Основы технологии сварки чугуна

При сварке чугуна возникает ряд затруднений, обусловленных химическим составом, структурой и механическими свойствами.

1. Возможность образования твердых закалочных структур.

2. Возможность образования трещин при неравномерном нагреве вследствие низкой пластичности чугуна.

3. Жидкотекучесть чугуна в расплавленном состоянии и полная потеря пластичности при плавлении и затвердевании.

4. Наличие деталей с различными структурами, обусловленными разными химическими составами и условиями термообработки чугуна.

5. Возможность появления пористости шва.

6. Образование пленки тугоплавких окислов кремния, имеющих более высокую температуру плавления, чем основной металл.

Чугунные детали в зависимости от их размеров и формы можно сваривать без подогрева или с подогревом — частичным или полным. Для сварки чугуна без подогрева применяют дуговую сварку, стальными электродами, медно-железными электродами, электродами из медно-никелевых сплавов, порошковой проволокой; низкотемпературную газовую сварку-пайку, газовую сварку латунным прутком.

Дуговую сварку с подогревом выполняют чугунными электродами, угольным электродом с чугунной присадкой; применяют также газовую сварку с чугунным прутком.

Холодная сварка чугуна

Существует большое разнообразие способов холодной сварки чугуна:

1) сварка чугуна стальными электродами

- без постановки шпилек;

- с постановкой шпилек;

- сварка стальными электродами с карбидообразующими элементами в покрытии;

2) сварка чугунными электродами;

3) сварка электродами из цветных металлов и комбинированными;

4) сварка в среде углекислого газа, порошковой проволокой, электрошлаковая сварка и др.

Горячая сварка чугуна

Процесс горячей сварки чугуна слагается из ряда операций, выполняемых обычно в определенной последовательности. Подготовка дефектного места к сварке заключается в тщательной очистке его от загрязнений, в разделке для образования полости, легко доступной воздействию сварочной дуги, в формовке для предотвращения вытекания металла из сварочной ванны.

 

Электродуговая сварка цветных металлов

Цветные металлы и их сплавы при нагреве вступают во взаимодействие с окружающим воздухом гораздо сильнее, чем черные. Результат этого взаимодействия - ухудшаются физико-механические свойства сварных соединений, что накладывает отпечаток на технологию сварочных работ. Как правило, большинство цветных металлов образуют систему оксидов, тугоплавкость которых значительно больше, чем самого металла. Технология сварки алюминия

Высокая активность алюминия с кислородом способствует созданию на его поверхности тугоплавкой пленки оксида алюминия (А1203), которая препятствует сплавлению основного и электродного металлов. Так как для плавления основного металла требуется всего 658°С, а оксид алюминия плавится при температуре 2050°С. Учитывая все вышеизложенные явления, препятствующие нормальному свариванию алюминия, кромки и поверхности перед сваркой нужно тщательно готовить.

Подготовительный этап включает в себя обязательную очистку свариваемых деталей проволоки от следов краски, жировых включений, а имеющуюся пленку оксида удаляют механическим или химическим путем.

 

Технология сварки меди

Наличие примесей определяют физико-химические свойства сплава, к которым относят:

- высокую теплопроводность сплава, которая приводит к большим скоростям охлаждения сварочной ванны, что в свою очередь влечет за собой рост зерен и ухудшение качества шва;

- высокий коэффициент термического расширения, что вызывает большие остаточные напряжения и деформации;

- высокую литейную усадку остывающего металла, что влечет за собой деформации сварочного шва и околошовной зоны, а в случаях жесткого закрепления деталей - высокие остаточные напряжения и деформации;

- интенсивное испарение цинка из расплавленного металла, что способствует появлению пористости шва;

- высокая чувствительность расплавленной меди к водороду, способствующая появлению пузырьков воды, что является причиной многочисленных пор и трещин. Это явление называют водородной болезнью меди;

- легкая окисляемость меди при высоких температурах, что приводит к образованию тугоплавких оксидов;

- высокую текучесть расплавленной меди, что приводит к дополнительным трудностям при сварке (особенно в вертикальных и потолочных швах).

Подготовительный этап включает в себя тщательную разделку и очистку поверхностей непосредственно перед сваркой. Для этого свариваемые кромки и околошовную зону зачищают шабером или металлической щеткой до блеска, после чего выполняют обезжиривание бензином, уайт-спиритом или другим растворителем. Зазор между свариваемыми поверхностями не должен превышать 2 мм, поэтому детали сжимают между собой или выполняют прихватки.

Сварочную проволоку перед употреблением подвергают очистке травлением с последующей промывкой в воде, затем в щелочи, после чего снова в чистой проточной воде. После промывки проволоку сушат горячим воздухом. Медные электроды перед сваркой прокаливают, что снижает вероятность проявления водородной болезни.

Сварку меди и ее сплавов выполняют в среде защитных газов, в качестве которых служат азот, аргон или гелий, а также их смеси. Ручная сварка угольным электродом применяется для малоответственных деталей и изделий. Угольные электроды целесообразно использовать при толщине меди до 15 мм. При толщине меди больше этого значения пользуются графитовыми или вольфрамовыми электродами. Сварку выполняют на постоянном токе прямой полярности плотностью 200 - 400 А/см².

Технология сварки цинка

Сварочные работы на сплавах цинка связаны с определенными технологическими трудностями. Цинк обладает низкой температурой плавления и кипения, легко окисляется, соединяясь с кислородом.

Для защиты от окисления и повышения качества сварных соединений используют газовую защиту как для сварочной ванны, так и для обратной стороны свариваемых деталей. Сварку цинка проводят на переменном и постоянном токе прямой полярности. Пары цинка, выделяемые при кипении, вредны для здоровья, что влечет за собой необходимость принятия дополнительных мер защиты органов дыхания сварщика и его помощников.