Технология ручной дуговой сварки (стр. 4 )

Электроды типов Т-590, Т-620 можно применять для наплавки быстроизнашивающихся поверхностей, работающих в абразивной среде, и при требовании повышенной твердости.

Электроды типа ОЗН-400 и ЦП-4 применяют для наплавки деталей, имеющих цементированные поверхности с высокой твердостью (кулачки распределительных валов, тарелки толкателей клапанов).

Сварка среднелегированных сталей

Такие стали содержат легирующих элементов от 2,5 до 10%, обладают высоким временным сопротивлением разрыву (600...2000 МПа) и стойки против перехода в хрупкое состояние. Их применяют для тяжелых условий работы: низкие или высокие температуры, ударные или знакопеременные нагрузки, агрессивные среды. Многие стали данного вида чувствительны к нагреву и при сварке могут закаливаться, образуя холодные трещины.

Среднелегированные стали свариваются электродами с основным покрытием на постоянном токе с обратной полярностью многослойными швами.

Подогрев стали до температурь выше 150 °С предупреждает появление трещин, при этом скорости сварки должны быть понижены.

Сварка легированных теплоустойчивых сталей

Стали этого класса поставляются после термической обработки (закалка, термический отпуск, отжиг).

При сварке таких сталей предусматривается предварительный или сопутствующий местный или общий подогрев свариваемого изделия, обеспечивающий структурную однородность металла шва с основным металлом. Также должна быть термическая обработка сварногоизделия.

Термическая обработка улучшает микроструктуру металла в сварном изделии. Основные виды термической обработки легированных сталей — закалка и высокий отпуск, но на практике чаще применяют высокий отпуск или отжиг с нагревом до температуры около 800 °С.

Нагрев свариваемого изделия при термической обработке производится индукционным методом током промышленной или повышенной частоты. Время выдержки при отпуске — 4...5 мин на миллиметр толщины стенки свариваемого изделия. Должно быть медленное охлаждение сварного изделия до температуры предварительного подогрева — 200...450 °С.

Сварка оцинкованного металла

Нанесение слоя цинка на металл — цинкование применяется для защиты металла от коррозии. Толщина слоя цинка составляет 3...150 мкм, и толщина слоя цинка на данном металле указывается в его сертификате.

Температура кипения цинка составляет 906 °С, и при сварке оцинкованного металла цинк испаряется, загрязняя воздух. Поэтому присварке оцинкованного металла необходимо уделять внимание технике безопасности, так как пары цинка могут привести к удушью.

Рабочее место сварщика должно быть оборудовано местной вентиляцией, а помещение, где производятся сварочные работы — общей вентиляцией.

При сварке цинк попадает в сварочную ванну и способствует образованию пор и трещин в шве. Поэтому должно быть произведено удаление цинка с поверхности металла перед сваркой механически — щетками, абразивными кругами или пламенем газовой горелки. Можно удалять цинк с поверхности металла химическими способами — кислотой с последующей нейтрализацией ее щелочью, промывкой водой и сушкой. При невозможности удаления цинка перед сваркой приходится применять технологические приемы для получения качественного шва. Большое значение имеет выбор электродов для сварки оцинкованных сталей.

Рекомендуется использовать для сварки низкоуглеродистых сталей электроды с рутиловым покрытием — АНО-4, МР-3, ОЭС-4, для сваркинизколегированных сталей — электроды с покрытием основного вида — УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ДСК-50 и др.

Для предотвращения появления пор при сварке стыковых и угловых швов ток сварки нужно увеличить на 10...15 А по сравнению с обычным и увеличить зазор между свариваемыми кромками в 2 раза, снизить скорость сварки на 10...20%. Это поможет при слое цинка до 15 мкм. При толщине слоя цинка 15...40 мкм применяется специальная техника сварки, при этом электродом совершается возвратно-поступательное движение для предварительного выгорания цинка. При сварке стали с толщиной слоя цинка более 40 мкм необходимо полное удаление цинка для получения бездефектного шва.

Электросварка при низких температурах

Трудности при сварке в условиях низких температур возникают из-за повышенной скорости охлаждения во время кристаллизации металласварочной ванны и основного металла. При этом затрудняется выход из расплавленного металла газов и окислов и увеличивается в металле шва содержание водорода, кислорода, азота и различных включений, что может приводить к образованию пор и горячих трещин.

При сварке угловых, тавровых и крестообразных соединений из металла толщиной более 16 мм могут образовываться холодные трещины в зоне термического влияния и от них слоистые трещин. Слоистые трещины могут быть из-за дефектов сварного соединения и качества металла.

При сварке толстолистового проката в условиях низких температур от повышенного отвода теплоты ухудшается проплавление основного металла и образуются непровары.

При низких температурах ухудшаются свойства электродов в основном за счет попадания влаги, что приводит к дополнительной пористости наплавленного металла.

