Способы сварки, обеспечивающие получение в наплавленном металле чугуна. При этих способах сварки чугуна необходимо обеспечить не только заданный состав наплавленного металла, но и определенную скорость охлаждения с тем, чтобы избежать образования в металле шва закалочных структур и появления трещин. Поэтому сварку чугунными электродами производят в большинстве случаев с предварительным подогревом изделий. Одним из наиболее распространенных способов сварки, при котором обеспечивается получение в наплавленном металле чугуна, является горячая сварка. Это самый старый способ сварки чугуна, принципиальные основы которого были заложены еще Н. Г. Славяновым.

Горячая сварка чугуна. Изделие подогревается до температуры 600-700° С. Дуговую или газовую сварку производят чугунными электродами. По окончании сварки изделие медленно охлаждают со скоростью не более 50-100° С/ч.

Развитие горячей сварки шло в направлении разработки оптимального состава чугунных электродов, увеличения производительности процесса, совершенствования техники сварки и нагрева. Отличительной чертой горячей дуговой сварки на современном этапе ее развития является применение электродов больших диаметров (12-14 мм) и повышенного сварочного тока (1200-1300 А). Сварку ведут при наличии большой жидкой ванны, что обеспечивает хорошие условия для удаления из расплава газов и неметаллических включений. Производительность сварки на передовых заводах достигает 8-10 кг/ч наплавленного металла. Дуговую горячую сварку применяют преимущественно при исправлении дефектов крупных размеров (площадью свыше 100 см) на необработанном или не полностью обработанном литье.

Газовая сварка уступает по производительности дуговой, однако в ряде случаев, особенно при ремонте дефектов сравнительно небольших размеров (до 100 см), применение ее оказывается более целесообразным. Газовой сваркой обычно исправляются дефекты сложных тонкостенных отливок, например блоков автомобильных моторов. В зарубежной практике чаще отдают предпочтение газовой сварке.

Основными недостатками сварки с предварительным подогревом, особенно с высокотемпературным, являются большая трудоемкость и тяжелые условия труда сварщиков. Однако высокое качество металла делает горячую сварку в ряде случаев единственно возможным способом исправления дефектов. Поэтому вопрос механизации этого процесса имеет важное значение.

Низкотемпературная сварка-пайка чугунной присадкой. Этот процесс появился сравнительно недавно, но уже получил распространение. Расплавляется только присадочный пруток и флюс, основной же металл не доводится до плавления. Подготовленная под сварку поверхность подогревается пламенем газовой горелки до 800-850° С, причем индикатором температуры служит флюс,

Расплавленный присаДочный материал (чугун определенного состава) не образует жидкой ванны, наплавка осуществляется отдельными каплями. Способ целесообразно применять для заварки некоторых дефектов, например мелких дефектов на обработанных поверхностях. Недостатками способа являются довольно сложная техника сварки и низкая производительность.

Известны также и другие способы сварки, обеспечивающие в наплавленном металле получение чугуна, как, например, способ сварки чугунными электродами по слою гранулированной шихты, сварка электродами с графитизирующим покрытием и некоторые другие. Однако эти способы не нашли широкого применения из-за сложной техники и нестабильности качества сварки.

Механизированная сварка чугуна порошковой проволокой. В последнее время все чаще при ремонте дефектов отливок предъявляется требование однородности наплавленного металла с основным. Это требование становится особенно актуальным в связи с быстрым развитием химического машиностроения.

Существующие способы ручной дуговой сварки чугуна чугуном часто не могут быть применены, поскольку не обеспечивают требуемого качества и имеют низкую производительность. При разработке нового способа сварки, отвечающего современным требованиям, было установлено, что изменяя состав металла шва, можно избежать образования ледебурита не только в шве, но и на границе сплавления, где тонкий слой жидкого металла не участвует в конвективном перемешивании. Например, если скорость охлаждения металла в интервале температур 1200-1000° С составляет примерно 25° С/с, достаточно иметь в шве 4,5-5% С и 4-4,5% Si, чтобы ледебурит на границе сплавления не появился. Для предотвращения образования мартенсита в сварных соединениях достаточно обеспечить охлаждение металла околошовной зоны со скоростью менее 3,5-4° С/с.

