Произодство и продажа бетона, пескобетона, кладочного раствора

  • ПРОДАЖА И ДОСТАВКА БЕТОНА

    Бетон | Москва | Щапово

  • ПЕСКОБЕТОН

    Пескобетон | Москва | Щапово

  • ЩЕБЕНЬ

    Продажа щебня в Московской области (Щапово)

  • ПЕСОК

    Продажа песка в Московской области (Щапово)

  • КЛАДОЧНЫЙ РАСТВОР

    Кладочный раствор в Подмосковье (Щапово)

+7(926)381-13-78
+7(985)999-71-40

+7(916)213-50-95

  КРУГЛОСУТОЧНО

­

Особенности сварки чугуна


Статьи по теме

Сварка большинства видов сталей в домашних условиях особого труда не представляет при наличии необходимого оборудования. Но если вы планируете сварить чугун, который является наряду со сталью основным конструкционным материалом, то могут возникнуть некие сложности. Основная неудача при процедуре сварки чугуна своими руками состоит в низком качестве сваренного соединения, что объясняется насыщенной закалкой металла в области сварного шва  -другими словами с увеличением хрупкости чугуна в этой области и появлении трещин.

Содержание:

Чугун как сплав

Чугун известен как железоуглеродистый сплав, в нем содержание углерода больше – от 2 до 6%. Подобное высокое содержание углерода провоцирует то, что углерод в чугуне, в отличие от стали, находится в свободном состоянии. В чугуне также присутствуют кремний, сера, марганец и фосфор, при этом фосфора и серы в чугунном материале больше, нежели в стали. В легированном чугуне содержатся добавки молибдена, ванадия, никеля и хрома.

Например, углерод в самом распространенном и применяемом сероватом чугуне существует в виде включения графита (вспомните, что чугун мажется), которое и обуславливает его нехорошую свариваемость. Также углерод может присутствовать как цементит. И зависимо от вида добавок различают белый, серый и ковкий чугун.

Долговечность черного металла, к которым причисляют и чугун, делает его лучшим материалом для создания решеток, ворот, а также предметов украшения дома. Чугунные батареи и трубы, которые сегодня можно отыскать практически в каждом доме, хоть и заменяют современными вариантами, и цена сварки чугуна падает, но ценность данного материала не уменьшается от этого.

Особенности сварки чугуна

Чугун является широко применяемым конструкционным материалом, который отличается дешевизной, высокой обрабатываемостью и хорошими литейными свойствами. Но высокая хрупкость и низкая прочность чугуна провоцируют выход из строя в процессе эксплуатации многих деталей, изготовленных из него.

Сварщики-практики полагают, что плохая свариваемость чугуна объясняется строением структуры материала в изломе. Чугун, который имеет тонкодисперсный излом серого окраса, сваривается легче, чем чугун, у которого излом отличается крупнозернистой структурой и темный цвет. Сварке фактически не поддаются промасленные чугуны и чугуны, которые подвергались воздействию брутальных сред.

По своему химическому составу, физическим свойствам и структуре чугун относят к ограниченно свариваемым сплавам. Поэтому всегда нужно учитывать следующие особенности сварки чугуна:

  1. Чугун – жидкотекучий материал, поэтому его сварку осуществляют в нижнем положении.
  2. При выгорании углерода в сварном шве образуются поры.
  3. Низкая пластичность металла приводит к существенным внутренним напряжениям и возникновению закалочных структур, которые способствуют образованию трещин.
  4. В расплавленном состоянии чугун окисляется с формированием тугоплавкого окисла, температура плавления которого выше, чем у чугуна.

Главная сложность, которая зачастую сопровождает электросварку и ручную дуговую сварку чугуна, – возникновение холодных трещин. Специалисты, которые работают с данным материалом, тщательно изучают общий состав чугуна, наличие и долю углеродных вставок. Подобрав правильный режим работы, получится избежать неприятных последствий.

К технологическим мерам, которые направлены против появления трещин, относят: предупреждение перегрева чугуна при сварке, что достигается использованием электродов малого диаметра, проведением сварки малым током или вразброc; уменьшение напряжений, которые возникают в результате усадки металла швов или наплавки, получаемых проковкой в горячем состоянии и уменьшением объема наплавленного чугуна.

