Разработка технологического процесса ручной дуговой сварки

При разработке технологического процесса сварки необходимо в зависимости от марки, механических свойств, размеров и типа соединения свариваемых деталей выбрать тип и марку электрода, определить разделку кромок, диаметр электрода, род и силу сварочного тока, марку источника питания электрической дуги и его схему.

Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом — дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в металлическую ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварочный шов. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку.

Электроды для ручной сварки представляют собой стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень изготовляют из сварочной проволоки повышенного качества. Сварочную проволоку всех марок в зависимости от состава разделяют на три группы: низкоуглеродистая, легированная и высоколегированная.

Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях — нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом.

Технологические процессы сварки занимают ведущее место при производстве изделий, поскольку с их помощью изготавливают почти 70 % всех деталей. Большое разнообразие форм и размеров деталей обусловливает необходимость применения в производстве разных видов сварки.

Ручную дуговую сварку выполняют, как правило, металлическими электродами при питании дуги постоянным или переменным током. Электрическая дуга постоянного тока более стабильна, кроме того, эту сварку можно проводить при прямой или обратной полярности, присоединяя в первом случае к детали плюс источника энергии, а к электроду — минус, а в другом случае — наоборот. Обратная полярность позволяет уменьшить глубину проплавления детали, поскольку на положительном электроде выделяется тепла на 20 % больше, нежели на отрицательном. Поэтому детали толщиной менее 3 мм необходимо сваривать.

При изготовлении деталей дуговой сваркой возникают следующие нежелательные последствия: окисляется металл, поглощается азот, выгорают легирующие добавки, происходят объемные и структурные превращения, что приводит к короблению деталей, нарушению термической обработки и снижению твердости.

Окисление металла понижает механические свойства и пластичность наплавленных или сваренных участков.

Поглощение азота за счет образования нитрида железа, марганца и других элементов увеличивает прочность сварного шва, однако резко уменьшает его пластичность.

Для уменьшения отрицательного влияния рассмотренных явлений на изготавливаемые детали сварку или наплавку выполняют электродами с обмазкой.

При выборе электродов необходимо учитывать их назначение. Если электроды применяют для сварки деталей из конструкционных сталей, их выбирают исходя из условий максимального приближения качества и свойств материала шва к металлу изготавливаемой детали, чтобы твердость была одинаковой на всех участках.

При сварки деталей из легированных сталей основным критерием является твердость наплавленного слоя и износостойкость.

Технология ручной дуговой сварки

Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях (рис. 1) — нижнем, вертикальном, горизонтальным, потолочном, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом.

Рис. 1. Виды сварных швов

Производительность процесса в основном определяется сварочным током. Однако ток при ручной сварке покрытыми электродами ограничен, так как повышение тока сверх рекомендованного значения приводит к разогреву стержня электрода, отслаиванию покрытия, сильному разбрызгиванию и угару расплавленного металла.

Выбор режима. Под режимом сварки понимают совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварки.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положения шва в пространстве.

Примерное соотношение между толщиной металла S и диаметром электрода d_э при сварке в нижнем положении шва составляет:

Сила тока в основном зависит от диаметра электрода, но также зависит и от длины его рабочей части, состава покрытия, положения в пространстве сварки.

Чем больше ток, тем больше производительность, т. е. большее количество наплавленного металла:

где Q — количество наплавленного металла; α_н — коэффициент наплавки, г/(А·ч);

Однако при чрезмерном токе для данного диаметра электрода, электрод быстро перегревается выше допустимого предела. Это приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию. При недостаточном токе дуга неустойчива, часто обрывается, в шве могут быть непровары. Величину тока приблизительно можно определить по следующим формулам:

при сварке конструкционных сталей для электродов диаметром 3—6 мм:

где d_э — диаметр электрода, мм.

Сварку швов в вертикальном и потолочном положениях выполняют, как правило, электродами диаметром не более 4 мм. При этом сила тока должна быть на 10—20% ниже, чем для сварки в нижнем положении. Напряжение дуги изменяется в сравнительно узком интервале 16—30 В.

