Ремонт чугунных изделий сварка

Ремонт чугунных изделий сварка

Сварка чугунных деталей затрудняется из-за высокого содержания в чугуне углерода (серы и фосфора), склонности его к отбеливанию (способствует образованию трещин и затрудняет механическую обработку), резкому переходу при нагреве из твердого в жидкое состояние (затрудняет сварку в наклонном, вертикальном и горизонтальном положениях), малой пластичности и низкой ударной вязкости чугуна, необратимого объемного изменения металла в результате изменения его структурного состояния (при воздействии высоких температур), неравномерности усадки металла при кристаллизации сварочной ванны. Эти и другие причины приводят к короблению поверхностей и трещинам.

Кроме того, дополнительные сложности при сварке чугунных деталей возникают из-за их загрязненности маслом, нагаром, а также внутренней напряженности, вызываемой охлаждением после литья. Расплавленный чугун усиленно поглощает кислород воздуха и покрывается пленкой окислов. Так как температура плавления чугуна 1147 °С, т. е. ниже температуры плавления его окислов (1400°С), при сварке необходимо применять флюсы.

Устранение дефектов в чугунных деталях может осуществляться горячей, полугорячей, холодной сваркой, а также сваркой — пайкой и другими способами.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Горячая сварка чугуна для таких деталей, как блоки, головки цилиндров( с общим нагревом деталей), является наиболее надежным методом: в околошовной зоне происходит графитизация и обеспечивается получение серого чугуна. При этом применяют ацетиленокислород-ную горелку № 5, пламя нейтральное или с небольшим избытком ацетилена и другие способы сварки, предварительно подогревая головку до 650…680°С в печи Н-80. Трещину разделывают на 2/3 глубины наждачными кругами. В качестве присадочного материала используют прутки марки А диаметром 6…15 мм (С 3…3,6%; Si 3… 3,5 ; Мп 0,3 %; Сг 0,06 %; Ni 0,3 ), с толстым покрытием (мел 25%; полевой шпат 25%; графит 41 ; FeMn 9 %; Si02 20 ), изношенные поршневые кольца из серого чугуна и применяют специальный флюс ФСЧ -1 для раскисления (23% Na2B407; 27% Na2C03; 50 % NaN03). В качестве флюса можно применять техническую буру или 50%-ную смесь ее с углекислым натрием и углекислым калием. В процессе сварки охлаждение детали ниже 500 °С не допускается. Сохранение тепла может быть обусловлено применением термоизоляционного кожуха, имеющего двойные стенки с асбестовым наполнением. Горячая сварка возможна также электрической дугой. После сварки обязательно должен производиться низкотемпературный отжиг —нагрев детали до 650…670 °С и охлаждение ее вместе с печью (со скоростью 4° в секунду) в течение 1,5…2 ч с целью устранения отбеленных зон. Полученный прочноплотный шов легко поддается механической обработке. При больших объемах применяют автоматическую и полуавтоматическую сварку подогретого чугуна специальными порошковыми проволоками ППЧ -2 и ППЧ -3 на постоянном токе обратной полярности. Сварку ведут открытой дугой или в среде углекислого газа. Процесс горячей сварки довольно трудоемкий и дорогой, малопроизводительный, имеет место значительное коробление, и поэтому применять его не всегда экономически выгодно.

Полугорячая сварка чугуна выполняется при температуре предварительного подогрева детали 300…400 °С ацетиленокислородным пламенем с использованием чугунных прутков марки Б (С 3…3.6 ; Si 3,6…4,8 %; Мп 0,5…0,8 %; Сг 0,05 ; Ni 0,03 ; S 0,08 %; Р 0,2…0,5 %) и флюса ФСЧ -2 (18 Na2B407: 25 % Na2C03; 56,5% NaN03; 0,5 %Li2C03). Для улучшения графитизации на прутки Б рекомендуется наносить покрытие, содержащее кремний.

