Сварка чугуна: объяснение

Сварка чугуна

Чугун - это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода (C) более 2,14%. На самом деле чугун - это многоэлементный сплав железа, состоящий в основном из Fe, C и Si. Чугун можно разделить на серый чугун (HT), ковкий чугун (KT), ковкий чугун (QT), чугун с уплотненным графитом (RT) и белый чугун (BT).

Распространенные типы серый чугун включают HT100, HT200, HT250, HT300 и HT350. К распространенным типам ковкого чугуна относятся QT400-18, QT400-15, QT450-10 и QT500-7.

Сварка чугуна применяется в основном в следующих трех ситуациях:

1) Ремонт сварочных аппаратов дефекты литья.

2) Ремонт поврежденных чугунных деталей с помощью сварки.

3) Производство компонентов, которое относится к производству компонентов путем сварки деталей из чугуна (в основном ковкого чугуна) вместе с деталями из литого чугуна, различных виды сталиили детали из цветных металлов.

Для сварки чугуна обычно используются такие методы, как сварка в защитной оболочке дуговая сварка (SMAW), CO2 газовая сварка в защитной среде, газовая сварка, газопламенная пайка, ручная дуговая сварка металлов (MMAW) и газопламенное порошковое напыление.

Среди этих методов наиболее часто используется SMAW. Чтобы удовлетворить различные требования, чугун сварочные материалы Используемые в SMAW, классифицируются на три основных типа в зависимости от типа свариваемого металла: на основе железа, на основе никеля и на основе меди.

1. Сварка серого чугуна

1. Характеристики сварки серого чугуна

Серый чугун имеет определенные характеристики по химическому составу, в том числе высокую содержание углерода и высоким содержанием примесей серы и фосфора. Это повышает чувствительность сварного соединения к изменениям скорости охлаждения и восприимчивость к холодному и горячему растрескиванию.

С точки зрения механических свойств серый чугун характеризуется низкой прочностью и практически полным отсутствием пластичности. Эти два аспекта в сочетании с быстрой скоростью охлаждения в процессе сварки и значительными сварочными напряжениями, вызванными неравномерным нагревом сварного соединения, приводят к плохой свариваемость из чугуна.

Основные проблемы две: сварное соединение склонно к образованию белого железа и закаленных структур, а также подвержено растрескиванию.

(1) Образование белого железа и закаленных структур в сварные соединения

При сварке серого чугуна малый размер сварочной ванны и короткое время ее существования в сочетании с внутренней теплопроводностью чугуна приводят к тому, что скорость охлаждения сварного шва и прилегающей зоны термического влияния значительно выше, чем скорость охлаждения отливок в песчаной форме.

В результате в сварном шве и частично проплавленной зоне образуется большое количество цементита, что приводит к формированию структуры белого чугуна. Области, в которых в сварном соединении образуется структура белого чугуна, в основном следующие зона сварки, частично расплавленная зона и зона аустенита.

Проблема образования белого железа в соединениях серого чугуна в основном связана с тенденцией сварного шва и частично проплавленной зоны к образованию структуры белого железа. Это в основном связано с высокой склонностью шва к чрезмерному охлаждению в процессе сварки, что влияет на процесс графитизации чугуна.

Наличие структуры белого железа в чугунных соединениях не только вызывает трудности при обработке, но и приводит к образованию таких дефектов, как трещины. Поэтому необходимо принимать определенные меры, чтобы минимизировать условия для ее образования и создать благоприятные условия для графитизации шва.

Основной подход заключается в изменении химического состава сварного шва или замедлении скорости охлаждения сварки для предотвращения образования структуры белого железа.

Кроме того, использование пайка Методы, при которых основной материал не расплавляется, позволяют принципиально избежать образования структуры белого железа в частично расплавленной зоне. Это еще один подход к предотвращению проблемы образования белого железа в швах.

(2) Трещины при сварке

Растрескивание - распространенный дефект при сварке серого чугуна. Трещины при сварке в чугуне можно разделить на две категории: холодные трещины и горячие трещины.

1) Холодные трещины: Холодные трещины при сварке серого чугуна обычно возникают в зоне шва и зоне термического влияния. Холодные трещины чаще всего возникают в сварных швах, где присадочным металлом является сам чугун.

При использовании разнородных сварочных материалов для создания сварных швов аустенитферритов или присадочных металлов на основе меди, вероятность появления холодных трещин снижается из-за лучшей пластичности металла шва и использования соответствующих процессов холодной сварки.

