Технология сварки деталей из чугуна.

Чугун относится к трудносвариваемым материалам. Эти трудности обусловлены наличием большого количества свободного углерода и структурой. В процессе восстановления сваркой свободный углерод частично выгорает с образованием углекислого газа, который растворяется в расплавленном сплаве. Некоторая часть газа не успевает выделиться из сварного шва, что приводит к образованию пористости.

Чугун обладает высокой жидкотекучестью и очень быстро переходит из жидкой фазы в твердую, минуя пластическое состояние. При быстром охлаждении сварочной ванны в шве или околошовной зоне может образовываться цементит, обладающий высокой твердостью и практически нулевой пластичностью. Такое явление получило название отбела чугуна в процессе сварки. Отбел приводит, как правило, к возникновению больших внутренних напряжений и трещинам в сварочном шве или околошовной зоне.

Для получения качественного сварного соединения при восстановлении чугунных деталей необходимо выполнение особых мер и приемов, направленных в первую очередь на предварительный нагрев деталей до начала сварки, охлаждение наплавленного металла с заданной скоростью, использование специальных электродов с более низкой температурой плавления, чем основной материал, и пр.

Используют, в основном, два способа сварки чугуна: холодный и горячий.

Восстановление чугунных деталей холодной сваркой является получение швов с минимально возможным количеством малопластинных цементита и ледебурита.

В качестве электродных материалов используют металлы и сплавы, не образующие карбидов с углеродом (медь, никель).

Для сварки можно использовать один из серийных шланговых полуавтоматов. Техника сварки следующая. Трещины заваривают участками длиной 30 — 50 мм с проковкой и охлаждением каждого участка до температуры 50 — 60 °С. Заплаты на пробоины в деталях приваривают вразброс участками длиной 50 — 60 мм по контуру заплаты. Следующий участок на заплате начинают варить после проковки и охлаждения предыдущего до температуры 50 — 60 °С.

Горячая сварка чугуна. Эта сварка заключается в том, что деталь предварительно нагревают до температуры 650 — 680 °С в печи и в таком состоянии устраняют дефекты сваркой и наплавкой. Используют электродуговую и газовую сварку. В качестве присадочного материала применяют чугунные прутки марки А , химический состав которых характеризуется повышенным содержанием углерода и особенно кремния. Это необходимо для компенсации их угара при сварке и обеспечения полной графитизации металла шва.

В процессе сварки нельзя - допускать снижение температуры восстанавливаемой детали ниже 500 °С. После окончания сварки деталь охлаждают в специальных термосах или вместе с печью со скоростью 50 — 100 °С в час для нормализации и снятия внутренних напряжений.

При горячей сварке наблюдается наилучшее качество восстановления детали — сварной шов прочный, плотный, однородный по химическому составу и структуре, отсутствуют хрупкие структуры отбеленного чугуна. Однако высокая трудоемкость и стоимость восстановления, а также тяжелые условия труда сварщика ограничивают использование данного способа. По данной причине на авторемонтных заводах в настоящее время горячая сварка и наплавка деталей из чугуна практически не используется.