Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 76. Особенности сварки чугуна

Сплав железа с углеродом, содержащий от 1,7 до 6,7% углерода, 1—3,5% кремния и 0,3—1% марганца, называется чугуном. В сером литейном чугуне углерод находится преимущественно в виде прослоек графита, расположенных между зернами сплава. Содержание углерода в литейном чугуне колеблется в пределах 3—3,6%, кремния 1,6—2%, марганца 0,5—1%, серы до 0,12%, фосфора до 0,8%.

Если основная часть углерода находится в чугуне в виде цементита (Fe3C), то такой чугун очень тверд и трудно поддается обработке.

Кремний в чугуне является графитообразующей примесью и способствует образованию структуры серого чугуна.

Сера является вредной примесью в чугуне, так как способствует образованию трещин при сварке, образуя легкоплавкие прослойки сернистого железа между кристаллами сплава. Сера также способствует образованию цементита в чугуне.

Марганец удаляет серу из чугуна. При содержании марганца до 0,8% он способствует выделению графита, при содержании более 1% — выделению цементита.

Фосфор повышает жидкотекучесть, твердость и хрупкость чугуна. Никель повышает прочность чугуна и способствует выделению графита. Примесь хрома способствует выделению углерода в виде цементита.

В машиностроении широко применяются также высокопрочные чугуны, обладающие наряду с хорошими литейными свойствами также достаточно высокой пластичностью и прочностью при ударных нагрузках.

Их особые свойства обусловлены характером выделения в структуре зерен углерода, которые имеют завихренную шарообразную (глобулярную) (модифицированный чугун) или мелкозернистую хлопьевидную и глобулярную форму (ковкий чугун). Сварке, как правило, подвергается серый литейный чугун.

Обычный литейный чугун не обладает пластичностью и плохо выдерживает ударные нагрузки. Сварка чугуна связана с возникновением следующих затруднений:

1. Чугун может давать трещины под действием появляющихся напряжений, особенно в переходной зоне.

2. При расплавлении чугуна может произойти местное превращение графита в цементит, отчего металл в данном месте получает структуру твердого белого чугуна и трудно поддается последующей механической обработке. Это явление называется отбеливанием чугуна. Отбеливание чугуна обусловлено выгоранием кремния, который способствует выделению углерода в виде графита, а также быстрым охлаждением чугуна.

3. Пористостью шва, обусловленной окислением углерода с обильным образованием газообразной окиси углерода. Низкая температура плавления и быстрый переход чугуна из жидкого в твердое состояние не позволяют газам полностью выделиться из металла, отчего шов иногда получается пористым.

4. Образованием пленки тугоплавких окислов кремния, имеющих более высокую температуру плавления, чем основной металл.

5. Жидкотекучестью чугуна, делающей невозможной сварку его в наклонном и вертикальном положениях.

Сварку чугуна производят при ремонтных работах, а также при исправлении литейного брака. Чугунные детали в зависимости от их размеров и формы можно сваривать без подогрева или с подогревом — частичным или полным.

вверх страницы