РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

СВАРКА ЭЛЕКТРОДАМИ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

При дуговой сварке электродами из цветных металлов получают сварное соединение, которое можно обрабатывать обычным режущим инструментом. Медь и никель, как не рас­творяющие углерод и не образующие с ним соединений, обес­печивают получение легко обрабатываемой наплавки. Значи­тельно более сложной задачей является получение сварного соединения без отбеленных закаленных переходных зон, так как наложение валика на холодную чугунную деталь неизбежно связано с быстрым отводом тепла. В переходной зоне участок металла, нагретый до температуры плавления и затем быстро охлажденный, образует твердый закаленный слой из отбелен­ного чугуна. Величина и характер переходных зон при сварке электродами из цветных металлов существенно отличаются от таких зон, образующихся при сварке стальными электродами. Основное отличие заключается в отсутствии диффузии углерода из основного металла в шов. В некоторых случаях при вы­полнении многослойных швов и правильно выбранных режимах сварки при малой погонной энергии дуги на изделиях с неболь­шой толщиной стенки удается получить сварное соединение, обрабатываемое по всему сечению. Применение электродов со стержнем из меди и никеля или их различных композиций обычно обеспечивает прочность сварного соединения в преде­лах 80—90% прочности основного металла. Такая прочность для большинства свариваемых деталей вполне достаточна.

Медно-железные электроды. Сварное соединение чугуна, выполненное медно-железным электродом, представляет собой механическую смесь из меди и железоуглеродистого сплава, соединенных с основным металлом общими кристаллами из стали, а также путем частичной диффузии меди в микропоры чугуна. Такой характер соединения определяется тем, что медь и железо практически взаимно нерастворимы (теоретическая растворимость меди в железе 0,1%).

Структура металла шва представляет собой двухфазную систему, состоящую из насыщенного медью железоуглероди­стого сплава и медной составляющей. Обрабатываемость шва зависит от соотношения меди и железа в электроде. С увели­чением количества железа увеличивается и количество углерода, диффундирующего из расплавленного чугуна, а следовательно, возрастает и твердость металла шва.

Многочисленные исследования медно-железных электродов показали, что наилучшие результаты получаются при содержа­нии в сплаве 80—95% Си н 5—20% Fe. Эти сплавы дают достаточно прочное сварное соединение и удовлетворительную обрабатываемость металла шва. На обрабатываемость сплава большое влияние оказывает характер распределения железа в меди. Равномерное распределение железа обеспечивает хоро­шую вязкость, прочность и обрабатываемость сплава.

Медно-железные электроды для сварки чугуна используются уже давно. Применяют следующие виды таких электродов: медный стержень с оплеткой из жести и покрытый тонкой стабилизирующей обмазкой; медный стержень в железной трубке, покрытой стабилизирующей обмазкой; электрод из би­металлической медно-железной проволоки; пучок из медных и стальных электродов; медный стержень с покрытием основного типа (мрамор, плавиковый шпат), в которое добавлен желез­ный порошок (электроды ОЗЧ-1). Все перечисленные электроды (кроме ОЗЧ-1) не могут изготовляться механизированным спо­собом.

Электроды ОЗЧ-1 дают наплавленный металл с равномер­ным распределением железа в медной основе. Наплавленный электродами ОЗЧ-1 металл обладает большой вязкостью, хо­рошо поддается проковке и легко обрабатывается. Состав покрытия: 50% железного порошка; 27% мрамора; 7,5% пла­викового шпата; 4,5% кварца; 2,5% ферромарганца; 2,5% фер­росилиция; 6,0%) ферротитана; 0,5% соды. Диаметр электрода 3; 4; 5 мм. Рекомендуемая сила тока для электродов диаметром 3 мм — 90—120 а; 4 мм — 120—140 о; 5 мм — 160—190 а.

Сварка медно-железными электродами ОЗЧ-1 производится на постоянном токе при обратной полярности. Разделку под сварку выполняют механическим способом. Сварку ведут участ­ками длиной 30—50 мм в несколько слоев с тщательной про­ковкой каждого слоя. Наплавленный металл после проковки обладает достаточной прочностью и плотностью. Электродами ОЗЧ-1 выполнено большое количество работ по заварке трещин б паровозных цилиндрах. Этими электродами очень удобно заваривать трещины в водяных рубашках двигателей внутрен­него сгорания, а также устранять различные повреждения в ста ционарных и транспортных дизелях и станочном оборудовании

По сравнению с электродами ОЗЧ-1 все другие виды медно­железных электродов дают менее стабильные результаты. Это объясняется тем, что железо в медной составляющей сплава при сварке такими электродами распределяется не всегда рав­номерно, иногда крупными участками, что приводит к умень­шению пластичности. Техника выполнения сварки такая же, как и электродами ОЗЧ-1. Следует помнить, что медно-желез­ные электроды не могут быть рекомендованы для проведения

массовых сварочных работ ввиду их дефицитности и токси­ческого действия паров меди на организм сварщика. Рацио­нально применять эти электроды в сочетании со стальными, выполняя электродами ОЗЧ-1 те участки шва, где стальные электроды не дают удовлетворительных результатов, например, в местах, требующих последующей механической обработки.

