Чугун получил широкое распространение как конструкционный материал в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности в связи с рядом преимуществ перед многими материалами, среди которых основные — невысокая стоимость и хорошие литейные свойства. Изделия, изготовленные из него, имеют достаточно высокую прочность и износостойкость при работе на трение и характеризуются меньшей, чем сталь, чувствительностью к концентраторам напряжений. Наряду с перечисленными преимуществами изделия из серого литейного чугуна хорошо обрабатываются режущим инструментом. Последнее вместе с хорошими литейными свойствами позволяет оценить чугун как весьма технологичный материал.
К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержание которого превышает 2,14 %. В этих сплавах обычно присутствует также кремний и некоторое количество марганца, серы и фосфора, а иногда и другие элементы, вводимые как легирующие добавки для придания чугуну определенных свойств. К числу таких легирующих элементов можно отнести никель, хром, магний и др.
В зависимости от структуры чугуны подразделяют на белые и серые. В белых чугунах весь углерод связан в химическое соединение карбид железа Fe 3 C — цементит. В серых чугунах значительная часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде графита. Если серые чугуны хорошо поддаются механической обработке, то белые обладают очень высокой твердостью и режущим инструментом обрабатываться не могут. Поэтому белые чугуны для изготовления изделий применяют крайне редко, их используют главным образом в виде полупродукта для получения ковких чугунов. Получение белого или серого чугуна зависит от состава и скорости охлаждения.
В зависимости от структуры чугуны классифицируют на высокопрочные (с шаровидным графитом) и ковкие. По степени легирования чугуны подразделяют на простые, низколегированные (до 2,5 % легирующих элементов), среднелегированные (2,5 … 10 % легирующих элементов) и высоколегированные (свыше 10 % легирующих элементов).
1. Причины, затрудняющие получение качественных сварных соединений из чугуна
— Высокие скорости охлаждения металла шва и зоны термического влияния, соответствующие термическому циклу сварки, приводят к отбеливанию чугуна, т.е. появлению участков с выделениями цементита той или иной формы в различном количестве. Высокая твердость отбеленных участков практически лишает возможности обрабатывать чугуны режущим инструментом.
Режущий инструмент: расчёт необходимых данных и проектирование
... поверхности) 60 мм 60 мм L 5 ( выход инструмента) 1¼2 мм 1,5 мм L= 3+4+1,5+60+1,5=70 мм. Примечание g=23 ... 65мм в заготовке детали №79168. Обоснование выбора материала режущей и хвостовой части сверла. Для экономии быстрорежущей стали все ... делают для обработке конструкционных сталей высокой твердости (45...56HRC), обработке чугуна и пластмасс. Исходя из твердости обрабатываемого материала – 207 ...
— Вследствие местного неравномерного нагрева металла возникают сварочные напряжения, которые в связи с очень незначительной пластичностью чугуна приводят к образованию трещин в шве и околошовной зоне. Наличие отбеленных участков, имеющих большую плотность (7,4 … 7,7 г/см 3 ), чем серый чугун (6,9 … 7,3 г/см3 ), создает дополнительные структурные напряжения, способствующие трещинообразованию.
- Интенсивное газовыделение из сварочной ванны, которое продолжается и на стадии кристаллизации, может приводить к образованию пор в металле шва.
- Повышенная жидкотекучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и формирование шва.
— Наличие кремния, а иногда и других элементов в металле сварочной ванны способствует образованию на ее поверхности тугоплавких окислов, приводящих к образованию непроваров. Влияние скорости охлаждения на структуру металла шва и околошовной зоны может быть охарактеризовано схемой, представленной на рис. 1. В случае низких скоростей охлаждения в чугунном шве и участке околошовной зоны может быть обеспечено сохранение структуры серого чугуна. На схеме W’охл обозначено наибольшее значение скорости охлаждения металла шва и высокотемпературного участка зоны термического влияния при эвтектической температуре, если чугун сваривали без предварительного подогрева.
Рисунок 1. Влияние скорости охлаждения на структуру металла шва и околошовной зоны
2. Способы решения проблем затрудняющих получение качественных сварных соединений из чугуна
Практически при любом составе чугуна в шве и высокотемпературном участке околошовной зоны будет иметь место отбеливание. Сварка чугуна с подогревом (300 … 400 °С) уменьшает скорость охлаждения (W»охл ) на рис. 1).
