Прежде всего разграничим чугуны в зависимости от их структуры на три вида — белые, серые и ковкие. Все три вида в свою очередь делятся на легированные и не­легированные.

Теперь подробнее о каждом из видов.

Белый чугун. Работа с ним (имеются в виду газосва-: рочные работы) может быть только в части исправле­ния брака литья, наплавки, наварки. Сам по себе белый чугун очень твердый металл, практически не обрабаты­ваемый в машиностроении. Белый чугун — трудносва - риваемый металл, очень жидкотекуч при сварке. Излом у него светло-серый.

Серый чугун. Применяется как конструкционный ме­талл. Степень свариваемости (газовая сварка) может быть как хорошей, так и плохой, в зависимости от его струк­туры. Есть простая практика определения свариваемости чугуна. Если излом у серого чугуна черный — сваривае­мость плохая. Излом крупнозернистый, с крупными включениями графита — ограниченная свариваемость. При светло-сером изломе свариваемость будет хоро­шей.

Ковкий чугун. Наиболее применим в промышленно­сти по причине хорошей обрабатываемости. Сам по себе ковкий чугун — это результат переработки белого чугу­на. Суть этой переработки в том, что белый чугун под­вергается медленному нагреву (томлению) в течение не­скольких суток при температуре 900—1000СС. Затем такими же медленными темпами происходит охлажде­ние.

Все три вида чугуна для конкретных целей могут быть легированы различными добавками для повышения их прочности и улучшения технологичности.

Переходя к вопросу газовой сварки чугунных изде­лий, сразу оговоримся, что основной объем сварочных работ — это ремонт поврежденных или изношенных де­талей или же исправление брака лнтья, обработки тер­мической или механической.

Способов сварки чугуна достаточно много. Прежде всего, сварка может проводиться как с расплавлением

основного металла, так и без этого. В свого очередь, свар­ка с расплавлением металла делится на холодную и го­рячую сварку. А сварка без расплавления основного ме­талла предполагает пайкосварку с чугунным присадоч­ным материалом и латунным припоем.

Холодная сварка. Холодная сварка не потребует пред­варительного нагрева деталей. Применима она в тех слу­чаях, когда детали имеют возможность свободно расши­ряться без возникновения внутренних напряжений при нагревании (и охлаждении). Подготовку кромок можно выполнить как механическим, так и термическим спо­собом (расплавить кромки вдоль шва). При термическом способе жидкий чугун должен быстро удаляться приса­дочным прутком и тут же на кромки наносится флюс. Пламя, расплавляя кромки, удаляет жиры, которые мо­гут глубоко проникнуть в пористый чугун. Сама газовая сварка осуществляется ацетиленкислородным пламенем. Горелки, которые используются при этом — универсаль­ные Г2 и ГЗ (или их прототипы). Если прхгменяются га­зы-заменители ацетилена, то используются уже специ­альные горелки ГЗУ. Можно использовать и горелки Г2 и ГЗ, но они должны быть обязательно укомплектованы наконечниками, которые на один номер больше, чем те, которые использовались при ацетиленкислородной сварке.

Что надо знать при использовании газов-замените­лей ацетилена:

1. Газы-заменители дают менее концентрированное и более мягкое пламя, что дает меньший нагрев.

2. Ядро пламени будет менее различимым, чем у аце­тиленового. Это значит, что работа с газами-замени­телями ацетилена требует опыта, а если его нет— то обязательна консультация со специалистами или с прак­тиками, имеющими достаточный опыт сварки с приме­нением заменителей ацетилена.

3. Увеличится в 2—3 раза расход кислорода, что по­требует его дополнительных запасов.

Эти три момента относятся как к холодной, так и к горячей сварке. Сама сварка производится нормальным пламенем или пламенем с небольшим избытком ацети­лена. Если ацетилена будет много, это приведет к обра­зованию пор. Если же процесс сварки будет вестись мед­ленно и пламя при этом будет окисляющим, то в шве будет большое количество оксидов и шлаковых включе­ний.

