Сплав железа с углеродом, при количестве последнего более 2,14 весовых процента, называется чугуном. Благодаря отличным литейным качествам он находит широкое применение в различных отраслях промышленности и тяжелого машиностроения. При разливке массивных отливок возможно появление поверхностных дефектов литья. Одна из самых распространенных это раковина. Переплавка большой массы металла из-за незначительной выемки на поверхности не оправдана. На помощь производственникам в такой ситуации приходит сварка, способная справиться с мелким недочетом.
Использование полуавтомата для чугунов
Среди различных типов сварки особое внимание уделяется сварке полуавтоматом. Конгломерат газовой аргоновой и дуговой сварки в одном приспособлении позволяет производить сварку чугунных деталей, устранение литейных дефектов. Наплавка чугуна полуавтоматом позволяет добиться восстановления изношенного слоя практически любой толщины с сохранением свойств. Напомним, сварка полуавтоматом (метод MIG/MAG) заключается в плавлении специальной проволоки при помощи электрической дуги в среде защитного газа. Полуавтомат при помощи автоматики подает проволоку в свариваемое место наложения шва с ранее установленной сварщиком скоростью. Защитная среда газов позволяет избежать контакта кислорода из окружающей среды и металлической расплавленной ванны. Уменьшение количества шлака и газовых пузырьков в толще застывшего металла приводит к улучшению качественных и механических характеристик соединения.
Сварка полуавтоматом позволяет справиться с поставленными задачами по сварке чугуна, не зависимо от его структуры металлической матрицы, содержания и формы включений углерода. Эти параметры разделяют чугуны на
- ферритный,
- перлитный,
- серый,
- ковкий,
- высокопрочный с шаровидными включениями графита и другие.
Этот факт требует особого расчета и подхода при выборе режимов сваривания его полуавтоматом, учитывая разные физические свойства сплавов.
Выделим основные технологические критерии для определения режимных условий сварки сплава, отталкиваясь от его химических и физических свойств, а именно:
- данный материал не зависимо от структуры и процентного содержания элементов предрасположен к образованию термических трещин в приграничной зоне шва, а также в самом шве;
- без выбора специального режима соединения чугуна последующая механическая обработка на станках и ручной обработке затруднена, резание зачастую приводит к разрушению шва;
- склонность к образованию пористости шва, при несоответствии температурных требований к нагреву металла и скорости охлаждения после наложения стыка;
- наложение шва имеет трудности и ограничивается пространственным расположением, типом и маркой сварочной проволоки;
- возможность появления тугоплавких оксидов в площади ванны расплавленного металла;
- расширение шва в непредвиденных направлениях, вызванное скоростным окислением кремния.
Методы борьбы с дефектами сварочного соединения
Избежать дефектов, исходя из перечисленных факторов, поможет сварка полуавтоматом. Данный тип эффективный при применении электрошлакового типа процесса и сварочной проволоки для чугуна со специальными присадками.
В случае применения пластин, для заполнения шва, они должны быть из чугуна такого типа, как основные свариваемые элементы.
Сера в составе чугуна склонна к переходу в шов и образованию хрупких эвтектик на границе зерен, снижая механическую прочность соединения. В таких случаях применяются флюсы с десульфирующим типом с повышенным содержанием фторидов. Флюсы, присадки помогают добиться высокого качества шва при использовании полуавтомата с применением предварительного нагрева, частичным нагревом, без такового. При этом отказываться от неокислительных и фторидных флюсов нецелесообразно для любого типа сварки полуавтоматом.
Особенностью сваривания чугуна при помощи метода MIG/MAG обеспечивает сварной шов, лишенный дефектов, сопряженных с внутренними напряжениями, возникающими при температурных превращениях фаз, переходе металла из жидкого вида в твердый, при зарождении и росте кристаллов графита. Визуализацией качества сварного соединения является отсутствие трещин и микротрещин на поверхности шва, отсутствие раковин при снятии верхнего слоя металла после механической обработки.
Отличительной чертой сваривания чугуна с наведением электросварочного шлака всегда было получение шва, исключающего отбел металлической матрицы, закаленных областей, отсутствие или минимизация усадочных трещин.
Сварка полуавтоматом ковкого и высокопрочного чугуна
Сварка ответственных узлов из особых типов чугуна производится в среде углекислого газа проволоками марки Св-08ГС, Св-08Г2С, Нп-30ГХСА, а также порошковой проволокой, не производя предварительный нагрев свариваемых деталей и наплавляемых площадей.
- С целью уменьшения массы металла в объеме шва процесс должен производиться, соблюдая перекрытие одной трети ширины валика. Направление дуги при этом должно стремиться в сторону расплавленного металла. Для минимального изменения структуры металла шва рекомендуется использовать «каскадное» наложение шва с использованием отжигающих валиков. Именно такой технологический ход сохраняет, ожидаемую, ферритно-перлитную структуру без изменений.
- Проволока для сварки чугуна марки Нп-30ГХСА создает в толще шва мартенситные, трооститные, аустенитные включения, повышающие сопротивляемость к истиранию наплавленных слоев.
- Сваривание высокопрочного чугуна с шаровидными включениями графита со стальными деталями и заготовками происходит при помощи проволоки марки Св-08ГС, Св-08Г2С в стартовом соединении. Последний рабочий слой, для улучшения механических свойств лучше наплавить Нп-30ГХСА.
Сварка чугуна полуавтоматом — технология, хорошо зарекомендовавшая себя на различных стадиях производственных и ремонтных процессов. Она позволяет уменьшить количество брака на стадии производства чугунных отливок, продлит срок эксплуатации машин и механизмов, уменьшит непроизводственные простои, снижая себестоимость продукции и повышая рентабельность производства.