Техника сварки. Дуга — мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка возникает во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает в себя три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода и возникновение устойчивого дугового разряда.

Дуга может возбуждаться двумя приемами: касанием конца электрода к свариваемому изделию и отводом от изделия перпендикулярно вверх на расстояние 3—4 мм (рис. 2), или быстрым боковым движением электрода к свариваемому изделию и отводе электрода от изделия («чирканьем» электродом по изделию, подобно зажиганию спички). Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, иначе он приваривается к изделию. Второй способ удобнее, но неприемлем в узких и неудобных местах.

Рис. 2. Методы зажигания дуги: а — боковым движением; б — касанием электрода

В процессе сварки необходимо поддерживать определенную длину дуги, которая зависит от марки и диаметра электрода. Ориентировочно нормальная длина дуги должна быть в пределах

где L_д — длина дуги, мм; d_э — диаметр электрода, мм.

Длина дуги значительно влияет на качество сварки. Короткая дуга горит устойчиво и обеспечивает получение высококачественного сварного шва, так как расплавленный металл быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. Кроме этого, сварка на длинной дуге электродами с покрытием основного типа, приводит к пористости металла шва. Для правильного формирования шва при сварке плавящимся электродом необходимо электрод по отношению к поверхности свариваемого металла держать наклонно, под углом 15—20° от вертикальной линии. Изменяя угол наклона электрода, можно регулировать глубину расплавления основного металла и влиять на скорость охлаждения сварочной ванны. На рис. 3 показано влияние наклона электрода и наклона свариваемого изделия на глубину проплавления основного металла.

Рис. 3. Влияние наклона электрода и наклона свариваемого изделия на глубину проплавления основного металла: а — сварка углом вперед; б — сварка углом назад; в — сварка вертикальным электродом под уклон; г — сварка вертикальным электродом на подъем; д — сварка вертикальным электродом горизонтальной поверхности

Кроме длины дуги на качество сварного шва также влияет величина сварочного тока, напряжение и темп сварки. Внешний вид получаемого сварного шва при отклонении от нормальных режимов показан на рис. 4.

Читать еще: Свидетельство об аттестации сварочной технологии

Рис. 4. Зависимость сварного шва от напряжения, тока и темпа сварки

В процессе сварки электроду сообщается движение в трех направлениях.

Первое движение— поступательное, по направлению оси электрода. Этим движением поддерживается постоянная (в известных пределах) длина дуги в зависимости от скорости плавления электрода.
Второе движение — перемещение электрода вдоль оси образования валика шва. Скорость этого движения устанавливается в зависимости от тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов. При отсутствии поперечных движений электрода получается так называемый ниточный валик, на 2—3 мм шире диаметра электрода, или узкий шов шириной е = 1,5dэ.
Третье движение— перемещение электрода поперек шва для получения шва шире, чем ниточный валик, так называемого уширенного валика.

Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика. Широкие швы (e = (1,5 – 5)dэ) получают с помощью поперечных колебаний, изображенных на рис. 5. На примере этих основных колебательных движений в табл. 1 приведены движения электрода при различных видах сварки.

Рис. 5. Схема движения конца электрода при ручной электродуговой сварке

При сварке тонких листов накладывают узкий валик (шириной 0,8—1,5 диаметра электрода) без поперечных колебаний. В других случаях (при сварке толстых листов) применяют уширенные валики. Колебательные движения улучшают прогрев кромок шва, замедляют остывание ванны наплавленного металла, обеспечивают получение однородного шва и устраняют непровар его корня.

Таблица 1. Примеры движения электрода при различных видах сварки

Методическая разработка письменной экзаменационной работы на тему: Технология сборки и ручной дуговой сварки стола из стали Ст3

Как организовать дистанционное обучение во время карантина?

Помогает проект «Инфоурок»

2.Расчетно-технологическая часть 6

3.Оборудование для газовой сварки 17

4. Охрана труда, техника безопасности и противопожарная 21

Список литературы 24

1.Сборочный чертеж стола – формат А1

Современный технически прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства.