При такой скорости охлаждения в шве и на участке околошовной зоны, в зависимости от количества графитизаторов, может быть получен либо белый, либо серый чугун.
При высоком подогреве (600 … 650 °С) скорость охлаждения при эвтектической температуре снижается до W»’охл, при которой отбеливания не происходит. Замедление охлаждения приводит к распаду аустенита с образованием ферритной или перлитно-ферритной металлической основы. Таким образом, наиболее эффективное средство предотвращения отбеливания металла шва и высокотемпературного участка околошовной зоны, а также резкой закалки на участке околошовной зоны, нагревавшейся выше температуры Ас3, — высокий предварительный или сопутствующий подогрев чугуна до температуры 600 … 650 °С. Сварку с таким подогревом называют горячей сваркой чугуна.
Высокий подогрев и замедленное охлаждение способствуют также ликвидации трещин и пористости за счет увеличения времени существования жидкой ванны и лучшей дегазации ее, а также уменьшения температурного градиента и термических напряжений.
Сварку с подогревом до температур 300 … 400 °С называют полугорячей, а без предварительного подогрева — холодной сваркой чугуна. При полугорячей и холодной сварке чугуна широко используют металлургические и технологические средства воздействия на металл шва с целью повышения качества сварных соединений. К их числу относятся:
Участок цеха по сборке и сварке цилиндра гидропресса
... окончании сварки швы и прилегающие к ним зоны должны быть очищены от шлака, грязи и натеков металла. Валики ... его спроектировать. Это и являлось задачей данного курсового проекта, в котором разрабатывается участок цеха по ... работы в тяжелых условиях при высоких температурах, при этом обязательно должна быть обеспечена прочность конструкции, то мы выбираем материал конструкции – сталь 20ХН3МФА. Сталь ...
- Легирование наплавленного металла элементами графитизаторами, с тем чтобы при данной скорости охлаждения получить в шве структуру серого чугуна;
- Легирование наплавленного металла такими элементами, которые позволяют получить в шве перлитно-ферритную структуру, характерную для низкоуглеродистой стали, путем связывания избыточного углерода в карбиды, более прочные, чем цементит, и равномерно распределенные в металле;
- Введение в состав сварочных материалов кислородосодержащих компонентов с целью максимального окисления углерода (выжигания его) и получения в металле шва низкоуглеродистой стали;
— Применение сварочных материалов, обеспечивающих в наплав ленном металле получение различных сплавов цветных металлов: медно-никелевых, медножелезных, железоникелевых и др., обладающих высокой пластичностью и имеющих температуру плавления, близкую к температуре плавления чугуна.
3. Подробное описание различных способов сварки чугуна
3.1 Горячая сварка чугуна
Наиболее радикальным средством борьбы с образованием отбеленных и закаленных участков шва и околошовной зоны и образованием пор и трещин служит подогрев изделия до температуры 600 … 650 °С и медленное охлаждение его после сварки. Технологический процесс горячей сварки состоит из следующих этапов: I — подготовка изделия под сварку; II — предварительный подогрев деталей; III — сварка; IV — последующее охлаждение.
Подготовка под сварку зависит от вида исправляемого дефекта. Однако во всех случаях подготовка дефектного места заключается в тщательной очистке от загрязнений и в разделке для образования полостей, обеспечивающих доступность для манипулирования электродом и воздействия сварочной дуги.
Для предупреждения вытекания жидкотекучего металла сварочной ванны, а в ряде случаев для придания наплавленному металлу соответствующей формы, место сварки формуют. Формовку выполняют в зависимости от размеров и местоположения исправляемого дефекта с помощью графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, состоящей из кварцевого песка, замешенного на жидком стекле, или другими формовочными материалами, а также в опоках формовочными материалами, применяемыми в литейном производстве (рис. 2).
После формовки необходима просушка формы при постепенном подъеме температуры от 60 до 120°С, затем проводят дальнейший нагрев под сварку со скоростью 120 … 150°С в час в печах, горнах или временных нагревательных устройствах. Замедленное охлаждение после сварки достигается при укрывании изделий теплоизолирующим слоем (листами асбеста и засыпкой песком, шлаком и др.) или при охлаждении вместе с печами, горнами.