Температура, при которой возникают трещины в чугунных сварных швах, обычно ниже 400℃. Трещины часто сопровождаются слышимым звуком хрупкого разрушения. Такие трещины часто возникают в длинных сварных швах или при ремонте больших дефектов чугуна с высокой жесткостью.

Наиболее эффективным способом предотвращения образования трещин является предварительный нагрев всего сварного шва (550-700℃) для уменьшения разницы температур и снижения сварочного напряжения. В некоторых случаях использование метода теплоотвода для снижения напряжения в зоне ремонта также может эффективно предотвратить образование трещин.

Холодные трещины в зоне термического воздействия обычно возникают в местах с высоким содержанием цементита и мартенсит. В некоторых случаях они могут возникать и в зоне термического влияния на небольшом расстоянии от линии сплавления. При сварке тонкостенных (5-10 мм) чугунных деталей холодные трещины могут возникать и в зоне термического влияния на небольшом расстоянии от линии сплавления.

Важно отметить, что конкретные температура предварительного нагрева и другие меры по предотвращению растрескивания могут варьироваться в зависимости от конкретного материала чугуна, толщины и условий сварки. Поэтому рекомендуется проконсультироваться со специалистами по сварке и обратиться к соответствующим стандартам и руководствам по сварке для определения правильных процедур.

Для снижения напряжений в сварном соединении и предотвращения образования цементита и мартенсита могут быть приняты технологические меры. Для предотвращения появления холодных трещин, о которых говорилось выше, можно использовать сварку с предварительным подогревом. При использовании дуги холодная сваркаПравильно выбранный процесс холодной сварки, ослабляющий напряженное состояние сварного соединения, помогает предотвратить появление холодных трещин.

Использование сварочных материалов с низким пределом текучести и хорошей пластичностью также способствует предотвращению холодных трещин. При ремонте толстых и крупных деталей с дефектами в виде трещин, когда канавка большая и требуется несколько слоев сварки, накопленные сварочные напряжения высоки.

Чтобы предотвратить перерастание холодных трещин в зоне термического воздействия в трещины расслоения, можно использовать метод подачи проволоки с обеих сторон канавки для сварки.

2) Горячие трещины: Когда сварной шов выполнен из чугуна, он не чувствителен к горячим трещинам. Однако при использовании электродов из низкоуглеродистой стали и электродов для холодной сварки чугуна на основе никеля сварной шов более подвержен образованию кристаллических трещин, которые относятся к горячим трещинам.

При сварке серого чугуна наблюдается значительная склонность к образованию трещин в сварном соединении. Это в основном связано со свойствами самого чугуна, сварочным напряжением, структурой шва и химическим составом.

Для предотвращения образования трещин при сварке чугуна применяются такие меры, как снижение сварочного напряжения, изменение сварочный сплав В основном в производстве используется система, ограничивающая попадание в сварной шов примесей из основного материала.

2. Процесс сварки серого чугуна

Исходя из особенностей сварки серого чугуна, которые заключаются в склонности к образованию белого чугуна и появлению трещин, необходимо начинать с предотвращения этих дефектов и учитывать множество факторов при выборе методы сварки и разработать рациональный процесс сварки.

(1) Сварка плавлением однородных швов (типа чугуна):

Сварка плавлением однородных швов может выполняться с помощью дуговой и полугорячей сварки, газовая сваркаДуговая холодная сварка.

1) Дуговая сварка и полугорячая сварка:

Разогрейте весь сварной шов или дефектную зону до 600-700℃, а затем выполните ремонтную сварку. После сварки, принять чугуна ремонт процесс с постепенным охлаждением, который известен как горячая сварка. Когда температура предварительного нагрева составляет 300-400℃, это называется полугорячей сваркой.

Для дуговой горячей и полугорячей сварки используются два типа электродов. Один тип - это чугунный электрод с графитовым сердечником (Z248), а другой - стальной электрод с графитовым сердечником (Z208).

Электрод Z248 в основном используется для устранения дефектов в толстых и крупных отливках. Сварочный сердечник этого типа электродов представляет собой чугунный стержень диаметром φ6-φ12 мм, покрытый графитообразующим флюсом. Большой диаметр чугунного стержня электрода позволяет использовать большие сварочные токи, что ускоряет процесс сварки и снижает трудоемкость работы сварщика.

Электрод Z208 использует сердечник из низкоуглеродистой стали (H08) и покрыт прочным графитообразующим флюсом. Получаемый сварной шов относится к типу чугунных. Хотя сварочный сердечник изготовлен из низкоуглеродистой стали, добавление графитообразующих веществ во флюс обеспечивает получение шва, по составу и структуре похожего на серый чугун в условиях горячей и полугорячей сварки.