Для улучшения качества сварных соединений при низких температурах рекомендуется принимать следующие меры:

защита сварочного поста от атмосферных осадков и его утепление при наличии вентиляции; прокалка сварочных электродов и их хранение в специальных ящиках на рабочем месте; применение сварочных электродов с основным покрытием; сварка с предварительным подогревом до 150 °С; использование сборочно-сварочных приспособлений вместо сварных прихваток; применение многослойной сварки при таком порядке наложения слоев, который обеспечивает дегазацию расплавленного металла и освобождение его от неметаллических включений; работа без перерывов, способствующих охлаждению шва до температуры 100...120°С.

Сварка чугуна

Чугуном является сплав железа с углеродом с содержанием углерода от 2 до 6,7%. В чугуне содержатся также кремний, марганец, сера и фосфор, при этом серы и фосфора в чугуне больше, чем в стали. В легированных чугунах содержатся добавки никеля, молибдена, ванадия, хрома и др.

Чугун по структуре делится на белый, серый и ковкий, по химическому составу — на легированный и нелегированный.

Белый чугун имеет в своем составе большую часть углерода химически соединенную с железом в виде цементита Fe3C. Цементит имеет белый цвет и обладает большой твердостью и хрупкостью.

Белый чугун имеет на изломе также почти белый цвет, не поддается механической обработке и сварке, поэтому имеет ограниченное применение в качестве конструкционного материала, а используется для получения ковких чугунов.

Серый чугун имеет в своем составе большую часть углерода в свободном состоянии в виде графита, на изломе имеет темно-серый цвет. Он хорошо обрабатывается режущим инструментом, его температура плавления 1100... 1250 °С.

Свариваемость серого чугуна уменьшается при наличии в нем кремния, марганца более 1,5%, серы более 0,15%. Фосфор увеличивает жидкотекучесть серого чугуна и улучшает его свариваемость, но понижает температуру затвердевания, повышает хрупкость и твердость.

Марку серого чугуна обозначают буквами СЧ и двумя числами, первое из которых выражает величину временного сопротивления при растяжении в МН/м2, а второе — то же при изгибе.

Ковкий чугун получают из белого чугуна при длительном выдерживании его при температуре 800...850 °С. При этом в чугуне углерод выделяется в виде хлопьев, располагающихся между кристаллами железа.

При нагреве ковких чугунов выше 900 °С графит распадается и образует цементит Fe3C, что приводит к потере ковкости чугуна. Это явление затрудняет сварку ковкого чугуна, и для восстановления структуры ковкого чугуна после сварки его приходится подвергать циклу термообратки.

Ковкий чугун обозначают буквами КЧ и двумя числами, первое из которых означает временное сопротивление при растяжении в МН/м2, второе — относительное удлинение в процентах.

Легированные чугуны имеют примеси хрома, никеля, молибдена, благодаря которым повышаются их свойства, например, прочность при ударных нагрузках, кислотостойкость.

Высокопрочный чугун получают из серого чугуна введением в жидкий чугун при температуре 1400 °С магния или его сплавов.

При сварке чугуна как трудносвариваемого сплава нужно учитывать его свойства:

чугун является жидкотекучим, поэтому его сварка осуществляется в нижнем положении; малая пластичность чугуна при сварке приводит к значительным внутренним напряжениям и образованию закалочных структур, способствующих образованию трещин; при выгорании углерода при сварке образуются поры в сварном шве; чугун в расплавленном состоянии окисляется с образованием тугоплавких окислов, температура плавления которых выше, чем учугуна.

Сварка чугуна применяется при исправлении литейных дефектов при ремонте изношенных деталей и при изготовлений сварно-литых конструкций.

Сварку чугуна можно разделить на горячую и холодную.

Горячая сварка чугуна осуществляется при нагреве детали перед сваркой и медленном охлаждении после сварки. Температура подогрева детали зависит от ее массы и формы, но не должна превышать 650 °С. Нагрев до более высокой температуры вызывает рост графитовых зерен, при нагреве выше 750 °С происходят химические и структурные изменения. Скорость охлаждения должна быть не более 4 °С в секунду от начала затвердевания наплавленного металла до 600 °С. При большей скорости охлаждения происходит процесс отбеливания чугуна. Досварки мелких деталей их подогревают до температуры 150...200°С. Нагрев деталей производят в горне, электрических печах или индукционным методом.

Холодная сварка чугуна выполняется различными способами с использованием как обычных электродов, так и специальных.

Сварка чугуна стальными электродами (для сварки сталей) является наиболее доступной, но при этом может быть низкое качество сварногосоединения. Причины заключаются в плохом соединении стали с чугуном из-за разной их усадки, в обогащении углеродом наплавленной стали и поэтому ее хрупкости, податливости к закалке и появлении трещин. В результате перешедших из чугуна элементов в металл шва он представляет собой закаленную высоколегированную сталь со значительным содержанием таких элементов, как кремний, марганец, иногда фосфор и сера, что и способствует образованию трещин в шве.