Главные затрудения, возникающие при исправлении дефек­тов чугунных отливок, определяемые природными свойствами чугуна: склонность к образованию твердых закаленных прослоек в зоне сплавления и прилегающих слоях металла; низкая пла­стичность чугуна (внутренние напряжения, возникающие в про­цессе сварки в чугунном изделии, и неспособность чугуна пласти­чески деформироваться под их воздействием часто приводят к об­разованию трещин); резкий переход твердого состояния в жидкое и наоборот, минуя пластическое состояние. Существенные за­труднения создаются многообразием марок чугунов, массы от­ливок и их конструктивных особенностей.

В силу причин, обусловленных свойствами чугунов, при сварке приходится считаться с конструктивными особенностями изделий, эксплуатационным назначением поверхностей и отдель­ных частей отливок и деталей, а также стадией механической обра­ботки, после которой выявлен дефект. На выбор метода сварки влияет характер, размер и расположение дефекта на' изделии.

Сварочная техника^располагает многочисленными способами сварки и пайко-сварки чугуна, отличающимися по технологи­ческим признакам, качественным характеристикам наплавлен­ного металла*"и~'сварного соединения в целом.

Технологические процессы исправления дефектов на современ­ном уровне развития сварки чугуна предусматривают возмож­ность выполнения сварочных операций с общим или частичным предварительным нагревом изделий до температуры 600—650° С (горячая сварка) и получением наплавленного металла в виде чугуна; с небольшим нагревом до температуры 150—400° С или в необходимых случаях без предварительного нагрева (холодная сварка) и с получением наплавленного металла — не чугуна — в виде сплавов, поддающихся механической обработке резанием или не обладающих такими свойствами. Сварочные и наплавочные процессы можно выполнять с расплавлением основного металла (сварка) или без расплавления основного металла (низкотемпера­турная пайко-сварка), отдельными валиками или с образованием ванны большого объема, вручную или механизированными спо­собами. Технологические процессы исправления дефектов не исключают возможности применения несварочных способов.

Все способы сварки чугуна по свойствам наплавленного ме­талла можно разбить на две группы: способы, предназначенные для получения наплавленного металла в виде чугуна с заданными свойствами (ферритно-перлитный, перлитный, высокопрочный с шаровидным графитом и др.), что достигается применением со­ответствующих сварочных материалов; способы, предназначен­ные для получения наплавленного металла — не чугуна, к ко­торому предъявляются требования обеспечить обрабатываемость резанием (сплавы с высоким содержанием никеля, меди, высоко­легированной стали и др.) или если таких требований не предъяв­ляется (углеродистая сталь). К ним следует отнести также несва­рочные способы исправления дефектов. Существует ряд способов, применяемых в специальных случаях: контактно-порошковая и электрошлаковая наплавка, наплавка ленточным электродом, пайка цинковым сплавом при температуре 350° С, пайка с хими­ческим омеднением при температуре 200° С и др.

Неотъемлемую часть технологии сварки, пайко-сварки, пайки составляют сварочные материалы: электроды, присадочные прутки, флюсы. Способы сварки и сварочные материалы должны обеспе­чивать высокое качество сварного соединения и надежность ра­боты восстановленных чугунных изделий. Путем подбора соот­ветствующих присадочных материалов и процесса сварки можно получать наплавленный металл в виде чугуна с заданными свой­ствами (перлитно-ферритный, перлитный, высокопрочный и др.), сплавов с высоким содержанием меди, никеля, высоколегирован­ной стали, углеродистой стали и т. д.

В оценке значимости тех или иных способов сварки чугуна для получения высоких показателей качества, надежности и эко­номической эффективности существенное значение имеет техно­логичность применяемых способов и материалов. Технологич­ность выявляется обычно в сопоставлении технологических осо­бенностей процесса сварки (наплавки) и показателей сварного соединения с техническими требованиями к качеству исправляе­мых поверхностей отливок.

