Газовая и дуговая сварка чугунов


Свойства чугунов

Чугуном называют сплав железа с углеродом, какой содержит путем 2,14 давно 6,7% углерода. Чаще токмо применяются чугуны с содержанием путем 2,6 давно 3,6% углерода, давно 5% кремния и давно 2% марганца, дальше идут примеси серы и фосфора. В специальные чугуны вводят легирующие добавки: никель, хром, молибден, ванадий, титан. В зависимости путем состояния углерода и легирующих добавок в сплаве различают бели, серые, ковкие и высокопрочные чугуны.

Белый чугун имеет в изломе старинный если бесспорный невежда цвет; углерод в нем находится в химически связанном состоянии в виде карбида железа — цементиту Fe3c. Цементит хрупкий, имеет высокую верность (800 НВ), потому и старинный чугун имеет высокую верность и хрупкость, не поддается механической обработке и ограниченно применяется как конструкционный материал.

Серый чугун (ДСТ 1412-79) имеет в изломе сриблистий цвет, какой объясняется содержанием части углерода в виде пластинчатого графита и части углерода в химически связанном состоянии в виде перлиту.

Ковкий чугун получают из белого специальной термической обработкой для повышения пластичных свойств в сравнении со свойствами серого чавуна. Высокопрочный чугун (ДСТ 7293 - 79) содержит графит шаровидной формы, получаемый в результате добавления в сплав некоторых элементов (магний, церий и др.) и продувку путем неплотный чугун азота.

Марки чугунов отражаются: СЧ 10 (серый чугун с границей прочности ареопаг растягивании 100 Мпа и ареопаг изгибе 280 Мпа); КЧ 30 — 6 (ковкий чугун с границей прочности ареопаг растягивании не менее 300 Мпа и относительным удлинением не менее 6 %); ВЧ 38-17 (высокопрочный чугун с границей прочности ареопаг растягивании не менее 380 Мпа и относительным удлинением не менее 17%).

Чугуны менее крепки и более хрупки, чем стали, не более дешево сталей и лучше отливают в формы. Поэтому чугуны широко используют для изготовления литых изделий.

Свариваемая чугунов

Затруднения ареопаг сварке чугунов объясняются следующими их свойствами.

1. Отсутствие площадки текучести чавуна и низкая пластичность приводят к появлению трещин ареопаг напругах, сколько достигает величины временного сопротивления разрыва. Эти напряжения могут затеваться ареопаг неравномерном нагревании и охлаждении во эра если отливки сварки деталей и ареопаг эксплуатации изделия. Трещины могут исправлять как в основном металле, беспричинно и в металле шва в процессе сварки и ареопаг охлаждении сваренного изделия.

2. Склонность чавуна ареопаг высоких скоростях охлаждения закаляться с образованием хрупких структур мартенситу, бейнита и троостита. В закаленных участках чугун становится твердым (800 НВ) и не поддается механической обработке. Закалочные структуры вредны еще и потому, сколько их образование сопровождается появлением внутренних напряжений и образованием дальше трещин.

3. Способность чавуна к видбилювання ареопаг быстром охлаждении места сварки обычно приводит к образованию тонкой беленой прослойки для граници сваренного шва и металла изделия. Эта беленая прослойка имеет низкую пластичность в сравнении с другими участками сваренного соединения и около воздействием силы, которая растягивает, сколько образуется ареопаг охлаждении сваренного соединения, он залпом с наплавленным металлом откалывается путем основного если металлу вызывает трещину сообразно граници беленой прослойки с основным металлом.

4. Чугуны не имеют тестовидного состояния ареопаг переходе путем жидкого к твердому. Это атрибут чавуна затрудняет сварка его в наклонном и вертикальном положениях и не позволяет насиловать сварки в потолочном положении.

5. Склонность к образованию пористости, которая объясняется низкой температурой плавления чугунов (Тпл чавуна 1142 °С ареопаг содержании углерода 4,3%; промышленные чугуны обычно имеют Тпл = 12001250 °С) и быстрым переходом из жидкого в твердое добро его. Поэтому газы (в основном Cо и Со2, сколько образуются ареопаг окислительной атмосфере) не успевают выделиться из металла.

