Из чугуна изготовляются многие базисные детали строительно-дорожных
машин, тракторов, автомобилей и технологического оборудования. При
эксплуатации этих машин у чугунных деталей появляются .трещины,
изломы, износы, которые необходимо устранять.
Сварка чугуна затруднена вследствие следующих причин :
1-склонности чугуна к отбеливанию;
2-трещинообразования при сварке;
3-резкого перехода при нагреве из твердого состояния в жидкое.
Чугун называется отбеленным, если большая часть углерода в нем
находится в химически связанном состоянии , т.е. в виде цементита
Fe3C. Отбеливание происходит при быстром охлаждении
расплавленного чугуна, Углерод не успевает выделится в виде
графита, а выделяется в виде цементита, ледебурита и мартенсита;
чугун становится твердым и не поддается механической обработке.
В сером чугуне углерод находится в виде графита. Графитизация
чугуна происходит не только при переходе чугуна из жидкого
состояния в твердое, но и при дальнейшем охлаждении , причем чем
медленнее охлаждается деталь, тем полнее происходит графитизация.
Холодная масса чугунной , чаще всего большой по массе детали,
ускоренно отводит тепло сварки, поэтому происходит интенсивное
отбеливание сварного шва , а вследствие различия коэффициентов
расширения серого и белого чугунов возникают внутренние
трещины.
Избежать этих затруднений при сварке чугуна можно двумя способами
:
1. Выполнять горячую сварку металла с последующим медленным
охлаждением после сварки;
2. Выполнять холодную сварку чугуна, но вводить в шов элементы,
препятствующие образованию цементита , или использовать способы
упрочнения .швов.
Горячая сварка чугуна проводится на предварительно нагретых до 600
…. 650 °С деталях. После сварки происходит охлаждение всей массы
нагретой детали, поэтому скорость охлаждения сварного шва будет
ниже, чем при холодной сварке. В сварном шве успевает произойти
графитизация, скорость усадки уменьшается и поэтому не образуется
трещин в околошовной зоне.
При заварке трещин в конструктивно сложных деталях с целью
устранения возможного трещинообразования проводится 2-х ступенчатый
нагрев : сначала до температуры 200 …250 °С нагревают с
относительно не высокой скоростью до 600 °/ час, а далее -с большей
скоростью до 1600 °/ час. Сварка выполняется электродами типа
ОМЧ-1, состоящих из чугунных прутков со специальным покрытием, или
при газовой сварке чугунными прутками без покрытия .
Горячая сварка позволяет получить наилучшие результаты, но процесс
технологически сложный и очень трудоемкий, поэтому широкого
распространения не получила.
Чаще применяется холодная сварка чугуна, выполняемая следующими
способами :
1.Стальным малоуглеродистым электродом.
2. Специальными электродами ПАНЧ-11, МНЧ-1, МНЧ-2, ОЗЧ-1 и др.
3. Биметаллическим электродом или пучком электродов.
Для повышения надежности сварки стальными малоуглеродистыми
электродами в разделанные кромки шва ставят резьбовые шпильки или
используется способ отжигающих валиков (рис. 2. 24). При наложении
второго и последующего валиков первые сварные швы вновь нагреваются
и уже остывают с меньшей скоростью, поэтому значительная часть
цементита распадается, получается более мягкий сплав с меньшей
степенью отбеливания. Структура различных зон сварки получается
неодинаковой, однако в среднем она лучше , чем при обычной сварке.
Эффективно использовать способ отжигающих валиков в комплексе со
шпильками.
Для устранения продолжения трещины на ее оси сверлятся отверстия
диаметром 2..3 мм , зубилом или шлифовальным кругом проводят
V-образную разделку трещины и сверлят по ее длине отверстия ,
нарезают в них резьбы и заворачивают шпильки, которые сначала
обваривают кругом, а затем наплавляют весь сплошной шов.
Однако эти способы холодной сварки малопроизводительны, поэтому ,
чаще всего, используются другие способы сварки чугунных
деталей.
Если требуется хорошая обрабатываемость шва и допускается невысокая
прочность, то используются электроды МНЧ-1, МНЧ-2. Никель, входящий
в состав электродов, не образует соединений с углеродом, поэтому
шов имеет невысокую твердость, но хорошо механически
обрабатывается. Хорошие результаты при сварке чугуна дает
использование сварочной проволоки ПАНЧ-11.
Электроды ОЗЧ-4, изготовляемые из медной проволоки с
фтористо-кальциевой обмазкой, обеспечивают прочный, но
труднообрабатываемый шов, представляющий собой медь ,насыщенную
железом.