При дуговой горячей сварке отливка или зона локального ремонта обычно предварительно нагревается до 600-700℃ перед сваркой. После сварки соединение изолируется и медленно охлаждается, что значительно улучшает напряженное состояние соединения и эффективно предотвращает образование холодных трещин.

Благодаря высокой температуре предварительного нагрева и медленному охлаждению при горячей сварке соединение полностью графитизируется, что полностью предотвращает образование белого железа и закаленных структур. Конкретный процесс горячей сварки выглядит следующим образом:

a) Предварительный подогрев: Для отливок со сложной структурой, где зона ремонта имеет высокую жесткость, а сварной шов имеет ограниченную свободу расширения и сжатия, рекомендуется выполнять общий предварительный подогрев.

Для отливок с простой структурой, когда зона ремонта имеет низкую жесткость, а сварной шов имеет некоторую возможность расширения и сжатия, например, дефекты на краю отливки или небольшие участки разрушения, можно использовать локальный предварительный подогрев.

b) Очистка перед сваркой: Перед дуговой горячей сваркой область сварки отливки должна быть очищена и подготовлена путем удаления грязи и загрязнений. Если в зоне дефекта на отливке имеется масляное загрязнение, его обычно можно удалить путем нагрева кислородно-ацетиленовым пламенем.

Затем, в зависимости от характера дефекта, для дальнейшей обработки можно использовать такие инструменты, как ручные шлифовальные машины, зубила или пневматические зубила. При создании паза его следует отшлифовать или снять фаску до отсутствия дефектов, при этом паз должен иметь гладкое дно и немного более широкое отверстие, чтобы облегчить работу и обеспечить качество сварки.

c) Формовка: Для угловых зон и проникающих дефектов, чтобы предотвратить потерю расплавленного металла и обеспечить требуемую форму сварного шва, перед сваркой следует выполнить формовку на участке сварки. Форма и размеры формы показаны на рисунке 5-1.

Можно использовать такие формовочные материалы, как формовочный песок, смешанный с водным стеклом, или желтую глину. Желательно поместить на внутреннюю стенку формы кусочки жаропрочного графита, чтобы предотвратить плавление или разрушение формовочного материала под воздействием тепла. Перед сваркой форму следует высушить.

Во время сварки, чтобы поддерживать температуру предварительного нагрева и сократить время высокотемпературной работы, необходимо завершить сварку в кратчайшие сроки. Поэтому рекомендуется использовать высокий ток, длинную дугу и непрерывная сварка.

Рисунок 5-1 Схематическая диаграмма формы термическая сварка ремонтная зона

a) Устранение средних дефектов

b) Ремонт дефектов кромок

Для снижения температуры предварительного нагрева и улучшения условий работы на практике было установлено, что соответствующее повышение способности графитизации сварной шов и использование температуры предварительного подогрева 300-400°C, как в целом, так и локально, позволяет достичь хороших результатов при сварке отливок с низкой жесткостью.

Как правило, можно использовать чугунные сварочные прутки Z208 или Z248. Процесс полугорячей сварки в основном такой же, как и процесс горячей сварки, который включает в себя высокий ток, длинную дугу, непрерывную сварку, изоляцию после сварки и медленное охлаждение.

Благодаря более низкой температуре предварительного нагрева при полугорячей сварке по сравнению с горячей сваркой, пластическая деформация отливки во время нагрева менее выражена.

Поэтому, когда зона ремонта имеет большую жесткость, она менее подвержена деформации и увеличению внутреннее напряжениечто может привести к появлению дефектов, таких как трещины в швах. Поэтому дуговая полугорячая сварка может применяться только для ремонта участков с меньшей жесткостью или более простых форм отливок.

2) Газовая сварка:

Температура пламени оксиацетилена значительно ниже, чем у дуги, а тепло не концентрируется, что делает его пригодным для ремонта тонкостенных отливок. Для устранения дефектов в тонкостенных деталях с высокой жесткостью, чтобы снизить сварочное напряжение и предотвратить появление трещин, целесообразно использовать газ сварочное тепло Метод сварки с общим предварительным подогревом заготовки.

Температура предварительного нагрева должна составлять около 600-700°C, а после сварки следует принять меры по медленному охлаждению.

Для газовой сварки чугуна сварочные материалы состоят в основном из сварочной проволоки и газа. сварочный флюс. Модели сварочной проволоки - RZC-1 и RZC-2, с несколько более высоким содержанием углерода (C) и кремния (Si) по сравнению с горячей сваркой. Унифицированная марка газосварочного флюса, используемого при сварке чугуна, - CJ201.

