Витражные изделия в технике "Тиффани" являются прекрасным украшением квартиры. Можно ли их сделать самому? Да, конечно!
узнать подробности >>
Камин - украшение загородного дома, печь-каменка - основа русской бани. Можно ли их построить самому? Что для этого нужно? Читаем!
узнать подробности >>
Хотите превратить свой дачный участок в неповторимый уголок отдыха? Тогда воспользуйтесь нашими советами!
узнать подробности >>
Если вам знакомо такое понятие, как стяжка, то вы наверняка разбираетесь и в том, что такое сухая бетонная смесь, ибо эти два понятия традиционно идут в одной строительной упряжке. Не будем замалчивать о недостатках...
прочитать полностью >>
Неправильно рассчитанная нами стратегия поиска радиатора отопления может привести только к одному: разочарованию. Радиатор в итоге будет выбран далеко не тот, что нам требуется, и он не преминет доказать нам не раз на практике то, что мы – довольно никчемные теоретики.
прочитать полностью >>
Малярные кисти могут быть различной формы, имеют разный тип щетины и изготовлены из разнообразного материала. Различия кистей по форме и остальным параметрам далеко не случайны. Каждый тип кистей предназначается для проведения определенного типа малярных работ...
прочитать полностью >>
Каждый вид обоев, по сути, приверженец и защитник своего особого стиля. Кожаные обои – сторонник стилистики, которую иначе, как настенный престиж и шик, не назовешь. Недаром у истоков «моделирования» кожаных обоев стоят не кто иные, как всем известные, пусть даже понаслышке, несгибаемые крестоносцы.
прочитать полностью >>
Облицовка кафельной плиткой – самый практичный и удобный способ оформления интерьера ванных комнат, а также рабочих поверхностей кухонь. Современный дизайн кафельной плитки позволяет выбрать свой стиль: классический или кантри, хай-тек или под старину...
прочитать полностью >>
Лаки всякие нужны, лаки всякие важны. Но основное правило выбора лака забывать не следует: сначала тщательно знакомимся с характеристиками данного лака, а затем уже приступаем непосредственно к лакированию...
прочитать полностью >>
Керамическая плитка не просто модный декоративный материал - это долговечность красоты в сочетании с гигиеничностью многих помещений, например, кухни, прихожей, коридора, ванной комнаты, холла...
прочитать полностью >>

Главная >> Литература по ремонту и строительству >>

Сварка чугуна


Как известно, чугун представляет сплав железа с углеродом при содержании последнего более 2,0%. В зависимости от состояния, в котором находится углерод, различают чугуны серые и белые. В серых чугунах углерод находится преимущественно в свободном состоянии в форме графита, что обусловливает хорошую обрабатываемость чугуна и серый цвет его в изломе. В белых чугунах весь углерод находится в связанном состоянии (в основном в форме карбида); это обусловливает высокую твердость и очень плохую обрабатываемость чугуна режущим инструментом. Излом белого чугуна светлый, блестящий.

В судостроении применяются, главным образом, серые чугуны марок СЧ-24, СЧ-36 и СЧ-48 в виде отливок различных деталей механизмов, арматуры, дельных вещей и т. п. В связи с плохой свариваемостью чугуна сварных конструкций из него не делают и сварку чугуна (в условиях судостроительного предприятия) применяют только в двух случаях: 1) для исправления пороков различных отливок, идущих на изготовление новых механизмов, арматуры, дельных вещей; 2) при ремонте отдельных чугунных деталей заводского оборудования (например, станин, колонн, кронштейнов станков) либо при ремонте судовых механизмов.

При сварке всех применяемых марок серых чугунов проявляется целый ряд их специфических свойств, значительно осложняющих процесс. 1. Чувствительность чугуна к большим скоростям охлаждения (которые присущи сварке), вызывающим его отбеливание. В результате в месте сварки образуется слой необрабатываемого хрупкого белого чугуна, имеющего физические и механические характеристики, отличающиеся от характеристик серого чугуна.
Различие в коэффициентах линейного и объемного расширения серого и белого чугунов приводит к тому, что при охлаждении в переходной зоне возникают высокие скалывающие напряжения, которые способствуют образованию трещин в этой зоне.