6. Разнородность чугунных изделий сообразно химическом составе, термической обработке и структуре, которая требует разнообразной технологии и приемов сварки. Мелкозернистые серые чугуны свариваются лучше, чем грубозернистые. Плохо свариваются черные чугуны, которые в изломе имеют грубозернистое складка темного цвета. Такие чугуны называют графитовыми, потому сколько в них деревня углерод находится в виде свободного графита. При сварке чавуна с такой структурой не выходит необходимое качество сваренного соединения. Высокопрочные и ковкие мелкозернистые чугуны свариваются лучше, чем серые.

Классификация видов обработки чугунов 1. По характере обработки: соединение чугунных деталей сваркой, заварка трещин в изделиях и исправления наплавлением поверхностных дефектов чугунного литья.

2. По способе нагревания ареопаг сварке: без подогрева изделия (холодная сварка) и с подогревом изделия (горячо сварка).

3. По виду сварки: дуговая, газовая и електрошлаке сварка.

Сварка чавуна без дополнительного подогрева изделия

Сварка чавуна без подогрева употребляется шире, чем сварка чавуна с подогревом изделия. Основные ожидание сварки чавуна без подогрева: ручная дуговая сварка покрытыми электродами, порошковым и самозащитным проводом и вертикальной сваркой из принудительным формированием металла шва.

Вертикальная сварка чавуна с принудительным формированием металла шва. Она предназначена для изготовления больших литейно-сваренных изделий с толщиной стенки давно 100 мм Процесс соединения деталей ведется без подогрева и термической обработки, которая дает большой экономический эффект. Институт разработал особенный провод и флюс, сколько обеспечивают металл шва в виде модифицированного чавуна. Твердость металла шва и зоны термического влияния не превышает 220 - 230 НВ, оброблюванисть соединение красивая.

Сварка стальными электродами с применением булавок. Сварка комбинируется с механическим усилением зоны сплавки вверчиванием в тело изделия стальных булавок, которые связывают металл шва и главный металл, разгружая хрупкую закаленную прослойку в зоне сплавки.

При изломе изделия с толщиной стенки давно 12 мм булавки могут уворачиваться без обрабатывания покромок. При толщине более 12 мм бок излома подготавливается с обрабатыванием. Диаметр булавок зависит путем толщины изделия, которое сваривается: ареопаг толщине давно 12 мм диаметр булавки повинен виднеть не более 6 мм; диаметр булавок более 16 мм и менее 3 мм не рекомендуется. Диаметр булавок обычно равняется 0,15-0,2 толщины детали. Количество булавок, какой надо поставить для одну сторону трещины, зависит путем качества чавуна, нагрузки, которая несет деталь, длины трещины и др. Максимальное смесь булавок сообразно их площади не надо побеждать 0,25 место излома детали.

Высота булавок над поверхностью равняется 0,5-1 диаметра булавки, все не более 5 - 6 мм; бездна вверчивания - 1,5 диаметра булавки.

Покрытые электроды всякий марки, которые обеспечивают ломкий наплавленный металл, берут диаметром не более 3 - 4 мм, ток - 100-120 А. Знижений ток обеспечивает малую глубину розплавлювання чавуна и минимальное нагревание изделия, которое уменьшает видбилювання и предотвращает приход трещин.

Процесс сварки. Сначала кольцевыми швами обвариваются ввернутые булавки. Обварку надо делать вразброс, для того, воеже получить сообразно возможности более равномерное нагревание металла детали. Потом заплавляють участки между обваренными булавками, причем заварка также ведется отдельными валиками. Длина каждого валика не должна побеждать 100 мм Второй разряд валикив наносится перпендикулярно направлению валикив первого слоя. После нанесения наплавления для каждую сторону поверхности покромок переходят к заварке обрабатывания и трещины. В последнем случае диаметр электродов можно принять 4 мм и сварочный ток 120-140 А.

Для ускорения заварки трещины в изделии толщиной более 10 мм вводят дополнительные стальные связки (рис. 1). Связки и промежутки между ними прова-

Рис. 1. Расположение стальных связей в металле шва ареопаг холодной сварке чавуна: 1 - булавки, 2 - стальные связки рюються не полностью. Сверху вся вид сваренного соединения покрывается стальным наплавленным металлом.

Сварка стальными электродами с применением булавок могут выполняться в любом пространственном положении без демонтажа токмо чугунного изделия.

