Холодная и полугорячая сварка чугуна электродами, обеспечивающими получение серого чугуна в металле шва

Холодная сварка чугуна электродами положительных результатов не обеспечивает, так как при больших скоростях охлаждения образуется струк-тура белого чугуна в шве и высокотемпературной области около­шовной зоны, а также происходит резкая закалка металлической основы участков зоны термического влияния, нагревающихся в процессе сварки выше температуры Ас₃. Возникающие при этом деформации превышают деформационную спо-собность металла шва и околошовной зоны, в ре­зультате чего образуются трещины.

Для предупреждения отбеливания необходимо обеспечить такой со­став металла шва, для которого в этих условиях будет получаться струк­тура серого чугуна с наиболее благоприятной формой графитных вклю­чений. Это может быть достигнуто путем введения в наплавленный ме­талл достаточно большого количества графитизаторов и легирования чугуна элементами, спо-собствующими сфероидизации карбидов (магни­ем). Примером таких элек-тродов могут служить электроды марки ЭМЧ, стержень которых представляет собой чугун с повышенным (до 5,2 %) содержанием кремния, покрытие двухслойное: первый слой - легирую­щий, второй - обеспечивает газовую и шлаковую защиту:

Й слой 2-й слой

Графит............... 41 % Мрамор...........50 %

Силикомагний........ 40 % Плавиковый шпат.. 50 %

Железная окалина..... 14 % Относительная масса

Алюминий (порошок).. 5% каждого слоя..... 15-20%

При сварке этими электродами чугунных деталей с толщиной стен­ки до 12 мм без предварительного подогрева удается получить швы и околошовную зону без отбеливания и закалки. Некоторому замедлению скорости охлаждения при эвтектической температуре способствует реак­ция между железной окалиной и алюминиевым порошком, протекающая с выделением теплоты.

При сварке этими электродами массивных деталей, для получения без-дефектных сварных соединений, приходится их подогревать до тем­ператур 400 °С. Для улучшения обрабатываемости и некоторого повы­шения пластичности металла шва используют электроды из никелевых чугунов, например нирезиста или никросилаля (табл. 11.4).

 

Электроды из никелевых чугунов обеспечивают получение швов, обладающих хорошей обрабатываемостью. Тонкое покрытие (М), нано­симое на стержни из никелевых чугунов, рекомендуется следующего со­става: карборунд 55 %; углекислый барий 23,7 %; жидкое стекло 21,3 %. Сварку выполняют в несколько слоев при возвратно-поступательном пе­ремещении электрода. Основной недостаток электродов из никелевых чугунов - повышенная склонность к образованию горячих трещин.

Получить в наплавленном металле серый чугун можно, применяя специ-альные сварочные материалы, которые обеспечивают легирование через элект-родное покрытие. Примером таких материалов могут служить электроды, стержень которых изготовлен из низкоуглеродистой проволо­ки, например, марок Св-08 или Св-08А по ГОСТ 2246-70, а в легирую­щем покрытии содер-жится достаточное количество элементов-графитизаторов - углерода и кремния. Наиболее характерны электроды марки ЭМЧС, стержень которых состоит из низкоуглеродистой элек­тродной проволоки, а покрытие - из трех слоев:

Электроды изготовляют путем последовательного нанесения обмаз­ки, замешенной на жидком стекле, причем толщина каждого слоя должна обес-печивать относительную массу 1-го слоя 55... 60 %, 2- и 3-го - по 15... 20 %. Как видно из приведенного состава покрытия, 1-й слой явля­ется легирующим, 2-й шлако- и газообразующим, 3-й - газозащитным. Графит и силико-магний, входящие в состав 1-го слоя, служат графитизатрами, причем магний в некоторой степени способствует сфероидиза­ции графита; гематит и алюминий, вступая во взаимодействие, способст­вуют некоторому снижению скорости охлаждения при эвтектической температуре и тем самым получению в шве структуры серого чугуна.

Применение этих электродов при сварке чугунных изделий с отно­си-тельно небольшой толщиной свариваемого металла (до 8... 10 мм) позволяет получить качественные сварные соединения без предварительного подогрева изделия; при больших толщинах необходимо применять полугорячую сварку.

Для холодной и полугорячей сварки чугуна полуавтоматами исполь­зуют специальные порошковые проволоки, обеспечивающие получение в шве серого чугуна. Для холодной сварки изделий с относительно не­большой толщиной стенок (в месте сварки) рекомендуется проволока марки ППЧ-1, для полу горячей сварки - проволока ППЧ-2 (табл. 11.5), а также проволоки ППНЧ-7; МН-25; ПАНЧ-11.

Механизированная сварка порошковой проволокой позволяет полу­чать наплавленный металл близкий по составу и структуре к сваривае­мому чугуну. При заварке дефектов в крупных чугунных отливках, для исправления которых необходимо наплавить большой объем металла, а также при изготовлении крупногабаритных массивных изделий из высо­копрочных чугунов с шаровидным графитом, можно использовать элек­трошлаковую сварку плас-тинчатыми электродами. Эти электроды пред­ставляют собой литые чугунные пластины с содержанием элементов-графитизаторов (углерода и кремния), равном содержанию последних в электродных стержнях марок А и Б, и 0,04... 0,08 % Mg.

 

При электрошлаковой сварке чугуна применяют фторидные обессе­ри-вающие и неокислительные флюсы. Замедленное охлаждение металла шва и околошовной зоны, характерное для электрошлаковой сварки, по­зволяет по-лучать сварные соединения без отбеленных и закаленных уча­стков, трещин, пор и других дефектов. Электрошлаковая сварка обеспе­чивает вполне удов-летворительные механические свойства сварных со­единений из чугуна и хо-рошую их обрабатываемость.

Кроме общего подогрева, применяемого при полугорячей сварке раз-личными способами, в ряде случаев (в зависимости от конструкции) можно ограничиться местным подогревом до нужной температуры. В процессе свар-ки необходимо обращать внимание на то, чтобы изделие в районе сварки не охлаждалось ниже заданной температуры подогрева.