Зва́рювання чавуну́ (англ. cast iron welding) — технологія зварювання виробів з чавуну. Чавун належить до важкозварних металів через вміст великої кількості вуглецю та низьку пластичність. Зварювання чавуну набуло поширення як засіб виправлення браку чавунного литва, ремонту чавунних виробів, а іноді й при виготовленні конструкцій. Зварювання чавунів може проводитись електродуговим методом плавкими або неплавкими (вольфрамовими, вугільними, графітовими) електродами з підігрівом чи без нього а також методом газового зварювання.
Властивості чавуну
Чавун — це сплав заліза з вуглецем, вміст останнього у чавуні становить від 2,14 % до 6,67 %. Вуглець надає сплавам заліза твердості, зменшує пластичність та ударну в'язкість. Вуглець (карбон) у чавуні міститься у вигляді сполуки цементиту (карбід заліза) і графіту.
Температура плавлення чавуну — 1150…1200 °C, яка є на 300 °C нижчою, ніж у чистого заліза. Теплопровідність чавуну є нижчою, ніж у сталей, коефіцієнт теплового розширення такий же.
За швидкого охолодження чавуну від температури понад 750 °С, вуглець з графіту переходить у цементит, при цьому чавун перетворюється із сірого на білий. Утворюється гартівна структура із внутрішніми напруженнями, що можуть спричиняти появу тріщин.
Дефекти від зварювання
Зварювальне нагрівання з подальшим охолодженням настільки змінюють структуру і властивості чавуну в зоні розплавлення та навколошовній зоні, що отримати зварні з'єднання без дефектів з необхідним рівнем властивостей є досить складним завданням. У зоні зварювання проявляються такі негативні явища, як пористість, тріщини, окрихчення тощо.
Пористість
Інтенсивне газовиділення зі зварювальної ванни, яке триває і на стадії кристалізації внаслідок окиснення вуглецю з утворенням монооксиду вуглецю (CO) викликає появу пористості при зварюванні чавунів. При цьому не виключається також утворення пор від водню та азоту. Методи запобігання утворенню пор такі ж, як і при зварюванні сталей, а саме:
- металургійні: зв'язування водню у сполуки, які не розчиняються у рідкому металі (HF та OH),
- технологічні: ретельне очищення крайок від іржі, мастил, фарби; надійний захист зони зварювання від азоту; прожарювання електродів, флюсів; зменшення швидкості зварювання, щоб гази встигли виділитись тощо.
Гарячі тріщини
Високий вміст вуглецю та низька пластичність металу сприяють утворенню гарячих тріщин.
Холодні тріщини
Велика кількість вуглецю сприяє утворенню мартенситних структур в процесі охолодження особливо в зоні термічного впливу. Внаслідок місцевого нерівномірного нагрівання металу виникають зварювальні напруження, які, через малу пластичністю чавуну, призводять до утворення холодних тріщин у шві та навколошовній зоні.
Окрихчення зварних з'єднань
Високі швидкості охолодження металу шва і зони термічного впливу, відповідно до термічного циклу зварювання, призводять до відбілювання чавуну, тобто появи ділянок з виділенням цементиту. Висока твердість відбілених ділянок сприяє окрихченню та практично позбавляє можливості обробляти чавуни різальним інструментом.
Нерівноміцність зварного з'єднання з основним металом
Рівноміцність можна забезпечити лише при гарячому зварюванні чавунів чавунними електродами. Підвищена рідкотекучість чавуну утрудняє утримання розплавленого металу від витікання і формування шва. Наявність кремнію, а іноді й інших елементів у металі зварювальної ванни сприяє утворенню на її поверхні тугоплавких оксидів, що призводять до утворення непроварів.