Следует также учитывать, что хорошие результаты полу­чаются при тщательной проковке и чеканке швов, поэтому в узких и неудобных местах, где проковка затруднена или невозможна, применять медно-железные электроды нецелесо­образно.

В ряде случаев при заварке тонкостенных изделий (напри­мер, рубашки водяного охлаждения автомобильных, тракторных и других двигателей внутреннего сгорания) не удается пол ностью обеспечить герметичность сварного соединения, так как ввиду малой толщины стенки (6—8 мм) выполнить многослой­ный шов трудно и еще труднее его тщательно проковать. При испытании на гидравлическое или пневматическое давление в шве наблюдаются отдельные неплотности. В практике ра­боты Центральных экспериментальных сварочных мастерских ВНИИавтогенмаша для устранения таких неплотностей широко применяется металлизация. После пескоструйной или дробе­струйной обработки шва и прилегающих зон металла произ­водится покрытие его слоем цинка толщиной 0,2—0,3 мм. Такое покрытие полностью устраняет все неплотности шва.

Сварка электродами из никелевых сплавов. Такие электроды используются, как правило, для заварки различных литейных дефектов, обнаруживаемых в процессе механической обработки чугунного литья на рабочих поверхностях, не допускающих повышения твердости. Значительно реже их применяют при ремонтной сварке.

В качестве электродов используются медно-никелевые и железо-ннкелевые сплавы. К ним относятся монель-металл, содержащий 65—75% Ni, 27—30% Си, 2—3% Fe, 1,2—1,8% Mil, 0,1—0,3% Mg, а также мельхиор, в котором содержится 80% Си н 20% Ni. Эти сплавы используются для сварки чугуна при­мерно в тех же целях, что и медно-железные сплавы, т. е. для получения обрабатываемых швов, обладающих некоторой вяз­костью.

Положительные свойства никелевых сплавов заключаются в следующем. Никель, так же как и медь, не растворяет углерод и не образует структур, способных увеличивать свою твердость после нагрева и быстрого охлаждения. Никель и железо, будучи взаимно растворимыми, образуют прочное и надежное соедине­ние. При сварке чугуна никелевыми сплавами углерод не диф­фундирует из зоны термического влияния в шов. Отбеливание переходной зоны значительно меньше, чем при сварке сталь­ными или медно-железными электродами, а в ряде случаев полностью отсутствует. Недостатком указанных сплавов яв­ляется большая литейная усадка, которая в несколько раз больше, чем у чугуна. Это ведет к образованию трещин в на­плавленном металле, возникающих главным образом в момент затвердевания шва (горячие трещины). Эти микроскопические надрывы, расположенные по границам кристаллов, иногда имеют характер сплошной сетки и резко снижают прочность сварного соединения.

Заварка электродами из никелевых сплавов отдельных мелких раковин объемом до 10—20 см3 дает хорошие резуль­таты, так как обеспечивает возможность последующей механи­ческой обработки. Такие электроды изготовляются с покрытиями основного типа. В большинстве случаев сварка выполняется постоянным током на обратной полярности. Хорошие резуль­таты дает покрытие, состоящее из 70% зеленого карборунда и 30% углекислого бария. При сварке электродами, содержа­щими никель и медь, следует проплавлять основной металл на минимальную глубину (не более 1,5—2 мм), накладывать тонкие швы с малым объемом металла длиной до 60 мм, про­изводить проковку швов сразу после их наложения, по горячему металлу.

Железо-никелевые электроды ЦЧ-3 и ЦЧ-ЗА, разработанные ЦНИПТМАШем, показали хорошие результаты и могут широко применяться для сварки как высокопрочного, так и серого чугуна.

Сварка аустенито-медными электродами. В Институте элек­тросварки им. Е. О. Патона разработаны аустенито-медные электроды АН2-1 для сварки чугуна. Стержнем электрода является аустенитная хромоникелевая проволока Св-ОХ18Н9, на которую надета медная оболочка толщиной 0,75 мм; покры­тие основного типа, в состав которого входит 40% мрамора, 30% плавикового шпата, 17% кварцевого песка, 5% ферромар­ганца, 8% ферросилиция. Толщина покрытия для электрода диаметром 3,5 мм составляет 0,3—0,4 мм на сторону. Сварка выполняется постоянным током на обратной полярности. Реко­мендуется тщательная послойная проковка шва. Длина участка наплавки должна составлять 30—40 мм.