Например, применительно к обрабатываемым поверхностям, когда наплавленный металл должен быть чугуном, применяют

горячие способы сварки. Лучшими показателями технологичности будут обладать при исправлении дефектов небольших размеров — газовая сварка, обеспечивающая тепловые условия плавления и затвердевания металла, необходимые для образования струк­туры серого чугуна; при исправлении дефектов крупных разме­ров — дуговая сварка с использованием высоких значений тока (образующаяся ванна жидкого металла большого объема про­гревает прилегающие слои основного металла и затвердевает без образования отбеленных прослоек); при исправлении дефек­тов средних размеров лучших результатов можно достигнуть, применив механизированную сварку порошковой проволокой с использованием керамических стержней. При исправлении де­фектов на механически обработанных поверхностях более высокой технологичностью обладают низкотемпературные процессы пайко - сварки, газопорошковой наплавки и холодной дуговой сварки специальными электродами. Толстопокрытые электроды создают условия более глубокого проплавления и местного нагрева основ­ного металла, что снижает технологичность.

Непрерывное совершенствование способов сварки чугуна, повышение показателей технологичности способов при исправ­лении дефектов различных групп позволило улучшить качество исправления дефектов отливок и деталей и расширить номенкла­туру исправимых дефектов, тем самым сократить материальные и трудовые затраты, возникающие от брака деталей.

Существенный вклад в создание новых методов сварки и сва­рочных материалов для чугуна внесли завод «Станколит», ВНИИЛИТМАШ, ИЭС им. Е. О. Патона, ВНИИАВТОГЕНМАШ, ЦНИИТМАШ, Опытный сварочный завод, ВНИИТС и др.

Низкотемпературные процессы пайко-сварки без расплавле­ния основного металла осуществляют чугуном, латунными при­поями (типа ЛОМНА), порошковыми наплавочными сплавами (типа НПЧ), методом газопорошковой наплавки и др. Эти способы позволяют исправлять дефекты на обработанных поверхностях деталей, в том числе вскрывшихся на финишных операциях ме­ханической обработки.

Горячая дуговая механизированная сварка чугуна порошко­вой проволокой на однопроволочных и трехпроволочных специа­лизированных полуавтоматах в значительной мере заменила про­цесс ручной горячей дуговой сварки чугунными электродами. Полуавтоматическая сварка порошковой проволокой или прово­локой сплошного сечения с присадкой керамических стержней разработана в содружестве ЦНИИТМАШа и завода «Станколит».

Горячая газовая сварка чугуна природным газом с использо­ванием однопламенных мундштуков кумулятивного действия и многопламенных сетчатых мундштуков позволила заменить аце­тиленовую сварку.

Холодные процессы сварки чугуна электродами на основе железа, никеля, меди и их сплавов, в том числе тонкими

Таблица 3. Классификация способов по технологическим и качественным признакам Характеристика наплав­ Способы сварки Характеристика дефекта ленного металла и соединения

Наплавленный металл—чугун с заданными свойствами

Газовая сварка

Горячая чугунной при­садкой

Низкотемпературная пай - ко-сварка с чугунным присадочным прутком

Различные дефекты не­больших и средних раз­меров на обрабатывае­мых, обработанных и от­ветственных необрабаты­ваемых поверхностях раз­личного эксплуатацион­ного назначения Несквозные дефекты не­больших размеров на обработанных рабочих поверхностях

Хорошая обрабатывае­мость и хглотность, близ­кое совпадение с основ­ным по микроструктуре, твердости, прочностным показателям и оттенку цвета

То же

Дуговая сварка ванным способом

Ручная чугунными элек­тродами

Механизированная по­рошковой проволокой

Механизированная, по­рошковой проволокой с присадкой керамического стержня

Различные дефекты круп­ных и очень крупных размеров на обрабаты­ваемых, обработанных и ответственных необра­батываемых поверхно­стях

Различные дефекты не­больших и средних раз­меров на обрабатываемых поверхностях, не под­вергающихся поверхно­стной закалке

Хорошая обрабатывае­мость и плотность, близ­кое совпадение с основ­ным по микроструктуре, твердости, прочностным показателям и оттенку цвета То же

