Для сварки чугуна при исправлении дефектов отливок до и после механической обработки, при восстановительном ремонте деталей, вышедших из строя в процессе эксплуатации оборудова­ния, а также сварно-литых конструкций применяют различные сварочные материалы: электроды, проволоки, присадки, напла­вочные порошки, флюсы и др. Необходимость в расширенном ассортименте сварочных материалов обусловлена природными свойствами чугуна в силу которых приходится считаться с мар­ками чугунов, конструктивными особенностями отливок и де­талей, эксплуатационным назначением поверхностей, характе­ром и размерами дефектов, стадией механической обработки от­ливок, на которой выявлены дефекты и т. п.

Подбором соответствующих электродов и присадочных мате­риалов, а также способов сварки можно получать наплавленный металл в виде чугуна с заданными свойствами (ферритно-перлит­ный, перлитный, высокопрочный с шаровидным графитом и пр.), углеродистой стали, высоколегированной стали, сплавов с высо­ким содержанием меди, никеля и др., в наибольшей мере отве­чающих характеру исправляемого дефекта и эксплуатационному назначению поверхности.

Потребность в сварочных материалах для чугуна удовлетво­ряется частично путем централизованного производства, однако значительную часть приходится изготовлять на местах.

Различными организациями и изобретателями предложено большое количество электродов, проволок (порошковых и сплош­ного сечения), присадочных материалов, порошковых наплавоч­ных сплавов и др.; им присвоены марки (местное обозначение); их характеристики даны в информационных листах. Авторами, как правило, организуется внедрение разработок на отдельных предприятиях. Однако производственники не всегда получают исчерпывающую объективную информацию о цели разработки новых сварочных материалов, рациональной области их исполь­зования, технологии применения, технологичности при исправ­лении определенных групп дефектов и качественной характерис­тике наплавленного металла.

Для оценки соответствия многочисленных марок сварочных материалов требованиям развивающейся промышленности, их систематизации, классификации и создания ориентации при раз­работке новых марок сварочных материалов для чугуна прове­дена работа с участием ВНИИЛИТМАШ (базовая лаборатория сварки), завода «Станколит» и Московского Опытного сварочного завода. При проведении работы ставилась задача обновления материалов, производимых централизованно, и организации про­мышленного выпуска материалов новых марок.

Сварочные материалы оценивали с учетом качественных ха­рактеристик наплавленного металла, технологических призна­ков применения, показателей технологичности при исправлении определенных групп дефектов и экономических показателей. Для удобства оценки сварочные материалы подразделены на три большие группы.

Группа I. Чугунные литые прутки, чугунные электроды, по­рошковые проволоки и др., предназначенные для получения на­плавленного металла в виду чугуна с заданными свойствами (ферритно-перлитный, перлитный, высокопрочный чугун с шаро­видным графитом), применяют в процессах газовой и дуговой сварки, наплавки, осуществляемых ванным способом, при кото­ром расплавленный металл сосуществует с основным, предвари­тельно нагретым металлом (горячая сварка).

Применительно к процессам горячей газовой и дуговой сварке, наплавке сварочные материалы имеют свои рациональные области использования — прутки чугунные: 010—12 мм — для газовой сварки при исправлении дефектов небольших и средних разме­ров: 0 6—8 мм — для газовой низкотемпературной пайко-

сварки при исправлении дефектов небольших размеров; 0 12— 16 мм — для изготовления электродов для дуговой сварки, при исправлении дефектов крупных и очень крупных размеров; по­рошковые проволоки: 0 3—5,5 мм — для дуговой механизиро­ванной сварки при исправлении дефектов крупных и очень круп­ных размеров. м

Сварочные процессы применительно к чугунам различных классов существенно не изменяются. Получение чугуна с задан­ными структурой и свойствами достигается применением соответ­ствующих сварочных материалов.

