» » Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна применяется в тех случаях, когда детали при нагревании и охлаждении способны свободно расширяться и сжиматься, не вызывая значительных остаточных напряжений. При этом мощность пламени горелки должна быть максимально возможной. Технологический процесс сварки без предварительного нагрева почти аналогичен процессу горячей сварки, однако имеет и свои особенности. Перед заваркой дефекта необходимо подогревать пламенем горелки участки, прилегающие к дефекту. После окончания заполнения дефекта горелку в течение 2-3 мин медленно отводят, направляя пламя на участки, прилегающие к дефекту. Деталь или часть детали, на которой находится заваренный участок, для медленного охлаждения засыпают песком или покрывают асбестом.

Низкотемпературная пайка-сварка чугуна

Способ низкотемпературной пайки-сварки чугуна отличается от обычных способов тем, что основной металл не доводится до температуры плавления, а нагревается только до температуры 820-860° С, т. е. до температуры «смачиваемости».

Этот способ разработан в институте ВНИИАвтогенмаш и основан на применении специальных чугунных прутков и флюсов. Капли расплавленного присадочного металла под действием сварочного пламени легко растекаются по поверхности свариваемого металла, обеспечивая плотное соединение свариваемых деталей. Низкотемпературную сварку чугуна используют при заварке литейных дефектов деталей из серого чугуна, а также при заварке чугунных деталей в готовых изделиях в случаях их поломки, появления трещин и других дефектов.

В качестве присадки для заварки тонкостенных отливок применяются чугунные прутки НЧ-2, а для толстостенных - чугунные прутки УНЧ-2.

Для низкотемпературной пайки-сварки чугуна применяются специальные флюсы ФСЧ-2 и МАФ-1. Применяемые флюсы химически обрабатывают нагретую свариваемую поверхность от окислов, жиров и других загрязнений, увеличивают прочность сцепления наплавленного металла с основным, увеличивают жидкотекучесть расплавленного металла и защищают нагретую поверхность и расплавленный металл от кислорода и азота воздуха.

Состав флюсов для низкотемпературной пайки-сварки чугуна приведен в таблице ниже.

Процентный состав флюсов для низкотемпературной пайки-сварки чугуна
Состав, % Марка флюса
ФСЧ-2 МАФ-1
Бура плавленная 23 33
Сода кальцинированная - 12
Азотнокислый натрий 50 -
Селитра натриевая - 27
Углекислый литий 0,5 -
Углекислый натрий 26,5 -
Фтористый натрий - 12,5
Фторцирконий калия - 8,5
Окись кобальта - 7

Подготовка дефекта на чугуне под пайку-сварку

Разделка дефектного участка под низкотемпературную сварку производится фрезерованием, сверлением или строганием.

Место сварки предварительно зачищают до металлического блеска. Профиль разделки кромок сквозных и несквозных дефектов представлен на (рис. 1). Угол разделки составляет 70-90°. Неглубокие поры и шлаковые включения вырубают зубилом или удаляют абразивным кругом.

Профиль разделки дефекта под пайку-сварку

Рис. 1. Профиль разделки дефекта под пайку-сварку

  1. разделка несквозного дефекта
  2. разделка дефекта с применением подкладки из огнеупорного материала

Перед сваркой изделие подогревают горелкой до температуры 300-400° С. Изделия сложной формы нагревают в печи.

Устранения сквозных дефектов (трещин)

Схема устранения сквозных дефектов (трещин) показана на (рис. 2 а). При устранении засверленных дефектов (пористость, раковины) присадочный металл наносят по винтовой восходящей линии (рис. 2 б).

Схема устранения дефектов

Рис. 2. Схема устранения дефектов

  1. сквозных трещин
  2. засверленных дефектов

На нагретую наплавляемую поверхность равномерно наносится слой флюса. Место сварки нагревают горелкой до температуры 820-860° С, пламя должно быть строго нормальным. При этой температуре паста-флюс плавится, покрывая тонкой пленкой место сварки. Присадочный пруток также покрывают флюсом, расплавляясь, присадочный металл стекает на завариваемую поверхность и растекается по ней. Сварку производят левым способом. Расстояние между ядром пламени и концом прутка должно составлять 2-3 мм, угол между осью горелки и плоскостью детали - 20-30°.

После сварки изделие медленно охлаждают под слоем асбеста или в песке. Так как при данном способе основной металл не доводится до расплавления, то при пайке-сварке отсутствуют участки отбеленного чугуна и металл шва получается плотным, мягким и хорошо обрабатывается механическими способами.