Рис. 2. Формовка места сварки для горячей сварки чугуна: а — несквозной раковины; б — недолива кромки детали, с облицовкой заплавляемой полости графитовыми пластинами; в — общий вид заформованного дефекта; 1 — деталь; 2 — формовка; 3 — графитовые пластины
Реферат газовая сварка цветных металлов
... однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов. Для газовой сварки цветных металлов (меди, ... сварке чугуна. При помощи газовой сварки можно сваривать почти все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, ... его состава, надлежащей марке присадочного металла и соответствующей квалификации сварщика газовая сварка обеспечивает ...
Способы нагрева и нагревательные устройства применяют в зависимости от характера производства (устранение литейных дефектов, ремонтная сварка и т.д.).
Например, при массовом производстве в литейных цехах целесообразно использовать конвейерные печи; для ремонтных работ удобен нагрев в муфельных печах или в горнах с открытым кожухом; для разовых ремонтных работ крупногабаритных изделий изготовляют временные нагревательные устройства из огнеупорного кирпича, в том числе печи-ямы в земляном полу цеха.
Остывание в зависимости от веса и формы детали длится от нескольких часов до нескольких суток. Для сварки используют плавящиеся электроды со стержнями из чугуна марок А или Б . Стержни получают отливкой в кокиль и другими способами.
В состав покрытия, наносимого на литые прутки, диаметром 5 … 20 мм, входят стабилизирующие и легирующие материалы. В качестве последних обычно используют графит, карборунд, ферросилиций, силикокальций, силикомагний и другие элементы-графитизаторы. Горячую сварку чугуна выполняют на больших токах без перерывов до окончательной заварки дефекта. При больших объемах завариваемого дефекта два сварщика, работающие поочередно.
Таблица 1. Состав чугунных стержней для сварки чугуна
Для горячей сварки чугуна можно использовать дуговую сварку угольным электродом. По возможности изменения теплового воздействия на свариваемый металл сварка угольным электродом занимает промежуточное положение между газовой сваркой и сваркой плавящимся электродом. Сваривают на постоянном токе, прямой полярности угольными электродами диаметром 8 … 20 мм. Диаметр электрода и силу сварочного тока выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (табл. 2).
В качестве присадочного материала используют прутки марок А и Б. Для перевода тугоплавких окислов в легкоплавкие соединения применяют флюсы на борной основе, чаще всего техническую безводную (прокаленную) буру. Горячая сварка чугуна ручным способом, особенно массивных изделий — тяжелый труд. Весьма прогрессивный способ, облегчающий труд и повышающий производительность, — механизированная сварка порошковой проволокой. В состав шихты вводят компоненты, которые позволяют получать состав металла шва, представляющий собой чугун. Состав порошковой проволоки марки ППЧ-3 для горячей сварки чугуна приведен в табл. 3.
Таблица 2. Режимы сварки угольным электродом
Таблица 3. Состав порошковой проволоки ППЧ-3 и наплавленного металла*,%
Горячая сварка чугуна позволяет получать сварные соединения, равноценные свариваемому металлу (по механическим характеристикам, плотности, обрабатываемости и др.), однако это трудоемкий и дорогостоящий процесс. Вместе с этим в ряде случаев к сварным соединениям из чугуна не предъявляется таких требований. Часто, например, достаточно обеспечить только равнопрочность или только хорошую обрабатываемость, или плотность сварных швов. С помощью различных металлургических и технологических средств можно получить сварные соединения из чугуна с теми или иными свойствами при сварке с невысоким подогревом или вовсе без предварительного подогрева (т.е. с помощью полугорячей или холодной сварки).
3.2 Холодная и полугорячая сварка чугуна электродами, обеспечивающими получение серого чугуна в металле шва
Классификация сварочных электродов
... металла шва при этом были низкими. Поэтому в настоящее время подобные электроды для сварки практически не применяют. 1.История История сварочных электродов неразрывно связана с историей развития сварки и сварочных технологий. Впервые электрод ... металла (типам), видам и толщине покрытий, а также некоторым сварочно-технологическим характеристикам. Виды электродов по назначению: для сварки ...