Перед газовой сваркой отливка должна быть очищена, а предсварочные работы по очистке и подготовке в основном такие же, как и при электродуговой сварке. Для подготовки фаски обычно используются механические методы. Если поперечное сечение отливки очень маленькое или если невозможно создать скос механическими методами, можно использовать кислородную резку для непосредственного создания скоса.

При газовой сварке следует выбирать сварочные горелки и сопла большего размера в зависимости от толщины отливки, чтобы увеличить энергию пламени и скорость нагрева. Как правило, для газовой сварки следует использовать нейтральное пламя или слабое науглероживающее пламя, а окислительное пламя использовать не следует.

Это связано с тем, что окислительная атмосфера может увеличить потери при горении углерода, кремния и других элементов в сварочной ванне, что повлияет на процесс графитизации сварного шва. Чтобы предотвратить потерю расплавленного металла из сварочной ванны, сварка должна выполняться по возможности в горизонтальном положении.

После сварки отливке можно дать остыть естественным путем, но не следует помещать ее в место с циркуляцией воздуха для ускорения охлаждения, так как это может привести к образованию белых пятен и трещин.

Для небольших отливок метод холодной сварки можно использовать, если дефекты расположены на углах или в местах с меньшей жесткостью. Особенностью этого метода является то, что не требуется отдельный предварительный подогрев.

Сварка может осуществляться путем расплавления прилегающей к скосу области с помощью пламени сварочной горелки. После сварки соединение можно охладить естественным образом, чтобы получить бездефектный шов без трещин.

Однако если дефекты расположены в центре отливки, а также если соединение имеет повышенную жесткость или более сложную форму, метод холодной сварки может оказаться неэффективным. В таких случаях следует использовать метод горячей сварки с температурой предварительного нагрева 600-700°C или метод "нагрева и уменьшения зоны напряжения". Принципиальная схема зоны нагрева и снижения напряжений показана на рисунке 5-2.

3) Дуговая холодная сварка:

Особенностью дуговой холодной сварки является то, что свариваемое изделие не требует предварительный подогрев перед сваркой. Поэтому дуговая холодная сварка имеет много преимуществ, таких как хорошие условия труда для сварщика, низкая стоимость ремонта сварки, короткий процесс ремонта и высокая эффективность.

Холодную сварку целесообразнее использовать для крупных отливок, которые трудно предварительно нагреть, или для обработанных поверхностей, которые невозможно предварительно нагреть. Поэтому холодная сварка является одним из направлений развития в сварке серого чугуна.

В условиях холодной сварки существует два подхода к решению проблемы белых пятен: во-первых, дальнейшее улучшение способности сварного шва к графитизации; во-вторых, увеличение подводимого тепла во время сварки.

Например, при использовании сварочных прутков большого диаметра для замедления скорости охлаждения сварного соединения можно применять процессы непрерывной сварки на высоком токе. Этот процесс также помогает устранить или уменьшить возникновение мартенситная структура в зоне теплового воздействия.

Рисунок 5-2 Схематическая диаграмма зоны нагрева и снижения напряжения

В настоящее время оценка холода сварочный пруток для однородных швов также Z208 и Z248, но конкретная рецептура отличается от рецептуры стержня для горячей сварки. Из-за более высокой скорости охлаждения при холодной сварке содержание углерода и кремния в холодном сварочном прутке для однородных швов должно быть выше, чем в горячем сварочном прутке.

В условиях холодной сварки, чтобы предотвратить появление белых пятен и затвердевших структур на сварном соединении, необходимо замедлить скорость охлаждения сварного соединения. Для этого следует использовать сварочные прутки большого диаметра и непрерывные процессы сварки на высоком токе.

Однако если площадь дефекта менее 8 см2 и глубина менее 7 мм, малый объем сварочной ванны и быстрое охлаждение могут привести к появлению белых пятен на сварном соединении. Если возможно, увеличение площади дефекта может устранить белые пятна.

Во время сварки можно использовать источник постоянного тока с обратной полярностью или источник переменного тока с высокой силой тока и длинной дугой, непрерывно сваривая от центра к краю. После заполнения скоса сварным швом дугу не следует останавливать. Вместо этого дугу следует перемещать вдоль края расплавленной ванны, близко к песчаной форме, чтобы создать сварная шайба.