Условиям получения ферритной и ферритно-перлитной струк­туры наплавленного металла соответствуют сварочные материалы, основанные на высоком содержании графитизаторов углерода, кремния, кальция, вводимых в виде ферросплавов, карбида крем­ния и др. К ним относятся прутки чугунные по ГОСТ 2671—70 для газовой заварки и изготовления электродов; прутки чугун­ные ПЧ1 (Станколит), а также порошковые проволоки ППАНЧ-2 (ИЭС им. Е. О. Патона), ППЧ-3 (Станколит), ППСВ-7 (ВНИИком - прессор), ППСЧ-19 и ППСЧ-6Ф (ВПТИСТРОЙДОРМАШ) и т. п. При дуговой горячей заварке количество феррита составляет 40—- 60%. Углерод кристаллизуется с образованием графита в коли­честве, превышающем необходимое. Твердость и обрабатывае­мость наплавленного металла обычно удовлетворительные, пока­затели же прочности меньше предела чугунов СЧ 18-21. При газо­вой заварке дефектов небольших объемов твердость наплавлен­ного металла не имеет стабильных показателей (НВ 220—260). Чугун с высоким содержанием феррита, получение которого мо­гут обеспечить указанные материалы, непригоден для поверх­ностей, подвергающихся поверхностной закалке, а также для

отливок из высокомарочных чугунов, где требуется близкое сов* падение физико-механических свойств и наплавленного металла с основным.

Условиям получения перлитной структуры в наплавленном металле соответствуют сварочные материалы, в которые при по­вышенном содержании углерода и пониженном кремния введено небольшое количество редкоземельных металлов. К ним отно­сятся прутки чугунные ПЧ-2 (ВНИИЛИТМАШ); прутки чугун­ные, самофлюсующиеся (Станколит); электроды чугунные ЭЧ-2 (ВНИИЛИТМАШ); порошковая проволока ППЧ-ЗМ (ВНИИЛИТ­МАШ и Станколит). При дуговой горячей и газовой заварке ко­личество феррита составляет 5—10%, остальное перлит мелко­пластинчатый и сорбитообразный. Показатели твердости и обра­батываемости — стабильные.

Условиям получения высокопрочного чугуна при горячей дуговой и газовой заварке соответствуют прутки чугунные ПВЧ-1, электроды чугунные ЭВЧ-1, проволока порошковая ППВЧ-1 (ВНИИЛИТМАШ) и ППАНЧ-5 (ИЭС им. Е. О. Патона). Введение в состав сварочных материалов редкоземельных металлов обеспе­чило сохранение шаровидной формы графита в условиях длитель­ного существования жидкой ванны в процессе наплавки.

Условиям получения наплавленного металла в виде чугуна, имеющего стабильные показатели по структуре, твердости, обра­батываемости и т. п., валиковой наплавкой без подогрева чугуна не соответствует ни одна марка чугунных прутков, электродов и порошковых проволок, которую можно было бы рекомендовать в качестве базовой.

Условиям получения наплавленного металла — чугуна низко­температурной пайко-сваркой (без расплавления основного ме­талла) соответствуют наряду с прутками НЧ-1 и НЧ-2 по ГОСТ 2671—70 также их модификация УНЧ-1 (ВНИИАВТО- ГЕНМАШ) и прутки ПЧ-2 и ПЧ-3 (ВНИИЛИТМАШ и Станколит).

При оценке сварочных материалов, входящих в группу I, учитывалось, что централизованно чугунные прутки и чугунные электроды в стране не производятся. Потребность в них удовлет­воряется ведомственными литейными предприятиями. Порошко­вая проволока, единственная марка которой выпускается центра­лизованно, не удовлетворяет запросам производства. Литые чу­гунные сварочные материалы и порошковые проволоки в соответ­ствии с запросами промышленности совершенствуют крупные ли­тейные предприятия, а также профилирующие подразделения НИИ, поэтому обобщенные сведения о литых и проволочных ма­териалах будут полезны производственникам.

Группа II. Электроды, проволоки, присадочные прутки, по­рошковые наплавочные сплавы и т. п. на никелевой, медной, же­лезной основе, предназначенные для получения наплавленного металла — не чугуна, к которому предъявляются (в определен­ных пределах) условия обрабатываемости резанием, плотности и прочности, или таких требований не предъявляется, применяют в процессах дуговой сварки и наплавки, осуществляемых вали­ками (дуговая сварка), и газопламенной без расплавления основ­ного металла (низкотемпературная пайко-сварка), при которых изделие предварительно не нагревается или нагревается незна­чительно до температуры 150—300° С.

