+375 (17) 2417399

+375 (17) 2413699

Сварка чугуна: ВСЕ ТОНКОСТИ ПРОЦЕССА

Основные трудности, возникающие при сварке чугуна, обусловлены его физико-механическими свойствами. Так нагрев при сварке и последующее охлаждение кардинально изменяют структуру и свойства чугуна. Но получить сварное соединение с необходимыми свойствами вполне возможно.

Чугунами называются cплавы железа с углеродом, содержание которого составляет от 2,14 до 6,67%. В виде примесей в чугунах обычно присутствуют: кремний до 4,3%, марганец до 2%, сера до 0,07% и фосфор до 1,2%.

Для придания чугуну определенных свойств в его состав вводят специальные легирующие добавки. Углерод, входящий в состав чугуна, может находиться в химическом соединении с железом в виде цементита Fe3C  или в структурно-свободном состоянии в виде графита. Чугуны, в которых углерод находится в виде графита, называют серыми, а в виде цементита – белыми.

Серый чугун

Мало пластичен и вязок, но хорошо поддается механической обработке. Согласно ГОСТ 1412-85 условное обозначение марки серого чугуна включает буквы СЧ (серый чугун) и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа·10¯¹.

Белый чугун

Обладает очень высокой твёрдостью, но очень хрупкий, трудно обрабатывается режущим инструментом. Поэтому белые чугуны для изготовления изделий используются крайне редко. Главным образом, их используют для переплавки в сталь или получения ковкого чугуна.

Ковкий чугун

Обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Он получил своё название из-за повышенной пластичности и вязкости (обработке давлением не подвергается). Маркируются ковкие чугуны буквами «КЧ» и двумя группами цифр, которые определяют минимальное временное сопротивление в кгс/мм? и относительное удлинение при растяжении в процентах.

 

СВАРКА ЧУГУНА

Чугуны обладают плохой технологической свариваемостью

Тем не менее, сварку чугуна широко используют для исправления брака литья, ремонта изделий, реже для изготовления конструкций. Основные трудности, возникающие при сварке чугуна, обусловлены его физико-механическими свойствами. Нагрев при сварке и последующее охлаждение кардинально изменяют структуру и свойства чугуна, и получить сварное соединение с необходимыми свойствами оказывается весьма затруднительно.

Причинами, затрудняющими получение качественных соединений, являются:

  • Образование твердых закалочных зон в металле шва и околошовной зоне, состоящих из цементита, мартенсита и других структур, содержащих карбиды, - так называемое отбеливание - снижает прочность сварного соединения и затрудняет обработку его режущим инструментом. Отбеливание обусловлено высокими скоростями охлаждения жидкого металла шва и зоны термического влияния.
  • Высокая жидкотекучесть чугуна затрудняет сварку в пространственных положениях, отличных от нижнего, и формирование шва.
  • Сварочные напряжения, возникающие вследствие неравномерного нагрева металла, в связи с незначительной пластичностью чугуна могут привести к образованию трещин в шве и околошовной зоне.
  • Образование пор в металле шва вследствие интенсивного выделения газов (выгорание углерода) из сварочной ванны в период кристаллизации.
  • Получение «непроваров» из-за образования тугоплавких окислов кремния и других элементов на поверхности сварочной ванны.
  • Возможная разнородность химического состава на различных участках одного и того же изделия не позволяет получить сварной шов с одинаковыми механическими свойствами по всей длине шва.

Многочисленные конструктивные и технологические требования к изделиям из чугуна не позволяют применить единый способ для их сварки. Чугунные детали успешно сваривают в основном дуговой или газовой сваркой. По состоянию свариваемых деталей применяются два способа сварки чугуна:

Сварка чугуна

Методика выполнения этих способов различна и зависит от вида сварки и применяемых присадочных материалов. Выбор способа и метода сварки определяется требованиями, предъявляемыми к сварному соединению, как например:

  • необходимость в механической обработке металла шва и околошовной зоны;
  • получение плотных швов, выдерживающих определенные нагрузки;
  • необходимость получения однородности металла шва с металлом свариваемых деталей;
  • одноцветность сварного соединения;
  • жаростойкость и др.

