Тема: Сварка чугуна.
Время выполнения заданий – 2 урок
Цель: Совершенствовать умения и навыки по освоению приемов дуговой сварки чугуна
Чугун можно сваривать дуговой сваркой металлическим или угольным электродами, газовой сваркой, термитной сваркой и заливкой жидким чугуном.
По состоянию свариваемой детали различают три способа сварки чугуна: холодную, полугорячую и горячую. Холодную сварку выполняют без подогрева свариваемых деталей, полугорячую — при полном или местном подогреве до температуры 300 —400 СС, горячую — при полном нагреве до температуры 600 —800 ЭС. Эти способы сварки подразделяют на отдельные методы в зависимости от вида сварки, применяемых электродов и присадочного металла.
Выбор способа и метода сварки зависит от требований, предъявляемых к сварному соединению, а в некоторых случаях и от производственных возможностей. При выборе метода сварки учитывают необходимость механической обработки металла шва и околошовной зоны после сварки, необходимость получения однородности металла шва с металлом свариваемых деталей, требования к плотности сварного шва, а также нагрузки, при которых должны работать свариваемые детали.
1. Холодная сварка.
Этот способ сварки имеет несколько разновидностей: стальными электродами, стальными электродами со специальными покрытиями, стальными электродами с помощью шпилек, чугунными электродами, комбинированными электродами, медными электродами, электродами из монель - металла, электродами из никелевого аустенитного чугуна, газовая (ацетиленокислородным пламенем).
Сварку стальными электродами применяют при ремонте неответственных чугунных изделий небольших размеров с малым объемом наплавки, не требующих после сварки механической обработки. Сварное соединение неоднородно по структуре, часто не обладает достаточной плотностью и имеет низкую прочность.
Сварку электродами с защитно-легирующими покрытиями выполняют с V или Х-образной разделкой кромок. Для устранения неравномерного разогрева детали сваривают отдельными участками вразбивку. Длина отдельных наплавленных участков сварного шва не должна превышать 100—120 мм. После наплавки отдельных участков им дают возможность остыть до температуры 60 —800С. При сварке изделий толщиной 8—15 мм сварку ведут с увеличенной шириной усиления шва (рис. 23). Сварку электродами с покрытиями ОММ-5 и К-5 можно выполнять на переменном или на постоянном токе. Наилучшие результаты получают при сварке электродами с покрытием УОНИ-13/45. Сварку электродами с покрытием УОНИ производят на постоянном токе обратной полярности.
|
|
|
|
Рис. 23. Сварка чугунных деталей стальными электродами с увеличенной шириной усиления сварного шва.
Сварка с помощью шпилек требует специальной подготовки изделий под сварку. Этим способом восстанавливают ответственные изделия как малых, так и больших габаритов (гидравлические и воздушные цилиндры, станины прессов, станков и др.), работающие при значительных нагрузках и не требующие обработки после сварки.
При этом способе кромки свариваемых деталей скашивают под углом 450 (при толщине деталей свыше 5 — 6 мм). Общий угол разделки должен составлять 900. В подготовленных кромках просверливают отверстия и нарезают резьбу. В отверстия ввертывают шпильки из низкоуглеродистой стали. Шпильки располагают в шахматном порядке (рис. 24). Они могут быть разных диаметров в зависимости от толщины свариваемых деталей, при толщине свариваемых деталей до 10 мм диаметр шпилек не должен превышать 6 мм. В разделку устанавливают шпильки большего диаметра, а около разделки ставят шпильки меньшего диаметра, как показано на рис. 60. Высота возвышения шпилек над поверхностью свариваемого металла должна быть 0,5—1,0 диаметра шпильки. Перед сваркой шпильки плотно ввертывают в тело свариваемого металла. Глубина посадки шпилек должна составлять 1—2 диаметра шпильки. Разделка кромок может быть V- и Х-образная. Наиболее часто применяют V-образную разделку на половину толщины свариваемого металла. Подготовленный под сварку с ввернутыми шпильками металл должен быть очищен от грязи, масла, влаги и литейной корки.
Рис. 24. Подготовка чугунных деталей под сварку с помощью шпилек.
Сварку выполняют на постоянном или переменном токе с использованием электродов с защитно-легирующими покрытиями типов 342. Э42А, Э50 и Э50А. При толщине металла до 5 мм диаметр электрода берут 3 — 4 мм, при толщине 5—10 мм диаметр электрода 4 — 5 мм.
В процессе сварки вначале обваривают шпильки кольцевыми швами, затем заполняют участки между обваренными шпильками. После этого заплавляют уже всю разделку. При выполнении всех перечисленных операций сварку нужно вести короткими участками по 100—150 мм, чтобы не разогревать сильно изделие. Во избежание коробления количество наплавленного металла должно быть минимальным, тонкостенные изделия рекомендуется перед сваркой закреплять.