Холодная сварка чугуна электродами положительных результатов не обеспечивает, так как при больших скоростях охлаждения образуется структура белого чугуна в шве и высокотемпературной области околошовной зоны, а также происходит резкая закалка металлической основы участков зоны термического влияния, нагревающихся в процессе сварки выше температуры Ас3. Возникающие при этом деформации превышают деформационную способность металла шва и околошовной зоны, в результате чего образуются трещины.
Для предупреждения отбеливания необходимо обеспечить такой состав металла шва, для которого в этих условиях будет получаться структура серого чугуна с наиболее благоприятной формой графитных включений. Это может быть достигнуто путем введения в наплавленный металл достаточно большого количества графитизаторов и легирования чугуна элементами, способствующими сфероидизации карбидов (магнием).
Примером таких электродов могут служить электроды марки ЭМЧ, стержень которых представляет собой чугун с повышенным (до 5,2 %) содержанием кремния, покрытие двухслойное: первый слой — легирующий, второй — обеспечивает газовую и шлаковую защиту. При сварке этими электродами чугунных деталей с толщиной стенки до 12 мм без предварительного подогрева удается получить швы и околошовную зону без отбеливания и закалки. Некоторому замедлению скорости охлаждения при эвтектической температуре способствует реакция между железной окалиной и алюминиевым порошком, протекающая с выделением теплоты.
При сварке этими электродами массивных деталей, для получения бездефектных сварных соединений, приходится их подогревать до температур 400 °С. Для улучшения обрабатываемости и некоторого повышения пластичности металла шва используют электроды из никелевых чугунов, например нирезиста или никросилаля (табл. 4).
Электроды из никелевых чугунов обеспечивают получение швов, обладающих хорошей обрабатываемостью. Тонкое покрытие (М), наносимое на стержни из никелевых чугунов, рекомендуется следующего состава: карборунд 55 %; углекислый барий 23,7 %; жидкое стекло 21,3 %. Сварку выполняют в несколько слоев при возвратно-поступательном перемещении электрода. Основной недостаток электродов из никелевых чугунов — повышенная склонность к образованию горячих трещин.
Таблица 4. Состав электродных стержней из никилевых чугунов, %*
Получить в наплавленном металле серый чугун можно, применяя специальные сварочные материалы, которые обеспечивают легирование через электродное покрытие. Примером таких материалов могут служить электроды, стержень которых изготовлен из низкоуглеродистой проволоки, например, марок Св-08 или Св-08А по ГОСТ 2246-70, а в легирующем покрытии содержится достаточное количество элементов-графитизаторов — углерода и кремния. Наиболее характерны электроды марки ЭМЧС, стержень которых состоит из низкоуглеродистой электродной проволоки, а покрытие — из трех слоев:
1-й слой является легирующим, 2-й шлако- и газообразующим, 3-й — газозащитным. Графит и силикомагний, входящие в состав 1-го слоя, служат графитизаторами, причем магний в некоторой степени способствует сфероидизации графита; гематит и алюминий, вступая во взаимодействие, способствуют некоторому снижению скорости охлаждения при эвтектической температуре и тем самым получению в шве структуры серого чугуна.
Применение этих электродов при сварке чугунных изделий с относительно небольшой толщиной свариваемого металла (до 8 … 10 мм) позволяет получить качественные сварные соединения без предварительного подогрева изделия; при больших толщинах необходимо применять полугорячую сварку.
Производство металлов и их сплавов (2)
... состоит из глины. Магнитный железняк, Шпатовый железняк Для производства чугуна, кроме железных руд, требуются и другие материалы. К ... на угольные и графитовые. Из них делают тигли, электроды или ими футеруют электролизные ванны для получения алюминия ... экономически целесообразно перерабатывать для извлечения содержащихся в них металлов. К железным рудам Эти руды содержат значительное количество ...
Для холодной и полугорячей сварки чугуна полуавтоматами используют специальные порошковые проволоки, обеспечивающие получение в шве серого чугуна. Для холодной сварки изделий с относительно небольшой толщиной стенок (в месте сварки) рекомендуется проволока марки ГШЧ-1, для полу горячей сварки — проволока ППЧ-2 (табл. 5), а также проволоки ППНЧ-7; МН-25; ПАНЧ-11.