Подготовка соединений из чугуна перед сваркой

Разделка кромок перед сваркой чугуна должна быть шире, чем для сталей. Все острые края должны быть скруглены. U-образная разделка является более предпочтительной. Трещины следует разделывать полностью, так чтобы их можно было проварить на всю глубину. Перед ремонтом трещины должны быть обязательно засверлены по краям.

Зону сварки нужно тщательно очистить от окалины и прочих посторонних включений - с помощью болгарки, наждачной бумаги или металлической щетки. Хорошее качество очистки обеспечивает пескоструйка.

Поскольку чугун имеет пористую структуру, он адсорбирует масло и жидкости, которые неблагоприятно влияют на свариваемость. Для того чтобы выжечь эти жидкости из зоны сварки требуется подогрев. Масло можно удалить с помощью подходящих растворителей, в случае сильных загрязнений - пламенем горелки. После обычной механической обработки влага и масло распределяются вдоль свариваемых кромок и могут быть причиной образования трещин и пор.

ОК 21.03 - специальные электроды для резки, строжки, разделки трещин и подготовки кромок под сварку обычных сталей, коррозионно-стойких сталей, чугуна и других металлов, за исключением чистой меди. При сгорании покрытия электрода создается сильный поток газов, который выдувает расплавленный металл из зоны резки. При этом можно использовать стандартное оборудование для ручной дуговой сварки и нет необходимости в сжатом воздухе, горючем газе или специальном электрододержателе.

Если выжечь масло и влагу из зоны сварки невозможно из-за специфической формы сварной конструкции и ограничений во времени, рекомендуется использовать разделочные электроды ESAB ОК 21.03.

Для некоторых сварных соединений из чугуна полезным является использование плакирования кромок разделки перед сваркой. Это значит, что одну или обе свариваемые поверхности армируют перед сваркой. Эта технология применяется для того, чтобы избежать образования хрупких фаз. Напряжения в хрупкой зоне термического влияния при охлаждении наплавленного металла в последующих слоях будут снижены, благодаря нанесенному слою.

Сварка чугуна

Для усиления сварного соединения, особенно у крупногабаритных деталей, работающих под нагрузкой, выполненного таким способом, применяют специальные способы усиления сварного шва путём установки шпилек и вварки анкеров. Шпильки ставятся на скосах в шахматном порядке в один, два и более рядов. Диаметр и количество шпилек зависит от толщины детали в завариваемом месте. Диаметр шпилек равен 0,15-0,2 толщины, но не менее 3 и не более 13 мм. Шпильки могут быть разного диаметра в зависимости от толщины свариваемых деталей. При этом в разделку устанавливают шпильки большего диаметра, а около разделки ставят шпильки меньшего диаметра. Глубина ввинчивания шпилек равна 1,5-2, но не более 0,5 толщины. Высота выступающей части равна диаметру шпилек.

Для уменьшения сварочных напряжений и образования трещин после сварки проводится проковка швов в горячем состоянии. Особенно полезной считается проковка при сварке медными и никелевыми электродами.

Шаг шпилек принимается равным 4-8 диаметрам шпилек. Заварку швов начинают с обварки шпилек кольцевыми валиками, а затем накладывают круговые швы и окончательно заполняют завариваемый шов металлом. Сварку нужно вести короткими участками (60-150 мм), чтобы не сильно разогревать изделие. 

Чтобы не ослабить шов, а усилить его, следует учитывать следующее:

  • высокие механические свойства обеспечит процесс проковки при температуре около 500-800°С
  • легкие удары наносятся только по шву, молотком массой 0,6-1,2 кг, который имеет закругленный боек - до изменения рисунка шва
  • при многослойной сварке проковывается каждый слой за исключением первого (в нем могут возникнуть трещины от удара) и облицовочного.

Приобрести электроды, проволоку, прутки, порошковую проволоку для сварки чугуна можно у компании ПромСварка. Звоните: +375 17 241-78-99.

чугун, сварка чугуна, соединение чугуна, ковкие чугуны, сварке чугуна, серый чугун, белый чугун, свойства чугуна, нагрев чугуна, охлаждение чугуна, отбеливание чугуна, процесс проковки, проковка шва, армирование, чугунные детали

Количество просмотров: 638

Фотогалерея

Заполните все
необходимые поля

Спасибо за заявку! Мы свяжемся с Вами в ближайшее время