РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

СВАРКА ЧУГУННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Сварка чугуна является специальным разделом сварочной технологии и широко применяется в двух областях производства:

1) при исправлении литейных дефектов, обнаруженных в отлив­ках после выбивки последних из форм или в процессе механиче­ской обработки чугунных деталей при изготовлении; 2) при ре­монте чугунных деталей и изделий, вышедших из строя вследст­вие износа или аварийного разрушения.

В настоящей главе рассматриваются только вопросы ремонт­ной сварки чугунных изделий, которые широко применяются в различных отраслях машиностроения. В некоторых изделиях, на­пример в компрессорах, станках, двигателях внутреннего сгора­ния, чугунные детали составляют 75—85% от веса изделия в целом.

Широкое применение чугуна объясняется возможностью при­дания детали весьма сложных форм, большой жесткостью изде­лия, хорошей обрабатываемостью, хорошей сопротивляемостью различным вибрационным нагрузкам и малым износом при рабо­те на трение, низким коэффициентом линейного расширения и возможностью использования для работы в условиях повышен­ных температур. В то же время следует учитывать, что по срав­нению со сталью чугун имеет малую вязкость и повышенную хрупкость, поэтому всякое нарушение условий нормальной эксплуатации или неправильный расчет конструкции неизбежно ведет к разрушению чугунной детали. Изломы, отколы, трещины станин, корпусов и других деталей — это весьма распространен­ные дефекты, которые возникают при эксплуатации оборудова­ния, изготовленного из чугуна.

В настоящее время многие предприятия широко применяют ремонтную сварку чугунных деталей, сокращая при этом простои оборудования и обеспечивая экономию средств. В то же время на некоторых заводах не умеют качественно исправлять чугун­ные детали и списывают в металлолом оборудование, которое может быть легко восстановлено.

Особенности сварки чугуна. По физическим свойствам и хи­мическому составу чугун следует отнести к группе ограниченно сваривающихся сплавов. Главные затруднения, возникающие при сварке чугуна, следующие:

1) склонность к образованию твердых закаленных прослоек при быстром охлаждении сплава, нагретого до температуры вы­ше 760 °С. Вследствие быстрого охлаждения в чугуне возникают структуры, характеризующиеся высокой твердостью (ледебу­рит, мартенсит, троостит и др.).

Закаленные зоны увеличивают хрупкость, снижают прочность сварного соединения и затрудняют обработку его обычным ре­жущим инструментом. Основная задача при сварке чугуна за­ключается в получении сварного соединения, обладающего оди­наковой твердостью металла шва и переходных зон, допускаю­щего применение механической обработки шва;

2) недостаточная пластичность чугуна. Внутренние напряже­ния, возникающие в процессе сварки в чугунном изделии, часто ведут к образованию трещин. Основной причиной образования трещин являются местные тепловые напряжения, возникающие от неравномерного нагрева изделия при сварке. Чем больше перепад температур между основным металлом и сварным швом, тем больше вероятность возникновения трещин в металле шва, в переходных зонах, в зоне теплового влияния и в основном ме­талле. Трещины могут возникать в начале сварки, когда мест­ный разогрев вызывает напряженное состояние сжатия, в про­цессе сварки, а также при остывании сварного соединения, ког­да возникают напряжения растяжения. При общем равномер­ном нагреве детали перед сваркой до 300 °С и выше опасность трещинообразовання резко уменьшается;

3) потеря пластических свойств при плавлении и затвердева­нии, а также большая жидкотекучесть в расплавленном состоя­нии. Переход из твердого состояния в жидкое происходит, ми­нуя пластическое состояние;

4) многообразие структур в металле чугунных отливок. Струк­тура чугуна определяется не только химическим составом, но в большей степени зависит от скорости охлаждения отливки и по­следующей термообработки. Структура чугуна оказывает боль­шое влияние на его свариваемость. Хорошо свариваются чугуны, имеющие светлую мелкозернистую перлитную структуру. Удовлетворительно свариваются феррито-перлитные чугуны. Значительно хуже свариваются ферритные чугуны с крупными выделениями графита. Очень плохо свариваются чугуны, долгое время находившиеся под воздействием тепла, в которых весь углерод выделился в виде графита.