Как правило, высота сварочной шайбы должна превышать поверхность заготовки на 5-8 мм. Позволяя теплу дуги передаваться в полурасплавленную зону через верхний слой шва, оно может оставаться в раскаленном состоянии в течение определенного периода времени, замедляя скорость охлаждения и обеспечивая достаточную графитизацию шва. Это также продлевает присутствие полурасплавленной зоны в верхней части шва, что облегчает диффузию углерода в шве, уменьшая или устраняя структуру белых пятен.

Кроме того, при холодной сварке однородных швов дуга должна сразу же покрывать расплавленную ванну после сварки, чтобы обеспечить изоляцию и замедлить охлаждение.

Дуговая холодная сварка чугунными электродами проще, чем дуговая горячая сварка, и имеет более низкую стоимость сварки. При устранении больших дефектов (площадью более 8 см2 и глубиной более 7 мм), при условии использования соответствующего процесса, максимальная твердость сварного шва после сварки не превышает 250HBW, и он обладает хорошей обрабатываемостью.

(2) Дуговая холодная сварка разнородных (неплавящихся) сварных швов

 Гетерогенные сварные швы, также известные как сварные швы не чугуна, широко используются при сварке чугуна. Дуговая холодная сварка является наиболее распространенным методом сварки чугуна. Процесс сварки значительно упрощается, так как не требуется предварительный подогрев отливок, что не только снижает стоимость сварки, но и улучшает условия труда сварщиков.

Кроме того, она имеет широкий спектр применения, позволяя выполнять сварку во всех положениях и обеспечивая высокую производительность сварки. Таким образом, дуговая холодная сварка разнородных швов является весьма перспективным процессом сварки.

1) Материалы для дуговой холодной сварки разнородных сварных швов

В настоящее время в Китае разработаны различные серии электродов для сварки чугуна без шва. Что касается методов сварки, то существуют метод наплавки проволокой и метод наплавки подкладкой.

Метод посадки проволоки: Этот метод предполагает использование винтов из углеродистой стали для фиксации сварного шва и несваренной зоны термического влияния отливки вместе, что предотвращает появление трещин и улучшает способность этой зоны выдерживать ударные нагрузки.

Метод сварки накладкой: При ремонте толстостенных деталей с трещинами внутрь паза помещается накладка из низкоуглеродистой стали, а с обеих сторон накладки используется чугунный электрод с высокой трещиностойкостью и хорошими прочностными характеристиками (например, электроды Z438, Z117 и т.д.) для приварки основного металла к накладке из низкоуглеродистой стали.

В условиях дуговой холодной сварки скорость охлаждения шва относительно высока, что делает проблему пористости и трещин более заметной. Холодная сварка разнородных сварных швов в основном достигается путем корректировки химического состава сварного шва для улучшения структуры и свойств соединения. В зависимости от свойств металла шва сварные швы из нелитого чугуна можно разделить на стальные, медные и никелевые.

Классификация электродов для холодной дуговой сварки шва на основе стали выглядит следующим образом:

a) Сильноокисляющийся чугунный электрод EZFe-1 (Z100): В этом электроде используется сердечник из низкоуглеродистой стали (H08), а во флюсовое покрытие добавляется соответствующее количество сильных окисляющих веществ. Цель - усилить окислительные свойства шлака, позволяя ему реагировать с расплавом, окислять и сжигать углерод, кремний и другие элементы из основного металла, чтобы получить углеродистую стальная сварка Шов с хорошей пластичностью.

б) Электрод из углеродистой стали EZFe-2 (Z122Fe): Этот электрод представляет собой электрод с железным порошком на основе низкоуглеродистой стали, с флюсовым покрытием титано-кальциевого типа. В флюсовое покрытие добавляется определенное количество порошка низкоуглеродистого железа. Добавление низкоуглеродистого железного порошка направлено на снижение содержания углерода.

в) Чугунный электрод с высоким содержанием ванадия EZV (Z116, Z117) для сварных швов из высокованадиевой стали: Чугунный электрод с высоким содержанием ванадия использует сердечник из низкоуглеродистой стали (H08) и добавляет большое количество ванадиевого железа во флюсовое покрытие, в результате чего в сварном шве образуется структура из высокованадиевой стали.

Цель добавления ванадиевого железа в сварной шов - использовать сильную способность ванадия образовывать карбиды. Благодаря изменению формы углерода в сварном шве повышается пластичность сварного шва, что позволяет избежать образования в нем белых уступов и затвердевших структур и повысить его трещиностойкость.