Сварка высокопроизводительный процесс изготовления неразъёмных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводах, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций. Сварка — такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, литьё, ковка, штамповка. Большие технологические возможности сварки обеспечили её широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолётов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развитей ракетостроения, атомной энергетике, радиоэлектроники.

Цель и задачи данной выпускной квалификационной работы заключаются в изучении основ сварки и резки металлов, освоении технологии изготовления стола, включая подбор сварочных материалов, сварочного оборудования, в выборе режимов сварки и контроля качества выполненных работ.

Стол – это предмет мебели, который имеется практически в каждом доме, и несёт определённые функции. Их используют как поверхность для приготовления еды и обедов, а также для работы или просто элегантного дополнения интерьера. Кроме того, они отличаются материалами, из которых произведены и типом конструкции.

Сварочный стол представляет собой верстак, предназначенный для помещения сварочных деталей, их фиксации и различных манипуляций.

Столы сварщика имеют большой перечень в номенклатуре изделий, как правило, выделяют следующие разновидности:

сварочные столы с элементами механизации;

Это означает, что стол может быть оснащен слотами для установки сверлильных или шлифовальных, заточных станков.

Так же все перечисленные станки могут быть сразу включены в исполнение стола.

сварочные столы с элементами механизации;

Так же все перечисленные станки могут быть сразу включены в исполнение стола.

Технические характеристики стола:

— Габаритные размеры стола: высота — 600 мм; длина — 760 мм; ширина 500мм

— Типы швов: Н1-20/50, Т1-∆4, С2.

— Толщина метала: 3мм

— Марка метала или сплава: сталь 3

— Требования к сварным соединениям:

Сварные швы по ГОСТ 1050-80

1.2 Характеристика метала по свариваемости

Свариваемость – это способность материала образовывать швы схожие с основным металлом.

Таблица 1.1 — Химический состав и механические свойства стали Ст3

Определение класса свариваемости.

Ст3-низкоуглеродистая содержит углерода до 0,22%, относится к 1 классу свариваемости, т.е. сваривается хорошо в любых условиях. Низкоуглеродистые стали рекомендуют варить переменным током, поэтому я выбрал трансформатор ТС-300.

2.1 Выбор способа сварки.

Назначение вида сварки в значительной степени определяется свариваемостью материала заготовок, степенью ответственности изделия производительностью сборочно-сварочного процесса. Выбрана ручная дуговая сварка.

Сущность способа заключается в действии тепла дуги на плавление электродного и основного металла. За счет компонентов обмазки происходит защита шва в виде шлака, всплывающего над жидким металлом.

2.2Выбор сварочного оборудования.

Углеродистые стали можно варить на переменном и постоянном токах. Для сварки поддона выбран сварочный трансформатор ТС-300 в соответствии с рисунком 2.1

Из всевозможных видов промышленного оборудования самым распространенным является сварочный трансформатор. Устройство и принцип действия сварочного трансформатора призвано и регулировать силу тока, путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками. Именно для этого и предусмотрена движущаяся часть конструкции. Вращение рукоятки и сведение катушек друг к другу приводит к увеличению сварочного тока. Обратное вращение и разведение обмоток способствует понижению силы тока. Это происходит за счет изменения магнитного сопротивления, вследствие чего и возможна быстрая регулировка напряжения, позволяющая подбирать сварочный ток в зависимости от толщины стали и положения шва.

Рисунок 2.1- Схема сварочного трансформатора

Таблица 2.1 — Техническая характеристика трансформатора

Номинальный сварочный ток, А

Пределы регулирования тока, А

Номинальное напряжение, В

Напряжение холостого хода, В

Напряжение сети, В

Номинальный режим работы (ПР), %

Номинальная мощность, кВА

Коэффициент мощности (cosY)

Подготовка металла к сварке.

