Газове зварювання чавуну

                                        Властивості карбіду кальцію

Показники	Розмір грудок,мм
	2-8	8-15	15-25	25-80	змішані
Вихід ацетилену,л/кг                    Сорт 1                    Сорт 2	255       240	265      250	275    255	285       265	275     255
Час розкладання,хв.	5,5	6,5	8	13	-

 Зварювальний дріт.

Для заповнення зазору між кромками зварюваних деталей і утворення  валика шва в зварну ванну вводять  присаджувальний метал у вигляді  дроту, прутків, який за хімічним складом  повинен

бути таким, як і основний метал. Для зварювання металу забороняється  використовувати дріт невідомої  марки.

Для покращення властивостей металу шва в присаджувальний метал  вводять легуючі елементи.

Зварювальний дріт діаметром 0,3 мм; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм постачають у мотках масою  не більше 80 кг.

ФЛЮСИ

Флюси використовують для видалення  з металу шва неметалевих включень, для захисту від окиснення  кромок металу і присаджувального дроту. Флюс розчиняє оксиди, неметалеві включення, утворюючи легкоплавку суміш, яка  легко піднімається в шлак.

Флюси використовують у вигляді  порошків або паст. Для зварювання низьковуглецевих сталей їх не застосовують через утворення легкоплавких оксидів  заліза, які вільно виходять на поверхню шва. З флюсами зварюють чавуни, кольорові  метали, високолеговані сталі.

Зварювальні флюси повинні відповідати  таким вимогам:

— мають бути більш легкоплавкими, ніж основні та присаджувальні метали;

— повинні мати достатню рідкотекучість;

— не повинні спричиняти корозію  швів;

— повинні активно розкиснювати оксиди і переводити їх у більш  легкоплавкі хімічні сполуки  або видаляти з ванни;

— утворений шлак повинен добре  захищати метал від окиснення  киснем і азотом повітря;

— шлаки повинні добре відокремлюватися від шва після зварювання;

— густина флюсу має бути меншою від густини основного і присаджувального металу, щоб шлак добре спливав  на поверхню ванни і не залишався  в металі шва.

Склад флюсу вибирають залежно  від властивостей зварюваного металу.

Характеристики чавунів.

Чавуном називається сплав заліза з вуглецем, вміст якого становить  від 2,14% до 6,67%. Практично застосовують чавуни з вмістом вуглецю до 4%.

За структурою чавуни поділяються  на білі, сірі й ковкі; за хімічним складом  — на леговані та нелеговані.

У білому чавуні вуглець хімічно  зв'язаний у карбід залізо-це-ментит (Ре3С), який дуже твердий і крихкий. Тому білий чавун не піддається механічній обробці і зварюванню. Його використовують для одержання ковких чавунів.

Ковкий чавун одержують після  тривалого (декілька діб) томління при  температурі 900-1000°С з наступним  повільним охолодженням. У результаті він втрачає крихкість, стає в'язким  і здатним оброблятися. При цьому  вуглець виділяється у вигляді  пластівців вільного вуглецю, які розташовуються між кристалами чистого заліза. При  нагріванні ковких чавунів вище 900°С графіт

може утворювати цементит. При цьому  деталь втрачає властивості ковкого  чавуну. Це утруднює зварювання, тому що чавун необхідно піддавати повному  циклу термообробки (після зварювання).

Ковкий чавун згідно ГОСТу 1215-79 позначають двома буквами КЧ і  двома числами: перше вказує тимчасовий опір при розтягу кгс/мм2, друге  — відносне видовження у відсотках (КЧЗО-6, КЧЗЗ-8, ... КЧ80-1,5).

Сірий чавун використовують у якості конструкційного матеріалу. В ньому  більша частина вуглецю знаходиться  у вільному стані—у вигляді графіту. Сірий чавун добре обробляється. Температура плавлення становить 1100- 1250°С. Чим більше вуглецю, тим  нижча температура плавлення  і вища рідкотекучість.

Марганець зв'язує вуглець і перешкоджає  виділенню графіту. Цим сприяє відбілюванню чавуну. Марганець утворює сірчані  сполуки, нерозчинні в чавуні, які  легко виводяться з металу в шлак. Зварюваність чавуну погіршується, коли вміст марганцю перевищує 1,5 %.