Подготовка к сварке

Помните, что непосредственно до сварки, несмотря на метод сварки чугуна, нужно всегда делать подготовку кромок деталей, что соединяются, или разделывать дефектные места. Кромки скашивают вручную с помощью слесарного зубила или переносного наждачного круга с гибким валом. Для избегания отколов чугун нужно срубывать тонкими слоями, потому что толщина стружки должна быть не больше 0,8-1 миллиметра.

Разделывают дефектные места до незапятнанного металла с использованием зубил, шаберов, шарошек, сверл, размеры которых зависят от габаритов недостатка, формы изделия и необходимости создания комфортных условий для работы.

При процессе разделки дефектных мест на деталях из чугуна нужно соблюдать следующие правила:

  • Ведут строго разделку по трещине.
  • Засверливают несквозные трещины на расстоянии 10 миллиметров от их концов сверлом, который имеет поперечник на 1-2 миллиметра больше ширины трещины, и до металла их вырубают.
  • Сквозные трещины нужно разделывать с одной или двух сторон, все определяется толщиной металла и удобством проведения разделки.
  • На трещины, которые друг от друга расположены слишком близко, принято наваривать заплатку, как на пробоины.

При проведении заварочного ремонта пробоины ее края нужно сгладить, срубая остроугольные выступы зубилом. Поверхность детали зачистите на расстоянии 30 миллиметров от краев пробоины с помощью наждачного круга. Потом вырежьте из низкоуглеродистой листовой стали заплатку нужной толщины и формы. Заплатка должна перекрывать любую пробоину со всех боков на 15-20 миллиметров.

Для уменьшения напряжений, которые возникают в материале при процессе сварки чугуна в домашних условиях, нужно у заплатки отбортовать края на угол 30 градусов. Заплатку помещают на изделие отбортовкой к чугунному материалу и приваривают внахлестку.

Разновидности сварки чугуна

Электродуговую сварку чугуна в критериях производства осуществляют жарким способом, в рамках которого свариваемые детали предварительно нагреваются до температуры 650 градусов по Цельсию. Существует и холодный способ, когда перед сваркой детали нагревают всего лишь до температуры 250 градусов или не нагревают вообще.

Горячая сварка чугуна

Технология горячей сварки чугуна намного сложнее холодного решения, однако она помогает избавиться от риска формирования трещин в переходных областях швов. При сварке старайтесь равномерно прогревать поверхность изделия, потому что причиной разломов и трещин становится чрезмерно большая разница температур основного элемента и шва.

Перед нагреванием деталей их следует закрепить в жестком каркасе, чтобы устранить напряжение, которое может привести в процессе сварки к возникновению трещин. Если нагрев чугунных изделий носит местный характер, то не обязательно использовать жесткий каркас. Детали принято нагревать при помощи установок индукционного нагрева с использованием токов промышленной частоты. Помимо этого, вы их можете нагреть в горнах, используя пламенные горелки или паяльные лампы.

При заварке дефектов, что располагаются на краях детали или сварке сквозных трещин, рекомендуется использовать графитовые формы, что предотвращают вытекание из сварочной ванны жидкого металла. Формы принято готовить с помощью графитовых пластинок, которые соединяются формовочной смесью, состоящей из кварцевого песка, что смочен жидким стеклом. Подогрев делают с целью, чтобы равномерно происходило охлаждение готового изделия для предотвращения возникновение трещин.

Непосредственно перед сварочными работами нужно подготовить дефектное место — тщательно очистить от пыли и грязи и разделить для образования полостей для обеспечения хорошего доступа для манипулирования электродами в зоне сварки.

При работе строго следуйте технологии сварки чугуна: соблюдайте объем расплавленного чугуна во время сварки и размешивайте его концом присадочного стержня или электрода. Охлаждать деталь стоит постепенно. Заваренное место не должно слишком быстро остывать, его стоит засыпать древесным углем, сухим горячим песком или охладить в печи. Мелкие детали остывают 3 - 40 часов, более крупные - до 5 суток.

