Сварка легированных сталей

Легированные стали сваривть труднее, чем углеродистые, т.к. они более чувствительны к тепловым воздействиям при сварке. Могут образовываться закалочные структуры или перегрев в зоне термического влияния сварного соединения, возможны образования холодных трещин.

Структура сваренного металла зависит от его химического состава, скорости охлаждения и длительности пребывания металла при соответствующих температурах, при которых происходит изменение микроструктуры и размера зерен.

Легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают наиболее низким коэффициентом теплопроводности.

Низкий коэффициент теплопроводности приводит при сварке к концентрации тепла и вследствие этого к увеличению проплавления металла изделия. Поэтому для получения заданной глубины проплавления необходимо снижать величину сварного тока на 10-20%.

Увеличенный коэффициент линейного расширения легированных сталей приводит при сварке к большим деформациям сварных изделий, а в случае значительной жесткости – к образованию трещин в сварном изделии.

Для предотвращения угара легирующих элементов применяются дополнительные меры: сварка в инертной среде, сварка короткими дугами, применение безокислительных покрытий электродов.

Поэтому, при сварке легированных сталей рекомендуется:

1) производить подогрев изделий до температур 100-300⁰С;

2) з-аменять однослойную сварку многослойной. При этом сварку ведут валиками небольшого сечения по неосновным слоям металла;

3) применять для сварки электроды определенного типа;

4) проводить отпуск изделий непосредственно после сварки до t=300⁰С и выше.

Для высоколегированных сталей закалка до t 1000-1500⁰С.

Также необходимо учесть, что при газовой сварке легированных сталей происходит частичное выгорание легирующих элементов, поэтому металл шва отличается по своим свойствам от основного металла. Поэтому легированные стали сваривают горелками меньшей мощности и выбирают нормальное или пламя с неварке легированных сталей происходит частичное выгорание легирующих элементов;

й. таллбольшим избытком ацетилена.

Сварка чугуна

Чугун относится к категории ограниченно свариваемых сплавов. Сварка чугуна в основном применяется для исправления дефектов литья, при ремонте изношенных и поврежденных деталей, при наличии в деталях пор, раковин, трещин, отколов и т.д. Сварка чугуна затруднена по следующим причинам:

1. Чугун более жидкотекучий сплав, чем сталь. Он не имеет тестообразного (пластического) состояния при переходе от жидкого к твердому. Поэтому сварка чугуна производится только в нижнем положении.

2. Низкая пластичность при неравномерном нагреве приводит к появлению трещин в зоне сварки. Трещины могут возникать как в целом металле, так и в металле шва в процессе сварки и при охлаждении сварного соединения.

3. Склонность чугуна закаливаться при высоких скоростях охлаждения с образованием закалочных структур. Закаленных участках чугун становится твердым и не поддается механической обработке. Также возможно появление трещин.

4. При быстром охлаждении места сварки происходит отбеливание чугуна (образуется тонкая прослойка на границе шва и металла изделия). Под влиянием растягивающей силы, образующейся при охлаждении шва, эта прослойка откалывается от основного металла или вызывает трещину.

5. Образование пористости, за счет большого количества окиси углерода и быстрого затвердевания расплавленного металла. В результате газы (СО, СО₂) не успевают выделиться из металла шва.

6. В расплавленном состоянии чугун окисляется с образованием тугоплавких окислов, температура плавления которых выше, чем у чугуна. В результате образуется пленка окислов кремния на поверхности ванны.

Высокопрочные и ковкие мелкозернистые чугуны свариваются лучше, чем серые.

Существует две разновидности сварки чугуна: горячая (с подогревом) и холодная.

Горячая сварка чугуна: производится с предварительным и сопутствующим подогревом изделия. Горячая сварка выполняется в такой последовательности:

1. Подготовка к сварке (разделка трещин, при сборке могут применять прихватки).

2. Подогрев изделий, обычно проводится в печах или специальных нагревательных ямах.

При газовой сварке нагревают до 450-600⁰С, при дуговой сварке – 700-800⁰С.

Температура нагрева определяется размером деталей, толщиной стенок, жесткостью конструкции и структурой чугуна.

3. Сварка. Газовая сварка производится нормальным пламенем горелки или пламенем с небольшим избытком ацетилена. В качестве флюса применяют прокаленную буру или смесь 50% углекислого и 50% двууглекислого натрия.

Присадочным материалом служат чугунные прутки марки А и Б.

Дуговую сварку чугуна выполнют как угольным электродом с применением чугунного присадочного прутка, так и покрытым чугунными электродами. на 1 мм диаметра электрода.

5. Охлаждение изделий производится с малой скоростью, иногда в течение нескольких суток.

Как разновидность данной сварки, существует так называемая полугорячая сварка чугуна. . Но требуется применение электродных материалов с повышенным содержанием графитизаторов (C, Si), применение электродов с содержанием меди и никеля, для получения пластичного шва.

Холодная сварка чугуна.

Холодная сварка чугуна применяется в тех случаях, когда детали при нагревании и охлаждении способны свободно расширяться и сжиматься, не вызывая остаточных напряжений.

Технологический процесс холодной газовой сварки чугуна аналогичен горячей сварке, но имеет свои особенности.

- Мощность пламени горелки должна быть максимально возможной;

- Перед заваркой дефекта необходимо подогревать пламенем горелки прилежащие к дефекту участки;

- После сварки, в течение 2-3 мин, горелку медленно отводят, подогревая те же частки;

- Применяют присадочные прутки с повышенным содержанием графитизаторов (C, Si);

- Медленно охлаждают после сварки, накрывая асбестом или засыпая песком;

- Применение флюсов обязательно.

При дуговой сварке чугуна можно получить металл шва с нужной прочностью, но избежать закалки в зоне плавления без подогрева не удается. Можно лишь несколько уменьшить толщину закалочной прослойки.

При данной сварке в большинстве своем стараются применять электроды, содержащие медь и никель, которые не образуют соединений с углеродом, уменьшают его растворимость, отбеливание шва, способствуют графитизации.

Медножелезные электроды ОЗЧ-1 состоят из медного стержня и покрытия: 50% железного порошка, 27% мрамора, а также кварца, ферромарганца, ферротитана.

Медноникелевые электроды МНЧ-1 состоят из проволоки монель-металла (28% меди, 25% железа, 1,5 марганца, остальное – никель) или константовой проволоки (40% никеля, 1,5% марганца, остальное – медь). Сварку производят на минимальном теплодвижении (для уменьшения остаточных деформаций). Для этого применяют электроды диаметром 3-4 мм, малый ток , сварку ведут короткими участками 15-25 мм.

При отсутствии специальных электродов сварку чугуна выполняют следующими электродами:

- медным стержнем с навитой оболочкой из жести 0,3-0.4 мм;

- стальной сварной проволокой, запрессованной в медную трубку;

- пучком, состоящим из стальных и медных стержней.

Лучшие результаты дают электроды УОНИИ - .

При ремонте крупногабаритных чугунных изделий применяется сварка со стальными шпильками.