Величина и форма включений графита влияют на сваривае­мость чугуна: хорошая свариваемость, если мелкий пластинча­тый или сферообразный графит в чугунах перлитного класса; удовлетворительная свариваемость, если графитные включения малого и среднего размеров. Отдельные включения графита окружены достаточным полем металла, обеспечивающим свари­ваемость; ограниченная свариваемость, если крупные включения графита (образующие сплошную сетку). При такой сетке за­трудняется сплавление присадочного металла с основным, об­разуются пустоты и резко ухудшается прочность и сплошность сварного соединения.

Необходимо учитывать, что сложная чугунная отливка может иметь в различных частях неодинаковую структуру. Части от­ливки с большой поверхностью охлаждения и малой толщиной стенки в большинстве случаев имеют мелкозернистую структуру, а массивные части и детали, расположенные внутри изделия, охлаждаются медленно и приобретают ферритную структуру с крупными выделениями графита.

Способы сварки чугуна. Качество сварного соединения в чу­гунных изделиях определяется:

1) одинаковой твердостью металла шва переходных зон и ос­новного металла, допускающей обработку обычным режущим инструментом. Это условие является обязательным, если сварное соединение находится на скользящих поверхностях;

2) равнопрочностью сварного соединения и основного метал­ла. Это требование необходимо при выполнении сварки деталей, работающих на полное расчетное усилие. В ряде случаев при заварке незначительных литейных дефектов прочность сварного соединения может быть меньше прочности основного металла, так как местное ослабление не уменьшает общей работоспособно­сти детали;

3) одинаковыми химическим составом и структурой наплав­ленного и основного металла.

Сварное соединение, отвечающее всем указанным требовани­ям, можно получить только при применении в качестве присадоч­ного материала чугунных присадочных стержней или электродов.

В ряде случаев, особенно при ремонтной сварке изделий, по­лучение сварного соединения, отвечающего всем перечисленным требованиям, совершенно не обязательно, например, при сварке - трещины, не выходящей на обработанные и скользящие поверх­ности. В этом случае получение металла, обрабатываемого режу­щим инструментом, не требуется. Более важным является обес­печение у сварного соединения нужных прочностных характери­стик. В практике применяется большое количество способов и приемов сварки чугуна, которые можно разделить на две группы:

первая группа — горячая сварка с предварительным (перед, сваркой) и сопутствующим подогревом изделия. Сюда относятся: газовая сварка чугунным присадочным прутком; дуговая сварка чугунным электродом; дуговая сварка угольным электродом с чугунным присадочным прутком;

вторая группа — холодная сварка без предварительного по­догрева изделия. Сюда относятся: газовая сварка — пайка чугунаї

с чугунным присадочным прутком, латунными и цинковыми спла­вами; дуговая сварка стальными электродами, электродами из цветных металлов (меди, медно-железными, медно-никелевыми, никеле-железными); сварка порошковой проволокой. Классифи­кация способов сварки чугуна дана на рис. 64.

1. ГОРЯЧАЯ СВАРКА ЧУГУНА

Предварительный нагрев изделия уменьшает скорость охлаж­дения ванны и напряженное состояние детали, понижает общую и местную жесткость, гарантирует отсутствие трещин и возмож­ность последующей механической обработки. Для многих дета­лей. обладающих большой жесткостью, например блоков автомо­бильных двигателей, в ряде случаев при сварке обязателен общий или местный нагрев.

При сварке чугунными электродами или чугунными приса­дочными стержнями металл, наплавленный на холодное изделие без предварительного нагрева, охлаждается с большой скоро­стью, особенно в интервале от температуры начала затвердева­ния сплава до 600 °С. Такие высокие скорости охлаждения неиз­бежно приводят к образованию в наплавке твердых структур. Предварительный нагрев изделия перед сваркой уменьшает ско­рость охлаждения наплавленного металла и препятствует обра­зованию твердых закалочных структур. Температура предвари­тельного нагрева определяется размерами детали, жесткостью конструкции, толщиной стенок, объемом наплавляемого металла и структурой чугуна. Для большинства деталей нагрев до 400— 450 °С обеспечивает получение хорошо обрабатываемого свар­ного соединения и создает условия, исключающие образование трещин при сварке.