К методу холодной сварки чугуна относится:
1) полуавтоматическая газоэлектрическая сварка проволокой МНЖКТ -5-1-02-02 в среде аргона (марки А). Сварка выполняется электродной проволокой диаметром 1,0…1,2 мм на постоянном токе (80… 120 А) обратной полярности напряжением 20…25 В; скорость подачи проволоки 420…669 м/ч, расход аргона 0,36…0,54 м3/ч. Используются полуавтоматы А-547У, ПДГ -301, А-825М. Наилучший результат обеспечивается при сварке на установках типа УДГ и при использовании проволоки МНЖКТ в виде присадочного материала. Рекомендуется прсковка шва. Этим методом восстанавливают блоки цилиндров, в том числе с трещинами в перемычках между клапанными гнездами и цилиндрами;
2) сварка электродами МНЧ -1 диаметром 3…4 мм, изготовленными из монель-металла (63 % Ni + 37 % Си) со специальным фтористо-кальциевым покрытием (типа УОНИ -13/55). Применяется постоянный ток (140…150 А) обратной полярности. Сварку ведут короткой дугой небольшими (20…30 мм) участками вразброс. После остывания шов сразу же проковывается. Металл шва железо-никелемедный сплав. Никель неограниченно растворяется в железе, а абразующийся никелевый аустенит растворяет большое количество углерода (без образования карбидов) и обеспечивает высокую пластичность, низкую твердость и хорошую обрабатываемость шва. Эти электроды целесообразно применять для сварки деталей из ковкого чугуна. Вместо медноникелевых могут также использоваться же-лезоникелевые электроды типа ЖНБ . Следует отметить, что электроды, частично (50…70%) или полностью состоящие из никеля, с успехом применяются в ряде зарубежных стран для сварки чугунных деталей без подогрева уже в течение многих лет. Расход никеля при сварке незначителен. Так, для наварки на тонкостенную чугунную деталь шва длиной 100 мм расходуется не более 30…35 г никеля. Поэтому при высокой стоимости восстановленных деталей применение никеля в ряде случаев экономически выгодно;
3) сварка электродами ЦЧ-4 (электродная проволока Св-08 или Св-08А) с фтористо-кальциевым покрытием, содержащим титан или ванадий, которого в наплавленный металл переходит до 9,5%. Наличие ванадия связывает углерод в труднорастворимые мелкодисперсные карбиды. Этими электродами хорошо производить (при других методах сварки чугуна) обварку кромок и трещин. Процесс ведется короткой дугой электродами диаметром 3…4 мм на постоянном токе (120…130 А) обратной полярности напряжением 20 В. После наложения валика рекомендуется проковка. Предварительно детали подогревают до 150…200 °С. Недостатком электродов ЦЧ-4 является возможность возникновения трещин в середине шва;
4) сварка электродами ЦЧ-ЗА (Св-08Н50) с фтористо-кальциевым покрытием, содержащим до 5,25 % кремния. Рекомендуется для сварки деталей из модифицированного чугуна;
5) сварка электродами ОЗЧ -1 (медная электродная проволока с фтористо-кальциевым покрытием, содержащим железный порошок). Металл шва — железомедный слой (89 % Си + + 11 % Fe) с высокой пластичностью, плотностью и прочностью, но плохой обрабатываемостью (наждаком). Рекомендуется постоянный ток (150 А) обратной полярности напряжением 20 В, короткая дуга. Процесс вести небольшими (30…60 мм) участками вразброс. Каждый участок шва надо проковывать и продолжать сварку только после охлаждения шва до 50…60 °С. Плотность соединения может быть повышена применением электродов ОЗЧ -1 в сочетании с МНЧ -1, которыми наплавляют первые и последние слои;
6) дуговая сварка электродами АНЧ -1 со стержнем из аустенитной хромоникелевой проволоки Св-04Х19М9Т, снабженным медной оболочкой и фтористо-кальциевым покрытием типа У ОНИ -13/55. Сварку ведут на постоянном токе (100…120 А) обратной полярности. Наплавленный шов достаточно плотный, легко обрабатывается, но из-за содержания меди (78… 80 %) недостаточно прочен;
7) полуавтоматическая сварка тонкой электродной проволокой (Ф 1,0…1,2 мм) марки Св-08Г2С в среде С02 на полуавтоматах А-547У, ПДГ -301 на постоянном токе (80… 100 А) обратной полярности напряжением 20…22 В, расход углекислого газа 0,36…0,54 м3/ч. Разработана технология восстановления чугунных автомобильных деталей-полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа проволокой диаметром 1,2…1,6 мм из сплавов на основе меди (МО и Ml);
8) сварка по методу отжигающих валиков — способ обстоятельно освещен в типовой технологии ремонта тракторов, разработанной ГОСНИТИ . Заключается в наложении валиков в определенной последовательности, каждый последующий валик оказывает термическое воздействие на предыдущий, уменьшается отбеливание за счет отжига. В качестве электродов используется малоуглеродистая сталь (с меловой обмазкой);
9) газовая сварка — пайка чугуна прутками из Л-58… Л-62, а также электродами ЛОК -59-1-03 с флюсом ФПСН -1 и электродами ЛОМНА -49-05-10-4-04 с флюсом ФПСН -2 целесообразна для сварки деталей из ковкого чугуна. Сварку — пайку с применением прутка из латуни Л-62 ведут пламенем мощностью 0,06…0,075 м3/ч ацетилена на 1 мм толщины детали и флюса из буры или смеси буры (50%) и борной кислоты (50%). Кромки трещины, разделенной под углом 70…80°, нагревают до температуры плавления присадочного материала 850… 900 °С, посыпают флюсом и наплавляют латунным прутком;
10) низкотемпературная газовая сварка чугуна (без расплавления основного металла). Для заварки трещин в деталях с тонкими стенками используют чугунные прутки НЧ-1 (С 3,0…3,5 %; Si 3,0… 3,4 %; Мп 0.6…0.7 %; Ni 0,4…0,6 %; Ti 0,15…0,20 %; Сгдо 0,1 %) и флюс-пасту ФСЧ -1, содержащую 23 % Na2B407; 27 % Na?C03; 50 % NaN03; воду 1 % к массе сухой части. При заварке толстостенных деталей применяют чугунные прутки НЧ-2 (повышено содержание кремния до 4 %) и флюс ФСЧ -2. Деталь перед сваркой подвергают местному или общему нагреву до 300…400°С, а после нее — медленному охлаждению в песке или под слоем асбеста. На подогретую свариваемую поверхность и присадочный пруток наносят флюс-пасту. Процесс заварки трещин прутками НЧ-1 и НЧ-2 аналогичен пайке. Шов получается плотным, без трещин и отбела, хорошо обрабатывается резцом;
11) дуговая сварка самозащитной проволокой сплошного сечения на никелевой основе ( ПАНЧ -11), разработанной ИЭС им. Е. О. Патона. ПАНЧ -11 предназначена для сварки сложных деталей в труднодоступных местах, во всех пространственных положениях (в 1…2 прохода), применяется при восстановлении головок блока двигателя (перемычки между клапанами), блоков цилиндров двигателей ЗИЛ -130, СМД -14, крышек шестерен СМД -14, картеров пускового двигателя ПД-104, а также тонкостенных изделий (5…10 мм) из серого, ковкого и высокопрочного чугуна при их ремонте.