2. Низкие пластические свойства чугуна, характеризуемые отсутствием площадки текучести на диаграмме растяжения, а также резким переходом чугуна из жидкого состояния в твердое и обратно. Хрупкость чугуна делает его чувствительным к перенапряжениям и тем самым усиливает его склонность к образованию трещин при сварке.

3. Увеличение объема чугуна при охлаждении, обусловленное интенсивной графитизацией его в интервале температур 1200-1100° С; это явление при сварке носит местный характер, что способствует образованию напряженного состояния в металле в зоне сварки.

4. При сварке происходит выгорание углерода с образованием окиси СО, которая способствует пористости металла шва.

Несмотря на трудности, сварка чугуна применяется весьма широко и, как правило, плавлением. Чугун сваривается угольным электродом, металлическим электродом или газовой сваркой.
Все существующие способы сварки чугуна можно разбить на две группы: сварка с подогревом (горячая и полугорячая), и сварка без подогрева (холодная). Эти способы отличаются один от другого начальной температурой изделия, металлургическими процессами и конечной структурой металла шва.

Горячая сварка чугуна


Особенность горячей сварки чугуна заключается в необходимости создания условий для относительно равномерного нагрева и замедленного охлаждения чугуна после окончания сварки, что должно обеспечить выделение углерода в форме графита, т. е. графитизацию чугуна, и предотвратить выделение углерода в форме карбида Fe3C, т. е. его отбеливание. Необходимо также компенсировать некоторый угар углерода. В связи с этим обязателен предварительный нагрев всего изделия до температуры 600-700 °С.
Горячая сварка чугуна была разработана и успешно применялась еще Н. Г. Славяновым. Процесс горячей сварки по существу аналогичен отливке чугуна в нагретую форму. В месте сварки кромки скашивают с углом раскрытия 60-90°; затем изделие заформовывают графитовыми пластинками или другими формовочными материалами. Графитовые пластинки укрепляют формовочной массой из смеси песка и жидкого стекла, которая снаружи закрепляется кожухом из тонкого железа. После просушки формы всю деталь вместе с формой нагревают в печи, в горне или в специальном колодце, вырытом в земле, до температуры 600-700° С. Сварка производится только в нижнем положении с нагревом зоны сварки дугой или газовым пламенем. Электродуговая сварка ведется как постоянным, так и переменным током электродами из серого чугуна (обычно с повышенным содержанием С и Si, которые способствуют более полной графитизации чугуна) диаметром 6-12 мм. Чтобы очистить металл в сварочной ванне от окислов, в качестве флюса применяют буру (Na2B4O7). Силу тока выбирают по эмпирической формуле.
Если в качестве источника нагрева используется газовое пламя, мощность горелок принимают исходя из условия расхода 80 л ацетилена в час на каждый 1 мм свариваемой толщины; пламя науглероживающее (О2/С2Н2 = 0,9). Присадочный пруток из серого чугуна диаметром 4-12 мм. Процесс сварки должен быть непрерывным, чтобы сварочная ванна все время оставалась в жидком состоянии. Это обеспечивает очищение метала ванны от окислов и газов. Если объем сварки большой, шов делят графитовыми пластинками на несколько участков и работу выполняют попеременно два сварщика.

Закончив процесс сварки, деталь тщательно закрывают (например, асбестом) и засыпают песком, чтобы обеспечить медленное ее остывание, либо ведут остывание детали вместе с печью. Таким образом достигается получение в шве мягкого серого чугуна, мало отличающегося от основного металла изделия, что и является достоинством этого способа сварки.
Отметим следующие недостатки рассмотренного способа: 1) необходимость заформовывать место сварки; 2) необходимость нагрева всей детали; 3) трудность обеспечения равномерного нагрева всей детали; 4) возможность деформации изделия, нагретого до температуры 600-700 С, под влиянием собственного веса; 5) длительность и высокая стоимость процесса. Ввиду этого способ горячей зарки на судостроительных предприятиях находит лишь ограниченное применение.