В ряде случаев при сварке деталей особо сложной формы тем­пература подогрева должна быть повышена до 550—600 °С. Выше этой температуры нагревать чугунные изделия при горячей свар­ке, выполняемой любым способом, не следует. Нагрев до слиш­ком высокой температуры вызывает рост зерна металла, потерю механической прочности и может снизить дальнейшую работо­способность изделия. Способы нагрева определяются условиями производства. Для изделий небольших размеров и веса удобно использовать печи конвейерного типа; применяют также газовые и электрические печи. При отсутствии печей некоторые изделия подогревают во временных горнах древесным углем или коксом. В ряде случаев целесообразно вести подогрев индукторами, то­ками промышленной частоты.

АЦЕТИЛЕНО-КИСЛОРОДНАЯ СВАРКА

Этот вид сварки широко применяется для заварки дефектов литья и ремонтных целей. Сварка выполняется нормальным пла­менем. В качестве присадочного металла используются чугун­ные прутки марок А и Б по ГОСТу 2671—44. Детали сложной формы с тонкими стенками из металла мелкозернистой структу­ры рекомендуется сваривать прутками марки А диаметром 6— 10 мм. Для тяжелых толстостенных деталей и изделий, подвер­гающихся длительному нагреву, следует применять прутки марки Б диаметром 8—16 мм. Поверхность прутка должна быть очищена от литейной корки. Хорошие результаты дают прутки, отлитые в металлические формы или в графитизнрованную пес­чаную смесь.

При сварке обязательно применение флюса, который выпол­няет следующие функции:

1) растворяет окислы, загрязнения и переводит тугоплавкие окислы в легкоплавкие шлаки. В частности, флюс растворяет тугоплавкие соединения кремния, интенсивно образующиеся при воздействии кислорода на сварочную ванну;

2) окисляет и частично растворяет графитные включения чу­гуна, находящиеся на свариваемых поверхностях. Такая обра­ботка создает микроуглубления, улучшающие свариваемость чу­гуна;

3) предохраняет расплавленную ванну от окисления:

4) увеличивает жидкотекучесть сварочных шлаков и ванны расплавленного металла, улучшая растекаемость присадочного и смачиваемость основного металла.

В качестве флюса применяют буру техническую безводную (Na2B407) Обычная кристаллическая бура содержит кристалли­ческую воду, которая ухудшает ее флюсующие свойства. Для обезвоживания буры ее нагревают до 400 °С, при которой бура расплавляется и превращается в стекловидную массу. После остывания буру растирают в мелкий порошок и применяют в ка­честве флюса при сварке. Хорошие результаты дает разработан­ный ВНІІИавтогенмашем флюс ФНЧ-1 следующего состава: 23% буры, 27% соды и 50% азотнокислого натрия.

Флюс в виде порошка наносят перед сваркой на свариваемую поверхность, нагретую до 400—450 °С, а также на присадочный пруток. При сварке флюс периодически вводят в сварочную ванну.

Для изделий, требующих получения особо плотного шва с гарантированным отсутствием каких-либо пор в наплавленном металле, следует применять газообразный флюс БМ-1 или БМ-2, разработанный ВНИИавтогенмашем. Флюс БМ-1 представляет собой раствор метилбората в метиловом спирте, а БМ-2 — чи­стый метилборат. Подача газообразного флюса в пламя горелки осуществляется автоматически, с помощью простой по устрой­ству и удобной в эксплуатации установки КГФ-1-56. Горючий газ подастся в установку КГФ-1-56, насыщается в ней парами флюса и затем поступает в обычную газовую горелку (рис. 65). Газооб­разный флюс в отличие от порошкового находится в пламени в активной форме, подается равномерно, в строго дозированных количествах и образует на поверхности сварочной ванны тонкий ровный шлаковый покров, эффективно защищающий металл от окисления и попадания в него газов. С применением газообраз­ного флюса устраняется пористость в металле шва даже при использовании чугунных прутков, изготовленных по упрощенному

способу, с легированием кремнием в ковш перед разливкой его в формы.

По сравнению с другими способами газовая сварка чугуна имеет ряд технологических преимуществ, к которым относятся: возможность регулирования в широких пределах скорости на­грева сварочной ванны, величины прилегающих к сварному шву нагреваемых зон, скорости заполнения сварочной ванны приса дочным металлом и скорости охлаждения сварного шва, а также возможность повторного местного нагрева для снятия напряже­ний.