— Я очистил заготовки от ржавчины, грязи ,масла и пятен щеткой по металлу

— разрезал по размерам все заготовки болгаркой

— кромки деталей зачистил на 20 мм от края

Таблица 2.2 — Подготовка кромок к сварке

2.4 Сборка конструкции.

Сборка поддона полная на прихватках:

Ширина прихватки B =(3-4) S =(3-4)*3=9-12 mm .

Детали поддона нужно прихватить в местах соединения. Ширина прихватки В = 10мм

2.5 Выбор показателей режима сварки.

Режим сварки — это совокупность показателей, определяющая характер сварки. К нему относятся четыре основных показателя и четыре дополнительных

диаметр электрода — с1 _эл , мм

сила сварочного тока — I _CB , А

I св = K * d , где «к»- коэффициент, зависящий от диаметра электрода

напряжение дуги — U _д , В; напряжение дуги равно 18-28 В безопасное и достаточное для устойчивого горения дуги.

скорость сварки — V м/ч Дополнительные показатели: -тип электрода

-род и полярность тока — постоянный и переменный -температура подогрева и режим термообработки

а) Выбор основных показателей.

Выбор диаметра электрода.

1. При сварке листов толщиной до 4мм диаметр электрода равен толщине металла. Сварку труб рекомендуют выполнять в несколько проходов.

2. При сварке листов большей толщины применяются электроды диаметра 5- 6мм или многослойную сварку электродами меньших диаметров

3. Диаметр электрода больше 6мм для ручной дуговой сварки не применяется

4. При сварке вертикальных швов диаметр электрода не более 4мм (реже 5мм)

5. При сварке потолочных швов диаметр электрода не более 4мм

6. При сварке многослойных швов первый слой варится меньшим диаметром, чем последующие.

Таблица 2.3 — Определение количества проходов при сварке

— Выбор силы сварочного тока. Сила сварочного тока зависит от диаметра электрода, от химического состава основного металла и от положения в пространстве.

Читать еще: Технологическая карта сварных швов

Так как для d _эл =3 К=30, Ток определяется по формуле: I _СИ = К • d =3-30=90 (А)

Таблица 2.4 — Сила тока

Напряжение в дуге зависит от длины дуги, чем больше длина дуги тем выше в ней напряжения.

Длина дуги должна быть от ½ d _эл до d _эл . U _д = 18-28В .

Скорость сварки зависит от толщины основного металла, химического состава и положения в пространстве.

Выбор дополнительных показателей.

Выбор типа электрода. Тип электрода я выбираю по прочности стали 370-470 МПа. Тип Э42.

В ыбор марки э лектрода . Этому типу соответствует марка АНО-6, МР-3

Я выбрал марку МР-3.

Род и полярность тока. Электродом МР-3 варят постоянным и переменным током во всех пространственных положениях.

Температура подогрева и термообработка.

Таблица 2.5 – Показатели режима сварки

2.6 Процесс сварки.

Я зажигаю дугу «спичкой» (отрыв от кривой).

В процессе сварки сварщик выполняет три движения одновременно:

1.Подача в сварочную ванну со скорость плавления электрода

2.Вдоль сварного соединения с определенной скоростью. В результате двух движений образуется ниточный валик.

3.Колебательные движения с целью уширения валика (2-3 d ), в соответствии с рисунком 2.2

Рисунок 2.2 — Схема колебательных движений электродом

Вид колебательного движения зависит от формы подготовки кромок, от положения в пространстве и от химического состава металла

— Положения электрода в пространстве:

Нижнее положение — электрод наклоняется в сторону движения на (15-30) от вертикали в соответствии с рисунком 2.3

Рисунок 2.3 — положение электрода в пространстве

а) для малых диаметров — прекратить подачу в сварочную ванну.

б) для больших диаметров — медленно приподнять электрод.

Нельзя резко обрывать дугу.

Таблица2.6 — Заполнение швов по длине и сечению

2.7 Контроль качества сварных швов

-несоответствие размеров сварочного шва требованиям чертежа.

-смещение шва от центра соединения.

-продольные и поперечные трещины.

