Учебное пособие

Глава 19. Сварка чугуна

Холодная сварка чугуна

Сварка стальными электродами применяется ограниченно ввиду трудности получения сварного соединения без отбеливания и образования трещин. Такой способ сварки применяют для заварки дефектов отливок и ремонта чугунных деталей неответственного назначения. Лучшие результаты достигаются при использовании электродов марки ЦЧ-4 с карбидообразующими элементами в покрытии, в частности до 70 % ванадия. Ванадий, поступающий в шов, связывает углерод основного металла в мелкодисперсные карбиды ванадия, в результате чего структура шва получается ферритной с включением карбидов ванадия, которого в шве оказывается 9—10%. Углерод шва, таким образом, не влияет на образование цементита, так как почти целиком используется для образования карбида ванадия, и отбеливания не происходит. Возможна обработка режущим инструментом.

При сварке электродами ЦЧ-4 дефектные места должны быть хорошо очищены и разделаны. Сначала и а стенки разделанного дефектного места наплавляют облицовочные валики (рис. 19.1, а) электродами диаметром 3 мм при малой погонной энергии и токе 65— 80 А, не допуская разогрева металла, лучше всего делая наплавку вразброс (небольшими валиками в разных местах). После этого заполняют разделку отдельными валиками электродами больших диаметров, не разогревая деталь. Сварку следует вести медленно.

Рис. 19.1. Холодная сварка чугуна а — с облицовкой; б — со шпильками; 1 — облицовочные валики 2 — основной шов; 3 — шпильки, 4 — наплавляемые на шпильки валики

Для увеличения прочности соединения ремонтируемых крупных чугунных изделий (станин, рам и т. п.) применяют сварку со стальными шпильками (рис. 19.1,б) диаметром d = 0,15 — 0,25 толщины детали. При диаметре шпильки 3—16 мм принимаются: расстояние до кромки детали (1,5—2)d, глубина ввертывания 1,5 d, высота выступающей части шпильки (,0,8— 1,2). Сварку ведут вразброс электродами УОНИИ-13/45 или им подобными и начинают на малом токе при диаметре электрода 3 мм. После обварки шпилек и соединения между собой наплавляемых на ы:х валиков заполняют разделку электродами большего диаметра, не допуская разогрева детали. Холодная сварка со стальными шпильками эффективна для ремонта деталей, имеющих дефекты, удобные для разделки и размещения шпилек, и может быть выполнена в любом пространственном положении.

Холодную сварку чугуна никелевыми, железоникелевыми и железомедными электродами применяют при механической обработке детали, так как соединение при этом не отбеливается и легко обрабатывается.

Применяются электроды марки МНЧ-2, имеющие стержень из монель-металла (сплав никеля с медью) и покрытие, состоящее из смеси зеленого корунда, карбоната бария, ферромарганца, бентонита, замешанных жидким стеклом. Эти электроды рекомендуются для заварки несквозных дефектов малых и средних размеров. Они используются также в комбинации с железоникелевыми и железомедными электродами, при этом выполняют первый и последний слои для обеспечения лучшей обрабатываемости.

Сварку электродами МНЧ-2 производят короткими валиками длиной 50—60 мм. Сразу же после наложения валика его проковывают легкими ударами молотка для облегчения усадки монель-металла, что предохраняет от образования трещин.

Широко применяются железоникелевые электроды ЦЧ-ЗА и ОЗЖН-1, стержни которых состоят из проволоки Св-08Н50, а покрытие основного типа. Они обеспечивают высокую прочность сварного соединения и хорошую плотность.

При заварке крупных дефектов или наплавке больших объемов металла эти электроды применяют в сочетании с электродами МНЧ-2, что обеспечивает лучшее сплавление и обрабатываемость. Электродами МНЧ-2 наплавляют слой на кромки, а остальную часть шва выполняют электродами ОЗЖН-1, железомедными электродами ОЗЧ-2 или низкоуглеродистыми марки ЦЧ-4.

Комбинированные железомедные электроды марок ОЗЧ-2, ОЗЧ-6 и др. довольно широко применяются в промышленности. Электроды марки ОЗЧ-2 изготовляют из медного стержня, оплетенного полосками белой жести толщиной 0,25 мм с покрытием основного типа (мрамор, плавиковый шпат, корунд зеленый, маршаллит, ферромарганец, жидкое стекло). Электроды марки 034-1 состоят из медного стержня с покрытием основного типа, куда входит 50 % железного порошка. Применялись и другие комбинации: пучковые электроды, состоящие из пучка стальных и медных проволок; стальные стержни с оплеткой из медной проволоки и т. п. При сварке железомедными электродами получается достаточно качественный шов, состоящий из медно-стального сплава (меди 90, стали 10%), медь не соединяется с углеродом основного металла, а железо электрода насыщается углеродом и распределяется в меди в виде включений, упрочняя шов. Однако в зоне термического влияния наблюдаются закалочные структуры, а в зоне сплавления — участки от-бела. Железомедные электроды используются для заварки дефектов в необрабатываемых частях отливок, раковин, мест течи, трещин, а также для сварки разбитых частей и в комбинации с никелевыми или железоникелевыми электродами. Сварку ведут короткими валиками, иногда шов проковывают легкими ударами молотка. Режимы сварки не допускают сильного разогрева деталей, величины погонной энергии и тока пониженные. Для исправления небольших дефектов в ответственных изделиях и для наплавки последнего слоя на поверхность изделия, работающего при ударной нагрузке или на истирание, употребляют никелевые электроды с толстым покрытием марки ОЗЧ-З (стержень из проволоки, содержащей 99 % Ni) и ОЗЧ-4 (стержень содержит 95 % Ni).

Применяют электроды с сердечником из хромоникелевой стали с медной оболочкой (биметаллическая проволока) и с покрытием основного типа марки AНЧ-1. Сварку этими электродами Ведут короткими участками 30—40 мм на небольшом токе с проковкой каждого валика сразу же после обрыва дуги. Наплавленный электродами АНЧ-1 металл лучше обрабатывается и менее склонен к образованию трещин и пор, чем металл, наплавленный железомедными электродами.