Газовая сварка широко применяется для ремонта различных чугунных деталей. Этот способ благодаря своей универсальности и высокому качеству сварного соединения может быть рекомендо­ван для повсеместного широкого применения при восстановлении чугунных деталей. Для сварки чугуна успешно применяют в ка­честве заменителя ацетилена пропан-бутановые газовые смеси. Сварка этими газами дает сварное соединение чугунных изделий, равноценное по качеству сварке ацетилено-кислородным пламе­нем. | 1

Газовую сварку, в зависимости от размеров и формы ремон­тируемой детали и характера повреждения, можно выполнять:

1) без предварительного и сопутствующего подогрева. Способ применяется в тех случаях, когда количество теплоты, выделяе­мой газовой горелкой, бывает достаточно, чтобы обеспечить нуж-

ную замедленную скорость остывания ванны и получить металл сварного соединения, свободный от твердых закаленных струк­тур;

2) с местным частичным подогревом детали в зоне сварного соединения. Подогрев может быть осуществлен одной или не­сколькими газовыми горелками; индуктором; временным гопном с древесным углем или коксом. Способ сварки с местным подо­гревом широко применяется в практике при ремонте многих разнообразных деталей;

3) с общим равномерным нагревом всего изделия, который осуществляется в газовых, электрических и других печах или в горне, работающем на древесном угле или коксе. Такой нагрев требуется в тех случаях, когда завариваемая трещина располо­жена в очень жестком узле изделия или когда требуется наплав­ка большого объема металла или при заварке массивных деталей со стенками большой толщины.

Основы технологии газовой сварки. Если изделие разбито на несколько частей, необходимо его собрать по излому и скрепить механическим способом; стяжкой на болтах, накладками или другим приспособлением. При наличии трещины, которая не да­ла расхождения кромок, механическое крепление не требуется. Если кромки изделия сместились, то их обязательно надо выров­нять и закрепить. Чем точнее собрана деталь, тем вероятнее сохранение всех размеров ее после сварки.

Подготовка кромок под сварку выполняется газовой горел­кой путем Еыплавки металла. При такой подготовке можно полу­чить разделку с минимальным раскрытием кромок и удобной чашеобразной формы; гарантируется полное удаление трещины, так как на нагретой поверхности трещина видна весьма рельефно - и выплавка производится до ее полного удаления; резко увели­чивается производительность (по сравнению с механической об­работкой). Одновременно с выплавкой металла происходит подо­грев свариваемых кромок, который обеспечивает в ряде случаев достаточный запас тепла в детали, и если сейчас же за выплав­кой начать процесс сварки, то можно избежать этапа дополни­тельного подогрева.

Разделка кромок выплавкой производится сварочной горел­кой с избытком кислорода. Расплавленный металл удаляется из разделки с помощью стального крючка или чугунного прутка. Механическая разделка кромок может быть рекомендована в том случае, если на место отбитого участка приваривается новая вставка, изготовленная из чугуна, или в тех изделиях, где вы­плавка трудно выполнима, особенно в нагретом состоянии.

Подготовленные для сварки кромки должны быть подогреты до 400—450 °С. Перед сваркой нагретые кромки покрывают сло­ем флюса, который наносят также и на конец стрежня. Пламя горелки устанавливают строго нейтральным. В ванну расплав­

ленного металла вводят присадочный пруток с флюсом, предва­рительно подогретый до температуры плавления. Затем сварщик концом присадочного прутка начинает воздействовать на кромки ванны, производя круговые движения. Пламя горелки следует за концом присадочного прутка, периодически через 30—90 сек в ванну вносят очередную порцию флюса. Полностью заварен­ный шов накрывают асбе­стом для медленного н рав­номерного охлаждения.

Ремонтные работы, выполняемые газовой сваркой без подо­грева изделий. К этим работам относятся: заварка трещин и раз­рывов в ободах и спицах шкивов и шестерен, не имеющих боль­шой жесткости: наплавка н восстановление отдельных выбитых зубьев шестерен; сварка гребенок и направляющих, имеющих не­значительное сечение в изломе; приварка опорных лап к корпу­сам электрических двигателей и др.