Порошковые и самозащитные провода для сварки чугунов без подогрева. В смесь шихты порошкового провода марок ППАНЧ-1 и ППАНЧ-2 введенные графит ферросилиций, феромарганець, ферротитан, алюминий и железо. Диаметр провода 3 мм Самозащитным проводом для никелевой основе марки ПАНЧ-11 (провод Академии наук, для чавуна, образец 11) можно исполнять сварку деталей из чавуна серого, ковкого и высокопрочного в соединении со стальными деталями и исполнять ремонтные работы ареопаг возобновлении тонкостенных деталей, которые особенно работают около давлением. Диаметр проводу 1,2 мм, сварочный ток 100-140 А, старание дуги. 14-18 В, проворство сварки 10-15 см/хв.

Сварка чавуна без подогрева покрытыми электродами. Применяются электроды медно стальные для медном проводе марки ОЗЧ-2 (опытный завод, для чугунов, образец вторая), метало никелевые марки ОЗЖН-1, медно никелевые марки МНЧ-2, электроды для проводе Св-08 марки ЦЧ-4 и др., которыми пользуются в основному в ремонтных работах сообразно сварению разных дефектов для обрабатываемых, обработанных и необроблюваних поверхностях.

Доля чавуна. Доля являет собой разноречие соединения деталей нагреванием к температуре плавления припоя, сколько заполняет зазор между соединениями деталями. Основной металл ареопаг пайке не плавится. В качестве припоев используют специальные чугунные материалы (НЧ-2, УНЧ-2), латунные припои (Лок59-1-03, ЛОМНА), легкоплавкие оловянно-свинцовые припои (ПОСЗО, Пос40) и др.

Подготовленная около долю вид подогревается пламенем газовой горелки к температуре плавления чугунного если латунного припоя (800 -950 С). Сначала стоит учить отдельные расплавленные врачевство припоя, сколько должны с путем флюсов бесцеремонно растекаться тонким слоем сообразно покромке чугунного изделия. Для того, воеже вещь припоя проникал в отверстие чавуна и лучше его смачивал, в флюс добавляют активные вещества, которые способствуют смачиваемости чавуна и получению относительно крепкой связи между припоем и чугуном.

Для доли чавуна чугунными припоями употребляют флюсы марок МАФ-1 (плавление бура 33 %, сода кальцинирована 12%, селитра натриевая 27%, окисел кобальта 7%, фтористо циркониевый натрий 12,5%, фтористый калий 8,5%), ФСЧ-2; для доли латунными припоями употребляют флюсы марок ФПСЧ-1 (углекислый литий 25%, кальцинирована сода 50%, борная кислота другое), ФПСЧ-1 и др.

Для лучшего сцепления чавуна с латунью графит из поверхности краюху перед выжигают газовым пламенем с избытком кислорода. Потом в обрабатывание вносят флюс; после розплавлювання флюса расплавляют латунный припой, сколько образует жидкую ванну и заполняет обрабатывание. Наплавлен металл залпом же после доли проковывают ручным медным молотком.

Доля чавуна легкоплавкими припоями (оловянисто свинцовые и цинковые) затруднена плохим смачиваниям его поверхности; сей вид доли дает низкую прочность соединения.

Сварка чавуна с дополнительным подогревом изделия

Сварка чавуна с подогревом можно вставлять для изделий ограниченных размеров и массы (до 2,5 т), потому сколько ареопаг большом объеме нагретого металла делать сварку затруднительно.

Сварки чавуна с подогревом выполняются в такой последовательности.

1. Подготовка к сварке. Раковины и шлаковые включения весь отдаляются если вырубом сверлением. Трещины, которые подлежат заварке, вырубаются с обрабатыванием; невырубленным остается банкротство в 3 - 6 мм Если величина металла, какой подлежит наплавлению, порядочный и превышает 60 чудес, то место, назначенное к сварке, повинно виднеть заформовано так, воеже можно было обеспечить заполнение этой части ванны жидким чугуном. Формирования выполняют графитовыми если пластинами формировочным песком, замешенным для жидком стекле. Формирование надо исключить дерзать истекания жидкого металла из ванны (рис. 2). Объем расплавленной ванны повинен обезопасить дерзать поддержки ее в жидком состоянии.

После заварки одной секции и затвердения заваренного участка вставка вынимается.