В настоящее время существует три типа электродов для дуговой холодной сварки шва на основе никеля, которые имеют определенные различия в характеристиках из-за разницы в содержании сплава. При определенных условиях сварочного тока, чем выше содержание никеля в сварном шве, тем меньше ширина белого устьевого слоя полурасплавленной зоны и тем лучше механическая обрабатываемость соединения. Поэтому сварные швы из чистого никеля обладают наилучшей обрабатываемостью.

a) Чисто никелевый электрод EZNi (Z308): Сердечник чистого никелевого электрода изготовлен из чистого никеля. Благодаря высокому содержанию никеля, при использовании низкого тока для ремонта чугуна белый слой в полурасплавленной зоне шва сводится к минимуму, его ширина составляет примерно 0,05-0,08 мм, и он распределен неравномерно, что благоприятно сказывается на механической обработке.

Прочность сварных швов из чистого никеля близка к прочности серого чугуна, при этом они обладают хорошей пластичностью, что делает их устойчивыми к холодному растрескиванию.

Однако никель - драгоценный металл, а электроды из чистого никеля имеют самое высокое содержание никеля и являются самыми дорогими (примерно в 30 раз дороже электродов для низкоуглеродистой стали), поэтому их не следует использовать в сварке в больших количествах.

б) Никель-железный электрод EZNiFe (Z408): Сердечник никель-железного электрода изготовлен из сплава никель-железа. Сварные швы, выполненные никель-железным электродом, обладают повышенной прочностью, достигающей более 400 МПа, и хорошей пластичностью, что делает их пригодными для сварки высокопрочного чугуна.

Поскольку характеристики никель-железного электрода превосходят характеристики электрода из чистого никеля, а его цена является самой дешевой среди электродов на основе никеля, он широко используется в производстве.

в) Никель-медный электрод EZNiCu (Z508): Сердечник никель-медного электрода изготовлен из сплава никель-медь, также известного как электрод Monel, который является одним из самых ранних используемых чугунных электродов. Однако этот тип электрода постепенно был заменен на никель-железные электроды.

Существует несколько видов электродов на основе меди:

a) Железный порошковый электрод с медным сердечником (Z607): Флюсовое покрытие имеет низкий уровень водорода и в основном используется для сварки ремонтных работ на необработанных поверхностях.

b) Электрод с медным сердечником и железной оболочкой (Z616): Стальная полоса плотно обматывается вокруг сердечника из чистой меди с помощью устройства для волочения проволоки. На него наносится щелочной флюс с низким содержанием водорода, а также флюсовые покрытия титаново-кальциевого типа, например Z612. В основном используется для сварки при ремонте необработанных поверхностей.

в) Электрод из аустенитной стали с медью: Медно-стальные электроды обладают хорошей трещиностойкостью, а материал прост в обращении. Поэтому они по-прежнему находят применение при сварке чугуна.

2) Процесс дуговой холодной сварки разнородных (не чугунных) сварных швов. Основные положения процесса дуговой холодной сварки разнородных швов можно кратко изложить в четырех предложениях:

  • Очень важна правильная подготовка.
  • Сварочный ток должен быть соответственно низким.
  • Сварку следует выполнять короткими прерывистыми участками.
  • Сразу после сварки слегка постучите молотком по сваренному участку.

Существует два широко используемых метода очистки отливок. Один из них - механическая очистка, при которой используются такие инструменты, как шлифовальные круги, проволочные щетки или плоские лопаты. Другой метод - химическая очистка, которая заключается в промывке отливки химическими растворителями, такими как трихлорэтилен, бензин или ацетон.

Если толщина отливки или глубина дефекта превышает 5 мм, необходимо подготовить канавку, причем поверхность канавки должна быть как можно более плоской.

При использовании для дуговой холодной сварки сварочных материалов, неоднородных по составу с чугуном, важно использовать соответствующий минимальный ток для обеспечения стабильности дуги и полное проникновение. Для сварки следует использовать электроды малого диаметра.

Для уменьшения теплового нагрева при сварке, минимизации напряжений и уменьшения ширины полурасплавленной зоны скорость сварки должно быть соответствующим образом увеличено без боковых колебаний. Процесс сварки должен включать в себя сварку короткими сегментами, прерывистую и рассеянную сварку, а также послесварочную обработку молотком.

(3) Пайка серого чугуна

Пайка позволяет избежать появления белых устьев в чугунных соединениях, поскольку она не расплавляет основной материал, обеспечивая отличную обрабатываемость соединений.

Как в стране, так и за рубежом для пайки чугуна обычно используется оксиацетиленовая пламенная пайка. В прошлом для пайки латуни обычно использовался присадочный металл HL103, а в качестве флюса для пайки можно использовать буру.

2. Типичные примеры сварки при ремонте чугуна

1. В парораспределительной камере газовой турбины на одном из заводов появились трещины из-за длительного воздействия высокотемпературного пара.