При толщине металла 10 мм в ответственных деталях рекомендуется устанавливать между шпильками анкеры, изготовленные из полосовой или круглой низкоуглеродистой стали. Анкеры устанавливают под углом 45' или перпендикулярно к сварному шву (рис. 25), после того как будут заварены участки между шпильками. Анкеры должны плотно прилегать средней частью к наплавленному металлу, а концами к свариваемой детали. По толщине анкеры можно заваривать не полностью. Длину анкеров берут в зависимости от ширины свариваемого участка, а толщину или диаметр в пределах 6—12 мм.
Рис.25. Сварка чугунных деталей с помощью шпилек и анкеров.
Стальными электродами со специальным покрытием сваривают изделия несложной формы, средних размеров и массы, с толщиной стенок до 15 мм, работающие при незначительных статических и ударных нагрузках. Сварное соединение неоднородно по структуре, однако металл сварного шва по составу и свойствам достаточно близок к серому чугуну. При правильном и достаточно тщательном выполнении сварки можно получить плотное соединение, поддающееся обработке режущим инструментом. Этот метод сварки пригоден для заварки литейных дефектов с небольшим объемом наплавки.
Существуют несколько составов специальных покрытий электродов. Эти покрытия в основном состоят из графита, ферросилиция и меди. В зависимости от процентного содержания тех или иных компонентов в электродном покрытии можно получить различный химический состав наплавленного металла. Важную роль в составе покрытия играет ферросилиций, который как графитизатор способствует получению серого чугуна. Стальные электроды со специальными покрытиями имеют стальной стержень из низкоуглеродистой сварочной проволоки Св-08 или Св-08А. Режимы сварки берут такие же, как и при сварке чугуна обычными стальными электродами.
Сварку чугунными электродами в холодном состоянии в большинстве случаев применяют для исправления дефектов чугунного литья — мелких литейных пор, рыхлостей, раковин и трещин. Металл сварного шва можно получить близким по химическому составу к основному металлу, однако в металле сварного шва и прилежащих к нему зонах наблюдается отбел, что затрудняет последующую механическую обработку.
Чугунные электроды изготовляют из круглых литых прутков.
На поверхности прутков не должно быть пор, раковин и других дефектов. Прутки изготовляют из чугуна двух марок: А и Б. Прутки марки А применяют для газовой сварки и для стержней электродов при горячей сварке, марки Б — для стержней электродов, предназначенных для холодной, полугорячей и горячей сварки. Компоненты электродных покрытий для чугунных электродов замешивают на жидком стекле.
Чугунными электродами можно сваривать только в нижнем положении как на постоянном, так и на переменном токе.
Медными электродами сваривают изделия, работающие при незначительных статических нагрузках, а также изделия, требующие плотных швов. Выполненный медными электродами сварной шов обрабатывают режущим инструментом. Этот способ сварки можно применять для заварки мелких дефектов в отливках, а также для ремонта малогабаритных деталей.
Медные электроды изготовляют из стержней диаметром 3 — 6 мм, которые затем обертывают стальной низкоуглеродистой лентой или проволокой. На подготовленный стержень наносят меловое покрытие. Вместо обертки из стальной ленты для медных электродов применяют также специальное покрытие, имеющее следующий состав масс, ч:
Титановая руда 5
Ферросилиций 50
Алюминий в порошке 15
Графит 20
Мрамор 15
Плавиковый шпат 10
Медными электродами можно сваривать на постоянном и на переменном токе. Лучшие результаты получаются при сварке на постоянном токе обратной полярности.
Сварку электродом из монель - металла применяют в тех случаях, когда от сварного соединения не требуется большой прочности. В большинстве случаев этот метод сварки применяют для заварки дефектов литья, расположенных в неответственных местах отливки. Сварной шов хорошо обрабатывается режущим инструментом.
Электроды из монель - металла состоят из медно-никелевых стержней диаметром 3 — 6 мм и специального покрытия. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности. Валики накладывают короткими участками по 60 — 70 мм, после чего им дают остыть. В процессе сварки валики подвергают легкой проковке.
Сварку электродами из никелевого аустенитного чугуна применяют при исправлении дефектов в отливках. Механическая обработка наплавленного металла затруднительна, особенно при однослойной наплавке. Сварное соединение имеет достаточно высокую прочность. Электроды состоят из чугунных легированных никелем прутков и специальных покрытий.
Примерный химический состав никелевого чугуна следующий, %:
Углерод 2,5
Кремний 2-2,5
Марганец 0,6-0,8
Никель 20-22
Медь 5
Сера 0,05-0,6
Фосфор 0,1-0,2
Покрытие состоит из 70 % карборунда и 30 % углекислогобария или углекислого стронция, разведенных на жидком стекле. Кроме того, можно применять покрытие УЗТМ-81, наносящееся на электродный стержень в два слоя. Первый слой состоит из алюминиевого порошка, а второй слой имеет следующий состав, %:
Графит 55
Титановая руда 30
Алюминий металлический в порошке 10
Мрамор 5
Сварку выполняют как на переменном, так и на постоянном токе. При многослойной сварке швы подвергают легкой проковке.