2. Подогрел изделию производится в если печах специальных нагревательных ямах. Обычно температура нагревания ареопаг газовой сварке поддерживается в пределах 450-600 °С и ареопаг дуговой сварке 700-850 °С. Подогрел чугунных изделий перед сваркой к таких высоких температур надо для того, воеже снизить проворство охлаждения металла шва и прибавить ему относительно высокие пластичные свойства и дерзать обработки резательным инструментом; подогрев настоятельный также после сварки, воеже происходило равномерное охлаждение токмо изделия и не возникали трещины. Высшая температура подогрева чугунного изделия ареопаг дуговой сварке объясняется тем, сколько погонная тепловая смелость в этом случае меньше, чем ареопаг газовой сварке.

Рис. 2. Подготовка чугунного изделия с трещиной около сварку с подогревом: 1 — трещина, 2 — графитовые пластины, 3 — формировочная смесь, 4 — изделие, которое сваривается, 5 — графитовая вставка 3. Выполнение сварки. Чугуны с подогревом свариваются газовым пламенем и дугой.

Газовая сварка производится нормальным пламенем горелкой с наконечниками № 5 - 7. Допускается сварка для вуглевоживаючим пламенем. Применение флюса ареопаг газовой сварке чугунов обязательно. Чаще токмо как флюс используют прожаренную если бурую мешанина с 50% углекислого и 50% двууглекислого натрия; рекомендуется флюс марки ФСЧ-2. Защиту сварочной ванны эффективно исполнять газообразным флюсом БМ-1 сколько состоит из летучей борорганичной жидкости.

Присадочним материалом ареопаг горячей газовой сварке служат чугунные прутики марок А, Бы, ПЧ-1, ПЧ-2 и ПЧ-3. Прутики обеспечивают ареопаг сварке наплавленный металл из перлитно-ферритной если с перлитной структурой.

При газовой сварке чугунный прутик окунают в сварочную ванну токмо после нагревания его конца к температуре (провод института им. Е. С. Патона), ППЧ-ЗМ (провод Вниилитмаш и Станколит), Пп-ан-ч5. Для горячей дуговой механизированной заварки дефектов средних и небольших размеров (до 50 чудес) применяют механизированную сварку порошковым проводом с использованием керамических стержней (например, марки СКЧ-3).

Рис. 3. Форма сварочной ванны в зависимости путем ее нагревания: а — холодная, аппетит — перегретая, в — нормальная

Качество соединения частей, которые свариваются,, и температура, путем которой оно зависит, определяются формой сварочной ванны. Выпуклая вид ванны (рис. 3, а) говорит о плохом соединении.

В этом случае сварщик повинен увеличить нагревание стенок изделия. Когда ванна напрасно горяча, розплавлювання стенок изделия соглашаться интенсивно, образуется необыкновенно отличительный подрез стенки (рис. 3,6); в этом случае надо если пламя дугу перенести в суть ванны, уменьшить температуру ванны добавлением у нее кусочков стержней, электродов ли перед приготовленных мелких кусков чавуна.

Правильный разноречие сварки характеризуется вогнутой поверхностью сварочной ванны (рис. 3,в) без подреза; неплотный чугун хорошо смачивает стенки детали.

• Многослойное сварка .чавуна применяется иногда и токмо в тех случаях, если запрещено помогать всю ванну в жидком состоянии.

4. Охлаждение изделий после горячей сварки производится с малой скоростью, коекогда в ход 3 - 5 суток. Подготовка к охлаждению заключается в том, сколько сообразно окончании сварки вид металла шва засыпается слоем мелкого порошка древесного угля, а все детище из всех боков закрывается асбестовыми листами и сухим песком.

Основные требования безопасности труда ареопаг сварке чугунов 1. Часто произведение сварщика чугунов связана с перемещением грузов подъемно-транспортными устройствами, потому сварщики должны виднеть аттестованные для власть производства стропальних работ.

2. Участок горячей сварки чавуна должен виднеть оборудованный дополнительным к приточно-витяжної вентиляции специальным устройством, которое отсасывает, для удаления пыли, которая выделяется ареопаг сварке. Дополнительное устройство, которое отсасывает, повинное устанавливаться для расстоянии 1 - 1,2 м путем места сварки и делать проворство движения загрязненного воздуха в пересечении видсоса порядка 8 м/с. При холодной дуговой сварке чавуна владеть дополнительную вентиляцию не обязательно.

3. Дорогой вид сварки чавуна, сколько сопровождается выделением ядовитых пар (меди, марганцу, цинку и др.), должен выполняться сварщиком в фильтрующем если шланговом противогазе.

4. При пайке чавуна припоем из меди и ее сплавов сварщику надо коптеть в респираторе ШБ-1, «Лепестков», «Астра-2» и др.