Наплавленный металл — не чугун, к которому предъявляются условия обрабатываемости резанием

Холодная дуговая сварка наплавкой валиками

Ручная электродами на медно-никелевой основе

Ручная электродами на железоникелевой основе

Иесквозиые дефекты не­больших и средних раз­меров на обрабатываемых и обработанных поверх­ностях. В отдельных слу­чаях сквозные дефекты неболыной_ протяженно­сти

Различные дефекты не­больших и средних раз­меров на различных по­верхностях отливок и де­талей

Хорошая обрабатывае­мость, плотность и проч­ность

Хорошая обрабатывае­мость, плотность и проч­ность. Цвет совпадает с цветом основного металла

Способы сварки	Характеристика дефекта	Характеристика наплав­ленного металла и
		соединения

Ручная электродами на основе низкоуглероди­стой стали со специаль­ным покрытием Ручная электродами на медно-стальной основе

Механизированная тон­кими проволоками:

на никелевой основе

на медной основе

Несквозные дефекты не­больших размеров на об­работанных поверхно­стях

Сквозные дефекты на необрабатываемых по­верхностях отливок и стенках резервуаров

Переходные слои при многослойном заплавле - нии дефектов на обрабо­танных поверхностях. Различные дефекты на тонких стенках деталей Несплошность металла по жеребейкам, спаям, от­верстиям. Переходные слои при многослойной наплавке, сквозные де­фекты на тонких стенках деталей

Твердость и цвет совпа­дают с твердостью и цве­том основного металла

Высокая прочность и плотность. Обрабатывае­мость затруднена. Отли­чается по цвету

Минимальное проплавле­ние основного металла. Хорошая обрабатывае­мость

Минимальное проплавле­ние основного металла. Хорошая плотность и прочность

Газовая низкотемпературная (без расплавления основного металла)

пайко-сварка

Медносплавными приса­дочными материалами ти­па латуни методом пайки - сварки

Самофлюсующимися по­рошковыми сплавами ти­па НПЧ методом газо - порошковой наплавки

Несквозные дефекты не­больших размеров на об­работанных поверхностях

Несквозные дефекты не больших и среоних раз­меров, выявленные на финишных операциях ме­ханической обработки от­ливок. Выработка, вмя­тины, негерметичность в деталях

Плотный, имеет стабиль­ные показатели твердости НВ 170—190

Хорошая обрабатывае­мость, прочность и плот­ность. Твердость, износо­стойкость и цвет совпа­дают с подобными свой­ствами основного металла

Металлизация

Плотный, износостойкий

Сплавами на основе мо­либдена, цинка и др.

Сыпевидная пористость на рабочих поверхно­стях, уплотнение мест, создающих течь

Способы сварки	Характеристика дефекта	Характеристика наплав­ленного металла и соединения
Иаплавле не предъявля Ручная стальными элек­тродами или полуавто­матическая порошковой проволокой или проволо­кой сплошного сечения Не Механическая заделка (пробками, вставками) Замазки на основе поли­меров Пропитка уплотнителями химического или механи­ческого действия	нный металл — не чугун, ются условия обрабатываем Сварка Несквозные дефекты на необрабатываемых по­верхностях ОТЛИВОК сварочные способы исправлеї Несквозные дефекты на обработанных поверхно­стях Несквозные дефекты, не­ровности поверхности, преимущественно на не­обрабатываемых поверх­ностях Негермегичность стенок отливок, создающая течь	с которому юсти резанием Высокая твердость, не­достаточная плотность и прочность lit я дефектов Соответствие основному металлу. Достаточная прочность соединения Достаточная плотность и прочность соединения Надежность герметизации

самофлюсующими проволоками на никелевой и медной основе обеспечили более высокие показатели технологичности при сварке тонкостенных чугунных изделий, а также переходных слоев при многослойной наплавке.

Разработаны нагревательные печи и устройства для мелких, средних, крупных и тяжелых отливок. Это позволило существенно повысить сварочно-технологические показатели процессов го­рячей сварки и др. (табл. 3)