процесс сложнее, так как для него требуется специальное оборудование для подогрева.

    В большинстве случаев изделие под сварку нагревается до температуры от 250 до 650°С. Следует избегать нагрева более 750°С, когда металл переходит в стадию расплавления.

    После того, как металл достигает требуемой температуры, начинают его сварку на малых токах, чтобы минимизировать перемешивание и остаточные напряжения.

    Большое внесение тепла при сварке также может привести к растрескиванию. После сварки изделие должно охлаждаться постепенно. Для постепенного охлаждения изделие следует поместить в песок или накрыть при помощи специальных изоляционных материалов.

    Холодная сварка чугуна – без предварительного нагрева

    При технологии холодной сварки (без подогрева) очень важно иметь хороший контроль над сварочной дугой и делать как можно короткие сварочные швы. Самый лучший вариант, чтобы швы были длиной не больше 25 мм. Также очень важно, чтобы они остывали постепенно.

    Процессы электродуговой сварки чугуна

    • Ручная дуговая сварка электродами

    Аргонодуговая сварка

  • Полуавтоматическая сварка
  • Ручная дуговая сварка чугуна покрытыми электродами

    Существует четыре типа электродов, которые могут быть использованы для ручной дуговой сварки чугуна: чугунные электроды, электроды с медной основой, электроды с никелевой основой и стальные электроды. Для использования каждого из этих типов электродов есть свои причины и особенности: обрабатываемость, прочность и пластичность шва после сварки.

    При сварке чугунными электродами, необходим разогрев детали до температуры в диапазоне от 120 °C до 425 °C, в зависимости от размера детали. Обычно чугунные электроды бывают диаметром от 6 до 15 мм, и сварочный ток для них требуется от 200 до 600 Ампер. Лучше использовать электроды малого диаметра и относительно низкие токи сварки.

    Существует два типа электродов с медной основой: электроды из сплава олова (ECuSn) и электроды из сплава алюминия (ECuAl). Электродами из сплава олова производят производить пайку с получением швов с хорошей пластичностью. Алюминиевые электроды применяют для получения более прочного сварного шва.

    Существует три типа электродов с никелевой основой. Первый тип (ENiFe-CI) содержит около 50% никеля, второй (ENiCI) содержит около 85% никеля и тип (ENiCu) содержит никель и медь. Применение этих электродов дает примерно одинаковые результаты. Эти электроды могут быть использованы для сварки без подогрева, но рекомендуется нагрев до 40 °C.

    Стальные электроды (E-St) не рекомендуются для сварки чугуна, если сварочный шов будет впоследствии механически обрабатываться. Этот тип электродов должен использоваться только для мелкого ремонта.

    Технология полуавтоматической MIG MAG сварки

    Для сварки чугуна может использоваться и MIG MAG процесс. При этом процессе может быть использовано несколько типов сварочной проволоки, в том числе:

    Стальная проволока (E70S-3) с использованием смеси газов 80% Ar + 20% CO2.

    Никелевая проволока (ENiCu-B) с использованием 100% аргона для защиты.

    Кремний бронзовая проволока (ECuZn-C) с использованием 100% аргона (50% аргона +50% гелия).

    Технология полуавтоматической сварки MIG MAG аналогична другим процессам. Так как требуются малые токи, то и диаметр сварочной проволоки должен быть соответственно минимальным.

    Особенности аргонодуговой TIG сварки чугуна

    Сварка чугуна в аргоне (TIG) возможна, но этот процесс очень сложный. Чугун содержит большое количество углерода, от 2% до целых 6%. Это содержание углерода, как говорилось выше, делает чугун очень хрупким и очень сложно свариваемым. При сварке чугуна требуется соблюдение технологии и тщательный контроль температуры для обеспечения качества сварного шва и предотвращения образования трещин.

    При сварке аргоном используются никелевые присадочные прутки. Они являются наиболее предпочтительными и популярными для TIG сварки чугуна. Так же применяются в качестве присадки алюминиево бронзовые прутки, которые намного дешевле. Но их использование не рекомендуется, если деталь впоследствии будет подвергаться тепловому воздействию.

    Как и при любом другом процессе, при сварке аргоном необходимо соблюдать ряд требований:

      — поверхность места сварки должно быть тщательно очищено от пыли и ржавчины

    — деталь перед сваркой аргоном должна быть предварительно нагрета, чтобы предотвратить возможность трещин

    — сварка должны вестись на низких токах короткими участками сварочного шва, чтобы контролировать температуру и препятствовать образованию трещин

    — каждый сварочный шов требуется простукивать молотком для снятия остаточных напряжений

  • — после окончания сварки необходимо, чтобы изделие остывало медленно и постепенно
  • Итогом данной статьи можно сделать следующие выводы

    Сварка чугуна является достаточно сложным процессом, используется холодная или горячая сварка, электроды, сварка аргоном или полуавтоматом. Если использовать правильную технологию и учитывать особенности, указанные выше, можно добиться оптимальных результатов. А, следовательно, и отличного качества сварки.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector