СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка чугуна с предварительным подогревом

Предварительный подогрев применяют для предупреждения от­беливания чугуна, вызываемого ускоренным охлаждением его в месте сварки. Подогрев способствует понижению скорости охлажде­ния детали. Температура нагрева зависит от веса детали и ее формы. Иногда достаточно подогреть деталь до 150—200°; детали более сложной формы нагревают до 500—600°. По существу процесс свар­ки чугуна с подогревом является заливкой детали жидким метал­лом, расплавленным с помощью сварочной дуги.

Перед сваркой дефектное место тщательно вырубают до непори­стого металла и зачищают. Вырубка должна иметь плавные очерта­ния без острых углов, в которых жидкий металл может не сплавлять­ся с основным металлом. Свариваемая поверхность должна распо­лагаться горизонтально. Вокруг свариваемого места выкладывают форму из графитовых или угольных пластинок, плотно прилегаю­щих к изделию, препятствующих стеканию расплавленного метал­ла и придающих шву нужные очертания. Иногда применяют фор - - му из кварцевого песка, замешанного на жидком стекле, которая должна быть просушена при температуре 30—50°.

Для подогрева деталь помещают в печь или горн. Если деталь большая, то в полу цеха делают яму и выкладывают ее огнеупор­ным кирпичом, помещают туда деталь и засыпают древесным углем. Вместо ям можно использовать железные ящики с большим коли­чеством отверстий в стенках для доступа воздуха. В ящик помещают нагреваемую деталь. Чтобы в детали не появились значительные деформации и трещины, подогрев следует вести медленно и равно­мерно. После нагревания детали до нужной температуры простран­ство, образованное формой, заполняют расплавленным металлом электрода, причем необходимо во время всего процесса сварки ван­ну поддерживать в жидком состоянии. Поэтому крупные дефекты заваривают, разбивая их на участки, которые отделяют графито­выми пластинками, плотно пригнанными к поверхности металла.

Соседние участки для обеспечения большей плотности заполня­ют песком. Чтобы не было перерывов во время смены электродов, сварку часто выполняют два сварщика.

При горячей сварке применяют покрытые чугунные электроды того же состава, что и при холодной сварке; диаметр электродов рав­няется от 6 до 20 мм. Ток подбирают из расчета 45—50 а на 1 мм диаметра электрода. Применяется как постоянный, но прямой по­лярности, так и переменный ток.

При сварке необходимо следить, чтобы температура ванны не была слишком высокой или слишком низкой. В первом случае на­плавленный металл быстро плавит основной металл («съедает» его), ■а во втором плохо сплавляется с ним. В перегретую ванну реко­мендуется подбрасывать куски электродов для охлаждения; при недостаточном нагреве увеличивать ток и усиливать предваритель­ный подогрев.

1 Во избежание отбеливания и-появления трещин после сварки де­таль подвергают медленному охлаждению. Деталь засыпают дре­весным углем, закрывают асбестом и постепенно снижают темпера­туру в печи или горне. Продолжительность остывания в зависимости от веса и формы детали длится от нескольких часов до нескольких суток.

При сварке чугуна с предварительным подогревом основной и присадочный металл можно расплавлять на постоянном токе 250— 450 а с применением угольного электрода. Вследствие большой ско - рости плавления и обусловленного этим большого объема свароч­ной ванны этим способом заваривают крупные поверхностные де­фекты чугунного литья и исправляют литейный брак. Для удале­ния окислов кремния при сварке чугуна угольной дугой в качест­ве флюса используют буру или другие флюсы, употребляемые при газовой сварке чугуна.

Правильное ведение процесса сварки обеспечивает получение в шве плотного однородного серого чугуна, хорошо поддающегося механической обработке. При неправильном проведении сварки можно получить в шве пористый или отбеленный чугун, не поддаю­щийся обработке, хрупкий и склонный к образованию трещин.

Иногда сварка выполняется с нагревом только части детали, находящейся около шва. Такой процесс называется сваркой с частичным подогревом. Заварку дефектов в этом случае можно производить одним из вышеуказанных способов.

Сотрудником Ростовского института инженеров транспорта А. И. ЗеленоЕым разработан способ наплавки чугуна чугунным электродом по слою гранулированной шихты следующего состава: 30% стружки чугунной, 28% ферросилиция 75%-ного, 30% алю - ми: я, 12% силикокальцита. Шихта замешивается ка жид­ком стекле, затем сушится, прокаливается при 300° и размалывает­ся в крошку размером 1—3 мм. Толщина слоя шихты при сварке 4—6 мм, при наплавке 8—10 мм, ширина слоя 75—80 мм. Диаметр электрода равен 7—8 мм, ток применяется постоянный или перемен­ный, лучшие результаты дает постоянный ток. Благодаря наличию в шихте графитизаторов и замедленному охлаждению наплавлен­ного слоя металл наплавки получается мягким и хорошо обраба­тывается резцом.

Дуговая сварка может применяться также при ремонте деталей из ковкого и высокопрочного чугуна. Ковкий чугун получают из белого чугуна путем длительной термообработки в печах при высо­кой температуре (томления). По механическим свойствам ковкий чу­гун близок к стали и способен выдерживать ударные нагрузки. Для сварки деталей из ковкого чугуна применяют электроды из белого чугуна или угольные, а деталь перед сваркой нагревают до 200—■ 400°. Затем сваренную деталь подвергают томлению. Если чугун сваривают после томления, то применяют электроды с обмазкой УОНИ-13/55 или из монель-металла. После сварки детали, подле­жащие механической обработке, отжигают при 650—750°.

Высокопрочный (модифицированный) чугун имеет ферритную и перлитно-ферритную основу структуры; ферритный чугун выдер­живает напряжение на разрыв 40—50 кгс/мм2 при относительном удлинении 3—10%, а перлитко-ферритный—50—60 кгс/м. м2 при от­носительном удлинении 1—3%. Дуговая сварка высокопрочного чугуна производится железо-никелевыми электродами, содержащи­ми: 0,15% углерода, 0,1—0,3% марганца, 55—60% никеля, 0,15%

кремния, не более 0,035% серы, не более 0,04% фосфора, осталь­ное — железо.

В качестве покрытия используется смесь из 35% доломита, 25% плавикового шпата, 10% графита, 30% ферросилиция. Шихта по­крытия замешивается на жидком стекле, составляющем 30—32% к весу сухой части шихты. Сварка производится с предварительным нагревом изделия до 300—350° и возвратным движением электрода для прогрева металла шва. После сварки участка длиной 25—50 мм его проковывают в горячем состоянии. Предел прочности метал­ла, наплавленного таким способом, 24—34 кгс/см2, т. е. 50—75% прочности основного металла.

Выбор того или иного способа сварки чугуна зависит от харак­тера и расположения поврежденного места, назначения детали и ус­ловий ее работы, производственных возможностей сварочного цеха, состава чугуна и пр.

Существующие способы сварки чугуна продолжают все время совершенствоваться: изыскиваются новые составы электродных стержней и покрытий для них, улучшается сама технология сварки.

Успешно прошли опыты электрошлаковой сварки серого чугу­на толщиной 30 мм и выше с применением фтористых флюсов АНФ-6, АНФ-7, 48-ОФ-6 и чугунных или стальных электродов большого сечения. При использовании стальных электродов в ванну вводятся посредством токоподводящего плавящегося мундштука графити - заторы (углерод и кремний). Поэтому плавящийся мундштук дол­жен быть изготовлен из чугуна, содержащего повышеннце коли­чество углерода и кремния (до 4,5—5,5% каждого).