Для защиты и раскисления ванны применяют флюсы на борной основе – к примеру, техническую безводную буру, прокаленную при температуре 400 градусов. Данный способ сварки на сегодняшний день считается по качеству самым совершенным. Однако имеет горячая сварка чугуна и свои недостатки – тяжелые условия труда и кропотливость процесса.

Холодная сварка электродами

В обыденных условиях, когда отсутствует особое нагревательное оборудование, а необходимость проведения сварки металла носит эпизодический нрав, подходящей является процедура прохладной сварки чугуна особыми электродами. Для этого широко используются электроды ОЗЧ-2 со стержнем из меди, что покрыты особым составом, а также электроды МНЧ-2, стержень которых выполнен из сплава никеля, железа, меди и марганца.

Металл, который наплавляется электродами МНЧ-2, обработке резанием лучше поддается, но подобные электроды являются очень дефицитными и дорогими. Дешевыми являются электроды ОЗЧ-2, их просто изготовить без посторонней помощи, просмотрев видео о сварке чугуна.

Электрод ОЗЧ-2 – это медный стержень, который имеет электродное покрытие, содержащее 50% металлического порошка, 27% мрамора, 7% плавикового шпата, 4,5% кварц, 2,5% ферромарганца, 6% ферротитана, 2,5% ферросилиция, 0,5% соды. Не пугайтесь большого числа компонент, потому что при изготовлении самодельного электрода можно использовать готовое покрытие.

Порядок создания электродов для сварки чугунного материала следующий. Зачистите отрезки медной проволоки перед нанесением на изделие покрытия и обезжирьте любым органическим растворителем. Сколите покрытие с железных сварочных электродов, размельчая его и соединяя в соотношении 1:1 со стальным порошком или небольшими железными опилками.

После этого перемешайте все кропотливо с водянистым стеклом. Вертикально в полученную сметанообразную смесь обмокните отрезки проволоки из меди и извлеките их медлительно из обмазочной массы, чтобы избыток успел стечь. В данном случае толщина слоя покрытия должна быть не меньше 1,5-2 миллиметров. Электроды сначала сушат в вертикальном положении на воздухе, а затем при температуре 250 градусов по Цельсию прокаливают, используя для этого, к примеру, духовку плиты.

Сварку чугуна самодельными электродами проводят недлинной дугой, используя при этом неизменный ток — на оборотной полярности. Неотклонимыми являются перерывы для остывания металла до температуры 50 градусов. При поперечниках электродов 3-5 миллиметров значение сварочного тока достигает 90-180 Ампер. Чтобы обеспечить высококачественную сварку, шов необходимо накладывать маленькими участками, что имеют длину по 30-50 миллиметров, и проковывать сходу после сварки, это предупреждает появление в сварном шве трещин.

Если у вас совсем нет времени для создания электродов, то помните, что в бытовых условиях хорошие результаты обеспечивает сварка чугуна с помощью комбинированных медно-стальных электродов. Последние изготавливают, навивая поверх электродов с покрытием, созданных для варки стали, спираль из латунной или медной проволоки, что имеет поперечник 1,5-2 миллиметра. Масса подобной спирали должна в 4-5 раз быть больше веса железного стержня электрода.

При использовании комбинированных электродов по технологии холодной сварки чугуна нельзя сильно разогревать свариваемые детали из чугуна, поэтому процесс проводят на малом сварочном токе небольшими участками «вразброс» с проковкой молотком приобретенных швов и перерывами для остывания обрабатываемого изделия.

Газопламенная сварка чугуна

Несмотря на существование многих способов сварки чугуна, самым надежным остается газовая сварка, которая позволяет добиться качественной наплавки, которая будет сходна по свойствам с основным материалом. Подобную методику, как правило, используют с целью устранения повреждений, к примеру, прикрепления оторванной части конструкции, восстановления поврежденного отверстия.

При проведении газопламенной сварки просто выполнить более равномерный и неспешный нагрев или остывание детали из чугуна. В итоге на границах шва и в металле шва создаются для графитизации углерода более подходящие условия, сводится к минимуму возможность возникновения внутренних напряжений.