Механизированная сварка порошковой проволокой позволяет получать наплавленный металл близкий по составу и структуре к свариваемому чугуну. При заварке дефектов в крупных чугунных отливках, для исправления которых необходимо наплавить большой объем металла, а также при изготовлении крупногабаритных массивных изделий из высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, можно использовать электрошлаковую сварку пластинчатыми электродами. Эти электроды представляют собой литые чугунные пластины с содержанием элементов-графитизаторов (углерода и кремния), равном содержанию последних в электродных стержнях марок А и Б, и 0,04 … 0,08 % Mg.
При электрошлаковой сварке чугуна применяют фторидные обессеривающие и неокислительные флюсы. Замедленное охлаждение металла шва и околошовной зоны, характерное для электрошлаковой сварки, позволяет получать сварные соединения без отбеленных и закаленных участков, трещин, пор и других дефектов.
Таблица 5. Составы порошковых проволок и наплавленного ими металла для холодной и полугорячей сварки чугуна, %
Электрошлаковая сварка обеспечивает вполне удовлетворительные механические свойства сварных соединений из чугуна и хорошую их обрабатываемость.
Кроме общего подогрева, применяемого при полугорячей сварке различными способами, в ряде случаев (в зависимости от конструкции) можно ограничиться местным подогревом до нужной температуры. В процессе сварки необходимо обращать внимание на то, чтобы изделие в районе сварки не охлаждалось ниже заданной температуры подогрева.
3.3 Холодная сварка чугуна электродами, обеспечивающими получение в наплавленном металле низкоуглеродистой стали
Если выполнить наплавку на чугун электродами, предназначенными для сварки углеродистых или низколегированных конструкционных сталей, то в 1-м слое даже при относительно небольшой доле участия основного металла получится высокоуглеродистая сталь, которая при скоростях охлаждения, имеющих место в условиях сварки без предварительного подогрева изделия, приобретает резкую закалку. Поэтому металл 1-го слоя будет иметь высокую твердость, низкую деформационную способность и окажется подверженным образованию холодных трещин, а также пористости. Во 2-м слое, естественно, доля участия чугуна уменьшится, однако содержание углерода в нем будет находиться еще на высоком уровне, что также приведет к закалке и возможному образованию трещин. В последующих слоях доля участия чугуна окажется незначительной, и металл шва будет обладать определенным уровнем пластичности.
В связи со сказанным такие стальные электроды можно применять только для декоративной заварки небольших по размерам дефектов, если к сварному соединению не предъявляются требования обеспечения прочности, плотности и обрабатываемости режущим инструментом. С целью уменьшения доли участия основного металла в шве, а также размеров зоны термического влияния (в том числе и участков отбеливания и закалки) применяют электроды небольших диаметров (для 1-го слоя 3 мм, для 2-го и последующих 3 … 4 мм), на малых токах, не перегревая основной металл.
Сварочные материалы для ручной дуговой сварки
... Сварочная проволока Сварочная проволока применяется для сердечников электродов, сварки под слоем флюса, в среде углекислого газа, а также для электрошлаковой сварки. Согласно рекомендациям СНиП, для механизированной и ручной сварки ... газообразующих материалов, которые можно ввести в сердечник, и их неблагоприятное расположение по отношению к металлу оболочки не позволяют при сварке проволокой ...
Сначала выполняют облицовку 1-м слоем. Сварку выполняют короткими участками, валиками небольших сечений вразброс для охлаждения шва и околошовной зоны до температуры 50 … 60 °С. После 3-го слоя можно применять режимы с несколько большей погонной энергией, но также с перерывами, чтобы зона разогрева чугуна была небольшой. Для уменьшения напряжений полезно применять проковку средних слоев.
При сварке чугуна низкоуглеродистыми электродами общего назначения наиболее слабое место сварного соединения — околошовная зона у границы сплавления. Хрупкость этой зоны и наличие в ней трещин нередко приводят к отслаиванию шва от основного металла. Для увеличения прочности сварного соединения, когда к нему не предъявляется других требований, применяют стальные шпильки, которые частично разгружают наиболее слабую часть сварного соединения — линию сплавления.