На рис. 66 показан корпус редуктора, у которого во фланце ■образовалась трещина. Трещина проходила через отверстие для крепления верхней крышки и выходила на вертикальную стенку. Заварка трещины произведена газовой сваркой без общего и ме­стного нагрева корпуса. Разделка под сварку выполнена газовой выплавкой со сквозным проплавлением стенки. Сразу же после выплавки поверхность разделки была обработана флюсом ФНЧ-1 и заварена чугунным прутком марки А. Начало сварки располо­жено в конце разделки на вертикальной стенке, окончание на фланце. После выполнения сварочных работ заваренный участок был дополнительно подогрет до 450—500 °С газовой горелкой в течение 10—12 мин для выравнивания напряжений. Нагретый

участок был закрыт листовым асбестом и оставлен до полного охлаждения в помещении, где нет сквозняков.

На рис. 67 представлена станина воздушного молота. В про­цессе эксплуатации у этой станины появилась трещина в цилинд­ре. Постепенно увеличиваясь, трещина привела к отколу куска. Отломившийся кусок был установлен на место и прихвачен в трех точках. Затем газовой горелкой была произведена сквозная раз­делка кромок излома сечением 30 мм. Заварка выполнена без общего и местного подогре­ва, горелкой с наконечни­ком № 6, чугунным прутком марки Б, с применением флюса ФНЧ-1. На выплавку

и заварку затрачено 7 ч рабочего времени. После окончания сварки заваренный участок был накрыт асбестом для медлен­ного остывания.

На рис. 68 показан шкив-маховик, у которого при падении лопнули две спицы и произошел разрыв обода. Сварка выполня­лась в следующей последовательности: в первую очередь зава­ривали лопнувшие спицы - сначала спнцу 1, а затем спицу 2. Выплавка и заварка производились ацетнлено-кнслородным пла­менем, горелкой с наконечником № 5. После заварки спиц шкив был подвергнут полному охлаждению и выдержке в течение 24 ч для полной усадки металла. В результате усадки одна часть обо­да сместилась к центру шкива на 4 мм. Это смещение было исправлено установкой распорки. После этого произвели заварку обода. По окончании сварки для уменьшения напряжений уча­сток обода в области сварки между двумя соседними спицами нагревали газовой горелкой до 450 °С и охлаждали на воздухе,

■накрыв асбестом. Описанная технология позволила восстановить шкив-маховик диаметром около 3 м без появления в нем эксцен­трицитета.

На рис. 69 показана шестерня пресса усилием 130 т двойного действия, имеющая разрушения в пяти спицах у ступицы и раз­рывы обода в двух местах. Ремонт производили последователь­ной выплавкой и заваркой всех пяти спиц около ступицы. Вы­плавка и заварка спиц произве­дены без предварительного и со­путствующего нагрева, за один тепловой цикл. Заварку выпол­няли чугунными прутками Б (ГОСТ 2671—44) с применением флюса ФНЧ-1. После заварки обеспечивалось полное медлен­ное охлаждение шестерни. Было обнаружено также шесть надры­вов между ободом и спицами, глубиной 5—8 мм. Эти надрывы были вырублены и заварены ду­говой сваркой медножелезными электродами ОЗЧ-1 без подо­грева.

Места сквозного разрыва обо­да были нагреты древесным углем во временном горне до 450°С, затем кромки их разде­ланы и заварены газовой свар­кой.

Такой комбинированный ре­монт с применением различных способов сварки и нагрева по­зволил избежать деформаций шестерни. Шестерня пригодна для дальнейшей эксплуатации.

Ремонтные работы выполня­емые с частичным нагревом. На рис. 70 представлена чугунная секция отопительного котла, на которой отмечены места, наиболее часто подвергающиеся раз­рушению в виде трещин. Углы секции, отмеченные белым, явля­ются очагами, где оседает накипь. После того как внутреннее пространство заполняется накипью, стенки секции на этом уча­стке перегреваются и в них возникают трещины. В большинстве случаев металл в этом месте перегорает, и надежно заварить его становится невозможно. Для качественного ремонта нужно выре­зать ножовкой пораженные участки, удалить накипь и вставить
в образовавшееся отверстие стальные гнутые вставки толщиной 6—8 мм. Сварка выполняется газовой горелкой, чугунным при­садочным прутком. Подогрев свариваемых кромок производится этой же горелкой. Трещины, расположенные в верхней части сек­ции, необходимо подогревать при сварке путем устройства спе­циального горна, в котором верхняя часть секции подвергается нагреву до 400 -450°С. Трещины разделывают под сварку газо­

вой выплавкой и заваривают сразу же после разделки. Заварен­ную секцию накрывают листовым асбестом для обеспечения мед­ленного охлаждения.

