Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 119. Сварка чугуна

Сведения о свойствах и свариваемости чугуна были изложены в главе XIV. Здесь рассмотрим технологию газовой сварки чугунных деталей. С помощью газовой горелки можно с успехом производить ремонтную сварку изделий из серого литейного, а также ковкого и высокопрочного чугуна. Более длительный и равномерный нагрев, обеспечиваемый пламенем при газовой сварке, способствует получению в металле шва структуры серого, неотбеленного чугуна, хорошо поддающегося последующей механической обработке. При сварке чугуна образуется достаточно большое количество окислов марганца и особенно кремния, затрудняющих сварку. Для удаления этих окислов в шлаки применяют флюс в виде молотой буры или смеси одного из следующих составов: 1) 56% буры, 22% углекислого натрия (соды) и 22% углекислого калия (поташа);

2) 50% буры, 47% двууглекислого натрия и 3% кремниевой кислоты;

3) 23% буры, 27% углекислого натрия и 50% азотнокислого натрия. Сварку ведут только в нижнем положении с предварительным общим или частичным подогревом свариваемой детали. Применяется восстановительное или слегка науглероживающее сварочное пламя, так как окислительное пламя вызывает местное выгорание кремния, вследствие чего на этих участках шва возможно образование структуры отбеленного чугуна.

Присадочным металлом при сварке служат прутки из чугуна диаметром 6, 8, 10 и 12 мм, длиной 400—700 мм. Состав чугуна присадочных стержней следующий: 3—3,6% углерода, 3,6—4,8% кремния, 0,5—0,8% марганца, не более 0,08% серы, 0,3—0,5% фосфора, остальное — железо. Мощность пламени должна составлять 100—120 л/час на 1 мм толщины основного металла. Кромки металла скашиваются под углом 45° и должны быть очищены перед сваркой до металлического блеска, а затем прогреты пламенем сварочной горелки.

Во время сварки пруток периодически погружают во флюс и переносят его в сварочную ванну; кроме того, флюс подсыпают в ванну ложкой. В целях ускорения процесса и регулирования равномерности нагрева крупные детали рекомендуется сваривать одновременно двумя горелками. Концом прутка все время перемешивают сварочную ванну, облегчая этим выход наружу растворенным в металле газам, тем самым предупреждая появление пор в металле шва.

Полный подогрев свариваемой детали производится в горне, печи или временном очаге. Температура нагрева составляет от 300 до 600°, в зависимости от размеров и формы детали. После сварки нужно обеспечить медленное охлаждение детали, покрывая ее асбестом или засыпая песком для изоляции от окружающей среды. При нагреве в печи свариваемые детали охлаждаются вместе с печью.

Чугун серый, ковкий и высокопрочный можно сваривать латунной присадочной проволокой марки J1-62, имеющей температуру плавления 850—900°, что значительно ниже температуры плавления чугуна, которая равна примерно 1200°. При этом способе кромки чугунной детали не расплавляются, а нагреваются только до температуры плавления латуни и облуживаются последней. На подготовленную таким образом поверхность кромок затем наплавляется соединительный слой металла шва, состоящий из сплава, состав которого будет близок к составу присадочных латунных стержней. Так как латунь является пластичным металлом, то место сварного соединения будет обладать достаточной прочностью и необходимой пластичностью.

Лучше всего поверхность нагретого чугуна смачивается латунью при температуре нагрева чугуна до 700—850°. При более низкой температуре, порядка 600°, наплавленный металл быстро застывает и содержащиеся в нем газы не успевают выделиться, что вызывает появление пористых швов. При температуре нагрева свыше 900° происходит растворение железа в латуни и испарение из нее цинка, что также вызывает пористость наплавленного металла. Кроме того, при этой температуре графит чугуна выгорает, что ухудшает смачивание чугуна расплавленной латунью. Для предупреждения испарения цинка, входящего в состав латуни, пламя должно иметь избыток кислорода до 30—40%. Латунь наплавляется менее горячей частью пламени, которое направлено на присадочный пруток и находится от него на несколько большем расстоянии, чем обычно.

Для сварки чугуна латунью наиболее целесообразно применение газообразного флюса (см. § 8). Кроме того, применяются чугунные прутки с медным покрытием, улучшающим смачиваемость кромок свариваемого металла наплавленным металлом, а также прутки из чугуна специального состава, температура плавления которого лежит между 1050 и 1200° (эвтектического чугуна). При сварке чугуна специального состава употребляются особые флюсы в виде пасты. При отсутствии специальных чугунных прутков или латуни марки Л-62 трещины в чугунных деталях можно заваривать также проволокой из электролитической красной меди.

Низкотемпературная сварка и заварка литейных дефектов в чугунных деталях. Данный способ разработан ВНИИАвтогеном и состоит в заварке литейных дефектов с применением специального флюса-пасты и присадочных стержней из чугуна особого состава, без расплавления основного металла. Присадочные стержни имеют следующий состав (%):

Стержни отливаются в кокиль и имеют диаметр 5, 7, 9 и 12 мм. Флюс-паста имеет следующий состав: 8% двуокиси титана, 10% азотнокислого калия, 8% фтористого кальция, 45% буры технической, 3% ферротитана, 21% фтористого натрия, 5% фтористого лития. Место заварки зачищают до металлического блеска. При толщине стенки до 10 мм кромки подвергаются V-образной разделке с углом раскрытия 70—90°, при толщине стенки более 10 мм— Х-образной. Литейные дефекты (поры, шлаковые включения) вырубают и кромки разделывают под общим углом раскрытия шва 45—60°.

Перед сваркой производится местный нагрев изделия горелкой до 300—400°; изделия с более сложной формой подвергают общему нагреву в печи до той же температуры.

На нагретую поверхность наносится слой флюса-пасты и место заварки нагревается горелкой до 750—790°. Пламя должно быть нормальным восстановительным. При такой температуре нагрева флюс-паста начинает плавиться, покрывая место сварки тонкой пленкой. Присадочный стержень покрывается снаружи флюсом-пастой и расплавляется постепенно, капля за каплей стекая на завариваемую поверхность и растекаясь по ней. Сварка ведется справа налево, пламя горелки перемещается впереди шва. После заварки изделие медленно охлаждается в песке или под слоем асбеста.

При данном способе заварки отсутствуют зоны твердого отбеленного чугуна, так как основной металл не доводится до состояния плавления, наплавка получается плотной, мягкой и хорошо обрабатывается резцом. Ремонтируемое изделие испытывает незначительные внутренние напряжения, и трещины при заварке не образуются.

вверх страницы