Но обычно технология ручной дуговой сварки чугуна газом предполагает проведение обогрева изделия. Проводят местный обогрев пламенем горелки перед рабочим процессом. В качестве присадочного металла принято употреблять литые чугунные прутья. Ведут сварку обыкновенным или науглероживающим пламенем, используя флюсы из буры или консистенции: 56% буры, по 22% поташа и соды.

Отличный результат демонстрирует сварка чугунного материала газовым пламенем с использованием прутьев из латуни, температура плавления которой ниже, чем у чугунного материала. Процесс проводят с участием флюса из буры или борной кислоты и буры, которые взяты в равном количестве. Кромки трещин, что разделаны под угол 80 градусов, нужно нагреть до температуры 900 градусов, посыпать флюсом и с использованием латунного прута облужить кромки. Всю разделку после этого необходимо заполнить латунью, не расплавляя чугун.

Таким образом, чугуном называют сплав железа с углеродом, содержание которого составляет 2 - 6,7%. Именно подобный состав обуславливает возникновение трудностей при сварке чугуна. В связи со значительной трудоемкостью данного процесса, особенно это касается крупногабаритных изделий, рекомендуется учитывать особенности сварки деталей из чугуна и преимущественно пользоваться технологией холодной сварки.  

strport.ru

Как варить чугун: особенности сварки, чем можно, каким током, как сваривать ковкий, наплавка

Главная страница » О сварке » Как правильно варить » Как варить чугун

Чугун — сплав, основными компонентами которого являются железо и углерод, а дополнительными — легирующие добавки и примеси. По своей структуре чугуны делятся на серые и белые.

Белый чугун на изломе имеет белый или светло-серый цвет, отсюда и название данного вида. Углерод находится в белом чугуне в виде цеменита. Белый чугун не поддается механической обработке из-за своей хрупкости и высокой твердости; в производстве различных изделий применяется редко; сварке не подлежит.

Из белого чугуна посредством отливки и длительной термообработки при температуре 1000°С получают ковкий чугун. Данный вид благодаря своим технологическим и механическим свойствам используется при производстве различных деталей, способных выдерживать ударные и вибрационные нагрузки. Ковкий чугун применяется при строительстве автомобилей, сельскохозяйственных машин, судов, станков и т.д. Поэтому исполнителям важно знать, как варить ковкий чугун.

Высокопрочные чугуны получают посредством добавления в сплав легирующих добавок; используются при изготовлении ответственных деталей в машиностроении, высокопрочных труб.

Излом серого чугуна обладает серебристо-серым цветом, весь углерод в его составе содержится в виде графита. Данный вид отлично обрабатывается режущим инструментом; широко применяется как конструкционный материал; характеризуется хорошими литейными свойствами; высокой износостойкостью; обладает способностью гасить вибрации.

Недостатки: пониженная прочность и высокая хрупкость.

Особенности сварки чугуна

На фото: пора в сварочном валике

Чугун обладает рядом специфических характеристик, которые влияют на сварочный процесс:

  • Высокая скорость охлаждения чугуна приводит к «отбеливанию» — на поверхности образуется слой белого чугуна, который является хрупким и необрабатываемым.
  • Неправильный выбор температурного режима может вызвать перекалку сплава в околошовной зоне, что приводит к образованию трещин.
  • Активное образование газов в сварочной ванне может привести к пористости сварных швов.
  • Высокая текучесть чугуна усложняет формирование шва, так как расплавленный металл вытекает из ванны.
  • Неравномерный нагрев и охлаждение вкупе с хрупкостью сплава может вызвать образование трещин.
  • Окисление кремния приводит к появлению на поверхности сварочной ванны тугоплавких оксидов, что приводит к появлению непроваренных участков.

Несмотря на множество трудностей сварка чугуна распространена как при ремонте изделий, так и при исправлении брака чугунного литья, а также при изготовлении сварно-литых конструкций. Наличие специфических характеристик требует того, чтобы исполнитель точно знал, чем можно варить чугун. Ведь от этого зависит не только удобство и комфорт во время сварочных работ, но и получение качественного и надежного соединения.

Сварка по чугуну: подготовка

Вырезанная трещина

Технология сварки чугуна должна включать грамотный этап подготовки, предотвращающий появление дефектов в будущем.