Разрушение станины резиносмесителя (рис. 71) произошло вследствие попадания металлического предмета в резиновую массу между валами, в результате чего были разрушены обе станины в местах, отмеченных белым. Сечение детали в изломе имело размеры 250X150 мм. Перед сваркой станина была собра­на на стяжных болтах. Подлежащие сварке места были предва­рительно подогреты на древесном угле до 450 °С. Выплавку кромок под сварку производили с двух сторон. Заварку выпол­няли одновременно двумя горелками с наконечниками № 7. Диа­метр присадочных стержней 12 мм. После заполнения основной разделки шва поверхность сварного соединения со всех сторон была обработана газовой горелкой и чугунным прутком для по­лучения острых углов и нужных радиусов перехода. Отремонти­рованные этим способом две станины были механически обрабо­таны в местах, где устанавливаются подшипники валов. Станины нормально работают несколько лет.

5 К. П. ВощаноЕ 129

На рис. 72 показан эскиз станины эксцентрикового пресса. Разрывы станин таких прессов являются обычным явлением при нарушении правильной регулировки пресса и возникновении так называемого «мертвого» удара. В станинах этих прессов разру­шения чаще всего происходят в двух узлах: в верхней части по линии установки кривошипного механизма, когда трещина про­ходит по образующей подшипников, и в нижней части — на уров­не стола; обычно трещина про­ходит по углу прилива стола к

. „ пресса. Рис. 73 Станина пресса весом

цифрами 1, 2 и.< — показаны места, Ч9ПП кр-

где наиболее часто возникают трещи ozuu ке.

ны /, 2, 3 — места излома и сварки

телу станины. В зависимости от расположения трещины нагре­ву в горне подвергаются верхняя или нижняя часть пресса. На­гревать всю станину не требуется. Если станина разбита на две части, то перед сваркой скрепляют обе половины стяжными бол­тами.

Сварка выполняется по описанной выше технологии. В слу­чае разрыва станины по плоскости стола приходится выполнять более значительный объем сварочных работ. Поэтому после окон­чания сварки заваренный узел желательно дополнительно нагреть в горне до 650 °С и дать ему остыть вместе с горном.

Сложным был ремонт сваркой стойки станины эксцентрико­вого пресса весом 3200 кг (рис. 73). В результате нарушения норм эксплуатации была разрушена главная стойка пресса одно - - временно в трех участках. Сечение каждого излома 170X120 мм. Заварить такое сечение без предварительного подогрева было очень трудно. Подогреву до 450—500 °С во временном горне на древесном угле подвергалась верхняя часть станины. Выплавку 130

кромок под сварку и сварку их выполняли одновременно два га­зосварщика, что позволило полностью избежать коробления станины и обеспечило равнопрочность места сварки основному металлу. Заваренная станина работает несколько лет с полной нагрузкой.

Ремонтная сварка деталей с общим нагревом. На рис. 74 изоб­ражен цилиндр второй ступени газового компрессора производи­тельностью 3000 м3/ч. Вторая ступень компрессора имеет рабо­чее давление 40 кГ/см2.

Компрессор работает на одном из химических заво­дов, рабочая среда — взры­воопасный газ. В процессе эксплуатации на рабочем зеркале цилиндра по невы­ясненным причинам образо­валась трещина длиной 600 мм и от нее в строну пошла вторая трещина дли­ной 300 мм. Эксплуатация цилиндра с такими разру­шениями была невозможна.

Единственным способом за­варки трещины являлась горячая газовая сварка с общим нагревом цилиндра, с применением высококаче­ственных чугунных приса­дочных прутков.