Присадочным' материалом будет служить чугунный пруток длиной от 400 до 700 мм. Мощность пламени и диаметр присадочного прутка выбирают с учетом тол­щины свариваемой детали. Есть определенная зависи­мость диаметра присадочного прутка, номера наконеч­ника горелки и площади дефекта, которая сведена в таб­лице:

Диаметр прутка (в мм)	Площадь дефекта (в см2)	Номер наконечника
6	5	5
6-8	5-20	6
8-10	20-30	6
12	больше 30	7

Следующая таблица посвящена флюсам, которые применяются при сварке (холодной и горячей) чугуна.

Флюсы Номер флюса Содержание флюса (в %) I 100 плавленой буры 2 100 прокаленной буры 3 100 технической буры 4 56 прокаченной буры, 22 углекислого натрия, 22 углекислого калия 5 50 технической буры, 50 двууглекислого натрия 6 23 плавленой буры, 27 углекислого натрия, 50 натриевой селитры 7 50 прокаченной буры, 50 натриевой селитры, 4 керосина (сверх 100)

В зависимости от того, какие детали свариваются и ‘какова структура наплавленного металла, марки и со­ставы прутков будут различными, что видно на следую­щей таблице.

Чугунные присадочные прутки для газовой сварки

Свариваемые детали	Наплавленный металл (структура)	Марка прутков	Состав прутков
Детали сложного профиля с тонки­ми стенками	Ферритная структура	Б	Кремний до 4—5% при невысоком со­держании углерода
Крупногабаритные отливки (предвари­тельно подогретые)		А Г	Кремний 3—3,5% при невысоком содер­жании углерода
- » “	Перлитная структура большой плотности	1 (з-Д «Станко- лит»)	Кремний 4—5%, не­высокое содержание углерода, легирова­ние хромом (0,10%), никелем (0,10%), титаном (0,10%), оловом (0,3—0,5%)
Детали сложного профиля с тонки­ми стенками (при наличии местного подогрева)	Перлитная структура большой плотности	И (з-д «Станко- лит»)	Тоже, но с легирова­нием медью вместо олова. Меди —1,0 -2,5%.

Горячая сварка. При горячей сварке обязателен пред­варительный подогрев свариваемых деталей. Детали при нагреве должны находиться в жестком закрепленном каркасе, что позволит устранить возникающие при на­греве напряжения, которые впоследствии, при сварке, могут привести к образованию трещин. Если нагрев но­сит местный характер, то жесткий каркас можно не применять. Крупные детали нагреваются до температу­ры 500—700°С, а мелкие (небольшие) до 300—400°С. Ка­ким способом нагреть деталь, сварщик решает в зависи­мости от имеющихся условий. Конечно, лучше всего осу­ществить нагрев установками индукционного нагрева с

применением токов промышленной частоты. Если есть возможность подогреть в горнах, тоже прекрасно. Но ча­ще всего нагрев осуществляется пламенными горелка­ми, паяльными лампами и, конечно же, горелками ин­дукционного типа ЛГК-15 и ЛҐК-25.

Горячая сварка осуществляется по тем же правилам, как и холодная сварка. Действительны и все таблицы, приведенные для холодной сварки.

При горячей сварке чугуна обязательно применение флюсов, действие которых трояко. Попадая в сварочную ванну, они предотвращают окисление кромок твердого металла, извлекают оксиды и неметаллические включе­ния из расплавленного металла, а также способствуют образованию пленки, защищающей его от воздействия тазов пламени и воздуха. Положительное влияние флю­сов сказывается также в улучшении смачивания поверх­ности твердого металла жидким присадочным метал­лом.

Кроме того, при сварке чугуна можно применять га­зообразный флюс БМ-1, который представляет собой смесь метилбората (70—75%) с метанолом (25—30%). Эта смесь в виде жидкости заливается в специальный флю - сосмеситель типа КГФ-3, через который пропускается горячий газ для сварки. Поскольку флюс легко испаря­ется, пары его извлекаются горючим газом и подаются с ним по рукаву в горелку, где они сгорают в пламени. Процесс с использованием газообразного флюса назы­вается газофлюсовой сваркой. Флюс БМ-1 обеспечивает получение густого, вязкого шлакового покрова на по­верхности сварочной ванны.