Пайка-сварка чугуна газами-заменителями

При низкотемпературной пайке-сварке чугуна вместо ацетилена можно применять газы-заменители. При применении в качестве горючего газа пропан-бутана мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода пропан-бутана 60-70 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя берется нормальное. При толщине металла до 6 мм сварку выполняют за один проход, при толщине 9-12 мм - в два прохода. При использовании в качестве флюса ФСЧ-2 рабочая температура составляет 900-950° С. При такой температуре не исключено появление структур закалки в зоне термического влияния, поэтому указанный флюс имеет ограниченное применение. Его используют в тех случаях, когда допускается повышенная твердость наплавленного металла. Флюс МАФ-1 позволяет вести процесс низкотемпературной пайки-сварки при рабочей температуре 750-800° С.

Пайка-сварка чугуна латунными припоями

В некоторых случаях целесообразно применять вместо сварки пайку-сварку чугуна латунными припоями. Этот метод используют при ремонтной сварке. Преимущество пайки-сварки чугуна латунью по сравнению со сваркой плавлением заключается в том, что нагрев чугуна до температуры плавления латуни (850-900° С) существенно не изменяет структуры металла и не вызывает значительных термических напряжений.

Кромки детали толщиной до 25 мм скашивают под углом 45°, а при большей толщине рекомендуется ступенчатая разделка. При пайке-сварке латунью лучше, когда поверхности соединяемых кромок шероховаты.

Углерод с поверхности соединяемых кромок выжигают на глубину 0,2-0,15 мм двумя способами:

  1. соединяемые кромки детали покрывают пастой из железных опилок и борной кислоты и нагревают пламенем горелки
  2. кромки детали нагревают пламенем горелки, отрегулированным с избытком кислорода

В обоих случаях кромки деталей нагревают до 750-900° С. Наибольшее применение нашел второй способ.

Техника пайки-сварки

Техника пайки-сварки состоит в следующем:

  1. Кромки нагревают до красного цвета, посыпают флюсом и облуживают участками.
  2. Сварочное пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком кислорода.
  3. Деталь для пайки-сварки должна находиться в наклонном положении, пайку-сварку выполняют снизу вверх.
  4. Положение горелки и присадочного металла такое же, как при правом способе.
  5. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета 60-75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины.
  6. Для пайки-сварки применяют припой ЛОК 59-1-03, который обеспечивает получение более плотного паяно-сварного шва и обусловливает бездымный процесс его плавления.
  7. В качестве флюса используется бура (100%) или смесь 50% буры и 50% борной кислоты.

Низкотемпературная пайка-сварка чугуна латунными припоями

Низкотемпературная пайка-сварка чугуна латунными припоями протекает при температуре 700-750° С, при которой в чугуне не происходит структурных изменений. Это исключает опасность отбела чугуна и уменьшает возможность образования трещин. Пайку-сварку латунным припоем применяют при исправлении дефектов на обработанных поверхностях чугуна. Для пайки-сварки латунными припоями разработаны специальные флюсы фПСН-1 и ФПСН-2. Эти флюсы нейтрализуют действие свободного графита, частицы которого выступают на свариваемой поверхности и мешают ее смачиванию. В качестве припоя используется кремнистая проволока ЛОК 59-1-03, содержащая в среднем до 0,3% кремния. Для пайки-сварки изделий, к механическим свойствам которых предъявляются повышенные требования, применяется припой ЛОМНА 49-25-10-4-0,4, содержащий медь, олово, марганец, никель и до 0,6% алюминия. При пайке этим припоем металл паяно-сварного шва имеет цвет чугуна, твердость НВ 180-200 и временное сопротивление разрыву - 28-34 кгс/мм2.

Для пайки используется поверхностно-активный флюс марки ФПСН-2. Он содержит 45% борной кислоты, 22,5% углекислого лития, 22,5% соды кальцинированной и 10% солевой лигатуры. Его применяют в виде порошка или пасты. Флюс плавится при температуре 600- 650° С. Пайку выполняют обычной сварочной горелкой, работающей на ацетилене или газах-заменителях. Вначале при пайке-сварке слегка окисленным пламенем нагревают место наплавки до 450-500° С, а затем в разделку вводят флюс. Пайку-сварку начинают в момент плавления флюса, направляя пламя на прилегающие к разделке участки. Расплавленный флюс прутком припоя равномерно распределяют по всей поверхности завариваемого места; затем пламя направляют на конец прутка, расплавляют его и заполняют разделку металлом припоя. Наплавленный металл сразу же после сварки проковывают ручным медным молотком.

Опубликовано: 25-02-2014, 13:23