Эти материалы используют для исправления чугунных изде­лий различного эксплуатационного назначения и состояния (обра­ботанные, обрабатываемые, рабочие нерабочие, а также необра­батываемые), когда к наплавленному металлу предъявляются главным образом требования обрабатываемости, плотности и проч­ности, без серьезных требований в смысле разнородности металла и различия цвета. Применительно к процессам холодной дуговой и низкотемпературной пайко-сварки сварочные материалы имеют свои рациональные области использования. Проведено обновле­ние электродов для ручной холодной сварки чугуна, выпускаемых централизованно. Вместо устаревших марок электродов МНЧ-1 и ОЗЧ-1 выпускаются МНЧ-2 и ОЗЧ-2, обладающие более высо­кими показателями сварочно-технологических свойств. Налажен - промышленный выпуск электродов ОЗЖН-1 на железоникелевой основе. Диаметр выпускаемых электродов 3—5 мм.

Разработаны и находят практическое применение для полу­автоматической сварки тонкие самофлюсующие проволоки диа­метрами 1—2 мм; ПАНЧ-11 на никелевой основе и МрЗКМцТ 03-03-1,0-03 на медной основе, механизированная сварка кото­рыми имеет более высокие показатели технологичности относи­тельно ручной сварки электродами диаметрами 3—4 мм.

Сварочные материалы для низкотемпературной пайко-сварки, протекающей без расплавления основного металла, разделены на три части: первая из них включает чугунные прутки (описаны в группе I сварочных материалов); вторая — сплав ЛОМНА на медной основе, не имеющий конкурирующих сплавов; третья — наплавочные порошковые сплавы типа НПЧ для газопорошковой наплавки. Наплавочные порошковые сплавы НПЧ-1, НПЧ-2, НПЧ-3, НПЧ-4, разработанные в стране впервые, открывают новые возможности низкотемпературных процессов пайко - сварки.

Для ручной декоративной сварки-наплавки без предъявления к наплавленному металлу условий обрабатываемости резанием приняты тоикопокрытые электроды типа Э34 марки АН-1 диа­метрами 3—6 мм.

Группа III. Керамические стержни и флюсы — неметалли­ческие сварочные материалы для получения высококачественного наплавленного металла.

В результате проведенной работы осуществлена оценка ка­чественных показателей сварочных материалов, отобраны лучшие представители в качестве базовых сварочных материалов, прове­дена оценка их технологических показателей (табл. 6).

Таблица 6. Базовые сварочные материалы

перлитно-ферритной структурой

Прутки чугунные (ГОСТ 2671—70) Прутки чугунные

ЭЧ-1 ПГІАНЧ-2 ППЧ-3

ЦЧ-5

Электроды чугунные на прутках ПЧ-1, А, Б Проволока порошковая То же

Наплавленный металл — чугун с А, Б

Электроды на проволоке Св-08

ПЧ-1

Для горячей газовой свар­ки (заварки) и изготовле­ния электродов Для горячей газовой свар­ки, наплавки (0 10— 12 мм), для изготовления электродов (0 12—16). Разработаны с целью улучшения сварочно-тех­нологических свойств прутков и повышения ка­чества наплавленного ме­талла Для горячей дуговой свар­ки-наплавки (0 12— 16 мм) Для механизированной горячей дуговой наплав­ки, сварки То же. Разработана с целью улучшения сва - рочно-технологи ческих свойств проволоки при­менительно к ванному способу наплавки и повы­шения качества наплав­ленного металла Для горячей дуговой за­варки дефектов неболь­ших размеров на обрабо­танных поверхностях

Наплавленный металл — чугун с перлитной структурой

ПЧС-1 (ПЧ-2) ПЧ-3 НЧ-2 УНЧ-1 ЭЧ-2 ППЧ-ЗМ

Прутки чугунные

Прутки чугунные само - флюсующие

Прутки чугунные (ГОСТ 2671—70)

Электроды чугунные на прутках ПЧС-1 Проволока порошковая 03—5,5 мм

Для горячей газовой

сварки, наплавки, для низкотемпературной пай- ко-сварки, для изготовле­ния электродов Для горячей газовой

