Свариваемость чугунов

Сварка используется главным образом для ремонта изделий из чугуна. При этом исправляемые сваркой дефекты могут быть двух типов: дефекты литья (раковины, недоливы, рыхлоты, трещины) и дефекты, возникшие в процессе эксплуатации (тре­щины, поломки деталей и др.).

В общем случае качественно выполненное сварное соеди­нение из чугуна должно удовлетворять по меньшей мере трем основным требованиям: обладать механической прочностью, плотностью, легко обрабатываться обычным режущим инстру­ментом. Однако особенности строения и физико-химических свойств чугуна чрезвычайно усложняют выполнение перечис­ленных требований.

Сварка чугуна затруднена по следующим причинам:

□ при высоких скоростях охлаждения, отличающих боль­шинство способов сварки, в металле шва или околошовной зоне появляются участки отбеленного чугуна, т.е. цементитные вы­деления той или иной формы в различном количестве. Высокая твердость этих участков очень затрудняет их механическую об­работку;

□ в условиях местного неравномерного нагрева металла, ха­рактерного для сварки, появление значительных собственных напряжений вызывает образование трещин в металле шва и око­лошовной зоны из-за малой прочности и пластичности чугунов Вообще;

□ интенсивное газовыделение из сварочной ванны (образова­ние СО, S0₂, выделение Н₂ и др.) является причиной возникно­вения пор в наплавленном металле;

□ повышенная жидкотекучесть чугунов и почти мгновенный их переход из твердого состояния в жидкое позволяют свари­вать чугун только в нижнем положении, часто с предваритель­ной заформовкой участка сварки.

Наиболее эффективно предотвращают появление отбеленных и закаленных участков металла, трещин, а также пористости чугуна его подогрев и замедленное охлаждение после сварки. Уменьшение температурного градиента, термических напряже­ний и скорости охлаждения металла в этом случае приводит к значительному улучшению структуры металла, более полно­му распаду цементитных образований.

Многочисленные способы холодной сварки чугуна предполага­ют широкое использование металлургических и технологических средств воздействия на металл в целях повышения качества со­единений.

К металлургическим средствам воздействия можно отнести получение:

□ ферритно-перлитной структуры, характерной для мало­углеродистой стали, — путем связывания избыточного углерода в дисперсные карбиды, более прочные, чем цементит, равно­мерно распределяющиеся в металле; максимального окисления избыточного углерода или его «выжигания» при помощи кисло­род осодержащих компонентов сварочных материалов;

□ структуры, свойственной серому чугуну, — путем насыще­ния металла углеродом и другими графитизирующими элемен­тами.