Шпильки имеют резьбу, их ввертывают в тело свариваемой детали. Размеры шпилек обычно зависят от толщины свариваемых деталей. Практикой установлены следующие рекомендации: диаметр шпилек 0,3 … 0,4 толщины детали, но не более 12 мм; глубина ввертывания шпилек 1,5 диаметра их, но не более половины толщины свариваемых деталей; высота выступающей части 0,75 … 1,2 диаметра шпильки. Шпильки располагают в шахматном порядке на скошенных кромках деталей и в один ряд на поверхности детали с каждой стороны стыка, причем расстояние между ними должно быть равно 4 … 6 диаметров шпильки.
Сварку выполняют в следующем порядке. Сначала обваривают каждую шпильку и облицовывают поверхности кромок электродами диаметром 3 мм на малых токах. Затем на облицованные кромки и шпильки наплавляют валики и окончательно заполняют разделку.
При сварке деталей с толстыми стенками для уменьшения количества наплавленного металла рекомендуется в шов вваривать связи из круглой или полосовой стали. Для удержания расплавленного металла шва рекомендуется заформовать трещину.
Для снижения содержания углерода в металле шва предложено выполнять сварку под слоем флюса, содержащего до 30 % железной окалины (например: буры 50 %, каустической соды 20 %, железной окалины 30 %).
Углерод, попадающий в сварочную ванну, в высокотемпературной ее части активно окисляется и выводится из нее в виде окиси углерода, не растворимой в металле. В результате концентрация углерода к моменту затвердевания сварочной ванны снижается. Твердость металла шва уменьшается, деформационная способность возрастает.
Для более полного эффекта выжигания углерода необходимо применять режимы сварки, характеризующиеся относительно большой погонной энергией, что, отрицательно сказывается на околошовной зоне. При сварке чугуна с достаточно высоким содержанием элементов-графитизаторов при небольшой толщине стенки свариваемых деталей можно получить положительные результаты частичной релаксацией сварочных напряжений, что снижает вероятность образования трещин в зоне термического влияния.
Сварка и резание металлов
... ядра давление снимается. Рис.21 Контактная сварка а) точечная б) роликовая Газовая сварка металлов Газовая сварка находит широкое применение при сварке деталей малой толщины, чугуна, цветных металлов и сплавов. При газовой сварке металл нагревают высокотемпературным газовым пламенем, ...
Для сварки чугуна используют медно-железные, медно-никелевые и железоникелевые электроды:
Медный стержень с оплеткой из жести толщиной 0,25 … 0,3 мм, которую в виде ленты шириной 5 … 7 мм навивают на стержень по винтовой линии. На электрод наносят ионизирующее толстое покрытие.
Может быть также и другой вариант: медный стержень со стальной оболочкой.
Пучок электродов, состоящий из одного или двух медных стержней и стального электрода с защитным покрытием любой марки.
Наиболее совершенные из числа медно-железных электродов — электроды марки ОЗЧ-1.
Медно-железный сплав в шве получается также при сварке медными электродами по слою специального флюса, который состоит из прокаленной буры (50 %), каустической соды (20 %), железной окалины (15 %) и железного порошка (15 %).
Сварку медно-железными электродами всех типов следует выполнять: на минимально возможных токах, обеспечивающих стабильное горение дуги, короткими участками вразброс, с перерывами для охлаждения свариваемых деталей.
Более удачным оказался другой путь. В металл шва вводят сильный карбидообразователь — ванадий. В этом случае в основном образуются карбиды данного элемента, не растворяющиеся в железе и имеющие форму мелкодисперсных нетвердых включений. Металлическая основа при этом оказывается обезуглероженной и достаточно пластичной. Примером могут служить электроды марки ЦЧ-4 со стержнем из низкоуглеродистой проволоки марок Св-08 или Св-08А и покрытием следующего состава: мрамор 12 %, плавиковый шпат 16 %, феррованадий 66 %, ферросилиций 4 %, поташ 2 %, жидкое стекло 30 % массы сухой смеси.
Металл, наплавленный этими электродами, имеет следующий состав: до 0,15 % С; до 0,6 % Si; 0,5 % Мn; 8,5 … 0,5 % V; серы и фосфора до 0,04 % каждого. Этими электродами сначала облицовывают кромки на малых токах. Сварку выполняют параллельными валиками с перекрытием каждого предыдущего на половину его ширины. После 2-го слоя силу тока увеличивают на 15 … 20 %; окончательно разделку заполняют электродами УОНИ-13/45.
