Сварка чугуна

Состав расплава при выплавке чугуна и условия его охлаждения определяют формирование структуры и свойства чугунов на основе железа с содержанием углерода от 2 до 5%. В соответствии с состоянием углерода различают следующие группы:

Серый чугун

Повышенное содержание углерода обычно ведет к образованию графита и придает поверхности излома матово-серый цвет.

1. Чугун с пластинчатым графитом DIN 1691 (GG/GGL) Обычно называется серым чугуном. Углерод содержится в виде пластинчатого графита. Группа материалов классифицируется в соответствии со значениями прочности. Свойства: низкая прочность на растяжение, отсутствие продольной деформации, как следствие, хрупкость, высокая прочность на сжатие, поддается механической обработке. Можно сваривать как детали чугун-чугун, так и чугун-сталь, лучше сваривается чугун с Niсплавами. В Германии серый чугун классифицируется по DIN 1691-85 «Чугун серый». Имеет обозначение GG – ХХ или ХХ HB (где ХХ – обозначает предел прочности при растяжении; ХХ HB - твердость по Бринеллю)

2. Чугун со сферическим графитом DIN 1693 (GGG) Добавка магния или церия придает графиту сферическую форму. Эта группа материалов отличается высокой прочностью при хорошей вязкости и пластичности. Поэтому называется пластичным чугуном. Чугуны GGG-сортов хорошо свариваются как в между собой, так и с NiFe-сплавами. В стандарте Германии DIN 1693-506-50 «Чугун нелегированный и низколегированный с шаровидным графитом». В названии марки буквы означают: G - "gegosen" (отлито), G - "gubeisen" (чугун), G - "globular" (шаровидный), 50 - минимальное значение предела прочности в МПа·10-1 (например, GGG-50).

Белый чугун

С помощью ускоренного охлаждения (например, в металлических кокилях) обычный процесс образования графита замедляется. Углерод находится в связанном состоянии в виде карбида железа Fe3C (цементита), являющегося метастабильной (нестабильной) твердой фазой. Цементит распадается на железо (феррит) и графит при направленном нагреве.

  1. Отбелённый чугун (GH) Белый затвердевший чугун – твердый, хрупкий и износостойкий, но с трудом поддающийся сварке. У оболочки отбелённого чугуна белой затвердевает только поверхность, стержень при этом остается серым.
  2. Ковкий чугун Связанный углерод в результате многодневного отжига выделяется в виде скоплений графита, называемых углем отжига.
    1. Черный ковкий чугун DIN 1692 (GTS) Отжиг в нейтральной печной атмосфере. Структура из феррита и графита в хлопьевидной форме. 
    2. Белый ковкий чугун DIN 1692 (GTW) Отжиг в обезуглероженной (окислительной) печной атмосфере; безграфитовая, ферритная поверхность, стержень содержит перлит и графит в хлопьевидной форме.
  3. Аустенитный чугун DIN 1694 (GG/GGL/GGG), специальное литье Стойкие к коррозии и перегреву чугуны с аустенитной матрицей и графитом в пластинчатой или сферической форме. В дальнейшем увеличивается прочность, устойчивость к трению и термостойкость. 

Особенности сварки чугуна.


Сварочный нагрев и последующее охлаждение настолько изменяют структуру и свойства чугуна в зоне сплавления и околошовной зоне, что получить сварные соединения без дефектов с необходимыми свойствами оказывается весьма затруднительно. В связи с этим чугун относится к материалам, обладающим плохой технологической свариваемостью.
Тем не менее, сварка чугуна имеет очень большое распространение как средство исправления брака чугунного литья, ремонта чугунных изделий, а иногда и при изготовлении конструкций.
Причины, затрудняющие получение качественных сварных соединений из чугуна:

  • Высокие скорости охлаждения металла шва и зоны термического влияния, соответствующие термическому циклу сварки, приводят к отбеливанию чугуна, т.е. появлению участков с выделениями цементита той или иной формы в различном количестве. Высокая твердость отбеленных участков практически лишает возможности обрабатывать чугуны режущим инструментом. 
  • Вследствие местного неравномерного нагрева металла возникают сварочные напряжения, которые в связи с очень незначительной пластичностью чугуна приводят к образованию трещин в шве и околошовной зоне. 
  • Интенсивное газовыделение из сварочной ванны, которое продолжается и на стадии кристаллизации, может приводить к образованию пор в металле шва. 
  • Повышенная текучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и формирование шва. 
  • Наличие кремния, а иногда и других элементов в металле сварочной ванны способствует образованию на ее поверхности тугоплавких окислов, приводящих к образованию «непроваров». 


Ремонтная дуговая сварка серого чугуна
Подготовка Тщательно очистите рабочую зону от загрязнений, удалите дефекты литья, песок, включения, прожоги, поврежденный или нарушенный слой металла. При подготовке трещин к ремонту предпочтительна "U" или "V"-образная разделка, угол 60-700. Для разделки рекомендуется применять электроды для строжки ChamferTrode 03/04. Предварительный подогрев Для мелких или сложнопрофильных деталей рекомендуется подогрев до 200°C - 300°C. Для массивных длинномерных секций, когда равномерный нагрев невозможен (только локальный нагрев) поддерживайте температуру детали близкой к температуре окружающей среды в течение всего процесса наплавки. Перед нанесением последующего слоя дождитесь остывания рабочей зоны. Сварка При отсутствии предварительного подогрева установите минимальную силу тока для снижения теплопередачи в материал основы, используйте сбалансированную технику сварки. Держите угол наклона электрода близкий к прямому, длину дуги минимальную, швы наносите продольные, длиной 2-3см. с проковкой ( не проковывайте тонкостенные детали). Поддерживайте температуру детали близкую к температуре окружающей среды, каждый последующий шов наносите после остывания рабочей зоны. Тщательно очищайте швы от шлака, дефектов и пр. Подогретые детали после сварки должны медленно остывать до комнатной температуры.
При сварке особо толстостенных деталей, подвергающихся большим нагрузкам, следует применять метод Casto-Guna.
Для герметизации поврежденных литых изделий (разлом из-за воздействия мороза) рекомендуется метод CastoFreeze. После ремонта сваркой негерметичная поверхность детали покрывается мягким припоем. Инструкции По сварке чугунов DVS выпущены следующие инструкции: Инструкция DVS 0602: сварка чугунов – Технология. Инструкция DVS 0602: сварка чугунов – Гарантия качества. Комментарии к таблице распределения Возможны комбинации материалов, приведенные в таблице. Механические свойства зависят от параметров сварки и теплового режима. При выборе специальной технологии, например, при высоких требованиях к прочности на растяжение или при сварке аустенитных чугунов и специального литья, мы всегда в Вашем распоряжении.

X
загрузка...