Горячая сварка чугуна. Полугорячая сварка чугунных изделий

Горячей сваркой чугуна принято называть сварку, выполняемую
с обязательным предварительным подогревом, в отличии от холодной
сварки чугуна. Предварительный подогрев снижает контрастность температур
между основным и наплавляемым металлами и это способствует уменьшению термических
напряжений, возникающих при сварке. Кроме того, скорость остывания металла по
окончании сварки замедляется и это препятствует отбеливанию чугуна и положительно
влияет на качество сварки.

Отличие горячей сварки чугуна от полугорячей

Отличие горячей сварки чугуна о полугорячей заключается в том, что при горячей
сварке наплавляемый металл находится в жидком состоянии по всей площади сварного
шва. Естественно, такое возможно только при наплавке небольших объёмов металла.
При больших габаритах свариваемых деталей невозможно весь наплавленный металл
поддержать в жидком состоянии. Расплавленным остаётся лишь небольшая область
завариваемого участка.

Технология и особенности свариваемости чугуна горячим способом

Перед сваркой происходит подготовка к ней сварных кромок свариваемых деталей.
Выполняется разделка и тщательная их очистка. Форма разделки, в зависимости
он толщины и назначения сварного соединения, может быть V-образной или U-образной.
В случае, если сварку применяют с целью устранить дефекты
сварного шва, то дефектный участок разделывают и формы разделки должны быть
округлыми.

Для того, чтобы предотвратить вытекание расплавленного металла из разделки,
вокруг неё выкладывают графитовые или угольные пластины, плотно прижимая их
к деталям. При заваривании излома необходимо применять приспособления, обеспечивающие
точность позиционирования свариваемых частей и их надёжную фиксацию.

Предварительный подогрев при горячей сварке чугунных изделий

Предварительный подогрев выполняют в печи, в горне или специальных ямах. В
зависимости от назначения детали, их формы и размеров, марки чугуна, применяют
местный или общий подогрев.

В случае горячей сварки чугуна при массовом производстве небольших изделий,
применяют печи конвейерного типа. Для подогрева крупногабаритных деталей используют
специальные нагревательные ямы или колодцы, выложенные огнеупорным кирпичом.

Если необходим местный подогрев (полугорячая сварка) крупных изделий, то можно
использовать газовые горелки, горны индукционные нагреватели и другие средства.
Подогревают детали, в зависимости от из размеров и назначения процесса
сварки, до температуры 400-800°C. Крупногабаритные изделия подогревают до
более высоких температур, чем мелкие детали. Подогрев выполняют медленно и равномерно,
это необходимо, чтобы исключить появление внутренних напряжений в металле и
возникновение трещин.

Одним из главных факторов, обеспечивающих качественную горячую сварку чугуна,
является поддержание всего наплавленного металла в расплавленном состоянии на
протяжении всего процесса сварки. Чтобы этого достичь, процесс сварки ведут
непрерывно, до его полного завершения.

По завершении сварки, сварное изделие медленно охлаждают. Для охлаждения сварные
швы покрывают слоем мелкого древесного угля и оборачивают асбестом. Такая технология
препятствует отбеливанию чугуна и предотвращает возникновение внутренних напряжений
и образование
горячих трещин в сварном соединении. После завершения процесса охлаждения,
изделие очищают и проводят контроль
качества сварки.

Электроды для горячей сварки чугуна

При сварке чугуна горячим способом, в большинстве случаев, используют чугунные
электроды по ГОСТ 2671. Самые распространённые марки А и Б, их химический состав,
в %, приведён в таблице:

Электрод C Si Mn S P Cr Ni Fe
А 3-3,5 3-3,4 0,5-0,8 <0,08 0,2-0,4 <0,05 <0,3 Остальное
Б 3-3,5 3,5-4,0 0,5-0,8 <0,08 0,3-0,5 <0,05 <0,3 Остальное

Электроды марки А применяют для таких видов
сварки, как горячая дуговая сварка и горячая газовая сварка. Электроды марки
Б хорошо подходят как для горячей, так и для холодной дуговой сварки чугуна.
Стержни электродов изготавливают диаметрами 4, 6, 8, 10, 12, 16мм.

При
сварке чугуна электродами вышеуказанных марок, применяют обычное меловое
покрытие, либо специальное покрытие ОМЧ-1. В состав этого покрытия входит 25%
мела, 25% полевого шпата, 41% графита, 9% ферромарганца. Толщина покрытия находится
в пределах 0,2-0,3мм.

Возможно нанесение графитизирующих покрытий, которые состоят из графита, мрамора,
ферросилиция, титановой руды. Этот состав замешивают на жидком стекле. Толщина
покрытия, обычно, составляет 2мм. Нанесение покрытия происходит методом окунания
в него электрода.

Сварка производится на постоянном токе
прямой полярности, но допускается применение переменного тока.

Диаметр электрода выбирают, исходя из толщины свариваемых деталей. При небольшой
толщине металла, до 20мм, выбирают электроды диаметром 6мм. При толщине 20-40мм
используют электроды диаметром 8мм. Если толщина свариваемого металла превышает
40мм, то рекомендуется применение электродов диаметром 10мм. Силу сварочного
тока устанавливают, исходя из пропорции 50-60А на миллиметр диаметра электрода.

Кроме вышеперечисленных электродов, для горячей сварки чугуна хорошо подходят
угольные электроды. Их диаметр, также, зависит от толщины свариваемых деталей
и находится в пределах 6-12мм. Сила сварочного тока для угольных электродов
составляет 200-450А, в зависимости от диаметра.

Как присадочный материал, в этом случае, используют стержни электродов марок
А и Б, о которых говорилось выше по тексту, а в качестве флюса, применяют буру
или смесь буры и соды в равных долях. Сварку лучше всего выполнять постоянным
током переменной полярности, хотя допускается и переменный ток.

В заключении можно сказать, что горячая сварка чугуна является самым оптимальным
способом устранения дефектов в любых чугунных изделиях, независимо от их формы
и габаритов. Если соблюдать технологию сварки, то можно получить прочный и качественный
сварной шов, который будет хорошо механически обрабатываться и иметь механические
свойства не ниже, чем механические свойства основного металла.


Источник

Author: serj