Как выполняется холодная сварка чугуна?

Холодную сварку чугуна применяют в тех случаях, когда детали при нагревании и охлаждении способны свободно расширяться и сжиматься без остаточных напряжений. При этом мощность пламени горелки должна быть максимально возможной. Технологический процесс сварки без предварительного нагрева в основном аналогичен процессу горячей сварки, однако имеет и свои особенности. Перед заваркой дефекта пламенем горелки подогревают участки, прилегающие к дефекту. После окончания заполнения дефекта горелку в течение 2-3 мин медленно отводят, направляя пламя на участки, прилегающие к дефекту. Деталь или часть детали, на которой находится заваренный участок, засыпают песком или покрывают асбестом, чтобы замедлить охлаждение.

Способ низкотемпературной пайки-сварки чугуна отличается от обычных способов тем, что основной металл не доводится до температуры плавления, а нагревается только до 820-860 ⁰С, т. е. до температуры «смачиваемости».

Этот способ разработан в институте ВНИИавтогенмаш и основан на применении специальных чугунных прутков и флюсов. Капли расплавленного присадочного металла под действием сварочного пламени легко растекаются по поверхности свариваемого металла и плотно соединяют свариваемые детали. Низкотемпературную сварку чугуна используют при заварке литейных дефектов деталей из серого чугуна, а также при заварке чугунных деталей в готовых изделиях в случаях их поломки при возникновении трещин и других дефектов.

В качестве присадки для заварки тонкостенных отливок применяются чугунные прутки НЧ-2, а для толстостенных – чугунные прутки УНЧ-2.

Для низкотемпературной пайки-сварки чугуна применяют специальные флюсы ФСЧ-2 и МАФ-1. Флюсы химически очищают нагретую свариваемую поверхность от окислов, жиров и других загрязнений, увеличивают прочность сцепления наплавленного металла с основным, повышают жидкотекучесть расплавленного металла и защищают нагретую поверхность и расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха.

Состав флюсов (в процентах) для низкотемпературной пайки-сварки чугуна приведен в таблице.

Состав флюсов для пайки чугуна

Таблица 14               

Состав	Марка флюса
	ФСЧ-2	МАФ-1
Бура плавления Сода кальцинированная Азотнокислый натрий Селитра натриевая Углекислый литий Углекислый натрий Фтористый натрий Фторцирконий калия Окись кобальта	23 - 50 - 0,5 26,5 - - -	33 12 - 27 - - 12,5 8,5 7

Дефектный участок под низкотемпературную сварку разделывают фрезерованием, сверлением или строганием. Место сварки зачищают до металлического блеска. Неглубокие поры и шлаковые включения вырубают зубилом или удаляют шлифовальным кругом.

Перед сваркой изделие подогревают горелкой до температуры 300-400 ⁰С. Изделия сложной формы нагревают в печи. При устранении засверленных дефектов (пористость, раковины) присадочный металл наносят по винтовой восходящей линии.

На нагретую наплавляемую поверхность равномерно наносят слой флюса. Место сварки нагревают горелкой до 820-860 ⁰С, пламя должно быть строго нормальным. При этой температуре паста-флюс плавится, покрывая тонкой пленкой место сварки. Присадочный пруток также покрывают флюсом. Расплавляясь, присадочный металл стекает на завариваемую поверхность и растекается по ней. Сварку ведут левым способом. Расстояние между ядром пламени и концом прутка должно составлять 2-3 мм, угол между осью горелки и плоскостью детали – 20-30⁰.

После сварки изделие медленно охлаждают под слоем асбеста или в песке. Металл шва получается плотным, мягким и хорошо обрабатывается механическими способами.

При низкотемпературной пайке-сварке чугуна вместо ацетилена можно использовать газы-заменители. Мощность пропан-бутанового сварочного пламени выбирают из расчета расхода пропан-бутана 60 - 70 дм²/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя нормальное. При толщине металла до 6 мм сварку выполняют за один проход, при толщине 9-12 мм – за два прохода. При использовании флюса ФСЧ-2 рабочая температура составляет 900-950 ⁰С. При такой температуре не исключено появление структур закалки в зоне термического влияния, поэтому указанный флюс имеет ограниченное применение. Его используют в тех случаях, когда допускается повышенная твердость наплавленного металла. МАФ-1 позволяет вести низкотемпературную пайку - сварку при рабочей температуре 750 – 800 ⁰С.

В некоторых случаях вместо сварки целесообразно применять пайку-сварку чугуна латунными припоями. Этот метод используют при ремонтной сварке. Преимущество пайки-сварки чугуна латунью по сравнению со сваркой плавлением заключается в том, что нагрев чугуна до температуры плавления латуни (850-900 ⁰С) существенно не изменяет структуры металла и не вызывает значительных термических напряжений.

Кромки деталей толщиной до 25 мм скашивают под углом 45⁰, а при большей толщине рекомендуется ступенчатая разделка. Пайка-сварка латунью облегчается, если соединяемые кромки имеют шероховатую поверхность.

Углерод с поверхности соединяемых кромок выжигают на глубину 0,2-0,15 мм двумя способами: соединяемые кромки детали покрывают пастой из железных опилок и борной кислоты и нагревают пламенем горелки; кромки детали нагревают пламенем горелки, отрегулированным с избытком кислорода. В обоих случаях кромки деталей нагревают до 750-900 ⁰С. Чаще применяется второй способ.

Пайка-сварка выполняется следующим образом. Кромки нагревают до красного цвета, посыпают флюсом и обслуживают участками. Сварочное пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком кислорода. Деталь для пайки-сварки устанавливают в наклонном положении, пайку-сварку ведут снизу вверх. Положение горелки и присадочного металла такое же, как при правом способе. Мощность сварочного пламени выбирают из расчета 60-75 дм²/ч ацетилена на 1 мм толщины. Применяют припой ЛОК 59-1-03, который обеспечивает получение плотного паяно-сварочного шва не дает дыма при плавлении. В качестве флюса используют буру (100%) или смесь 50% буры и 50 борной кислоты.

Низкотемпературная пайка-сварка чугуна латунными припоями протекает при 700-750 ⁰С. При такой температуре чугун структурно не изменяется.

Пайку-сварку латунным припоями применяют при исправлении дефектов на обработанных поверхностях чугуна. Для пайки - сварки латунными припоями разработаны специальные флюсы ФПСН-1 и ФПСН-2, которые нейтрализуют действие частиц свободного графита, выступающих на свариваемой поверхности и мешающих ее смачиванию. В качестве припоя используется кремнистая проволока ЛОК 59-1-03, содержащая до 0,3% кремния. Для пайки-сварки изделий, к механическим свойствам которых предъявляются повышенные требования, применяют припой ЛОМНА 49-25-10-4-0,4, содержащий медь, олово, марганец, никель и до 0,6% алюминия. При пайке этим припоем металл паяно-сварного шва имеет цвет чугуна, твердость НВ 180-200 и временное сопротивление разрыву 280-340 МН/м².

Для пайки также используют и флюс марки ФПСН-2, содержащий 45% борной кислоты, 22,5% углекислого лития, 25% кальцинированной соды и 10% соленой лигатуры. Флюс выпускается в виде порошка или пасты и плавится при температуре 600- 650 ⁰С. Пайку выполняют обычной сварочной горелкой, работающей на ацетилене или газах – заменителях. Вначале слегка окислительным пламенем нагревают место наплавки до 450-500 ⁰С, а затем в разделку вводят флюс. Пайку-сварку начинают в момент плавления флюса, направляя пламя на прилегающие к разделке участки. Расплавленный флюс прутком припоя равномерно распределяют по всей поверхности.