Основы сварочного дела

Холодная сварка чугуна

Холодной сваркой чугуна принято называть сварку без предваритель­ного нагрева. Ее применяют тогда, когда трудно или экономически не­целесообразно производить сварку с предварительным нагревом из-за больших габаритов изделия, опасно­сти коробления и возникновения больших внутренних напряжений. В практике применяют различные способы холодной сварки чугуна.

Сварка чугунными электродами, изготовляемыми по ГОСТ 2671—80.

Для уменьшения скорости охлаждения расплавленного металла применяют те же покрытия, что и при горячей сварке чугуна. Чугунные электроды без покрытия не применяют, так как при сварке они плавятся раньше и быстрее, чем основной металл. На­плавляемый металл, стекая на слабо нагретую поверхность изделия, не сплавляется с основным металлом и, быстро остывая, дает твердый и хрупкий отбеленный чугун. Реко­мендуются следующие режимы сварки:

TOC o "1-5" h z Толщина металла, мм. . .

Диаметр электрода, мм. .

Сварочный ток, А... .

Хорошие результаты при холодной сварке дают электроды из аустенит - ных высоколегированных чугунов (ни-

С Ni

Никелевый (нирезист) 2,04 28,97

Никелькремнистый (ни - кросилаль) 2,17...2,33 19...22

Никель, не вступая в реак­цию с углеродом, хорошо сплав­ляется с железом и как графити - затор препятствует отбеливанию чугу­на. Электродные стержни имеют покрытие, состоящее из 70% карбо­рунда и 30% углекислого стронция или углекислого бария, замешанных на жидком стекле (30 г на 100 г сухой смеси). Толщина покрытия — 0,6...0,8 мм. Электроды из никелевых чугунов применяют при сварке и наплавке поверхностей, подлежащих последующей механической обработ­ке. Качество шва невысокое ввиду склонности металла шва к образо­ванию трещин.

Сварку можно производить спосо­бом, предложенным Ростовским инсти­тутом инженеров же. IV'.подорожного транспорта — чугунными электродами с меловым покрытием по слою гра­нулированной графитнзирующей ших­ты. Электродные стержни диаметром

7.. .-8 мм изготовляют из чугуна, содержащего 3...3,2% углерода,

2.6.. .3% кремния, 0,5...0,8% марганца, не более 0,5% фосфора и 0,08% се-

уменьшают долю основного металла в металле шва, уменьшая глубину проплавления. Для этого сварку выполняют при малых сварочных то­ках электродами малого диаметра.

Для того чтобы металл в зоне свар­ного шва имел структуру серого чугу­на, применяют электродные стержни из низкоуглеродистой стали, с толстым графитизирующим покрытием, состоя­щим из 33% ферросилиция, 37% гра­фита, 7% мела и 23% натриевого жидкого стекла. Однако полная гра - фитизация происходит лишь при боль­шом объеме наплавленного металла и при заварке крупных деталей, когда достигается малая скорость ох­лаждения металла шва.

Для усиления связи металла шва с основным металлом применяют сварку стальными электродами с по­становкой шпилек (ввертышей). За­вариваемый шов тщательно очищают от грязи и масла и разделывают в за­висимости от толщины металла и на­значения шва V - или Х-образной разделкой. На обработанную поверх­ность ставят стальные шпильки диа­метром 6...12 мм в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, равном 4...6 диаметрам шпиль­ки. Иногда для усиления связи применяют стальные соединительные планки, ребра, косынки. Заварку шва начинают с обварки шпилек кольцевыми валиками, а затем накла­дывают круговые швы и окончатель­но заполняют завариваемый шов металлом. Сварку следует произ­водить короткими участками (40... 60 мм) вразброс, с перерывами, чтобы не допустить нагрева детали выше 60...80 °С. Сварочный ток со­ставляет 30...40 А на 1 мм диаметра электрода. Диаметр электродов 3... 4 мм с покрытием типа УОНИ-13. Ток — постоянный обратной полярно­сти. В целях повышения графитизиру - ющего действия покрытия Я - Я. Си­неок предложил производить сварку пучком электродов малого диаметра. Такой прием обеспечивает более полное взаимодействие капель наплав­ляемого металла с покрытием и хорошую графитизацию металла шва.

В зависимости от толщины свари­ваемого металла пучок электродов составляется из 5...20 стержней диа­метром 1...2 мм. Ток должен быть

10.. .12 А на 1 мм сечения пучка электродов. Покрытие состоит из 40% графита и 60% ферросилиция, замешанных на жидком стекле (30% к массе сухих компонентов).