Сварка осуществляется открытой дугой без дополнительной защиты газом или флюсом. Разбрызгивание незначительное. Глубина проплавления основного металла 1,5…2 мм, сплавление хорошее.

Металл шва характеризуется высокими механическими свойствами: бв== 550 МПа, бт до 350 МПа, удлинение 20, твердость слоя 160…180 HV. Прочность соединений — 90…95 % прочности свариваемого чугуна. Наплавленный металл и околошовная зона легко обрабатываются режущим инструментом, металл шва легко проковывается, последующая термообработка не требуется. По качеству соединений проволока ПАНЧ -11 не уступает никелевым электродам для холодной сварки чугуна зарубежных фирм.

Используемое оборудование: полуавтоматы А-547Р, А-547У, А-825 в комплекте с выпрямителем; шланговые держатели для проволоки.

Технологический процесс сварки деталей включает следующие операции.

Поверхность^ подлежащую сварке, очищают от пригаров, накипи и других загрязнений. Определяют размеры и границы повреждения и производят разделку. Концы трещины засверливают сверлом 0 3…4 мм насквозь на удалении 6…10 мм от видимого конца трещины в направлении ее развития. Ширина разделки и развал кромок должны быть по возможности малыми, чтобы снизить количество наплавляемого металла и обеспечить возможно меньший разогрев основного металла при сварке. Несквозные трещины должны быть разделаны до здорового металла.

Сварку ведут участками длиной 20…30 мм с их проковкой и охлаждением до температуры не выше 50 °С. Порядок положения участков — от середины трещин в направлении к краям попеременно с двух сторон.

По данным ИЭС им. Е. О. Патона, при работе одного сварочного поста и использовании 80…100 кг проволоки экономический эффект до 80 тыс. руб. в год.

Общие рекомендации при сварке чугуна.
1. Для снижения твердости металла шва следует применять электроды и другие сварочные материалы, обеспечивающие получение в шве мягкого металла малоуглеродистой стали, цветного сплава и т. п., с небольшим содержанием углерода.
2. Для уменьшения термического воздействия на зону термического влияния использовать электроды небольшого диаметра; применять пониженные режимы сварки (малые токи); вести сварку вразброс, короткими швами в разных местах завариваемого участка.
3. Для снижения напряжений, возникающих при остывании металла, которые могут привести к трещинам, рекомендуется проковка металла шва в горячем состоянии непосредственно после сварки. Проковку производить, когда металл находится в пластическом состоянии.