Полугорячая сварка чугуна


Способ полугорячей сварки в известной мере представляет видоизменение горячей сварки чугуна. Сущность его заключается в том, что графитизация чугуна достигается введением в зону сварки графитизирующих веществ (Si, Al, Ti) и общим или местным подогревом изделий несложной формы до температуры 200-300° С, а более сложных - до 400-450° С, что обеспечивает их замедленное охлаждение и улучшение условий выделения графита. Подогрев производится газовым пламенем.
В качестве электродов используют серый чугун, содержащий углерод, кремний и другие элементы; пруток покрывают слоем специального покрытия, также содержащего графитизаторы. Так, например, разработанное Оргаметаллом покрытие марки ОМЧ-1 содержит 41% графита, 9% ферромарганца, 25% мела, 25% полевого шпата. Толщина покрытия составляет 1,2-1,5 мм. Покрытие электрода, расплавляясь, попадает в сварочную ванну; при этом часть графита выгорает и создает газовую защиту сварочной ванны, а другая часть компенсирует угар углерода из чугуна.
Диаметр применяемых электродов 6-8 мм; ток постоянный или переменный.
Формовка места сварки не требуется (за исключением случая заварки пороков на углах, когда формовка необходима для удержания металла канны). Сварка ведется в нижнем положении короткими валиками, так как при сварке длинными и узкими валиками получаются трещины. Для небольших заварок на массивных изделиях, для которых характерно быстрое охлаждение зоны сварки, увеличивают высоту наплавки, что замедляет ее охлаждение; после охлаждения лишний металл срубают.
Полугорячий способ сварки менее сложен, чем горячий, и нашел довольно широкое применение. Однако при сварке по этому способу в ряде случаев не исключено образование зон отбеливания или образование трещин при резком и неравномерном подогреве детали.

Холодная сварка чугуна


Особенность холодной сварки чугуна заключается в том, что сварка ведется без всякого предварительного подогрева изделия. Существует большое количество разновидностей методов холодной сварки (свыше 40), но все они практически могут быть сведены к трем основным видам:
1) сварка стальными электродами;
2) сварка электродами из специальных сплавов и цветных металлов;
3) сварка чугунными электродами.

При холодной сварке чугуна стальными электродами для уменьшения разогрева чугуна в зоне сварки при наложении первого слоя (облицовки) используют стальные малоуглеродистые электроды малого диаметра (3 мм) с тонким (меловым) покрытием при силе тока не более 90 а. Последующие слои могут выполняться электродами как с тонким, так и с толстым покрытием (типа УОНИ-13) при увеличенном диаметре электрода, однако с условием, чтобы не допускать сильного нагрева чугуна в зоне сварки. Поэтому сварка ведется с перерывами таким образом, чтобы температура основного металла вблизи места сварки не превышала 50-60° С. Получаемый металл шва состоит из половинчатых сплавов: вблизи основного металла - это малолегированный белый чугун, в остальной части шва - углеродистая сталь. Место сварки в связи с закалкой металла шва и отбеливанием зоны термического влияния не поддается механической обработке, а сам процесс часто сопровождается возникновением трещин и «отслаиванием» (отрывом) металла шва.

При ремонте ответственных изделий - колонн, машин, станин кронштейнов и т. п. - для увеличения механической прочности соединения часто применяют ввертыши (шпильки с резьбой) либо другие механические связи типа планок, анкеров (поперечных связей круглого сечения) и т. п. Ввертыши, планки, анкеры изготовляют из малоуглеродистой стали. Назначение ввертышей - связывать металл шва с чугуном, передавая усилия от шва вглубь, в массу основного металла с неизменной структурой, минуя пограничный хрупкий слой стали и отбеленного чугуна. Размеры соединительных ввертышей или анкеров выбирают исходя из условия равнопрочности этих элементов основному металлу (чугуну). Сначала выполняют сварку вокруг шпилек, а затем, когда вся поверхность разделки закрыта первым слоем, заполняют шов обычным порядком. Процесс сварки ведут с перерывами для охлаждения детали. Рассматриваемым способом, как правило, невозможно достигнуть достаточной непроницаемости соединения и хорошей обрабатываемости металла.