Сварочные работы проводили по следующей технологической схеме. Концы трещин в цилиндре были засверлены сверлом диа­метром 20 мм Разделка трещин под сварку выполнялась рубкой зубилом на глубину 30 мм при общей толщине стенки 35 мм. Угол раскрытия шва — 90°. Все шпильки, болты и пробки были вывер­нуты из цилиндра. Это всегда необходимо делать при горячей сварке, так как объемное расширение стали больше, чем чугуна, поэтому нагретые шпильки и пробки могут вызвать появление разрывов и трещин в теле цилиндра. Сварка цилиндра произво­дилась с общим нагревом во временном горне, сложенном из огнеупорного кирпича и прикрытом сверху листовым асбестом. Горно было устроено так, что позволяло быстро разобрать стен­ку в том месте, где производилась сварка. Общий равномерный нагрев цилиндра контролировался тремя термопарами, заделан­ными в резьбовые отверстия цилиндра. Перед сваркой цилиндр был нагрет до 600—620 °С.

Сварка выполнялась обратноступенчатым способом. В пер­вую очередь была заварена трещина Б—В длиной 300 мм, затем

5* 131

трещина А—В. Последняя часть трещины заваривалась «на вы­ход», т. е. от точки В к краю цилиндра. Применяли присадочные прутки с малым содержанием серы и фосфора, предварительно проверенные на отсутствие газовых пор в наплавленном металле. Сварка производилась теплоустойчивыми наконечниками HAT конструкции ВНИИавтогенмаша (рис. 75). Эти наконечники зна­чительно облегчают работу сварщика и дают постоянство газовой смеси при работе в сильно нагретых объемах. При заварке ци­линдра горелка непрерывно работала 10 ч при температуре окру­

жающей среды около 650 °С. За это время не произошло ни од­ного обратного удара от перегрева мундштука горелки. Сварку выполняли три высококвалифицированных сварщика, которые сменялись примерно через 15—20 мин. Сварщики были одеты в специальные теплоустойчивые костюмы. Для защиты их лиц от теплоизлучения применялись специальные прозрачные козырьки, изготовленные из пластмассы, которые полностью закрывали голову сварщика со стороны пламени. По окончании сварки ци­линдр был закрыт огнеупорным кирпичом и асбестом для мед­ленного охлаждения, которое продолжалось в течение 48 ч. Затем цилиндр подвергался механической обработке и шлифовке его зеркала. Твердость металла шва была одинакова с твердостью основного металла. Восстановленный цилиндр работает свыше пяти лет с полной нагрузкой под давлением 40 кГ/см2.

На рис. 76 показан ползун механического пресса усилием 250 т после заварки оторванных направляющих проушин. Боль­шая жесткость конструкции вызвала необходимость проведения общего наїрева детали в горне. Разделка сечения под сварку выполнялась выплавкой газовой горелкой. Сварка производилась, горелкой с наконечником № 6, диаметр чугунного прутка 10 мм. Было проварено все сечение места разрыва. Участки, не подле­жащие механической обработке, были усилены путем увеличения радиуса перехода от прилива к телу ползуна.

Выполнение однотипных массовых ремонтных работ деталей, требующих общего нагрева. Детали автомобильных и тракторных двигателей — блоки двигателей, цилиндровые крышки и другие детали в ряде случаев требуют общего подогрева для сварки. Нагрев таких изделий лучше всего производить в специальных печах, обогреваемых газообразным, жидким или твердым топли­вом. Печь должна иметь устрой­ство для быстрого извлечения нагретой детали. Из печи деталь переносят на рабочее место свар­щика, устанавливают в положе­ние, удобное для сварки, и за крывают термоизоляционным кожухом, в котором имеются от­верстия, открываемые в тех мес­тах, где нужно производить свар­ку. Заваренную деталь помеща­ют в специальную камеру, где происходит ее дальнейшее мед­ленное охлаждение. Такая орга­низация ремонта чугунных изде­лий принята на ряде моторемонт - Р»с - 76. Ползун механического

ных заводов и обеспечивает по - пресса усилием 250 т после за

, варки оторванных направляю-

ЛучеНИе ОТреМОНТИрОВаННЫХ бло - щих проушин. Белым отмечен

ков высокого качества. сварной шов

ДУГОВАЯ СВАРКА ЧУГУННЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Такой способ сварки применяется при исправлении литейных дефектов в тяжелых, толстостенных чугунных отливках, а также при ремонте деталей, требующих наплавки значительных объе­мов металла.