Кремній зменшує розчинність вуглецю  у залізі, сприяє розпаду цементиту  з виділенням вільного графіту. При  зварюванні проходить окиснення  кремнію, оксиди якого мають температуру  плавлення вищу, ніж зварювальний метал, і тим самим погіршується процес зварювання.

Фосфор у чавунах підвищує рідкотекучість і покращує зварюваність, але знижує температуру кристалізації, підвищує твердість і крихкість. Вміст  фосфору не повинен перевищувати 0,3%.

Сірка погіршує зварюваність чавуну, знижує міцність і сприяє утворенню  гарячих тріщин. Сірчане залізо перешкоджає  виділенню графіту і сприяє відбілюванню чавуну. Вміст сірки не повинен  перевищувати 0,15%. Для нейтралізації  сірки, вміст марганцю повинен бути в 3 рази більший.

За ГОСТом 1412-85 марки сірого чавуну позначають буквами СЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг в кгс/мм2 (СЧ10, СЧ15, ... СЧ35).

Високоміцний чавун одержують  із сірого, введенням у рідкий чавун  при температурі не нижче 1400°С чистого  магнію або його сплавів. Графіт у  високоміцному чавуні має сферичну форму.

За ГОСТом 7293-85 марки високоміцного  чавуну позначають буквами ВЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг у кгс/мм2 (ВЧ35, ВЧ40, ... ВЧ100).

Леговані чавуни мають спеціальні домішки хрому, нікелю, молібдену  та інших елементів, завдяки яким підвищується кислотостійкість, жароміцність, стійкість проти спрацювання, міцність при ударних навантаженнях та ін.

За ГОСТом 7769-82 марки легованих  чавунів позначають буквою Ч і  наступними буквами, які означають  умовні позначення легуючих елементів. Цифри після букв означають вміст  цих

легуючих елементів у відсотках. Коли вміст легуючих елементів у  чавуні становить 1%, то цифри не ставлять. Буква Ш в кінці марки означає, що графіт кулястої форми (ЧЮ22Ш, ЧН20Д2Ш, ЧХ9Н5).

Антифрикційні чавуни використовують для виготовлення підшипників ковзання, повзунів, поршневих кілець, втулок. Згідно ГОСТу 1585-85 антифрикційний чавун  буває: сірий - АЧС-1, ... АЧС-6; високоміцний — АЧВ-1, АЧВ-2; ковкий - АЧК-1, АЧК-2.Цифри  означають порядковий номер марки  за ГОСТом

Особливості зварювання чавуну.

Чавун відносяться до категорії важко зварювальних сплавів. Труднощі при зварюванні зумовлені його хімічним складом, структурою і механічними властивостями

                                   Труднощі зварювання чавунів

Труднощі.	Причини їх появи.	Способи усунення.
Відбілювання чавуну і поява гартованих структур	Швидке охолодження і великий  вміст вуглецю сприяє перетворенню зерен графіту в карбід заліза, який важко піддається механічній обробці	Зниження швидкості охолодження  за рахунок попереднього підігріву (місцевого і загального). Використання низькотемпературних процесів паяння-зварювання
Схильність до утворення тріщин у  шві та в біляшовній зоні	Понижена пластичність і міцність у поєднанні з нерівномірним  нагріванням й охолодженням деталей	Підігрів до зварювання для зняття внутрішніх напруг і рівномірне та сповільнене охолодження після  зварювання
Схильність до утворення пор у  металі шва	Різкий перехід з рідкого стану  у твердий, внаслідок чого гази не встигають виділитись з металу шва. Утворення на поверхні плівки тугоплавких  оксидів кремнію і марганцю, що запобігають виходу газів	Безперервне перемішування в процесі  зварювання рідкої ванни присаджувальним  прутком. Застосування спеціальних  флюсів для розрідження плівки
Висока  рідкотекучість	Ливарна властивість чавуну	Зварюють у нижньому положенні  і при великому досвіді зварювальника; у вертикальному — знизу вверх

 

Зварюваність оцінюють за характером злому чавуну:

— світло-сірий — добрий;

— крупнозернистий з крупними включеннями  графіту — обмежений;

— чорний — поганий.