Все сварные швы сначала проверяют визуально.

Внешним осмотром выявляют: несоответствие геометрических размеров, проектных (размеры швов определяются специальными шаблонами); подрезы; не провар в корне соединения; поверхностные трещины (продольные и поперечные); наружные газовые поры; чешуйчатость и неравномерность шва; недоплавленные кратеры; коробление изделия или отдельных его элементов.

Внешний осмотр эффективен только тогда, когда он производится квалифицированным контролером. Этому осмотру подвергаются все сварочные конструкции, независимо от ответственности

3.Оборудование для газовой сварки .

При газовой сварке вместо источника электропитания используются ацетиленовый генератор или баллонный газ, а вместо электродержателя — горелка или резак.

Чаще всего в качестве источника теплоты используют ацетилен. Горючими также могут быть метан, пропан, бутан, их смеси. Реже используются такие горючие вещества, как бензин, керосин. Окислителем выступает кислород.

Ацетилен даст наилучшее качество пламени. При его применении не нужен окислитель. Ацетилен может подаваться из баллонов или ацетиленового генератора. Более безопасно и надежно использование ацетиленового генератора, где источником ацетилена является карбид кальция. Из 1 кг этого вещества получают порядка 250 дм 3 ацетилена; для разложения 1 кг карбида кальция необходимо 10-20 дм 3 воды (метод гидролиза).

Жидкое горючее — это, как правило, смесь бензина и керосина, взятых в равном соотношении. Перед использованием это топливо фильтруют.

Заменители ацетилена делятся на сжиженные (пропан, бутан, пропан-бутановая смесь) и сжимаемые (метан, природный, нефтяной и коксовый газы). Это топливо поступает с наполнительных станций в баллонах.

Кислород применяется только чистый. Он поступает в сжатом состоянии в баллонах. При работе с кислородом нужно соблюдать особые меры безопасности.

В комплект оборудования для газовой сварки входят регуляторы давления, баллоны, расходомеры, подогреватели с осушителями газа, электромагнитные клапаны, смесители газа и др.

Регулятор давления — это редуктор в сочетании с манометром. Он предназначен для автоматического поддержания рабочего давления газа. Если при сварке используется защитный инертный газ, то применяют регуляторы типа АР. В других случаях пользуются кислородными (ДКД) и углекислотными (У) регуляторами давления.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ.

Цель работы − изучить влияние способа сварки на качество сварных соединений. По- лучить практические навыки разработки технологического процесса сварки чугуна.

Оборудование, приборы и материалы

1. Источник питания с постоянным током для ручной дуговой сварки

2. Муфельная печь (сварочная горелка с газооборудованием)

3. Электроды для горячей сварки чугуна (ЭЧ-1, ЭВЧ-3, ЭЧ-2)

4. Электроды для холодной сварки чугуна (ОЗЧ-2) 50 мм, толщиной 3…4 мм´

5. Чугунные пластины

6. Мерительный инструмент (радиусомер, штангенциркуль, линейка)

Ход работы

I .Теоретическая часть

Чугуном называют сплавы железа с углеродом, содержание углерода в которых превышает 2%. Широко применяемые марки чугунов обычно содержат 2,5..4% углерода, 1…5% кремния, до 2% марганца, а также примеси фосфора и серы. В состав специальных чугунов входят легирующие добавки: ванадий, молибден, никель, титан, хром и др. Температура С.°плавления чугунов зависит от их химического состава и примерно составляет 1200…1250. Структура чугуна зависит от скорости охлаждения и содержания в нем углерода и легирующих примесей. По структуре чугуны разделяют на белые и серые.

Белый чугун получил свое название от вида излома, который имеет белый или светло- серый цвет. Углерод в нем находится в химически связанном состоянии в виде цементита Fe3С. Цементит хрупок и обладает высокой твердостью, поэтому белый чугун не поддается механической обработке, для изготовления изделий применяется редко и сварке не подлежит. Из белого чугуна путем специальной термической обработки (длительная выдержка С) получают ковкий чугун. По механическим свойствам он пластич-°при температуре 1000 нее белого чугуна.