Процесс сварки характеризуется значительной концентрацией тепла в месте сварки, что обеспечивает глубокое проплавление основного металла и создает некоторый перегрев сварочной ван­ны. Дуга горит спокойно без большого разбрызгивания; металл переходит с электрода в расплавленную ванну большими капля­ми. Сварка незащищенной дугой, т. е. электродом без покрытия, вызывает незначительное выгорание кремния и углерода из на­плавляемого металла.

При таком процессе сварки покрытия для чугунных электро­дов должны хорошо стабилизировать горение дуги, препятство­вать выгоранию углерода и кремния из электродного металла в процессе его плавления и переноса через дуговой промежуток, легировать металл шва углеродом и кремнием. Поскольку свар­ка выполняется в горячем состоянии, компоненты покрытия не должны давать большого количества шлаков, которые затруд­

няют процесс сварки н могут сделать расплавленный металл в сварочной ванне более густым.

В промышленности применяются различные виды покрытий для чугунных электродов. Так, например, состав наиболее рас­пространенного электрода ОМЧ-1: 25% мела, 41% графита, 9% ферромарганца, 25% полевого шпата. Покрытие замеши­вают на жидком стекле и наносят на стержень слоем толщиной 0,1—0,2 мм; отношение веса покрытия к весу стержня равно 12—15% Покрытие наносят в один слой методом окунания или прессованием. Как правило, прутки марки Б дают лучшие ре­зультаты. Длина стержней 350—500 мм, диаметр 18—20 мм. Покрытые электроды просушивают, а затем прокаливают при 180—200 °С. При перегреве сварочной ванны и большой жид - котекучестн расплавленного металла требуется предварительная формовка места сварки. Формовка должна надежно удержи­вать жидкий расплавленный металл ванн. Разделка под сварку может выполняться механическим способом или огневой резкой (выплавкой). При сквозной разделке формуется нижняя часть шва, боковые грани и верхние кромки по линии, отстоящей на 5—8 мм от границы разделки шва. Для заварки раковин фор­муются только верхние кромки. Формовочная масса должна обладать высокой прочностью и выдерживать вес расплавлен­ного чугуна.

Широко применяются формовочные смеси следующего со­става: 40% кварцевого песка, 30% формовочной отработанной смеси, 30% белой глины. При большом объеме наплавляемого металла предусматривается армирование формовки проволокой и разбивка шва на отдельные участки, разделенные формовоч­ным материалом или графитовыми вставками так, чтобы при заварке объем каждого участка можно было поддерживать в расплавленном состоянии. Заформованную деталь сушат до полного удаления влаги, после чего полученную форму прове­ряют на плотность сцепления с деталью и отсутствие трещин.

Подготовленную к сварке деталь подвергают общему или местному нагреву. Температуру нагрева определяют объемом наплавляемого металла, толщиной стенок, массивностью и фор­мой детали. В большинстве случаев вполне достаточен нагрев до 350—450 °С. Иногда температура нагрева должна быть по­вышена до 550—600 СС. Нагрев детали до более высоких темпе­ратур не рекомендуется ввиду возможных изменений структуры и механических свойств металла.

Дуга питается от источников переменного или постоянного то­ка. Для чугунных электродов больших диаметров и поддержа­ния большого объема расплавленной ванны необходимо приме­нять более мощные источники тока. Наиболее пригодны для этой цели сварочные преобразователи ПС-500 и ПСМ-1000.

Для переменного тока желательно применять трансформаторы СТН-700 и ТСД-1000. Ток берется из расчета: 50—90 о на 1 мм диаметра электрода.

Заканчивая процесс сварки отдельного участка или всего шва, следует наплавить поверхность шва выше уровня основ­ного металла на 2—6 мм. Усиление шва может быть в дальней­шем оставлено, если оно расположено на необрабатываемой поверхности.

Инструмент и защитные приспособления для горячей сварки рассчитываются на большой ток. Рукоятка электрододержателя не должна сильно нагреваться, для чего удлиняют ее зажимную часть и устанавливают защитный щиток. Очень удобными яв­ляются держатели, у которых электрод приваривается к штанге.