Источник

Как правильно варить чугун разными видами сварки

Общие сведения

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, с содержанием последнего больше 2%. Из-за низкой по сравнению со сталью температуры плавления (1200 – 1250 оС) он быстро переходит из расплавленного состояния в твёрдое. При этом в шве образуются поры по причине интенсивного выделения газов из сварочной ванны, продолжающегося и на стадии кристаллизации. Чтобы правильно определить, как варить чугун, необходимо учитывать следующие особенности:

Как заварить чугун

Соединение чугунных деталей выполняют газовой, термитной, литейной, электрошлаковой, дуговой сваркой, а также пайкой. Сварочные работы выполняют без подогрева (холодная сварка металла), с местным или с общим подогревом изделия.

Горячая сварка

Технология процесса включает в себя механическую обработку под сварку, формовку свариваемых деталей, предварительный подогрев, собственно сварочные работы и последующее медленное охлаждение.

Подготовка дефектного места под сварку заключается в его тщательной очистке и в разделке свариваемых кромок.

Устранение сквозных трещин или заварка дефектов на краю деталей выполнятся с применением графитовые форм, предотвращающих вытекание расплавленного металла из сварочной ванны. Формы делают из графитовых пластинок, соединяемых формовочной массой, в состав которой входит кварцевый песок, замешанный на жидком стекле.

Дуговая сварка чугунным электродом выполняется с применением литых стержней диаметром 8 – 12 мм, на которые наносятся специальные графитизирующие покрытия. В состав покрытия входит ферросилиций, термит, графит, мрамор, алюминий (порошок), жидкое стекло и титановая руда. Чугунные отливки и детали нагревают до 300 – 700 оС. Сварочные работы выполняется чугунными электродами либо порошковой проволокой с присадкой керамического стержня. Подогрев выполняется в специальных печах требуется для того, чтобы по окончании сварки охлаждение всего изделия происходило равномерно и не образовывались трещины.

Горячая сварка чугуна выполняется при большой силе сварочного тока без перерывов до конца заварки дефекта. Например, для сварки электродом диаметра 8 мм требуется ток в 600 А, при диаметре 12 мм – ток в 1000 А. Работы про­изводят при постоянном токе обратной полярности.

Дуговая сварка чугуна угольным электродом выполняется уголь­ным или графитовым стержнями. В качестве присадочного материала используются прутки чугуна, а для раскисления и защиты ванны применяют флюс, состоящий из растертой в порошок и прокаленной при 400 оС технической безводной буры. Возможно применение смеси, состоящей из 23% технической буры, 50% азотнокислого натрия и 27% соды. Сварка угольными электродами диаметром 8 – 20 мм проводится при постоянном токе прямой полярности величиной 280 – 600 А с применением преобразователей ПСМ – 1000, выпрямителей ВАМ – 1601, трансформаторов ТДФ – 1601.

В процессе сварочных работ требуется непрерывное поддерживание значительного объёма жидкого металла в сварочной ванне и его тщательное перемешивание. Чтобы заваренные детали медленно охлаждались, их следует засыпать мелким древесным углём либо сухим песком.

Холодный метод проведения сварочных работ

Этот вид сварки чугуна применяется чаще. Подготовка дефектных мест заключается в зачистке, фрезеровании, сверлении и других слесарных работах до получения чистой поверхности металла. Дефекты, расположенные друг от друга дальше 20 мм, высверливают ли вырубают порознь, при более близком расположении – вырубают дефектный участок полностью.

Постановка шпилек для упрочнения шва

На практике применяют несколько вариантов холодной сварки: медно-железными, медно-никелевыми, никелевыми, железо-никелевыми, стальными и другими электродами.

Применяя медно-никелевые и медно-стальные электроды, можно получить наплавленный металл, хорошо поддающийся обработке. Наплавку образуют однослойной или многослойной укладкой валиков.

Сварка стальными электродами выполняется следующим образом. С целью образования прочного слоя наплавленного металла в чугунное изделие вставляют шпильки, которые затем обваривают. Таким способом пользуются при ремон­те громоздких и тяжелых чугунных деталей. При таком методе металл шва содержит повышенное количество углерода, что повышает его твердость и способствует образованию холодных и кристаллизацион­ных трещин. Для снижения этой твердости применяют два способа:

1. Содер­жание углерода снижают за счет уменьшения глубины проплавления основного металла либо процесс соединения металла выполняют по слою окис­лительного флюса, с содержанием до 30% окалины, выполняющего функцию окислителя углерода.

