ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ. Зварювання чавуну застосовується для:

Зварювання чавуну застосовується для:

– ремонту поламаних деталей;

– виготовлення нових конструкцій.

Типовими причинами ремонтного зварювання є:

– знос поверхонь, які контактують між собою;

–тріщини невеликої довжини;

– повний злам перетину;

– відколи окремих частин деталі.

Чавун відноситься до матеріалів з поганої технологічної зварюваністю через те, що при нагріванні і наступному охолодженні його структура і властивості в зоні шва та навколошовній зоні мають значні зміни і характеризуються:

– утворенням ділянок з виділенням цементиту (відбілювання чавуна) через високі швидкості охолодження металу шва і навколошовної зони. Велика твердість таких ділянок практично виключає можливість обробляти місця зварювання різальним інструментом;

– виникненням тріщин у шві та навколошовній зоні при охолодженні внаслідок дії зварювальних напружень у низькопластичному чавуні;

– утворенням порожнин у металі шва через інтенсивне виділення оксиду вуглецю, як під час зварювання, так і на стадії кристалізації.

Зварювання чавуну ускладнюється тією обставиною, що він при нагріванні відразу ж переходить із твердого стану в рідкий, минаючи рідинно - твердий стан.

Застосовують наступні способи зварювання чавуну:

– з загальним або місцевим попереднім нагріванням виробів до температури 650…680 ^оС та наступним повільним охолодженням зі швидкістю не більш 350…500 ^оС на годину (гаряче зварювання);

– з попереднім нагріванням виробів до температури 350-500 ^оС (напівгаряче зварювання);

– без попереднього підігріву виробів (холодне зварювання).

Гаряче зварювання знижує швидкість охолодження виробів і забезпечує практично повну графітизацію металу шва та навколошовної зони, що виключає появу зварювальних напружень. Зварювання ведуть:

– вугільним чи графітовим електродами на постійному струмі прямої полярності дугою з введенням в дугу присадних прутків з чавуну марок А и Б. Діаметр електрода і силу зварювального струу призначають у залежності від товщини зварюваного метала (табл. 8.1).

– електродами, металевою основою яких є чавунні стрижні марок А і Б (табл. 8.2).

Таблиця 8.1 – Режими зварювання вугільним електродом

Для переведення у легкоплавкі шлаки і видалення оксидів кремнія, що утворюються при окисненні цього елемента при зварюванні вугільним чи графітовим електродами, а також для активації поверхні чавунних деталей використовують флюси наступного складу:

– 100 % без водневої бури ();

– 50 % такої же бури і 50 % двовуглекислого натрію ().

Таблиця 8.2 – Склад стрижнів електродів для зварювання чавуну

Чавунні електроди мають покриття, в які входять стабілізуючі і легуючі компоненти. У якості останніх використовують графітизуючі матеріали: графіт, карборунд, феросиліцій, силікокальцій, силікомагній. Зварювання ведуть у нижньому положенні на великій силі струму = (60 100) без перерви для підтримання зварювальної ванни в рідкому стані протягом усього періоду зварювання.

При зварюванні вугільним і графітовим електродами необхідно застосовувати флюс, який складається з прожареної бури, кальцинованої соди та азотнокислого натрію у співвідношенні відповідно 23, 27 і 50 %.

Напівгаряче зварювання застосовують замість гарячого для здешевлення зварювального процесу з використанням спеціальних електродів типу ЭМЧ, стрижень яких складається з чавуну з підвищеним вмістом кремнію (до 5,2 %), а покриття стержнів – із трьох шарів: перший шар (від стрижня) легує метал шва елементами – графіти заторами (графіт 50 %, силикомагній 41 %, гематит – 6%,, алюміній 1,5 %, бентоніт 1,5 %), другий - забезпечує газовий і шлаковий захист зварювальної ванни (мармур – 50 %, плавиковий шпат 47,5 %, бентоніт, 2,5 %), третий забезпечує газовий захист (графіт – 100 %).

Холодне зварювання вимагає менших витрат і виконується. Виконується:

– звичайними сталевими електродами із стержнями з низьковуглецевої сталі. При такому зварюванні велика ймовірність одержання ділянок шва зі значним вмістом цементиту. Утворюється цементит, насамперед, у перехідній зоні – на границі наплавленого й основного металу внаслідок збагачення шва вуглецем, що дифундує з боку зварюваних кромок чавунних виробів. Зона сплавлення звичайно має склад високовуглецевої сталі і, отже, велику твердість, низьку деформаційну здатність та високу схильність до утворення холодних тріщин. Зварений шов нерідко відшаровується від основного металу. З метою попередження цього явища застосовують сталеві шпильки, які закручуються в тіло деталей, зварюються на ділянках скошених кромок і заварюються в процесі зварювання. Зварювання ведуть постійним струмом зворотної полярності короткими ділянками з перервами, для того щоб уникнути нагріву навколошовної зони вище 80 ^оС.