Сварка электродами из цветных металлов и сплавов. Наибольшее при­менение получили электроды из меди и ее сплавов. Медь, обладая графитизирующей способностью, сни­жает общую твердость металла и уменьшает отбел чугуна. Хорошие ре­зультаты дают электроды марки МНЧ с покрытием основного типа. Стержень электрода изготовляют из проволоки НМЖМц-28-2,5-1,5 (мо - нельметалл) (ГОСТ 492—73), а по­крытие состоит из смеси 55...60% мела и 40...45% графита. Приме­няют также покрытие, содержащее 45% графита, 15% кремнезема, 20% огнеупорной глины, 10% соды и 10% древесной золы. Сварку выполняют постоянным током обратной полярно­сти. Рекомендуются электроды диа­метром 3 мм при сварочном токе 90... 120 А. Сварку ведут воз­можно короткой дугой небольшими участками (20...25 мм). После сварки производят проковку металла шва.

Комбинированные электроды для холодной сварки чугуна состоят из ме­ди и железа. Применяют следующие сочетания: а) стержень из меди

марки Ml, железо вводят в покрытие электрода в виде железного порош­ка; б) медный стержень покры­вают тонкой оболочкой из жести тол­щиной 0,3 мм (навиваемой в виде ленты шириной 6...7 мм или надеваемой в виде трубки); в) стер­жень из низкоуглеродистой стали по­крывают оболочкой из тонкой медной ленты или медной трубкой или применяют электролитическое покры­тие медью толщиной 0,7...1,0 мм; г) пучок электродов составляют из одного стального электрода с по­крытием УОНИ-13 и нескольких тонких медных стержней. Большое применение получили электроды

ОЗЧ-1 и АНЧ-1, состав которых (в %) дан в табл. 19. Сварка производится постоянным током об­ратной полярности. Сварочный ток определяют из расчета 30...40 А на 1 мм диаметра электрода.

Газовая сварка чугуна широко применяется как удобный и сравни­тельно простой способ. Сварку вы­полняют с предварительным местным или общим нагревом. Скос кро­мок делают односторонний V-образ - ный с углом разделки 90°. Присадоч­ным материалом служат чугунные прутки диаметром 6...12 мм и дли­ной 350...500 мм марок ПЧ 1, ПЧ 2, ПЧ 3 и ПЧВ. Флюс ФСЧ-1 (23% прокаленной буры, 27% безводного углекислого натрия и 50% азотнокислого натрия) в порош­кообразном виде периодически подсы­пают в расплавленный металл шва. В процессе сварки пруток погружа­ют во флюс и переносят его в сварочную ванну. Допускается также применять в качестве флюса только прокаленную буру. Удельная мощ­ность пламени должна составлять

100.. . 120 л/ (ч-мм). Пламя дол­жно быть нейтральным или с не­большим избытком ацетилена. Мож­но производить сварку двумя горел­ками: одной подогревают сварочную ванну, второй производят сварку и расплавление присадочного прутка. После сварки необходимо обеспечить медленное охлаждение изделия. Для этого его покрывают асбестом или слоем песка. Рекомендуется про­извести отжиг заваренных деталей и охлаждение вместе с печью.

На практике применяют разрабо­танную ВНИИавтогенмашем низко­температурную сварку чугуна, сущ­ность которой заключается в том, что свариваемые кромки изделия нагрева­ют не до расплавления, а до

800.. .850 °С. В разделку кромок вво­дят флюс, а затем наплавляют металл. Присадочными стержнями служат прутки марок ПНЧ 1 или ПНЧ 2, покрытые флюсом. Флюсы - пасты содержат 5% двуокиси титана, 10% азотнокислого калия, 12% фто­ристого натрия, 40% плавленой бу­ры, 11% ферротитана, 15% угле­кислого лития, 7% железного по­рошка и 7 мае. ч. керосина на 50 ч. сухой смеси. Допускается применение флюса ФСЧ-1 при исполь­зовании прутков ПНЧ 1 и флюса ФСЧ-2 (18% буры, 25% кальцини­рованной соды, 56,5% натриевой се­литры, 0,5% углекислого лития) при сварке прутками ПНЧ 2. Место сварки тщательно очищают, после чего изделие подвергают местному или общему нагреву до 300...400 °С восста­новительным пламенем горелки. Сва­риваемые кромки покрывают слоем пасты и нагревают нормальным пламе­нем горелки до температуры 750... 790 °С. Паста плавится и покры­вает тонким слоем поверхность кро­мок. Сварку ведут справа налево. После заварки сварное соединение подвергают медленному охлаждению. Шов получается плотным и хорошо поддается механической обработке. Применяют также низкотемператур­ную пайкосварку латунными при­поями. Кромки подготавливают меха­нической обработкой и очищают от жировых пятен протиркой раство­рителем (бензин, ацетон и др.). После предварительного нагрева до

300.. .400 °С на кромки наносят флюс марки ФПСН-1, содержащий 25% уг­лекислого лития, 25% кальцинирован­ной соды, 50% борной кислоты. Про­цесс пайкосварки ведут нормальным пламенем. Используют припой марки

ЛОК-59-1-0,3. Пламенем горелки рас­плавляют конец прутка припоя и за­полняют разделку шва припоем. После затвердевания металла производят проковку шва медным молотком.