Хотя, как уже было сказано, правила для горячей и холодной сварки одни и те же, надо остановиться на вопросе последовательности технологических операций при проведении горячей сварки.

Первое, что надо делать — это подготовить детали к сварке. Для этого надо очистить поверхность пламенем горелки или металлическим скребком (щеткой), а если потребуется, то и зубилом. Кромки надо разделать под углом 70°.

Второе — подогреть детали. Мало - и среднегабарит­ные детали надо подогревать до температуры 300— 400‘С, а крупногабаритные — до 500—600°С (до появле­ния коричнево-красного цвета).

Третье — процесс установки детали.

Установить деталь в зоне действия вытяжной венти­ляции с расположением дефекта в Нижнем положении и горизонтальной плоскости (продолжительность пере­рыва между окончанием подогрева и началом сварки для небольших отливок несложной конфигурации не долж­на превышать 3—5 мин во избежание охлаждения дета­ли ниже 4С0°С). в

Четвертое — нагрев и обработка поверхности.

Отрегулировать нормальное пламя удельной мощно­сти 100—120 л/ч на 1 мм толщины металла и восстанови­тельной ее частью (на расстоянии 2—3 мм от ядра), рав­номерно прогреть кромки дефекта до расплавления с одновременным нанесением флюса и равномерным рас­пределением его по поверхности дефекта с помощью присадочного прутка.

Пятое — заполнение места сварки присадочным ме­таллом.

Расплавить пруток наиболее горячей частью пламени (ближе к ядру) и заполнить дефект (трещину, ржавчи­ну) расплавленным присадочным металлом, добавляя периодически флюс на кончике прутка.

Вести сварку ванным способом (отдельными свароч­ными ваннами длиной 20—50 мм каждая) с поддер­жанием металла в жидком состоянии до полного запол­нения дефекта присадочным металлом; при заварке краевых дефектов поддерживать ванну в полужидком со­стоянии (для исключения стекания металла) за счет пе­риодического отведения пламени от места дефекта для охлаждения ванны и изменения угла наклона горелки к поверхности изделия с 80 до 10°.

Удалять неметаллические включения из ванны в про­цессе сварки с помощью флюсования жидкого металла и интенсивного его перемешивания присадочным прут­ком.

Шестое — это окончание процесса сварки. Сначала надо медленно отвести горелку от поверхности ванны на 50—60 мм и наплавленный металл подогреть пламе­нем в течение 0,5—1,5 мин, накрыть деталь листовым асбестом для замедленного охлаждения металла шва и обеспечения свойств сварного соединения, равноцен - . ных со свойствами основного металла.

Последним следует этап термообработки. Детали на­греваются, мелкие — до 300—400°С, крупные — до 500— 600СС с последующим медленным охлаждением.

Низкотемпературная сварка чугуна. Это способ сварки без расплавления основного металла, поэтому он при­меняется в основном на последних стадиях обработки детали. Более низкая температура сварки уменьшает воз­можность появления деформаций, трещин, структур от - бела (при охлаждении).

При этом способе образуется такое же соединение, как и при пайке, т. е. жидкая ванна не образуется. Плавке подвергается только присадочный пруток. Низкотемпе­ратурная сварка чугуна осуществляется двумя способа­ми: е латунными припоями и с чугунными присадоч­ными прутками. Рассмотрим их.

Сварка с латунными припоями. Основное преимуще­ство этого способа — в низкой температуре нагрева — до 650—75СГС. Это достигается путем применения спе­циальных флюсов и припоев (присадочных прутков), ха­рактеристики которых даны в предлагаемых ниже таб­лицах. Ведется сварка ацетиленокислородным пламенем.. Допускается и использование газов-заменителей ацети­лена. Мощность пламени в общем и целом должна соот­ветствовать расходу ацетилена в пределах 60—75 литров, в час и бутана (пропана) 50—60 л/ч на 1 мм толщины металла. В зависимости от мощности пламени выбирает­ся и номер наконечника горелки. Присадочные прутки, припои и флюсы для низкотемпературной пайкосварки чугуна даются в двух предлагаемых ниже таблицах.