Зварювання звичайними сталевими електродами застосовують при ремонті важких чавунних виробів, які не вимагають механічної обробки, наприклад, станин молотів, пресів, махових коліс, корпусів турбін і т.п.

– сталевими електродами з карбідоутворюючими елементами в покритті, який дозволяє одержувати зварний шов і навколошовную зону із структурою фериту і мілкодисперсних карбідів. До них відносяться електроди марки ЦЧ-4, які розроблені ЦНИИТМАШ спеціально для холодного зварювання чавуну. Стрижень електроду виготовляється з дроту Св-08, а його покриття – з ферованадію, що забезпечує вміст ванадію в металі шва порядку 9 - 10 %. Ванадій є більш сильним карбідоутворюючим елементом у порівнянні із залізом, тому він зв'язує вуглець, який надходить у шов з основного металу, у нерозчинні в залізі мілкодисперсні карбіди. Усе це забезпечує непогану пластичність зварного шва та навколошовної зони. Зварювання ведуть постійним струмом зворотної полярності на малих струмах (30 35 А на кожен мм товщини електроду) з невеликою глибиною проплавлення.

Таблиця 8.2 – Склад покритих електродів марки ЦЧ-4.

Характеристика електродів марки ЦЧ-4, які застосовуються для зварювання високоміцного і сірого чавуну, а також чавуну зі сталлю, приведені в табл. 8.2, механічні властивості металу шва і зварного з'єднання – у табл. 8.3, хімічний склад наплавленого металу – у табл. 8.4.

Коефіцієнт наплавлення складає 9 г/(А год.), масова витрата електродів на 1 кг наплавленого металу – 1,2 кг.

Таблиця 8.3 – Механічні властивості металу шва і зварного з'єднання

Таблиця 8.4 – Хімічний склад наплавленого металу, %

– комбіновані мідно-сталеві електроди. Знайшли застосування різні варіанти електродів: мідний стержень з оплеткої з жерсті товщиною 0,25 0,30 мм, сталевий стержень, запресований у мідну трубку. В усіх різновидах вміст заліза в наплавленому металі не повинен перевищувати 10...15 %. Мідь сприяє графітизації вуглецю, зменшує його розчинність у зварювальній ванні і тим самим зменшує ймовірність одержання цементитних структур. Зварювання можна вести також пучком електродів, які складають із двох мідних і одного сталевого електроду типу Э-42. До найбільш вживаних електродів з числа мідно-сталевих відноситься електрод марки ОЗЧ-1, який являє собою мідний стержень з покриттям, який складається з сухої суміші покриття електрода марки УОНИ-13 (50 %) і залізного порошку (50%), замішаних на рідкому склі. Зварювання мідно-сталевими електродами ведуть на постійному струмі зворотної полярності з проковуванням кожного наплавленого шару. Електроди застосовують для заварювання некрізних дефектів і несплошностей у виливках;

– мідно-нікелеві та залізно-нікелеві електроди. Застосовуються головним чином для заварювання ливарних дефектів на робочих поверхнях чавунних деталей. Нікель і мідь є гарними графітизаторами, тому при їх присутності у шві не утворюються структури з високою твердістю навіть після швидкого охолодження. Для виготовлення стрижнів електродів використовують: монель-метал, що містить: 65...75…75% Ni, 27…30% Cu, 2…3% Fe, 1,2…1,8% Mn, і константан, що містить 40% Ni і 60% Cu. Такі матеріали використовуються для виготовлення електродів відповідно марок МНЧ-1 і МНЧ-2 із фтористо-кальцієвим покриттям. Електроди дорогі, тому застосовуються обмежено;

- зварювальний дріт Св-08Н50, що містить 0,8...1…1,3% вуглецю, 0,2...0,3% марганцю, 3,0...3,25% кремнію, 45,0...51,0% нікелю, 45% залізу. Зварювання ведуть на невеликих струмах зворотної полярності. Наплавлені валики проковують у гарячому стані легкими ударами молотка. Не допускається перегрів металу навколошовної зони;

– порошковий дріт типу ППЧ-1. Застосовують при механізованому зварюванні чавунних деталей у холодному стані;

Поиск по сайту: