МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ СВАРКЕ

Свариваемость чугунов

Сварку применяют главным образом для устранения дефектов в чугунных отливках, при ремонте вышедше­го из строя оборудования и в меньшей степени для по­лучения сварно-литых конструкций. Наибольшее при­менение процесс сварки нашел для деталей из серых чугунов. Свариваемость чугунов определяется повышен­ной склонностью к образованию трещин, что обуслов­лено высоким содержанием углерода, низкой техноло­гической прочностью и пластичностью и образованием по линии сплавления хрупких структур (ледебурита) при охлаждении сварного соединения Кроме того, на обра­зование трещин влияют неравномерность нагрева и ох­лаждения (высокий уровень термических напряжений) при сварке, повышенная литейная усадка металла шва и жесткость свариваемых изделий. Снижение трещино- образования в шве при сварке достигается обеспечением его графитизации при охлаждении. Поэтому необходимо вводить в шов большее количество графитизаторов: уг­лерода, кремния. Небольшие количества хрома, ванадия и титана способствуют измельчению графита, улучшая пластичность швов. Мелкозернистые перлитные чугуны с мелкими графитовыми включениями обладают луч­шей свариваемостью.

Плохо свариваются чугуны с крупными графитовы­ми включениями и ферритными зернами. В околошов - ной зоне наиболее опасным с точки зрения образования твердых структур является участок сплавления, примы­кающий к сварочной ванне и находящийся в твердо­жидком состоянии (Т = 1140... 1150 °С). В этом участке

68

при сварке без подогрева образуется жидкая фаза, кри­сталлизующаяся при охлаждении с образованием леде­бурита (A+Fe3C) и мартенсита (Fea пересыщенный). Оба компонента способствуют интенсивному трещино - образованию, особенно, если сварочная ванна содержит мало графитизаторов (С и Si). Если же ванна содержит достаточное количество графитизаторов (при сварке использовались чугунные прутки), вероятность образо­вания ледебурита снижается и трещины по линии сплав­ления могут не образовываться. Добавка в сварочную ванну никеля и его диффузия в околошовную зону так­же способствует выделению углерода в виде графита и уменьшает трещинообразование на линии сплавления.

Участок сварного соединения, нагреваемый до Т =

850.. .1140 °С, при охлаждении, как правило, содержит продукты неравновесного распада аустенита — троостит и мартенсит. В нем отмечаются повышение прочности, твердости и снижение пластичности. Если этот участок узкий, то трещин при сварке может и не быть.

На участке, нагреваемом до Т = 840...850 "С, проис­ходит измельчение металлической основы, а в зоне тем­ператур Т = 500...840 “С отмечается увеличение количе­ства графита из-за распада карбидов железа. Поэтому этот участок менее подвержен трещинообразованию.

Из сказанного следует, что кроме правильного под­бора состава сварочных материалов (регулирование ко­личества графитизаторов) и режимов сварки одним из основных способов устранения отбеливания и закалки шва и околошовной зоны является предварительный подогрев зоны сварки (горячая сварка) с целью умень­шения скорости охлаждения (рис. 7.1, б). Благоприят­ные условия, в этом смысле, создаются при процессах соединения деталей, осуществляющихся без расплавле­ния основного металла (пайка, пайка — сварка).