Сварные соединения, выполненные этими электродами, имеют удовлетворительную обрабатываемость, плотность и достаточно высокую прочность. К способам, обеспечивающим получение в наплавленном металле низкоуглеродистой стали, можно также отнести механизированную сварку короткими участками электродной проволокой марок Св-08ГС или Св-08Г2С диаметром 0,8 ..-. 1 мм в углекислом газе. Сила сварочного тока составляет 50 … 75 А, напряжение дуги 18 … 21 В, скорость сварки 10 … 12 м/ч.
3.4 Холодная сварка чугуна электродами, обеспечивающими получение в металле шва цветных и специальных сплавов
Для получения швов, обладающих достаточно высокой пластичностью в холодном состоянии, применяют электроды, обеспечивающие получение в наплавленном металле сплавов на основе меди и никеля. Медь и никель не образуют соединений с углеродом, но их наличие в сплаве уменьшает растворимость углерода в железе и способствует графитизации. Поэтому, попадая в зону неполного расплавления, прилегающую к шву, они уменьшают вероятность отбеливания. Кроме того, повышению пластичности металла шва способствует возможность проковки наплавленного металла в горячем состоянии для уменьшения уровня сварочных напряжений. Проковка обязательна, так как при этом уменьшается опасность образования трещин в околошовной зоне.
Оборудование для газовой сварки и резки металлов
... температур сгорания. Технология и оборудование для газовой сварки Проводится сварка газовой горелкой – главным инструментом в работе по газовым операциям нагревания, наплавки, пайки, сварки. Вне зависимости от ... высокой теплопроводности, например, латунных и медных, и заготовки толще 5 мм. Малоуглеродистые и низколегированные стали газовой сваркой соединяются достаточно хорошо. Для средне- ...
Общий недостаток медно-железных электродов — неоднородная структура шва: мягкая медная основа и очень твердые включения железной составляющей, затрудняющие обработку и препятствующие получению высокой чистоты обработанной поверхности. Несколько лучшей обрабатываемостью обладают швы, выполненные электродами марки АНЧ-1, стержень которых состоит из аустенитной стали марки Св-04Х18Н9 и медной оболочки. На электрод наносят покрытие фтористокальциевого типа.
Наиболее рационально применять медно-железные электроды для заварки отдельных несквозных пороков или небольших неплотностей, создающих течи на отливках ответственного назначения, в том числе работающих под давлением (фланцы, подшипники).
Для изготовления электродов используют и медно-никелевые сплавы: монель-металл, содержащий 65 … 75 % Ni, 27 … 30 % Си, 2 … 3 % Fe и 1,2 … 1,8 % Мn (например, НМЖМц 28-2,5-1,5); константан, содержащий ~ 60 % Ni и ~ 40 % Сu (МНМц 40-1,5); нихром (Х20Н80).
Недостатки этих сплавов — их высокая стоимость и дефицитность, а также большая усадка, приводящая к образованию горячих трещин. Горячие трещины иногда имеют вид сплошной сетки, что снижает прочность сварного соединения
3.5 Газовая сварка чугуна
Газовая сварка чугуна является одним из наиболее надежных способов, позволяющих получать наплавленный металл по свойствам, близким к основному металлу. Это обусловлено тем, что при газовой сварке происходит более длительный и равномерный нагрев и охлаждение детали, чем при дуговой сварке, а поэтому обеспечиваются лучшие условия для графитизации углерода в наплавленном металле и менее вероятно появление в соседних со швом участках зон отбеленного чугуна. Уменьшаются внутренние напряжения в свариваемом изделии и возможность образования в нем трещин.
Газовую сварку серого чугуна лучше вести с применением предварительного подогрева. Скос кромок делают односторонний (V-образный), с углом раскрытия 90°. Кромки тщательно очищают от масла, ржавчины и грязи щеткой или пескоструйным аппаратом и прогревают пламенем горелки. В качестве присадочных прутков для сварки и наплавки используют чугунные стержни диаметром 6; 8; 10; 12; 14 и 16 мм, длиной 400 … 700 мм марок «А» и «Б», а также: НЧ-1 -для низкотемпературной газовой сварки тонкостенных отливок; НЧ-2 -для низкотемпературной газовой сварки толстостенных отливок; ВЧ и ХЧ т- для износостойкой наплавки.