Трещины в чугунных изделий имеют глубокую и тонкую структуру. Для достаточной проварки дефекта необходимо разделать трещины на всю глубину. Разделка может осуществляться вырубкой или шлифованием (механические способы); дуговой или кислородной строжкой или резкой (термические способы).

Длина разделки должна превышать длину трещины на 5-6 мм. с обеих сторон. Разделка должна плавно выходить на поверхность. Глубина разделки сквозных трещин должна быть на 1-2 мм. меньше толщины изделия. Глубина разделки несквозных трещин должна превышать глубину её расположения не менее чем на 1-2 мм. После разделки концы трещин необходимо засверлить. Если засверлить трещины нет возможности, то нужно их вырезать, а концы — закруглить.

Чтобы предотвратить перекалку чугуна следует произвести грамотную разделку кромок, которая способствует равномерному нагреву рабочей поверхности. Скосы кромок толстостенных деталей должны составлять 45 градусов.

Важно! Кромки не должны иметь острых углов.

Зачистка свариваемой поверхности от загрязнений проводится наждачной бумагой, болгаркой, щеткой с металлическими ворсинками, пескоструйкой. Устойчивые и сильные загрязнения можно удалить с помощью пламени горелки.

При работе с тонким металлом требуется применять графитовые формы. Они выполняют функцию подкладки под изделие. Это позволяет поддержать прогретый участок и сохранить первоначальную форму детали.

Технологии сварки чугуна

В зависимости от отсутствия или наличия предварительного подогрева, а также величины температуры прогрева выделяют следующие технологии сварки чугуна:

Горячая сварка применяется, в основном, в промышленных и производственных условиях. В домашних условиях очень сложно прогреть изделие до температуры в 600-650°C, так как для этого необходимо специальное оборудование. Данная технология помогает избежать образования трещин в наплавленном металле.

Исполнитель должен стараться равномерно нагревать чугунные детали. Разница температур основного изделия и шва может привести к разломам. Перед нагреванием свариваемые конструкции нужно закрепить для устранения напряжения, которое может привести к образованию трещин. Следует избегать нагрева свыше 750°C. При воздействии таких высоких температур металл переходит в стадию расплавления.

Видео

Посмотрите ролик, где профессионал сваривает развалившуюся на части чугунную деталь используя электрод УОНИ-13/55.

Полугорячая сварка применяется как в промышленных, так и в домашних условиях. Предварительный нагрев составляет до 400-450°C.

Согласно технологии холодной сварки предварительный подогрев не требуется. Холодная сварка активно используется в быту, когда специальное оборудование отсутствует, а потребность в сваривании носит эпизодический характер. Однако, соединение, созданное по такой технологии, отличается невысоким качеством. Если только не используется высококачественный специальный электрод, как, например, Zeller 855 на нижеследующем видео.

Способы сварки чугуна

1. Ручная дуговая сварка может проводиться по горячей, полугорячей и холодной технологиях. В зависимости от выбранного метода, разнятся виды используемых электродов.

Ручная дуговая сварка горячим методом осуществляется в несколько этапов:

  • подготовка изделия;
  • предварительный нагрев детали;
  • сваривание;
  • постепенное охлаждение.

Горячая ручная дуговая сварка может выполняться плавящимися и угольными электродами. К первому типу относятся чугунные стержни, электроды с медной и никелевой основой. Сварка ковкого чугуна осуществляется расходниками марок ОЗЧ-2 и ОЗЧ-6, МНЧ-2, ЦЧ-4.

Для работы с серым чугуном предназначены электроды ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, МНЧ-2, ОЗЧ-2, ОЗЧ-4 и ОЗЧ-6.

Для высокопрочных чугунов подойдут сварочные материалы ОЗЖН, ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2.

Сваривание проводится непрерывно на больших величинах тока. Каким током варить чугун зависит от марки выбранного расходника. Однако, сваривание угольными электродами осуществляется на постоянном токе прямой полярности.

Основные недостатки данной технологии:

  • трудоемкость сварочного процесса;
  • сложность обеспечения равномерного нагрева конструкции;
  • значительная продолжительность работ;
  • высокая стоимость всего спектра необходимого оборудования.