Ковкий − это условное название, чугуны не используют в виде поковок, они практически не куются.

Высокопрочные чугуны получают добавлением в сплав некоторых легирующих элементов (магния, церия и др.).

Серый чугун содержит в своем составе почти весь углерод в виде графита, поэтому излом его имеет серебристо-серый цвет.

Чугун маркируют по буквенно-цифровой системе: первые буквы (С, К и В) обозначают серый, ковкий и высокопрочный чугун соответственно; вторая буква (Ч) обозначает чугун.

В сером чугуне две цифры указывают на временное сопротивление. Например, в марке СЧ 12-28 буквы СЧ обозначают серый чугун, 12 − временное сопротивление при растяжении, σв, МПа (кгс/мм2 ), 28 − временное сопротивление при изгибе, σизг, МПа (кгс/мм2 ).

В обозначениях ковкого и высокопрочного чугунов после буквенной маркировки (КЧ и ВЧ) первые две цифры также обозначают временное сопротивление, а вторые две − относительное удлинение, δ, %. Например, КЧ 35-10 (ковкий чугун с временным сопротивлением не менее 350 МПа и относительным удлинением не менее 10%).

СВАРИВАЕМОСТЬ ЧУГУНА

Чугун относится к материалам, обладающим плохой технологической свариваемостью. Основные трудности при сварке обусловлены высокой склонностью его к отбеливанию, т.е. появлению участков с выделениями цементита, а также образованию трещин в шве и околошовной зоне. Кроме того, чугун имеет низкую температуру плавления (1200…1250° С) по сравнению со сталью и быстро переходит из жидкого состояния в твердое. Это вызывает образование пор в шве, поскольку интенсивное выделение газов из сварочной ванны продолжается и на стадии кристаллизации. Повышенная жидкотекучесть чугуна ,затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и усложняет формирование шва. Вследствие окисления кремния на поверхности сварочной ванны возможно образование тугоплавких оксидов, что может привести к непроварам.

При выборе способа сварки чугуна необходимо учитывать следующие особенности:

− высокая его хрупкость при неравномерном нагреве и охлаждении может вызвать появление трещин в процессе сварки;

− ускоренное охлаждение приводит к образованию отбеленной прослойки в около

— шовной зоне и затрудняет его дальнейшую механическую обработку;

− сильное газообразование в жидкой ванне может вызывать пористость сварных швов;

− высокая жидкотекучесть чугуна обусловливает необходимость в ряде случаев под- формовки.

СПОСОБЫ СВАРКИ ЧУГУНА

Сварку чугуна применяют при ремонтно-восстановительных работах и для изготовления сварно-литых конструкций. Чугун сваривают преимущественно при устранении дефектов литья в чугунных отливках до и после механической обработки, а также при ремонте де- талей.

Читать еще: Технология сварки газом

К сварным соединениям чугунных деталей в зависимости от условий эксплуатации предъявляются различные требования – от декоративной заварки наружных дефектов до по- лучения соединений, равнопрочных с основным металлом.

Чугун можно сваривать дуговой сваркой покрытыми или угольным электродом, порошковой проволокой, газовой сваркой и другими способами.

Наиболее часто способы сварки чугуна классифицируют по состоянию свариваемой детали. В зависимости от температуры предварительного подогрева различают сварку с подогревом (горячую сварку) и без подогрева (холодную сварку).

Горячую дуговую сварку чугуна применяют в случаях, когда металлом шва должен быть чугун, по своим свойствам приближающийся к свойствам основного металла детали.

Холодную дуговую сварку чугуна выполняют на обрабатываемых и обработанных поверхностях деталей, когда дефекты литья незначительны или средних размеров, когда они несквозные или сквозные, но небольшой протяженности и, наконец, когда наплавляемый металл не предусмотрен в виде чугуна. При холодной сварке свариваемые детали не подвергают предварительному нагреву.