Материал детали - серый чугун. Для ремонта детали была применена дуговая холодная сварка с использованием сварочных прутков J506 и Z308, которая дала отличные результаты. Конкретный процесс сварки выглядит следующим образом:

(1) Предварительная подготовка к сварке: Закрепите заготовку, с помощью шлифовального круга создайте V-образную канавку в месте трещины и нагрейте канавку и ее окрестности газовой сварочной горелкой. После остывания очистите поверхность канавки и ее окрестностей.

(2) Сварка: Используйте сварочный пруток J506 для нанесения переходного слоя вдоль поверхности канавки и на 20 мм с каждой стороны, как показано на рисунке 5-3. Затем используйте сварочный пруток φ3.3 Z308 для обратной сварки нижнего слоя. Наконец, используйте сварочный пруток φ4.0 Z308 для сварки в шахматном порядке, как показано на рисунке 5-4. Длина каждой сварочной лучинки должна контролироваться в пределах 25 мм. Сразу же после завершения каждой секции выполните простукивание молотком, чтобы снять сварочное напряжение.

2. На одном заводе на станине токарного станка, изготовленного из серого чугуна, появились трещины.

Для ремонта использовалась дуговая тепловая сварка с применением сварочного прутка Z248 для получения однородного сварного шва. Процесс сварки выглядит следующим образом:

(1) Предварительная подготовка к сварке:

  • 1) Подготовка фаски: Угол скоса должен составлять 70-80°, с V-образной канавкой. Если дефекты недостаточно велики, их можно искусственно увеличить до площади не менее 3-4 см2 и глубины не менее 10 см, чтобы облегчить повышение температуры в зоне ремонта и снизить твердость сварного шва. Канавку следует тщательно зачистить.
  • 2) Перед использованием сварочный пруток следует высушить при температуре от 200 до 300℃ и выдержать в тепле в течение 1-2 часов.
  • 3) Предварительный подогрев должен осуществляться на участке сварки с температурой предварительного подогрева от 600 до 700℃.

(2) Ключевые моменты сварочных работ:

  • 1) Установите дугу в центре дефекта и используйте сварку короткой дугой. Продолжайте сварку до тех пор, пока она не выйдет за пределы поверхности детали на 4-6 мм.
  • 2) Используйте горячие упрочнение метод (сварка в раскаленном состоянии) для снижения усадочных напряжений в сварном шве.
  • 3) В процессе сварки при обнаружении любых дефектов, таких как газовые отверстия или шлаковые включения, их следует незамедлительно устранить. Если обнаружены трещины, их также следует устранить сразу после сварки и не ремонтировать после остывания шва.
  • 4) После сварки следует немедленно изолировать или локально нагреть пламенем, чтобы добиться постепенного охлаждения и устранить напряжение.

3. Сварка ковкого чугуна.

1. Характеристики сварки ковкого чугуна:

Разница между ковким и серым чугуном заключается в добавлении определенного количества конкретизирующего агента в процессе плавки. Обычно в качестве конкретизирующих агентов используются магний, церий, иттрий и т. д. Графит в ковком чугуне имеет сферическую форму, что значительно улучшает его механические свойства.

Сварочные характеристики ковкого чугуна схожи с характеристиками серого чугуна, но он также обладает некоторыми уникальными особенностями, которые проявляются в основном в двух аспектах:

1) Ковкий чугун имеет большую склонность к образованию белого устья и закалке по сравнению с серым чугуном. При сварке ковкого чугуна однородные сварные швы и частично проплавленные зоны более склонны к образованию белого устья, в то время как аустенит область с большей вероятностью будет иметь мартенситную структуру.

2) В связи с более высокой прочностью, пластичностью и вязкостью ковкого чугуна по сравнению с серым чугуном, требования к механическим характеристикам сварных соединений также повышаются. Часто требуется соответствие уровню прочности основного материала из ковкого чугуна.

2. Процесс сварки ковкого чугуна:

(1) Процесс сварки плавлением для получения однородных сварных швов:

1) Газовая сварка:

При газовой сварке ковкого чугуна время непрерывной сварки не должно превышать 15-50 минут, так как это может привести к образованию чешуйчатого графита в сварном шве, что приведет к снижению механических свойств. Газовая сварка в основном используется для ремонта швов на тонкостенных деталях из ковкого чугуна.

