Сварка чавуну: використання холодного і гарячого способів

Фізико-хімічні особливості чавуну

У будівництві, виробництві використовуються різні матеріали, сплави і речовини. Технологічними умовами доводиться з’єднувати такі деталі, які вимагають спеціальних умов проведення зварювальних робіт. До таких «проблемних» речовин відносять часто чавун, який широко застосовується в машинобудуванні, верстатобудуванні, металургії. Але при цьому зварювання чавуну використовується тільки в трьох випадках:

  • коли необхідно усунути недоліки в виливках, з яких будуть робитися нові деталі;
  • при з’єднанні деталей, які складаються з різних марок чавуну;
  • при проведенні ремонтних робіт в окремих деталях з чавуну, в суднових механізмах.

Чому ж чавун зварюють рідко при його широкому застосуванні? Будь-яка сварка, відбувається механічним, термічним або термомеханическим способом. Всі вони дозволяють настільки наблизити між собою зварюються поверхні, що вступають в дію сили міжатомної або міжмолекулярної взаємодії. Фізичні властивості чавуну не завжди дозволяють це зробити одним з видів зварювання.

Чавун – сплав заліза з вуглецем. Вуглець зменшує пластичні властивості матеріалу, його гнучкість і зварюваність. Він в речовині знаходиться в вигляді цементиту і утворює білий чавун, а так само як невеликі включення графіту і формує сірий чавун.

Цементит робить білий чавун дуже крихким і рідко вживаним. А ось сірий, при дотриманні особливих умов, можна зварювати і отримувати достатньо міцне з’єднання.

Проблемою вважається, що при температурах вище 7500З графіт переходить в цементит, і зміни призводять до переходу сірого чавуну в білий. Що виникає внутрішня напруга робить можливим утворення тріщин.

Рішення технологічних проблем

Технологія зварювання чавуну повинна враховувати особливості цього матеріалу і долати такі труднощі:

  • перехід сірого чавуну в білий при високій швидкості охолодження деталі. Білий утворюється в зоні зварного шва і його властивості відрізняються від властивостей решти речовини. Ця різниця в фізичних, хімічних властивостях, в коефіцієнтах лінійного і об’ємного розширення, призводить до розтріскування;
  • тріщини утворюються так само через низьку пластичності чавуну. Він різко переходить з рідкої фази в тверду, минаючи пластичний стан;
  • напружений стан в місці зварювання може бути викликано збільшенням обсягу чавуну в результаті утворення графіту і цементиту;
  • підвищення температури сприяє вигоряння вуглецю. Замість вуглецю утворюється його оксид, а він викликає пористість зварного з’єднання.

Вибір технології проведення зварювальних робіт залежить від хімічного складу, відсотки вуглецю, наявності добавок. За допомогою варіювання технологічних процесів вирішуються такі завдання:

  • не допускається нагрів вище допустимої температури за допомогою електродів невеликого діаметру. Температуру можна контролювати за невисоких значеннях струму, а так же проводячи зварювальні роботи врозкид;
  • зменшується напруги при проковке в ще охололих матеріалі. При зменшенні наплавленого речовини так само знижується напруга в зварювальному шві.

Технологією передбачається два види зварювальних робіт з чавунними елементами деталей:

  • гаряча і напівгарячому. Її особливість попередній подоргев;
  • холодна (без підігріву).

Особливості гарячого способу

Головна особливість гарячої зварювання чавуну – передбачити уповільнення охолодження деталі після основного процесу, коли зварювальні роботи вже завершилися. Це дозволяє не допустити, щоб вуглець перейшов в графіт. Паралельно проводиться, до початку зварювання, прогрв конструкції, щоб зменшити вигоряння вуглецю.

Гаряча зварка чавуну може бути поділена на такі етапи:

  • скошування кромки під кутом від 60 до 900;
  • заформовиваніе вироби формувальними матеріалами;
  • зміцнення форми спеціальною сумішшю (пісок + рідке скло) і залізним кожухом;
  • просушка форми;
  • нагрівання деталі в формі. В якості нагрівача використовується піч, горн або колодязь в землі. Температура нагріву не більше 7000С. Нагрівання може бути місцевий за допомогою індукційних струмів;
  • власне зварювання дугою або газовим пальником;
  • повільне охолодження.

Думка фахівця! Для різних марок свариваемого речовини застосовується підігрів гарячий – до 7000З, напівгарячого – до 4000С, теплий – до 2000С.

При полугорячем способі вводиться речовини, які можуть графитизированного чавун. При цьому способі використовується особливий вид електродів – з сірого чавуну, з речовин, які в своєму складі мають вуглець. Електродом може так само служити пруток з покриттям, до складу якого входить графітізатор. Захисний шар або сам електрод розплавляються і створюють газову захист і частково компенсують угар вуглецю.

Простота холодного методу

Головний недолік гарячого методу – трудомісткість процесу, особливо стадії попереднього прогріву. Цей недолік відсутній при холодному способі, при якому використовують різні електроди для зварювання чавуну:

  • сталеві;
  • з кольорових металів;
  • зі спеціальних сплавів;
  • чавунні.

Думка фахівця! Сталеві електроди не дають якісного зварного шва. Головна їхня перевага – доступність. Якісний ефект отримують за допомогою спеціальних електродів, або виготовлених з кольорових металів.

Найбільш поширені типи електродів:

  • нікелеві, які повністю розчиняються в залозі і не утворюють карбідів. Дають найкращий результат;
  • мідні не розчиняються в залозі, але не з’єднуються з вуглецем. Шов має неоднорідну структуру;
  • мідно-залізні, де залізо виступає в ролі обмазки;
  • залізно-мідно-нікелеві.

Думка фахівця! Електродами зі сплавів виконуються шви як нижні, так і вертикальні. Для отримання якісного результату використовується струм невисокої значення, шви робляться короткими, електроди застосовуються малого діаметра.

При необхідності усунути недоліки литися, застосовують чавунні електроди. Часто застосовуються і не плавляться електроди з присадкою у вигляді чавунних стрижнів або прутків, до складу яких входить нікель, мідь. Зону захисту забезпечують інертні гази або флюс з бури.

На якість зварювання впливають і підготовчі роботи, які полягають в ретельному очищенню місця з’єднання, Засвердлювання тріщин по краях, створенні необхідного кута оброблення.

Ссылка на основную публикацию