Зварювання чавунних деталей

Чавун в автомобільному виробництві досить значно поширений. Його використовують для виготовлення базових, корпусних та інших деталей, наприклад, блоків циліндрів, картерів маховиків, гальмівних барабанів, шківів, маточин коліс та ін. Найбільше поширення при відновленні чавунних деталей одержало електродугове зварювання.

Чавун належить до важко зварюваних матеріалів. Ці труднощі зумовлені присутністю великої кількості вільного вуглецю і структурою. В процесі відновлення зварюванням вільний вуглець частково вигоряє з утворенням вуглекислого газу, який розчиняється в розплавленому сплаві. Деяка частина газу не встигає виділитися із зварювального шва. що призводить до утворення пористості. Крім того, деталі з чавуну після експлуатації містять у порах (своєрідних капілярах) залишки масла., які при нагріві вигоряють і також сприяють утворенню пористості в металі шва. Це погіршує фізико-механічні характеристики зварного з'єднання.

Чавун має високу рідкотекучість і дуже швидко переходить з рідкої фази в тверду, минаючи пластичний стан. При швидкому охолодженні зварювальної ванни у шві або пришовній зоні може утворитися цементит, який має високу твердість і практично нульову пластичність. Таке явище одержало назву вибілювання чавуну в процесі зварювання. Вибілювання призводить, як правило, до виникнення великих внутрішніх напружень і тріщин у зварювальному шві або пришовній зоні.

Тому для одержання якісного зварного з'єднання при відновленні чавунних деталей необхідно вживати особливі заходи, спрямовані в першу чергу на попереднє нагрівання деталей до початку зварювання, охолодження наплавленого металу із заданою швидкістю, використання спеціальних електродів з більш низькою температурою плавлення, ніж основний матеріал, та ін.

Вибір способу і заходів зварювання чавунних деталей залежить від їх розмірів, форми, структури, характеру і розміщення дефекту, наявності тих або тих зварювальних матеріалів та інших факторів.

У ремонтному виробництві залежно від стану відновлюваної деталі використовують в основному два способи зварювання чавуну: холодний і гарячий.

Холодне зварювання чавуна найширше використовується при відновленні автомобільних деталей. За цього, способу використовують спеціальні зварювальні матеріали або визначені заходи.

Одним із основних завдань при відновленні чавунних деталей холодним зварюванням є одержання швів з мінімально можливою кількістю малопластичних цементиту і ледебуриту. Електродні матеріали для зварювання (наплавлення) без попереднього підігрівання деталі розроблювалися в напрямі одержання металу шва з достатнім ступенем пластичності, який не утворював би структур, що загартовуються, за великих швидкостей . охолодження.

Потрібна пластичність матеріалу шва досягається підбором електродного матеріалу з великим значенням межі текучості порівняно з основним матеріалом, а також завдяки зменшенню кількості вуглецю в наплавленому шарі (з підвищенням кількості вуглецю підвищується можливість утворення ледебуриту і мартенситу). Однак в процесі зварювання уникнути розбавлення присадного металу з основним не вдається, тому як електродні матеріали використовують метал і сплави, що не утворюють карбідів з вуглецем (мідь, нікель). Так, при зварюванні високонікелевими електродними матеріалами створюються сприятливі умови для дифузії нікелю в зону неповного розплавлення внаслідок великого градієнту концентрації цього елементу і значного коефіцієнта дифузії в рідкому розплаві порівняно з іншими елементами. Щоб попередити утворення карбідів на межі сплавлення, коли зварювання проводиться на режимах з погонною енергією (без наскрізного проплавлення) застосовують електродні матеріали з вмістом нікелю більш як 90%.

У ремонтному виробництві, для. відновлення чавунних деталей найбільшого поширення одержало механізоване зварювання самозахисним зварювальним дротом на основі нікелю ПАНЧ-11. що розроблений в ІЕЗ їм. Є.О.Патона АН України. Цей вид зварювання чавуну забезпечує високу якість і продуктивність, дає змогу відновлювати різні за формою і розмірами автомобільні чавунні деталі.