В основному чавун зварюють для  виправлення дефектів лиття, при  ремонті спрацьованих і пошкоджених  деталей в процесі експлуатації.

Присаджувальний матеріал, флюси і  нагрівальні пристрої для зварювання чавунів

Хімічний склад присаджувальних  прутків для газового зварювання чавунів наведено в табл.

   Табл. Хімічний склад і призначення чавунних прутків (ГОСТ 2671-80)

 

Марка	Вміст елементів							Діаметр мм.	Довжина мм.	Призначення
	C	SI	MN	S	P	CR	NI
A	3-3,6	3-3,5	0,5-0,8	0,08	0,2-0,5	0,05	0,3	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Для газового зварювання і для стрижнів електродів при гарячому зварюванні крупно- габаритних відливок із загальним  підігрівом
Б	3-3,6	3,6-4,8	0,5-0,8	0,08	0,3-0,5	0,05	0,3	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Для стрижнів електродів при гарячому, на пів-гарячому, холодному зварюванні деталей складного профілю 3 тонкими стінками і місцевим підігрівом
І  заводу «Станколіт»	3-3,6	3-3,5	0,5-0,8	0,08	0,2-0,5	0,1+TI 0,1	0,1+PB 0,1	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Зварювання крупногабарит-них відливок із загальним підігрівом
II заводу «Стан-коліт»	3-3,6	3-3,5	0,5-0,8	0,08	0,3-0,5	0,1+TI 0,1	0,1+CU 0,1	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Зварювання деталей складної форми (профілю) 3 тонкими стінками і місцевим підіїрівом

                                               

                                                   Склад і призначення чавунних  прутків

Марка	Вміст елемента.						Призначення.
	C	SI	MN	I	CE	Інші.
ПЧ-1	3,3-3,6	1,8-2,2	0,5-0,7	0,02-0,03	0,02-0,03	-	Газове зварювання сірого чавуну
ПЧ-2	3,3-3,6	3,3-3,6	0,6-0,9	0,01-0,03	0,01-0,03	0,1-0,6NI 2-2,5CU	Те саме.
ПЧ-3	3,0-3,5	3,5-4	0,5-0,8	0,01-0,03	0,01-0,03	0,3-0,5P	Те саме.
ПЧН-1	3,8-4,2	1,2-2	0,2-0,6	0,01-0,03	0,01-0,03	0,03-0,3ZR	Газове зварювання і паяння чавуну
ПЧН-2	3,4-3,7	3,5-3,8	0,4-0,8	0,01-0,03	0,01-0,03	0,3-0,9NI	Те саме.
ПЧИ	2,5-3	1-1,5	0,2-0,6	0,01-0,03	0,01-0,03	-	Зносостійке наплавлення сірого чавуну
ПЧВ	3-3,8	2,4-3,6	0,2-0,5	0,03-0,15	0,1-0,4	0,03-0,1CA	Газове зварювання високоміцного  чавуну з кулястим графітом
НЧ-2	3,0-3,5	3,5-4	0,6-0,7	0,5NI	0,2TI	0,10,2TI CU	Низькотемпературне паяння-зварювання чавунними прутками тонкостінних деталей
УНЧ-2	3,4-3,7	3,5-3,8	0,6-0,7	0,5NI	0,2TI	0,2TI	Низькотемпературне паяння-зварювання чавунними прутками товстостінних деталей

Вибір діаметра присаджувального прутка і номера наконечника пальника залежить від площі дефекту чавуну

Залежність діаметра присаджувального прутка і номера наконечника пальника від площі дефекту при гарячому зварюванні чавуну

Площа дефекту,см	5	5-20	20-30	>30
Номер наконечника	5	6	6	7
Діаметр присадки,мм	6	6-8	8-10	12

Флюси призначені для видалення  із зварної ванни оксидів розчиненням  і переведенням їх у легкоплавкі  шлаки, а також для покращення зчеплення між розплавленим і  основним металом