В результате исследований намечен состав наплавленного металла, обеспечивающего отсутствие отбела при сварке как без предварительного подогрева, так и с подогревом. Разработаны составы порошковых проволок, которые позволили не только получить требуемый состав наплавленного металла, но и механизировать процесс сварки. Наплавляемый металл близок по структуре и свойствам к основному металлу. В большинстве случаев дополнительной защиты зоны дуги не требуется.

В настоящее время в промышленности применяют порошковые проволоки марок ППЧ-1, ППЧ-2 и ППЧ-3 соответственно для сварки без предварительного подогрева, с подогревом до температуры 300-400° С и для горячей сварки. Механизированная сварка чугуна порошковой проволокой высокопроизводительна. При наиболее распространенных режимах (скорость подачи проволоки 150-250 м/ч, сила тока 350-450 А, напряжение дуги 32-36 В) наплавляется 4-8 кг металла в 1 ч. При горячей сварке (скорость подачи 450-500 м/ч, сила тока 600-700 А, напряжение

дуги 35-37 Ё) произвоДиТёЛЬнбсТЬ Возрастает до 15-20 кг/ч наплавленного металла.

Механизированный способ сварки и наплавки чугуна порошковыми проволоками, особенно марок ППЧ-2 и ППЧ-3, нашел широкое применение в машиностроительной и металлургической промышленности. Проволокой ППЧ-2 исправляют дефекты литья с местным или общим подогревом. С помощью этой проволоки заваривают раковины больших размеров, недоливы, сквозные отверстия в толстостенных отливках - станинах, корпусах турбин, шпиндельных барабанах станков и других деталях. Наиболее широкое применение проволока ППЧ-2 нашла в металлургической промышленности при восстановлении чугунных сменных деталей сталеразливочного оборудования (изложниц, поддонов и др.). Проволока ППЧ-3 применяется в станкостроении при горячей заварке раковин станин тяжелых станков и других крупных отливок.

Порошковые проволоки для сварки чугуна имеют сравнительно невысокую стоимость, так как в их состав входят недорогие и недефицитные компоненты. Это обстоятельство, в сочетании с высокой производительностью, обеспечивает низкую стоимость наплавленного металла.

Контактная сварка. Сварка разработана главным образом для соединения чугунных труб и выполняется с оплавлением и предварительным подогревом концов труб с целью предупреждения образования закалочных структур. Структура исходного чугуна оказывает влияние на качество сварки. Удовлетворительные результаты получаются при сварке изделий из чугуна с мелким графитом, например труб центробежной отливки. По качеству сварные соединения не уступают основному металлу. В зоне сварного соединения в ряде случаев не обнаруживается структурно свободный цементит, тогда как до сварки в металле труб он встречается в значительных количествах. Сварные соединения получаются достаточно плотными. Разработаны режимы сварки труб различного диаметра (табл. 9-25). Изготовлены и успешно внедрены на заводах специализированные установки для контактной сварки чугунных труб.

Электрошлаковая сварка. Способ характеризуется применением таких режимов, при которых скорость охлаждения наплавленного металла значительно меньше, чем при дуговой сварке. Отмеченное обстоятельство позволяет успешно использовать этот способ для сварки чугуна. При этом можно обеспечить сварное соединение с хорошей обрабатываемостью и высокими механическими свойствами без предварительного подогрева изделия. В качестве электродов используют пластины и стержни различных размеров, близкие по составу к основному металлу или имеющие несколько повышенное по сравнению с ним содержание элементов графитизаторов. Сварку можно также выполнять неплавящимся электродом, при этом в качестве присадки исполь-