В некоторых случаях к металлу шва предъявляются менее жесткие требования. В подобных ситуациях целесообразно применять полугорячую и холодную ручную дуговую сварку. Применяемые виды электродов: чугунные, с медной и никелевой основой, расходники общего назначения (обычные/стальные).

2. Сварка чугунных изделий может проводиться с применением неплавящихся электродов: вольфрамовых, угольных, графитовых.

Подробная информация о соединении чугуна различными видами электродов представлена в статье «Сварка чугуна электродами«.

3. Полуавтоматическая горячая, полугорячая и холодная сварка чугуна. Технология MIG проводится в среде инертного газа, а MAG — в среде активного газа.

Суть процесса МИГ/МАГ: сварочная проволока (например, ПП-АНЧ-1, ПП-АНЧ-2, ПП-АНЧ-3) механизированным способом подается в зону электрической дуги, там она расплавляется и образует сварное соединение. В зону дуги подается газ, который защищает сварочную ванну от взаимодействия с атмосферным воздухом.

Горячий метод сварки полуавтоматом применяется в тех случаях, когда необходимо качественное соединение с высокими показателями сопротивления разрыву и излому. Для минимизации количества трещин изделие необходимо охлаждать постепенно.

Полугорячая технология используется для сварки изделий, испытывающих некоторые нагрузки при эксплуатации.

Холодный метод сварки чугуна полуавтоматом отличается простотой, применяется для сваривания неответственных деталей, которые не будут подвергаться нагрузкам.

Непрерывная подача проволоки позволяет выполнять большой объем работ за достаточно короткое время. Результат носит удовлетворительный характер. 4. Аргонодуговая сварка чугуна (технология TIG) отличается сложностью процесса. Средой, защищающей сварочную зону от воздействия окружающего воздуха, является газ аргон. В качестве присадочного материала используются чугунные, никелевые или алюминиево-бронзовые прутки. Последний тип присадки не рекомендуется использовать, если свариваемое изделие будет подвергаться тепловому воздействию. Также исполнителю понадобятся вольфрамовые электроды.

Данный способ требует выполнения некоторых требований:

  • изделие перед сваркой необходимо нагреть, это предотвратит возможность появления трещин;
  • нужно применять небольшие величины переменного тока;
  • для контроля температуры следует осуществлять соединение короткими участками;
  • каждый шов нужно простукивать (проковывать) молотком для снятия напряжений;
  • изделие после сварки должно остывать постепенно и медленно.

5. Газовая сварка чугуна выполняется после равномерного и более длительного (по сравнению с дуговой сваркой) прогрева изделия. Нагрев позволяет снизить вероятность возникновения отбеленных участков. Скос кромок делается V-образным, угол раскрытия — 90 градусов. Скашивание проводится только при работе с изделиями, толщина стенок которых превышает 4 мм. В качестве присадочных прутков применяются чугунные стержни. Диаметр стержней высчитывается следующим образом: толщина изделия, мм./2 или толщина изделия, мм/2 + 1 мм. Для газовой сварки чугуна также необходимо использование флюса (например, ФСЧ-1, ФСЧ-2, БМ-1). Присадочный пруток покрывают флюсом, а также флюс подсыпают в сварочную ванну. Кроме этого, флюс выполняет несколько функций:

  • защита сварочной ванны от окисления;
  • перевод тугоплавких окислов в легкоплавкие шлаки;
  • улучшение сплавляемости;
  • повышение жидкотекучести металла ванны и шлаков.

Сварочное пламя должны быть нормальным или науглероживающим. Сваривание выполняется в нижнем положении. Для обработки крупных деталей желательно использовать две горелки.

Медленное остывание чугунных изделий после газовой сварки осуществляется под слоем асбеста.

