№108 Сварка чугуна без дополнительного подогрева изделия

Сварка чугуна без дополнительного подогрева изделия.

Сварка чугуна без подогрева употребляется шире, чем сварка чугуна с подогревом изделия. Основные виды сварки чугуна без подогрева: ручная дуговая сварка покрытыми электродами, порошковой и самозащитной проволокой и вертикальная сварка с принудительным формированием металла шва.

Вертикальная сварка чугуна с принудительным формированием металла шва.

Она предназначена для изготовления крупных литейно-сварных изделий с толщиной стенки до 100мм. Процесс соединения деталей ведется без подогрева и термической обработки, что дает значительный экономический эффект. Институт разработал специальную проволоку и флюс, обеспечивающие металл шва в виде модифицированного чугуна. Твердость металла шва и зоны термического влияния не превышает 220 — 230НВ, обрабатываемость соединения хорошая.

Сварка стальными электродами с применением шпилек.

Сварка комбинируется с механическим усилением зоны сплавления ввертыванием в тело изделия стальных шпилек, которые связывают металл шва и основной металл, разгружая хрупкую закаленную прослойку в зоне сплавления.

При изломе изделия с толщиной стенки до 12мм шпильки могут ввертываться без разделки кромок. При толщинах более 12мм место излома подготавливается с разделкой. Диаметр шпилек зависит от толщины свариваемого изделия: при толщине до 12мм диаметр шпильки должен быть не более 6мм; диаметр шпилек более 16мм и менее 3мм не рекомендуется. Диаметр шпилек обычно равен 0,15 — 0,2 толщины детали.

Количество шпилек, которые нужно поставить на одну сторону трещины, зависит от качества чугуна, нагрузки, которую несет деталь, длины трещины и др. Максимальное количество шпилек по их площади не должно превышать 0,25 площади излома детали. Высота шпилек над поверхностью равна 0,5—1 диаметра шпильки, но не более 5 — 6мм; глубина ввертывания — 1,5 диаметра шпильки.

Покрытые электроды любой марки, обеспечивающие мягкий наплавленный металл, берут диаметром не более 3 — 4мм, ток — 100—120А. Пониженный ток обеспечивает малую глубину расплавления чугуна и минимальный нагрев, изделия, что уменьшает отбеливание и предотвращает появление трещин.

Процесс сварки.

Сначала кольцевыми швами обвариваются ввернутые шпильки. Обварку нужно производить вразброс, с тем, чтобы получить по возможности более разномерное нагревание металла детали. Потом заплавляют участки между обваренными шпильками, причем заварка также ведется отдельными валиками. Длина каждого валика не должна превышать 100мм. Второй слой валиков наносится перпендикулярно направлению валиков первого слоя. После нанесения наплавки на каждую сторону поверхности кромок переходят к заварке разделки и трещины. В последнем случае диаметр электродов можно принять 4мм и сварочный ток 120—140А.

Рис. 1. Расположение стальных связей в металле шва при холодной сварке чугуна: 1 — шпильки, 2 - стальные связи.

Для ускорения заварки трещины в изделии толщиной более 10мм вводят дополнительные стальные связи (рис. 1).

Связи и промежутки между ними провариваются не полностью. Сверху вся поверхность сварного соединения покрывается стальным наплавленным металлом.

Сварка стальными электродами с применением шпилек может выполняться в любом пространственном положении без демонтажа всего чугунного изделия.

Порошковые и самозащитные проволоки для сварки чугунов без подогрева.

В состав шихты порошковой проволоки марок ППАНЧ-1 и ППАНЧ-2 введены графит, ферросилиций, ферромарганец, ферротитан, алюминий и железо. Диаметр проволоки 3мм. Самозащитной проволокой на никелевой основе марки ПАНЧ-11 (проволока Академии наук, для чугуна, модель 11) можно выполнять сварку деталей из чугуна серого, ковкого и высокопрочного в сочетании со стальными деталями и выполнять ремонтные работы при восстановлении тонкостенных деталей, особенно работающих под давлением. Диаметр проволоки 1,2мм, сварочный ток 100—140А, напряжение дуги 14—18В, скорость сварки 10—15см/мин.

ППАНЧ-1 ПАНЧ-11 ППАНЧ-2

Сварка чугуна без подогрева покрытыми электродами.

Применяются электроды медно-стальные на медной проволоке марки ОЗЧ-2 (опытный завод, для чугунов, модель вторая), железоникелевые марки ОЗЖН-1, медно-никелевые марки МНЧ-2, электроды на проволоке Св-08 марки ЦЧ-4 и др., которыми пользуются в основном в ремонтных работах по заварке различных дефектов на обрабатываемых, обработанных и необрабатываемых поверхностях.

 Пайка чугуна.

Пайка представляет собой процесс соединения деталей нагревом до температуры плавления припоя, заполняющего зазор между соединяемыми деталями. Основной металл при пайке не плавится. В качестве припоев используют специальные чугунные материалы (НЧ-2, УНЧ-2), латунные припои (ЛОК59-1-03, ЛОМ НА), легкоплавкие оловянисто-свинцовые припои (ПОС30, ПОС40) и др.

Подготовленная под пайку поверхность подогревается пламенем газовой горелки до температуры плавления чугунного или латунного припоя (800 —950°С). Вначале следует образовать отдельные расплавленные капли припоя, которые должны с помощью флюсов легко растекаться тонким слоем по кромке чугунного изделия. Для того чтобы материал припоя проникал в поры чугуна и лучше его смачивал, во флюс добавляют активные вещества, способствующие смачиваемости чугуна и получению относительно прочной связи между припоем и чугуном.

Для пайки чугуна чугунными припоями употребляют флюсы марок МАФ-1 (плавленая бура 33%, сода кальцинированная 12%, селитра натриевая 27%, оксид кобальта 7%, фтористо-циркониевый натрий 12,5%, фтористый калий 8,5%), ФСЧ-2; для пайки латунными припоями употребляют флюсы марок ФПСЧ-1 (углекислый литий 25%, кальцинированная сода 50%, борная кислота остальное), ФПСЧ-1 и др.

Для лучшего сцепления чугуна с латунью графит с поверхности кромок предварительно выжигают газовым пламенем с избытком кислорода. Затем в разделку вносят флюс; после расплавления флюса расплавляют латунный припой, который образует жидкую ванну и заполняет разделку. Наплавленный металл сразу же после пайки проковывают ручным медным молотком.

Пайка чугуна легкоплавкими припоями (оловянисто-свинцовые и цинковые) затруднена плохим смачиванием его поверхности; этот вид пайки дает низкую прочность соединения.