При малом объеме сварки, а также при сварке тонкостенных деталей без подогрева или с местным подогревом, охлаждение металла происходит быстрее. Поэтому в прутках марки Б увеличено содержание кремния, который способствует выделению углерода в виде графита, а также содержится больше фосфора.
Диаметр прутка берется равным половине толщины основного металла.
При газовой сварке чугуна необходимо применение флюса, который:
1. Растворяет тугоплавкие окислы железа, кремния и марганца, переводя их в легкоплавкие шлаки;
2. Окисляет и частично растворяет графитные включения чугуна, создавая микроуглубления, улучшающие сплавляемость;
3. Защищает ванну от окисления;
4. Увеличивает жидкотекучесть шлаков и металла ванны. В качестве флюса используют прокаленную буру или смесь состава: 56 % буры, 22 % углекислого натрия (соды) и 22 % углекислого калия (поташа).
Применяют также флюс, состоящий из углекислого и двууглекислого натрия (по 50 %).
Хорошей раскисляющей способностью обладает флюс ФСЧ-1, состоящий из 23 % буры прокаленной, 27 % углекислого натрия, 50 % азотнокислого натрия.
Флюс ФСЧ-1 предназначен преимущественно для заварки больших дефектов, а флюс ФСЧ-2, отличающийся от ФСЧ-1 добавкой углекислого лития, применяют для заварки небольших деталей и низкотемпературной сварки.
Хорошие результаты дает также сварка чугуна с применением газообразного флюса БМ-1, состоящего из летучей борорганической жидкости.
Пруток при сварке следует чаще погружать во флюс, а флюс подсыпать в сварочную ванну. Наконечник горелки должен обеспечивать подачу 100 … 120 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Кромки скашивают только при толщине стенки более 4 мм.
Сварочное пламя должно быть нормальным или науглероживающим, так как окислительное пламя вызывает сильное местное выгорание кремния и в металле шва образуются зерна белого чугуна. Металл хорошо прогревают, сварку выполняют в нижнем положении быстро, а для массивных деталей желательно двумя горелками одновременно. Концом прутка следует все время перемешивать металл сварочной ванны для облегчения выхода из него растворенных газов, чтобы шов получился непористым.
При сварке пруток погружают в сварочную ванну только после нагрева его конца до температуры светло-красного каления, так как ненагретый пруток может вызвать местное отбеливание чугуна. Пруток вынимают из ванны возможно реже и только для того, чтобы покрыть его флюсом.
Ядро пламени можно периодически удалять от поверхности ванны, которая, однако, все время должна быть закрыта восстановительной частью пламени. Излишняя задержка пламени на одном месте приводит к выгоранию углерода и кремния в данном месте шва, что может вызвать отбеливание чугуна.
Детали сложной формы, имеющие неодинаковое сечение в различных частях, отверстия, перемычки и т.д., во избежание появления в них трещин и внутренних напряжений от неравномерного нагрева необходимо сваривать только с общим предварительным подогревом. После сварки изделие закрывают асбестом и оно должно медленно остывать.
Заключение
Сварка чугуна широко применяется как в основном производстве так и при проведении ремонтных работ.
При выборе способа сварки чугуна следует в первую очередь обращать внимание на применяемость сварных деталей, и необходимость получения сварного шва с определенными физическими свойствами. Во вторых на целесообразность применения способов сварки и экономичность способа сварки.
Так же для получения неразъемного соединения чугуна методом низкотемпературной пайки чугуна латунными припоями (процесс разработан ВНИИАвтогенмашем).
Имеет место применение контактной сварки чугуна со сталью (технология не описана в реферате).
Данный вид сварки применяется для изготовления секторов тормозных дисков в тормозах некоторых авиационных колес.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/goryachaya-svarka-chuguna/
1. Р.К. Мозберг; Материаловедение «Валгус», Таллин, 1976. стр. 199.
2. А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков и др.; Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учебник для вузов: 2003
3. А.И. Акулов, Г.А. Бельчук, В.П. Демянцевич; Технология и оборудование сварки плавлением: Москва «Машиностроение» 1977, стр. 321.
4. Д.Л. Глизманенко; Сварка и резка металлов. Изд. 8-е: «Высшая школа», 1974. стр. 291.