сварки, наплавки при ис­правлении дефектов моди­фицированных чугунов Для низкотемпературной пайко-сварки при исправ­лении дефектов неболь­

ших размеров на обрабо­танных поверхностях Для горячей дуговой

сварки-наплавки Для горячей дуговой ме­ханизированной сварки, наплавки

Наплавленный металл — чугун с шаровидным графитом

Прутки чугунные Электроды чугунные на прутках ПЧС-2 Порошковая проволока

ПЧС-2 (ПВЧ-1) ЭВЧ-1 ППАНЧ-5 ППВЧ-1

Для горячей газовой сварки, наплавки Для горячей дуговой сварки, наплавки ванным способом

То же

Электроды медно-нике­левые

МНЧ-2

Для горячей дуговой механизированной завар­ки дефектов валиками или полужидкой ванной Для горячей дуговой механизированной свар­ки, наплавки при исправ­лении дефектов ванным способом. Проволока имеет улучшенные сва­рочно-технологические свойства и обеспечивает получение графита шаро­видной формы в условиях длительного существо­вания жидкой ванны Для холодной дуговой заварки несквозных де­фектов на обрабатываемых и обработанных поверх­ностях отливок, а также дефектов различного ха­рактера при ремонте дета­лей. Разработаны взамен ранее выпускаемых МНЧ-1.

Наплавленный металл — не чугун, к которому предъявляются условия

обрабатываемости

ОЗЧ-2

ОЗЖН-1 ЦЧ-4

Электроды медно-сталь­ные на медной прово­локе

Электроды железонике­левые

Электроды специальные на проволоке Св-08

Для холодной дуговой заварки сквозных дефек­тов преимущественно на необрабатываемых по­верхностях, а также для подслоя при комбиниро­ванной многослойной на­плавке. Разработаны вза­мен ранее выпускаемых 034-1

Для холодной дуговой заварки различных дефек­тов на обрабатываемых, обработанных и необраба­тываемых поверхностях Для холодной дуговой заварки дефектов на обра-

Mp3 КМцТ-03-03-7,0-0,3

Электроды специальные на проволоке Св-08 Сварочные проволоки малых диаметров:

на никелевой основе самофлюсующая

на медной основе самофлюсующая

Прутки латунные

Порошковые самофлю - сующие сплавы

ЦЧ-4

ПАНЧ-11

ЛОМНА

НПЧ-1; НПЧ-2; НПЧ-3; НПЧ-4

ботанных нерабочих по­верхностях

Для холодной дуговой механизированной свар­ки, наплавки переходного слоя при многослойном заплавлении дефектов на обработанных поверх­ностях. При заварке раз­личных дефектов на тон­ких стенках деталей, быв­ших в эксплуатации Для холодной дуговой механизированной свар­ки, наплавки при исправ­лении мест печи по жере­бейкам, спаям, отвер­стиям. Для переходного подслоя при многослой­ной комбинированной на­плавке. Для заварки сквозных дефектов на тон­костенных деталях, быв­ших в эксплуатации Для низкотемпературной пайко-сварки при исправ­лении дефектов на обрабо­танных поверхностях от­ливок и ремонте деталей Для низкотемпературной газопорошковой наплавки при исправлении дефек­тов, выявленных на фи­нишных операциях меха­нической обработки отли­вок, а также для ремонта деталей, бывших в эксплу­атации ' ;

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

АН-1

Электроды стальные на проволоке Св-08 тонко­покрытые

Для холодной (декоратив­ной) заварки дефектов на необрабатываемых по­верхностях

Керамические стержни

Керамические стержни, флюсы

скч-з

Для горячей дуговой механизированной завар­ки дефектов средних и небольших размеров

Наименование	Марка или обозначение	Назначение
Керамические стержни	С КВ 4-1	Для горячен дуговой механизированной завар­ки дефектов небольших и средних размеров высоко­прочного чугуна
Флюс	ФСЧ-1	Для газовой заварки де­фектов чугунной присад­кой
»	ФСЧ-2	Для газовой низкотемпе­ратурной пайко-сварки де­фектов чугунной присад­кой
»	ФПСН-1	Для пайки латунными припоями
»	ФПСН-2	Для газовой низкотемпе­ратурной пайко-сварки чугуна медносплавными присадками типа JIOMHA