2. Получают струк­туру металла шва и его химический состав, близкие к струк­туре серого чугуна, что достигается путем нанесения на стальной стержень толстого слоя графитизирующего покрытия, в состав которого входит 30% графита и 30% ферросилиция. Стальные электроды широко применяют при ремонте небольших неответственных чугунных изделий, не требующих после сварки никакой обработки.

Медно-железные электроды применяются при заварке отдельных дефектов либо небольших несплошностей, из-за которых возникают течи на отливках ответственного назначения, работающих под давлением. Наплавленный металл от этих электродов отлично обрабатывается. Сварное соединение представляет из себя механическую смесь железоуглеродистого сплава и меди, соединенных с основным металлом общими стальными кристаллами, а также путем частичного внедрения меди в микропоры чугуна.

Медно-никелевые электроды применяют в основном при заварке литейных дефектов на рабочих поверхностях, на которых недопустимо местное повышение твёрдости.

Железно-никелевые электроды используются при заварке отдельных небольших дефектов на ответственных поверхностях отливок из серого или высокопрочного чугуна.

Никелевые электроды марки применяются при исправлении небольших дефектов в ответственных изделиях.

Дуговая сварка с применением электродов из аустенитного чугуна, покрытых токоподводящим слоем и предназначенных для заварки литьевых дефектов и ремонтной сварки. Сварочные работы ведут постоянным током прямой полярности. Токопроводящий слой электродов обладает хорошей электропровод­ностью, поэтому дуга горит между металличе­ским стержнем и изделием, а также между изделием и покрытием попеременно.

Газовая сварка чугуна применяется редко и ограничивается ремонтными работами (заварка литейных раковин, наплавка изношенных поверхностей, устранение внешних дефектов). Лучший результат дает сварка с использованием ацетилено-кислородной смеси, поэтому другие горючие смеси для сварки чугуна практически не применяются. Сварку выполняют с предварительным подогревом, общим и местным.

Для общего нагрева пользуются муфельными печами, индукционными нагревателям, горнами, способными выполнить нагрев небольших деталей до 300 – 400°С, и крупных до 600 – 700°С. Для местного подогрева применяют газовые горелки или паяльные ламп. Из-за большой текучести чугуна сварку выполняют исключительно для нижних положений шва. Сварочная ванна защищается флюсами, подаваемыми вручную.

Качественно нарезать металл вам поможет газовая сварка. Подробнее о процессе читайте в этой статье.

Об основных понятиях сварки и о технологии сваривания читайте по https://elsvarkin.ru/texnologiya/kak-varit-metall-vidy-svarki/ ссылке.

Механизированные способы сварки и чем можно заварить чугун

Электросварка чугуна (электрошлаковая сварка) обеспечивает удовлетворитель­ные свойства шва сварного соединения. При этом способе в качестве электродов применяют литые чугунные пластины. При правильном подборе электродов и применении фторидных неокислительных и обессериваю­щих флюсов, а также замедленном остывании шва и околошовной зоны, характерном только для электро­шлаковой сварки, возможно получить сварные швы без трещин, отбеленных участков, пор и других дефектов, определяющих качество сварного соединения.

Можно ли заварить чугун в среде защитных газов?

Очень широко применяется метод дуговой сварки в углекислом газе, так как позволяет получить небольшой провар основного металла. Показатели сварных соединений и состав металла шва зависят от техники и режима сварки, размеров изделий, состава электродной проволоки. Пользуясь различными режимами и приемами сварки, можно получить наплавленный металл с необходимой структурой. Наилучшие результаты получаются при использовании проволоки 09Г2СА диаметром 1 мм со значением силы тока не больше 100 – 120 А, напряжения дуги 18 – 21 В, скорости сварки до 12 м/ч. Этим способом можно соединить сантехнические трубы из серого чугуна, отремонтировать автомобильные и тракторные детали, не требующие дальнейшей механической обработки, сварить высокопрочный и чугун со сталью.

Можно ли варить чугун полуавтоматом?

В авто мастерских клиенту без проблем могут заварить чугунный блок полуавтоматом. Сварка чугуна полуавтоматом в домашних условиях, выполняется с использованием порош­ковой проволоки и дает довольно хорошие результаты.

Источник