6. Электрошлаковая сварка позволяет получить удовлетворительные свойства швов из серого чугуна, без отбеленных участков, трещин, пор и других дефектов. Также данная технология применяется при исправлении дефектов в крупных чугунных отливках, т.е. когда для ремонта необходимо наплавить большой объем металла. Кроме этого ЭШС используется при изготовлении крупногабаритных массивных изделий из высокопрочных чугунов. Расходными материалами являются литые чугунные пластины, использующиеся в качестве электродов, и фторидные обессеривающие и неокислительные флюсы — в качестве флюсов. 7. Лазерная сварка чугуна является безопасным и высококачественным методом. Для получения швов без трещин применяется две разновидности сваривания:

  • Лазерная сварка с индукционным нагревом, который осуществляется предварительно или во время сварочных работ. Нагрев позволяет повысить контроль рабочего процесса, в частности снять переходные напряжения; ограничить возникновение трещин; уменьшить излишнюю твердость наплавленного металла; повысить скорость сваривания.
  • Лазерная сварка с присадкой эффективна не только при соединении чугунных изделий друг с другом, но и для надежной сварки чугуна и различных типов сталей: конструкционные, цементованные, закаленные. Данная технология подходит для сварки корпусов, элементов шестерен, осей и других деталей в автомобильной промышленности и машиностроении.

8. Контактная сварка применяется для работы с чугунными трубами, подразумевает оплавление и предварительный нагрев концов конструкции. Это предупредит образование закалочных структур. Сварные швы характеризуются достаточно высокой плотностью.

9. Плазменная пайко-сварка чугуна. Для удаления графита из структуры чугуна, который затрудняет смачивание рабочей поверхности расплавленным припоем, используется пескоструйная обработка. Паяемые поверхности следует подготовить — обработать флюсом № 209 или 284 при температуре 600-700°С. Затем изделие необходимо обезжирить ацетоном, бензином или раствором щелочи. Пайка проводится паяльником или газовой горелкой с применением флюсов на основе хлористого цинка. При низкотемпературной пайке используются оловянно-свинцовые или другие легкоплавкие припои, при высокотемпературной — припои на основе меди или серебряные припои.

Наплавка чугуна

Наплавка чугуна может производиться с помощью специальных электродов следующих марок:

МНЧ-2, применяется для ответственных стыков, наплавка выполняется без подогрева. ОЗЖН-1 предназначены для осуществления работ по заделке серьезных дефектов. ОЗЧ-2 используются для наплавления ковкого и серого чугуна. Технология наплавки чугуна представлена в статье «Наплавка металла: электродом и другие».

Газовая наплавка осуществляется с помощью теплоты, выделяемой при горении смеси ацетилена (заменителей ацетилена) и кислорода. В качестве расходных материалов используются литые прутки и флюсы.

Техника безопасности

Выполнение сварки в производственных условиях требует, чтобы исполнитель был аттестован для осуществления соответствующего вида работ.

Участок горячей сварки должен быть оснащен специальным оборудованием, которое выполняет функцию удаления пыли, выделяющейся при сварке.

Также существуют общие правила, которых необходимо придерживаться как профессиональным сварщикам, так и домашним мастерам:

  • Сварочный аппарат должен иметь заземление, что гарантирует безопасность исполнителю.
  • Обязательно использование индивидуальных средств защиты.
  • Электросварка в домашних условиях должна проводиться в хорошо проветриваемом и освещенном помещении.

weldelec.com

Особенности сварки чугуна

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

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

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

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

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

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

Особенности сварки чугуна - причины, по которым она затруднена :

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

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

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

Избежать этих затруднений при сварке чугуна можно двумя способами :

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

Далее рассмотрены особенности сварки чугуна с помощью различных технологий.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Другие страницы по теме

:

weldzone.info

Сварка чугуна, её особенности. Способы сварки чугуна

Главная>>Сварка чёрных металлов>>Сварка чугуна. Способы сварки чугуна

Сварка чугуна имеет свои сложности из-за высокого содержания углерода. К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, если содержание углерода в составе сплава больше 2,14%. Такое количество углерода во многом определяет особенности сварки чугуна.

В составе чугунов, которые нашли своё применение в промышленности и строительстве, помимо углерода (2,0-4,0%), содержатся следующие элементы: марганец (0,5-1,6%), кремний (0,4-4%), сера (0,02-0,2%), фосфор (0,02-0,2%).

Специальные виды чугунов могут легироваться такими металлами, как никель, хром, ванадий, медь, титан, алюминий.

