Горячая сварка чугуна
Наиболее радикальным средством борьбы с образованием отбеленных и закаленных участков шва и околошовной зоны и образованием пор и трещин служит подогрев изделия до температуры 600—650° С и медленное охлаждение его после сварки. Технологический процесс горячей сварки состоит из следующих элементов: I — подготовка изделия иод сварку; II — предварительный подогрев деталей; III — сварка; IV — последующее охлаждение.
Подготовка под сварку зависит от вида исправляемого дефекта. Однако во всех случаях подготовка дефектного места заключается в тщательной очистке от загрязнений и в разделке для образования полостей, обеспечивающих доступность для манипулирования электродом и воздействия сварочной дуги. Для предупреждения вытекания жидкотекучего металла сварочной ванны, а в ряде случаев для придания наплавленному металлу соответствующей формы, место сварки формуют. Формовку выполняют в зависимости от размеров и местоположения исправляемого дефекта с помощью графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, состоящей из кварцевого песка, замешенного на жидком стекле, или другими формовочными материалами, а также в опоках формовочными материалами, применяемыми в литейном производстве (рис. 154).
После формовки необходима просушка формы при постепенном подъеме температуры от 60 до 120е С, затем проводят дальнейший подогрев под сварку со скоростью 120 -150° в час в печах, горнах
Рис. 154. Формовка места сварки для горячей сварки чугуна: а — несквозной раковины; б — недолива кромки детали; в — облицовка формы графитовыми пластинами; 1 — деталь; 2 — формовка; з — графитовые пластины |
или временных нагревательных устройствах. Замедленное охлаждение после сварки достигается при укрывании изделий теплоизолирующим слоем (листами асбеста и засыпкой песком, шлаком или др.) или при охлаждении вместе с печами, горнами.
Способы нагрева и нагревательные устройства применяют в зависимости от характера производства (устранение литейных дефектов, ремонтная сварка и т. д.). Например, при массовом производстве в литейных цехах автомобильных и тракторных заводов целесообразно использовать конвейерные печи; для ремонтных работ удобен нагрев в муфельных печах или в горнах с открытым кожухом; для разовых ремонтных работ крупногабаритных изделий изготовляют временные нагревательные устройства из огнеупорного кирпича, в том числе печи-ямы в земляном полу цеха. Для сварки используют плавящиеся электроды со стержнями из чугуна марок А или Б (табл. 91).
Таблица 91. Состав чугунных стержней для сварки чугуна (ГОСТ 2071—70), %
|
В состав покрытия, наносимого на литые прутки, диаметром 5—20 мм, входят стабилизирующие и легирующие материалы. В качестве последних обычно используют графит, карборунд, ферросилиций, сшшкокальцнй, силикомагшш и другие, содержащие элементы-графитизаторы (табл. 92). Горячую сварку чугуна выполняют на больших силах тока 1/св = (60 100)г? э] без пере
рывов до конца заварки дефекта, при больших объемах завариваемого дефекта два сварщика, работающие поочередно. Электро- додержатель для горячей сварки должен обеспечивать хороший контакт с чугунным электродом и иметь щиток для защиты руки сварщика от теплового ожога.
Состав покрытия |
Марки электродов |
|||
ОМЧ-1 |
вч-з |
Станколит |
эпч |
|
Мрамор или мел................................. . |
25 |
10 |
14 |
|
Графит....................................................... |
41 |
— |
— |
30 |
Ферромарганец......................................... |
9 |
— |
36 |
— |
Полевой шпат........................................... |
25 |
— |
— |
— |
Ферросилиций.................... .................... |
— |
30 |
— |
30 |
Карборунд................................................ |
— |
60 |
28 |
— |
Плавиковый шпат - . .......................... . |
— |
— |
12 |
— |
Мнршалит................................................. |
— |
— |
10 |
— |
Ферротптап. ............................................. |
— |
— |
— |
15 |
Фсррофоефор.................................. |
— |
— |
— |
10 |
Спликовальцнп........................................ Жидкое стекло (к сумме сухих ком- |
— |
— |
— |
15 |
IIOIICJ1TOB... ......................................... |
30—35 |
30—35 |
30 |
30—35 |
Таблица 92. Составы покрытий чугунных электродов, применяемых для горячей сварки чугуна |
Примером одной из возможных конструкций может служить электрододержатель завода «Стапколит» (рис. 155). В этом дерша - телс электрод приваривают к стальному стержню. Для горячей сварки чугуна можно использовать дуговую сварку угольным электродом. Но возможности маневрирования тепловым воздействием на свариваемый металл сварка угольным электродом занимает промежуточное положение между газовой сваркой и сваркой плавящимся электродом. Сваривают на постоянном токе прямой полярности угольными электродами диаметром 8—20 мм. Диаметр электрода и силу сварочного тока выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (табл. 93).
Таблица 93. Выбор режима сварки
|
В качестве присадочного материала используют прутки марок А и Б. Для перевода тугоплавких окислов в легкоплавкие соединения применяют флюсы на борной основе, чаще всего техническую безводную (прокаленную) буру.
Горячая сварка чугуна ручным способом, особенно массивных изделий — тяжелый труд. Весьма прогрессивный способ, облегчающий труд и повышающий производительность, — механизированная сварка порошковой проволокой. В состав шихты вводят такие компоненты, которые позволяют получать состав металла шва, представляющий собой чугун. Состав порошковой проволоки марки ГІПЧ-3 для горячей сварки чугуна приведен в табл. 94.
Таблица 94. Состап * порошковой проволоки ПІЇЧ-3 и наплавленного металла, %
Остальное Ге. |
Горячая сварка чугуна позволяет получать сварные соединения, равноценные свариваемому металлу (по механическим характеристикам, плотности, обрабатываемости и др.), однако это трудоемкий и дорогостоящий процесс. Вместе с этим в ряде случаев практически к сварным соединениям чугуна не предъявляется таких требований. Часто, например, достаточно обеспечить только равнонрочность или только хорошую обрабатываемость или плотность сварных швов. С помощью различных металлургических и технологических средств можно получить сварные соединения чугуна с теми или иными свойствами при сварке с невысоким подогревом или вовсе без предварительного подогрева (т. е. с помощью полугорячей или холодной сварки).