ГОРЯЧАЯ СВАРКА ЧУГУНА

Технологический процесс состоит из механической обработки под сварку, формовки свариваемых деталей, предварительного подогрева, сварки и последующего медленного охлаждения.

Подготовка под сварку дефектного места заключается в тщательной его очистке от загрязнений и в разделке свариваемых кромок. При сварке сквозных трещин или заварке дефектов, находящихся на краю деталей, необходимо применять графитовые формы, предотвращающие вытекание жидкого металла из сварочной ванны. Формы изготавливают из графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, которая состоит из кварцевого песка, замешанного на жидком стекле. Кроме того, формы можно скреплять в опоках формовочными материалами, применяемыми в литейном производстве.

Детали и чугунные отливки нагревают до температуры 600…650°С (в зависимости от формы детали, дефекта, способа сварки). Сварку выполняют чугунными электродами марки 7 ЭЧ-1, ЭВЧ-3. Сварку ведут постоянным током обратной полярности. Подогрев необходим для того, чтобы после сварки происходило равномерное охлаждение, что способствует ликвидации трещин и пористости за счет увеличения времени существования жидкой ванны и лучшей дегазации ее, уменьшение температурного градиента и термических напряжений

Для горячей сварки чугуна можно использовать дуговую сварку угольным электродом. Сварка ведется постоянным током прямой полярности. Диаметр электрода и силу сварочного тока выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей. В качестве присадочного материала используют прутки марок А и Б.

Во время сварки следует непрерывно поддерживать значительный объем расплавлен- ного металла в сварочной ванне и тщательно перемешивать его концом электрода или при- садочного стержня.

Основными недостатками горячей сварки чугуна являются большая трудоемкость процесса и тяжелые условия труда сварщиков.

ХОЛОДНАЯ СВАРКА ЧУГУНА

Сварка чугуна без подогрева изделия применяется шире, чем с подогревом. Подготовка поверхности дефектов к заварке заключается в сверлении, зачистке, фрезеровании и т.д. до получения чистой поверхности основного металла.

Разделку краевых дефектов осуществляют таким образом, чтобы предупредить сколы при механической обработке. При сварке без предварительного нагрева дефекты, расположенные друг от друга на расстоянии более чем 20 мм, вырубают или высверливают порознь, 8 при более близком расположении – производят сплошную вырубку дефектного участка. Разделка кромок зависит от толщины детали. При глубине дефекта 5…7 мм вырубают фаску с углом раскрытия 70…80º. В местах, доступных для сварки с двух сторон, производят Х- образную разделку кромок. Зазор b составляет 0…3 мм, притупление с − 0…3 мм.

По концам несквозной трещины просверливают отверстия глубиной 2…4 мм, а по концам сквозной трещины – на всю глубину сверлом диаметром 6…10 мм.

Наплавку ведут через центр разделки, а затем наплавляют валики на правой и левой ее частях.

Трещины, сколы разделывают (V-образная разделка кромок) для односторонней сварки.

На практике используют несколько разновидностей холодной сварки: стальными, медно-железными, медно-никелевыми, железо-никелевыми, никелевыми и другими электродами.

Способ сварки чугуна с помощью шпилек применяется для восстановления ответственных изделий, работающих при значительных нагрузках и не требующих обработки после сварки. Сварка комбинируется с механическим усилением зоны сплавления путем ввертывания в металл изделия стальных шпилек, которые связывают металл шва и основной металл, разгружая хрупкую закаленную прослойку в зоне сплавления.

Диаметр шпилек составляет 6…8 мм. Максимальное их количество по площади не должно превышать 25% площади излома детали. Высота шпилек над поверхностью металла − не более 4…6 мм, глубина ввертывания − 1,5 диаметра шпильки.

Для сварки используются электроды диаметром 3…4 мм любой марки, обеспечивающие мягкий наплавленный металл. Сварку ведут на малой силе сварочного тока (100…120 А) для обеспечения малой глубины проплавления чугуна и минимального нагрева изделия, что уменьшает отбеливание и предотвращает появление трещин.