Способы сварки чугунов

На практике существуют следующие способа сварки чугуна:

1. Холодная сварка чугуна, которая выполняется без предварительного подогрева. Чаще всего выполняют холодную сварку чугуна электродами из различных материалов.

2. Горячая сварка чугуна, при которой, выполнение предварительного подогрева обязательно.

3. Как отдельный вид часто выделяют полугорячую сварку чугуна, хотя она является разновидностью горячей сварки.

Подробнее об этих способах сварки рассказано на соответствующих страницах нашего сайта.

Особенности сварки чугунных изделий

При сваривании чугуна на процесс сварки сильно влияет кислород и азот, в большом количестве содержащиеся в воздухе. При расплавлении металлического электрода, под их воздействием, протекают сложные химико-металлургические процессы. Вследствие этого, в металле сварного шва содержание углерода и легирующих элементов становится ниже, чем в металле электрода.

Если чугун сваривают электродами из низколегированной стали без покрытия, то в составе метала сварного шва содержание таких элементов, как углерод, марганец и кремний оказывается ниже, чем в металле электрода, а содержание кислорода и азота повышается. В результате, механические свойства сварного соединения сильно снижаются.

Для повышения механических свойств, применяемые при сварке чугуна электроды, имеют защитные покрытия, которые, в процессе сварки, создают газовую или шлаковую защиту зоны сварки. Чаще всего, в состав защитных покрытий включаются элементы, которые при сварке переходят в металл сварного шва. Благодаря этому, можно получить сварной шов с такими элементами в составе, которых не было в электродной проволоке.

К примеру, применяя для сварки чугуна низкоуглеродистые электроды, можно получить состав наплавленного метала примерно такой же, как и состав свариваемого чугуна.

Высокие механические свойства металла сварного шва получаются и в том случае, когда применяется сварку под флюсом, т.е. плавление электрода и основного металла происходит под слоем флюса. Данный вид сварки часто используют при дуговой автоматической сварке.

Влияние легирующих элементов на свариваемость чугуна

Углерод в составе чугуна присутствует, как правило, в виде карбида Fe3C, т.е. в форме первичного или вторичного цементита. Чугун с такой структурой получил название белого чугуна. Белый чугун имеет высокую твёрдость и его достаточно тяжело механически обрабатывать.

В составе серого чугуна углерод находится в свободном состоянии в виде включений графита. Марганец, при содержании более 1%, затрудняет процесс распада карбида железа. Сера в составе чугуна, как и в составе любого другого металла или сплава, оказывает отрицательное влияние на свариваемость чугуна, т.к. она увеличивает его густотекучесть и образует сульфид железа FeS, который способствует образованию дефектов сварных швов (горячих и холодных трещин при сварке).

Фосфор в составе чугуна обладает слабо выраженными графитизирующими свойствами и повышает жидкотекучесть. Также сильным графитизатором для чугуна является алюминий, а также, такие легирующие элементы, как никель, кобальт, медь и титан. А элементы хром, ванадий и молибден способствуют уменьшению размеров зёрен, предотвращая распад карбида железа.

Основные трудности при сварке чугуна

Главными трудностями, в процессе сварки чугуна обусловлены их физическими и механическими показателями. Быстрое охлаждение ванны расплавленного металла и выгорание кремния формирует местное отбеливание металла сварного шва и участков околошовной зоны. Т.е. усиливает формирование цементита из графита. Этот процесс повышает твёрдость сварного соединения, но, при этом, резко снижет пластичность и усиливает хрупкость.

Из-за неравномерного нагрева и охлаждения и усадки чугуна, в металле появляются большие внутренние термические напряжения, как в самом шве, так и в зоне термического влияния. Небольшая температура плавления чугуна и непосредственное превращение чугуна из твёрдой фазы в жидкую, и наоборот, препятствуют выходу газов из расплавленного металла и структура сварного шва формируется с многочисленными порами.

Большое значение жидкотекучести делает невозможным сварку чугуна и в вертикальном и в наклонном положении сварного шва.

Дополнительные материалы по теме:

taina-svarki.ru


Смотрите также