При отсутствии специальных электродов изготовляются биметаллические
электроды (рис. 2.25 ) намоткой медной проволоки или надеванием
медной трубки (меди до 70% от железа) на стальной стержень или
малоуглеродистый стальной электрод. Сварной шов также представляет
собой медь с вкраплениями железа, прочность его составляет до 60
….70% от прочности основного металла.
Для сварки толстостенных чугунных деталей используют пучок
электродов : стальной электрод диаметром 3 … 4 мм с обмазкой
УОНИ-13/55, медный стержень диаметром 4… 5 мм и латунный пруток
диаметром 1,5 … 3 мм. Электрическая дуга автоматически перемещается
с одного электрода не другой, поэтому тепло распространяется на
большую площадь, шов медленнее охлаждается и поэтому меньше
отбеливается. Пучок может также состоять из одного медного и одного
стального, или двух медных и одного стального электродов.
Газовую ацетилено-кислородную сварку чугуна ведут нейтральным
пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Присадочный материал —
чугунные прутки диаметром 6 …8 мм. При газовой сварке используются
флюсы :
1 - бура;
2 - смесь 50 % буры, 47 % двууглекислого натрия и 3 % окиси
кремния;
3 - смесь 56 % буры, 22 % углекислого натрия и 22 % углекислого
калия.
Трудность сварки алюминия заключается в следующем :
1. На поверхности детали образуется тугоплавкая окись
алюминия, высокая температура (2050…2060 °С) плавления которой
препятствует образованию сварочной ванны и соединению кромок
свариваемого материала, который расплавляется при более низкой
температуре( 650 …660 °С).
2. Алюминий и его сплавы жидкотекучи , не меняют своего
цвета, оставаясь серебристо-белыми. Это затрудняет сварку и
визуальное определение момента сварки и заплавления шва.
3. Высокая теплопроводность алюминия и быстрый отвод тепла
приводят к большим внутренним напряжениям, к короблению деталей и к
появлению трещин.
Несмотря на эти затруднения можно получить качественные сварные швы
одним из способов :
1-газовой сваркой как без флюса, так и с флюсом;
2-электродуговой сваркой плавящим электродам;
3-электродуговой сваркой неплавящим угольным электродом;
4-аргонно-дуговой сваркой.
Газовую сварку без флюса проводят восстановительным пламенем с
небольшим избытком ацетилена. Внутренние полости детали набивают
песком, на деталь, подогретую до 250 … 300 °С, укладывают куски
припоя (металл однородный с деталью) и пламенем горелки
одновременно подогревают припой и деталь, а с помощью стального
крючка удаляют окисную пленку и пододвигают расплавленные куски
припоя к трещине, перемешивают крючком, добиваясь надежного
сваривания.
При безфлюсовой сварке качество сварки хуже, чем при сварке с
флюсом. Для разрушения окисной пленки чаще всего используется флюс
АФ-4А, представляющий собой смесь хлористых и фтористых солей
натрия, калия и лития. Флюс сильно разъедает металл, поэтому после
сварки необходимо тщательно удалять остатки флюса и промывать
деталь. Сварку детали ведут алюминиевым прутком, предварительно
покрытым флюсом, или флюс насыпают на кромки трещин и водят по нему
прутком, или пруток во время сварки обмакивают во флюс. Для
улучшения структуры шва и снятия внутренних напряжений деталь при
сварке желательно нагревать до 300 …350 °С.
Электродуговую сварку алюминиевых деталей проводят на постоянном
токе обратной полярности. Используются электроды типа ОЗА-1 и
ОЗА-2, изготовляемые из алюминиевой проволоки с нанесенной
обмазкой, аналогичной по составу флюсу АФ-4А.
Сварка алюминия угольным электродом применяется реже, чем другими
способами. Процесс выполняется аналогично газовой сварке с
флюсом.
Аргонно-дуговая сварка ( рис. 2.26 ) обеспечивает самое лучшее
качество сварки, выполняется с помощью вольфрамового электрода и
стационарных установок УДАР-300, УДАР-500, состоящих из сварочного
трансформатора с дросселем насыщения и осциллятором или с помощью
передвижных установок УДГ-301 и УДГ-501. Имеются установки для
сварки алюминия различными токами: постоянным или импульсным (
УДГ-161) ; постоянным, импульсным или переменным (УДГ- 251,
УДГ-351) .
В зону электрической дуги между деталью и вольфрамовым электродом
через специальную горелку подается аргон, который предохраняет
металл от окисления и вводится алюминиевый пруток. Разрушение
окисной пленки происходит под действием дуги. Состав электродной
проволоки выбирается близким по составу основному металлу.
2.7. Особенности сварки чугуна и алюминия.
99
0
5 минут
Темы:
Понравилась работу? Лайкни ее и оставь свой комментарий!
Для автора это очень важно, это стимулирует его на новое творчество!