Назначение	Марка	Температура сварки, °С
Для низкотемпературной сварки чугуна чугунными прутками	ФСЧ-2	900-950
Для низкотемпературной сварки чугуна латунными припоями	ФПСН-1	650-750
Тоже	ФПСН-2	, 650-750
Для низкотемпературной сварки чугуна чугунными прутками	МАФ-1	750-800

Присадочные прутки и припои Марка Назначение Область применения НЧ-2 * Низкотемпературная пайкосварка чугуна чугунными прутками Для заварки дефектов в тонко­стенных отливках УНЧ-2 То же Для заварки дефектов в толсто- стенныхотливкахс получением плотного металла шва ЛОК-59-1-03 Низкотемпературная пайкосварка чугуна латунными припоями с «бензинным» про­цессом плавления Для заварки дефектов, когда к наплавке не предъявляются требования одноцветности и одинаковой твердости с чугу­ном ЛОМНА-49- 05-10-4-0,4 (ТУЦМО-ОЗ- 9362) Н йзкоте мператур ная пайкосварка чугуна латунными припоями Для заварки дефектов, когда к наплавке предъявляются тре­бования одноцветности с чугу-' ном

Технология пайкосварки. В завершение темы пайкос - варки чугуна подробно осветим вопрос последователь­ности технологических операций от начала до конца процесса. Первым, конечно же, будет процесс подготов­ки к тайкосварке. Будущее место наплавки и прилегаю­щая поверхность очищаются от грязи, оксидов, других

загрязнений. Очистка производится пламенем горелки и металлической щеткой.

Второе — разделка будущего места наплавки (дефек­та). Здесь могут быть задействованы зубило, сверло, фре - за, другие механические способы обработки поверхно­сти. Схематично разделка дефекта под пайкосварку изоб­ражена на рис. ЗОй.

Рис. 30. Схема процесса низкотемпературной пайкосварки чуіуна чугунным присадочным материалом при исправлении дефектов: а — с продольной разделкой; б — с дефектом типа раковин

Третье — установка и нагрев детали. Сама деталь должна быть установлена в зоне действия вытяжной вен­тиляции с расположением дефекта в нижнем положе­нии и горизонтальной плоскости.

Нагреть поверхности разделочного дефекта и металл в зоне дефекта до 300—350°С.

Нанести на поверхность дефекта флюс и нагреть его факелом пламени, а не ядром, во избежание выдувания. Горелку наклонить под углом 50—60°. На рис. 31 пред­ставлена пайкосварка правым способом.

Продолжить нагрев кромки дефекта до температуры 750—800°С при использовании прутков УНЧ-2 и флюса МАФ-1 или до 900—950°С при применении прутков НЧ-2 и флюса ФСЧ2.

Одновременно нагреть конец прутка до оплавления и обмакнуть его во флюс.

Равномерно распределить флюс на поверхности де­фекта концом прутка.

Расплавить конец прутка трением его о нагретую по­верхность.

Четвертое — заполнение места разделки расплавлен­ным металлом. Для этого расплавить пруток наиболее го­рячей частью факела пламени (на 2—3 мм от ядра).

Заполнить объем разделки каплями жидкого приса­дочного металла и ванным методом, перемещая горелку и пруток по винтовой восходящей линии или круговы­ми движениями, в зависимости от вида дефекта — см. рис. 30 б.

Рис. 31. Правый способ пайкосварки. 1 — движение горелки; 2— движение прутка; 3 — движение горелки и прутка

Производить наплавку за один проход при толщине металла до 6 мм и в два прохода при толщине 8—12 мм.

■ Периодически добавлять флюс в расплавленный ме­талл и непрерывно перемешивать металл прутком, ка­саясь стенок дефекта.

И, наконец, пятое, завершающее действие, от пра­вильности которого может зависеть весь результат пре­дыдущей работы — правильное охлаждение места напай­ки (заварки). Заваренный участок медленно охлаждается под пламенем горелки в течение 1,5—3 мин. После это­го, обеспечивая замедленное охлаждение, медленно от­вести горелку. Очистить шов от остатков флюса и, в за­ключение, промыть его водой.