Во многих случаях, когда необходимо заварить пороки литья или эксплуатационные разрушения в виде задиров, выработок и трещин в местах, где требуется плотный и легко обрабатываемый металл, но допустима неравнопрочность с основным металлом, чугун сваривают электродами из сплавов нa медной или никелевой основе. Успешно применяются электроды из медноникелевого сплава - монель-металла (Cu~30%; Ni до 63%; остальные компоненты Mn, Si, Fe). Температура плавления этого сплава близка к температуре плавления чугуна, поэтому в процессе сварки происходит хорошее перемешивание сплава с чугуном. Никель и медь, находящиеся в сплаве, способствуют графитизации чугуна в зоне сплавления, т. е. уменьшают опасность возникновения значительной зоны отбеливания. Так как сплав обладает хорошими пластическими свойствами, металл шва устойчив против трещинообразования. На электроды из этого сплава наносят покрытие, содержащее графит и мел. Диаметр электродов da = 2-6 мм; ток постоянный, полярность обратная. Сила тока Iсв = (30 - 40) dэ.

Так как этот сплав имеет значительную усадку, сварку ведут короткими валиками (не длиннее 50 мм). В горячем состоянии металл шва проколачивают, что способствует его уплотнению. Металл шва получается плотным и легко обрабатывается, но прочность его незначительна. Кроме указанного сплава, в качестве электродов могут быть использованы и другие сплавы меди (кремнистые, марганцево-кремнистые и другие бронзы и латуни). Холодная сварка чугуна комбинированными медно-стальными электродами может производиться по многим вариантам. Отметим основные из них:
1) применение комбинированных медно-стальных электродов с использованием малоуглеродистой стали;
2) то же с использованием аустенитной стали;
3) применение «пучка электродов», состоящего из медного и латунного стержней и одного или нескольких толстопокрытых электродов.

Применение комбинированных медно-стальных электродов вызвано дороговизной и дефицитностью медно-никелевого сплава. Целесообразность комбинирования меди с железом заключается в том, что при соотношении 90-94% Сu и 6-10% Fe получается сплав с температурой, близкой к температуре плавления чугуна, дающий стабильный по качеству металл шва. Сплав хорошо смешивается с чугуном и обеспечивает получение довольно плотного металла с незначительной зоной отбеливания в ЗТВ. В связи с наличием в мягкой медной основе включений составляющей железа механическая обработка наплавленного металла затруднена.

Существует несколько различных вариантов медно-железных электродов, предложенных различными авторами. Простейшие из них - медный стержень, обернутый жестью, и стальной стержень в медной трубке. Хорошие результаты дает применение электродов Московского опытно-сварочного завода ОЗЧ-1. Стержень этого электрода состоит из медной проволоки марок М-1-М-3. На стержень нанесено толстое покрытие типа УОНИ-13, в состав которого (до 50%) введен железный порошок. Сварка ведется на постоянном токе при обратной полярности, при Iсв = (40-50)dэ. Сварку выполняют участками длиной по 50-60 мм с проковкой вручную каждого валика (непосредственно после сварки) для уплотнения металла и снятия напряжений.

Институт электросварки рекомендует применять аустенитно-медные электроды. Стержень такого электрода изготовляют путем совместной протяжки хромоникелевой проволоки (d=2 мм) и медной ленты (12X0,8 мм). На стержень нанесено толстое покрытие типа УОНИ-13. Сварка ведется постоянным током при обратной полярности; Iсв = 100-120 а. При сварке этими электродами в наплавке получаются включения аустенитной стали со значительно меньшей твердостью, чем у включений железа при использовании электрода ОЗЧ-1. Сварка аустенитно-медными электродами также ведется короткими участками с проковкой каждого участка.
Медно-железные электроды можно изготовлять не только в виде одного электрода, но и в виде пучка (1-2 электрода УОНИ-13 и медный стержень). Применение пучка электродов обеспечивает: 1) уменьшение глубины проплавления основного металла, так как дуга не задерживается на одном месте, а переходит с электрода на электрод; 2) улучшение перемешивания металла в сварочной ванне.