Вначале кольцевыми швами обвариваются ввернутые шпильки. Обварку производят вразброс, чтобы получить более равномерный нагрев детали. Затем наплавляют отдельными 9 валиками участки между обваренными шпильками. Длина каждого валика не должна превышать 100 мм. Второй слой валиков наносят перпендикулярно к направлению валиков первого слоя. После наплавки кромок заваривают разделку трещины. Для ускорения заварки трещины вводят дополнительные металлические связи (в виде прутков). Сварка с применением шпилек может выполняться в любом пространственном положении.

Сварное соединение, полученное холодной сваркой, неоднородно. Оно состоит из наплавленного металла, зон сплавления и термического влияния. Размер зоны сплавления за- висит от диаметра электрода (3…6 мм – по размеру завариваемого дефекта).

Применяя медно-никелевые (марки МНЧ-2) и медно-стальные (марки ОЗЧ-2) электроды, получают наплавленный металл, легко поддающийся механической обработке. Наплавку образуют однослойной или многослойной укладкой валиков.

Для сварки чугуна наиболее часто используют электроды марок МНЧ-1, МНЧ-2, ЦЧ- 4, ОЗЖН-1 и др.

Стальные электроды марки ЦЧ-4 (на основе проволоки из низкоуглеродистой стали с карбидообразующим покрытием) применяют при ремонте неответственных чугунных изделий небольших размеров с малым объемом наплавки, не требующих после сварки механической обработки.

Сварку стальными электродами с защитно-легирующими покрытиями выполняют с V- или X-образной разделкой кромок. Для устранения неравномерного разогрева детали сваривают отдельными участками вразбивку. Длина этих участков сварного шва не должна превышать 100…120 мм. После сварки участкам дают возможность остыть до температуры60…80°С. Наилучшие результаты получают при сварке электродами с покрытием маркиУОНИ-13/45 постоянным током обратной полярности.

Медно-железные электроды применяют для заварки отдельных дефектов или небольших несплошностей, создающих течи на отливках ответственного назначения, в том числе и работающих под давлением.

Наиболее совершенные из них − электроды марки ОЗЧ-2, представляющие собой медный стержень диаметром 4…5 мм, на который нанесено покрытие, состоящее из смеси электродной обмазки марки УОНИ-13/45 (50%) и жидкого стекла. При сварке не следует допускать сильного разогрева свариваемых деталей. После сварки легким молотком выполняют проковку наплавленного металла в горячем состоянии. Она уменьшает сварочные напряжения и снижает опасность образования трещин в околошовной зоне. В результате наплавленный металл приобретает высокую пластичность и удовлетворительно обрабатывается.

Медно-никелевые электроды применяют главным образом для заварки литейных дефектов, обнаруживаемых в процессе механической обработки чугунного литья на рабочих поверхностях, где местное повышение твердости недопустимо. В промышленности используют электроды марки МНЧ-1 со стержнем из монельметалла и марки МНЧ-2 со стержнем из константана. Сварку выполняют электродами диаметром 1…4 мм ниточным швом короткими участками. При этом не следует допускать перегрева детали, для чего рекомендуются перерывы в работе для охлаждения шва. Наплавленные валики в горячем состоянии следует тщательно проковывать ударами легкого молотка.

Положительные свойства электродов заключаются в том, что никель и медь не растворяют углерод и не образуют структур, имеющих высокую твердость после нагрева и быстрого охлаждения. Наплавленный металл обладает низкой твердостью, хорошо обрабатывается.

Железно-никелевые электроды марки ОЗЖН-1 используют для заварки отдельных не- больших дефектов на обрабатываемых поверхностях отливок ответственного назначения из серого и высокопрочного чугуна.

Никелевые электроды марки ОЗЧ-3 применяют для исправления небольших дефектов в ответственных изделиях. Электродами марки ОЗЧ-4 наплавляют последний слой на поверхности, работающей на трение.

Дата добавления: 2019-01-14 ; просмотров: 124 ;

0 0 голоса

Рейтинг статьи