Для газовой сварки ковкого чугуна существует два варианта виды сварки проволоки: легкий редкоземельно-магниевый сплав и тяжелый редкоземельный сплав на основе иттрия. Флюс, используемый для газовой сварки ковкого чугуна, имеет тот же состав, что и флюс для газовой сварки серого чугуна, а унифицированное обозначение флюса, используемого для сварки чугуна, - CJ201.

Можно использовать холодную или горячую сварку, при этом температура предварительного нагрева может составлять от 500 до 700℃ для горячей сварки. После сварки его следует изолировать и медленно охладить. Процесс газовой сварки ковкого чугуна в основном такой же, как и для серого чугуна.

2) Электродуговая сварка:

Электродная дуговая сварка ковкого чугуна также может быть разделена на холодную и горячую сварку. Для холодной сварки используются электроды из никелированного железа и электроды с высоким содержанием ванадия. Если состав сварного шва - ковкий чугун, обычно используется горячая сварка. Широко используемые электроды для сварки ковкого чугуна приведены в таблице 5-31, включая Z258, Z238, Z238F и Z238SnCu.

Используйте высокий ток и непрерывный процесс сварки. При умеренных дефектах сварной шов следует заполнять непрерывно. При больших дефектах сварку следует выполнять участками, постепенно продвигаясь вперед, чтобы обеспечить более высокую теплоотдачу в зоне ремонта.

Для устранения крупных дефектов в жестких секциях следует использовать процесс предварительного нагрева и снижения напряжения. Предварительный нагрев при температуре 200-400℃ перед сваркой, а затем медленное охлаждение после сварки предотвращают появление трещин.

(2) Дуговая сварка разнородных сварных швов - холодная сварка:

Для дуговой сварки разнородных сварных швов ковкого чугуна в основном используются электроды из никелированного железа, такие как Z408, Z438, и электроды с высоким содержанием ванадия, такие как Z116, Z117.

Таблица 5-31: Типы и области применения широко используемых электродов для сварки чугуна

Модель сварочного электродаМарка сварочного пруткаВиды флюсовых покрытийСварочная проволока Виды металловОбласть применения
EZFe-1Z100Тип окисленияУглеродистая стальОбычно используется для ремонта необработанных поверхностей деталей из серого чугуна.
EZVZ116Тип натрия с низким содержанием водородаСталь с высоким содержанием ванадияУглеродистая натриеваяИспользуется для ремонта деталей из высокопрочного серого чугуна и деталей из ковкого чугуна. 
EZVZ117Калийный тип с низким содержанием водорода
EZFe-2Z122FeЖелезный порошок Титан Тип кальцияТипы металлов сварочной проволокиОбычно используется для ремонта необработанных поверхностей деталей из серого чугуна.
EZCZ208Тип графитаЧугунОбычно используется для ремонта серого чугуна.
EZCQZ238Ковкий чугун Используется для ремонта ковкого чугуна.
EZCQZ238SnCuИспользуется для ремонта ковкого чугуна, вермикулярного чугуна, легированного чугуна, ковкого чугуна и серого чугуна.
EZCZ248ЧугунИспользуется для ремонта деталей из серого чугуна.
EZCQZ258Ковкий чугунОбычно используется для ремонта ковкого чугуна, но Z268 также может применяться для ремонта деталей из высокопрочного серого чугуна.
EZCQZ268
EZNi-1Z308Чистый никельОбычно используется для ремонта важных тонкостенных деталей из серого чугуна и обработанных поверхностей.
EZNiFe-1Z408Никель-железный сплавИспользуется для ремонта важных деталей из высокопрочного серого чугуна и ковкого чугуна.
 EZNiFeCuZ408AНикель-железо-медный сплавИспользуется для ремонта важных деталей из серого чугуна и ковкого чугуна.
EZNiFeZ438Никель-железный сплав
EZNiCuZ508Никель-медный сплавОбычно используется для ремонта деталей из серого чугуна с низкими требованиями к прочности.
 Z607Тип натрия с низким содержанием водородаМедно-железный сплавОбычно используется для ремонта необработанных поверхностей деталей из серого чугуна.
 Z612Тип титана-кальция
Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Советы по использованию предохранительных клапанов: Повышение безопасности вашей системы

Исследователь провел проект системы горячего водоснабжения гостиницы, обеспечивающей постоянное снабжение паром (0,3 Мпа) в качестве источника тепла, температурой подачи воды 60-55 градусов, с использованием [...]...

Литой алюминиевый сплав: Характеристики, свойства и многое другое

Алюминиевые сплавы, из которых можно непосредственно получать детали с помощью процессов литья металлов, отливки из алюминиевых сплавов. Содержание легирующих элементов в таких сплавах обычно выше, чем в [...]...

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.