В 1954 г. В. Н. Галактионов и П. М. Миронычев разработали новую марку электродов для холодной сварки чугуна ЭМЧ, которые используются для заварки пороков в литье. Стержень электрода чугунный (С = 3,5-4,0%; Si = 4,0-5,0%); покрытие двуслойное. Первый слой покрытия - графитосилико-магниевый (графит 41%, силикомагний 40%, окалина 14%, алюминий в порошке 5%); второй слой покрытия - мрамор 50%, плавиковый шпат 50%. Вес слоев покрытия: первого 15-20% и второго 10-12% от веса стержня. Сварка ведется на постоянном и переменном токе; Iсв = (40-45)dэ.
При выполнении заварок замкнутого контура на сложных отливках требуется местный предварительный подогрев до 200-300° С. Металл наплавки обрабатывается зубилом, сверлом, резцом и т. д.; в наплавленном металле возможна нарезка резьбы.

Смотрите также:

Особенности углеродистых и легированных закаливающихся сталей, осложняющие процесс сварки

Осложнения при сварке высоколегированных сталей с особыми свойствами

Сварка высоколегированных сталей с особыми свойствами

Сварка закаливающихся сталей с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов


Популярные статьи


   Выбор умывальника для квартиры
Один из важных элементов интерьера ванной комнаты является умывальник. Выбирая его, следует обращать внимание не только на цвет, форму и общую эстетическую привлекательность, но и на практические характеристики, касающиеся монтажа, удобства в пользовании, и доступности в обслуживании. Остановимся на практических характеристиках...
прочитать полностью >>
   Выбираем деревоалюминиевые окна
Дерево - великолепный материал для окон, но дереву необходима защита, ведь само себя оно защитить не сможет, - в отличие от алюминия. Напротив, алюминий не способен аккумулировать жизненно важное тепло «охраняемой» им территории, почему и хорош лишь с точки зрения банальной лоджии или зимнего сада.
прочитать полностью >>
   Стеклоблоки - элитный материал
Декоративный стеклоблок внешне нередко мало отличим от самого хрусталя, и вы вряд ли ошибетесь, избрав столь художественно продуманный стройматериал дизайнерски просчитанной деталью внутреннего интерьера. Появились целые коллекции художественно окрашенного стеклоблока, и не только однотонные...
прочитать полностью >>
   Потолок - украшение дома
Недостатки потолка практически невозможно скрыть, ведь там нет мебели и ковров. Существует огромное количество видов отделки потолка, которые способны удовлетворить не только требования наиболее щепетильного клиента, но и внести определенную изюминку в интерьер Вашей квартиры...
прочитать полностью >>


В настоящее время в качестве альтернативы стандартным окнам строительные компании предлагают так называемые евроокна. Деревянные евроокна намного лучше стандартных по своим качествам и отличаются от пластиковых окон определенными особенностями.
прочитать полностью >>
У краски несколько характеристик. Недостаточно определить только цвет – за ним по цепочке следует глянцево-матовая вариация и возможный блеск краски. Разные пигменты способны по-разному воздействовать на краску...
прочитать полностью >>
Эта мастика настолько удачно работает над такими проблемными местами, как оконные проемы с наслоившейся на них монтажной пеной, что ранее популярный силикон уже давно уступил полиуретановой мастике первое место в рейтинге герметиков.
прочитать полностью >>
Подвесной потолок – это система, состоящая из металлического каркаса, который прикреплен к перекрытию, а к нему крепятся уже готовые модульные элементы, создающие плоскость потолка. Приведем ряд преимуществ данной потолочной конструкции.
прочитать полностью >>
Одним из самых популярных среди мастеров инструментов является электролобзик. Ценится он за свою универсальность и простоту в эксплуатации. Электролобзик предназначается для выполнения фигурной, продольной и поперечной резки разного материала.
прочитать полностью >>
Во времена постоянного отключения горячей воды именно водонагреватель стал самым востребованным и незаменимым бытовым прибором. Сегодня производители выпускают множество моделей водонагревателей...
прочитать полностью >>
Как правильно выполнить монтаж электропроводки? Как подключить кондиционер? Какие выбрать провода? Узнайте об этом!
узнать подробности >>
Хотите сделать перепланировку квартиры? Не знаете, какие документы для этого нужны и где их оформить? Мы расскажем Вам об этом!
узнать подробности >>
У Вас есть дача или загородный дом? Или Вы еще выбираете, какой дом лучше? Тогда несколько полезных советов для Вас!
узнать подробности >>

   При цитировании материалов сайта "Сделаем сами.Ру" гиперссылка обязательна