Сварные швы, выполненные в несколько слоев, поддаются обработке режущим инструментом.
Газовая сварка является весьма распространенным способом ремонта чугунных деталей. При использовании в качестве присадочного металла латунных прутков сварной шов получается достаточно плотным и поддается механической обработке. Газовую сварку чугуна можно разделить на сварку и на пайку. При сварке в качестве присадочного металла применяют стальную сварочную проволоку Св-08 и Св-08А или стержни из чугуна марки А, при пайке — латунные прутки
В холодном состоянии с применением в качестве присадочного металла чугунных прутков сваривают неответственные детали с малым объемом наплавки. Для обеспечения выхода газов жидкий металл сварочной ванны перемешивают концом присадочного чугунного прутка.
При ремонте чугунных деталей в холодном состоянии в большинстве случаев применяют газовую пайку. Она характеризуется тем, что присадка или припой расплавляются, а металл детали остается в нерасплавленном состоянии. Для увеличения поверхности сцепления наплавленного металла с металлом детали кромки последней подготовляют, как показано на рис. 26. Перед сваркой кромки детали прогревают, а затем посыпают флюсом. После этого разделку заплавляют латунью. Наконечник горелки берут из расчета расхода 50 — 75 л/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемой детали. В процессе сварки в жидкий металл периодически подают флюс, а сварочную ванну непрерывно перемешивают концом присадочного прутка.
|
|
|
|
Рис. 26. Подготовка кромок для пайки чугуна латунью.
^ 2. Полугорячая сварка.
Подогрев свариваемой детали до 300 — 400 °С способствует более замедленному охлаждению металла шва и прилежащих к нему зон после сварки. Замедленное охлаждение в значительной степени предотвращает получение отбеленных зон, что позволяет производить механическую обработку сварных соединений. Детали перед сваркой нагревают в термических печах, горнах или с помощью газовых горелок ацетиленокислородным пламенем. При подогреве газовой горелкой необходимо следить за равномерностью нагрева подогреваемой поверхности.
Полугорячую сварку чугуна можно осуществлять низкоуглеродистыми стальными электродами с защитно-легирующими покрытиями типа ОММ-5, МР-3, К-5 и УОНИ-13, стальными электродами со специальным покрытием, чугунными электродами и ацетиленокислородным пламенем с применением чугунных присадочных прутков. При сварке сквозных трещин или при заварке дефектов, находящихся на краю деталей, необходимо применять графитовые формы, предотвращающие вытекание жидкого металла из сварочной ванны. Во время сварки следует непрерывно поддерживать значительный объем расплавленного металла в сварочной ванне и тщательно его перемешивать концом электрода или присадочного стержня. Для замедленного охлаждения заваренные детали засыпают мелким древесным углем или сухим песком.
Упражнение:
«Холодная сварка чугуна»
Оснащение:
Маска сварщика, электрододержатель, набор инструментов сварщика, металлические шпильки, чугунные пластины, электроды чугунные, струбцины, инструкционная карта, электроды УОНИИ 13/55, электрическая дрель.
1.Подберите средства индивидуальной защиты и наденьте их.
Индивидуальные средства защиты:
- одежда без карманов и дырок, сухие;
- исправная маска с светофильтром;
- сухие рукавицы; ботинки или сапоги кирзовые.
2.Проверьте наличие средств пожарной безопасности.
Должны быть средства пожаротушения:
песок, вода, пена, углекислый газ (СО2), тканевые материалы и инструменты пожарника.
3.Организуйте рабочее место сварщика.
Сварочный пост – однопостовой (2х2):
- проверка источников питания, их состояние;
- выбор инструментов, остнаски, средств индивидуальной защиты, проверка их состояния:
- сборка сварочной цепи;
- запуск в работу источника питания и его обслуживание, уборка рабочего места.
4.Подготовка материала под сварку.
Подготовка материала под сварку:
-сверление отверстий и нарезание резьбы;
- вырубка канавы на глубину 6-20 мм;
-глубина ввертывания – 1,5 диаметра шпильки.
5. Ввести дополнительные шпильки.
Для ускорения заварки трещины в изделие толщиной более 10 мм вводят дополнительные стальные связи. Связи и промежутки между ними провариваются неполностью.
6. Процесс сварки.
Выбор режима сварки – 100- 120 А.
1.Сначала кольцевыми швами обвариваются ввернутые шпильки.
2.Потом заплавляют участки между обваренными шпильками. Диаметр электрода -3-4 мм.
3. Второй слой валиков наносится перпендикулярно направлению валиков первого слоя.
4. Заварка разделки и трещины. Ток сварочный – 120-140 А.
7. Контроль качества.
Обейте шлак, надев защитные очки, с помощью молотка – шлакоотделителя.
8. Окончание работы.
Уборка помещения и рабочего места, вынос мусора.
Оформить отчет