Підходи до забезпечення якості зварних з'єднань чавуну
Методи підвищення якості зварних з'єднань:
- легування наплавленого металу елементами-графітизаторами (силіцій, титан, алюміній) з тим, щоб при даній швидкості охолодження отримати у шві структуру сірого чавуну;
- легування наплавленого металу такими елементами, які дозволяють отримати у шві перлітно-феритну структуру, характерну для низьковуглецевої сталі, шляхом зв'язування надлишкового вуглецю в карбіди, міцніші, ніж цементит й рівномірно розподілені у металі;
- введення до складу зварювальних матеріалів кисневмісних компонентів з метою максимального окиснення вуглецю (випалювання його) та отримання в металі шва низьковуглецевої сталі;
- застосування зварювальних матеріалів, що забезпечують у наплавленому металі отримання різних сплавів кольорових металів мідно-нікелевих, мідно-залізних, залізо-нікелевих та інших, що мають високу пластичність і температуру плавлення близьку до температури плавлення чавуну.
Особливості технологій зварювання
Гаряче зварювання
Найефективнішим засобом запобігання відбілюванню металу шва і високотемпературної ділянки навколошовної зони, а також загартуванню на ділянці навколошовної зони, — високий попередній або супутній підігрів чавуну до температури 600…650 °С. Зварювання з таким підігрівом називають гарячим зварюванням чавуну. Гаряче зварювання чавуну дозволяє отримувати зварні з'єднання, рівноцінні металу, який зварюється (за механічними характеристиками, щільністю, оброблюваністю тощо), проте це трудомісткий і дорогий процес.
Технологічний процес гарячого зварювання складається з таких операцій: підготовка виробу під зварювання, попередній підігрів деталей; зварювання, подальше уповільнене охолодження.
Підготовка під зварювання залежить від виду дефекту, що виправляється. Однак, у всіх випадках підготовка дефектного місця полягає в ретельному очищенні від забруднень і в обробленні для утворення порожнин, що забезпечують доступність для маніпулювання електродом і впливу зварювальної дуги. Для попередження витікання рідкого металу зі зварювальної ванни, а в ряді випадків для додання наплавленому металу відповідної форми, місце зварювання формують. Формування виконують залежно від розмірів і місця розташування дефекту за допомогою графітових пластинок, що скріплюються формувальною масою, яка складається з кварцового піску, замішаного на рідкому склі, або іншими формувальними матеріалами, що застосовуються в ливарному виробництві. Після формування необхідна просушка форми при поступовому підйомі температури від 60 до 120 °С.
Подальший попереднє підігрівання для зварювання проводять зі швидкістю 120…150 °С/год в електропечах або полум'ям газового пальника.
Для зварювання використовують електроди зі стрижнями з чавуну. До складу покриття, що наноситься на литі прутки, діаметром 5…20 мм, входять стабілізуючі та легуючі матеріали. У ролі останніх, зазвичай, використовують графіт, карборунд, феросиліцій, , та інші, що містять елементи-графітизатори.
Зварювання виконують на великих силах постійного струму зворотної полярності без перерв до кінця заварювання дефекту. Використовуються чавунні електроди наприклад, ОМЧ-1 великого діаметра (від 8 до 16 мм). Для гарячого зварювання чавуну можна використовувати дугове зварювання вугільним електродом. Зварюють на постійному струмі прямої полярності вугільними електродами діаметром 8…20 мм. Як присадковий матеріал використовують чавунні прутки. Для переводу тугоплавких окислів у легкоплавкі з'єднання застосовують флюси на борній основі, найчастіше технічну безводну (прожарену) буру. Прогресивним є гаряче зварювання порошковим дротом ПП-АНЧ-5, ППСВ-7, що значно покращує умови праці.
Уповільнене охолодження (50…100 °С/год) сприяють зниженню тріщиноутворення і пористості за рахунок збільшення часу існування рідкої ванни і кращої її дегазації, а також зменшення температурного градієнта а отже і термічних напружень.
Напівгаряче та холодне зварювання
Зварювання чавуну з підігрівом до температур 300…400 °С називають напівгарячим, а без попереднього підігріву — холодним зварюванням. При напівгарячому і холодному зварюванні чавуну широко використовують металургійні та технологічні засоби впливу на метал з метою підвищення якості зварних з'єднань.
Холодне зварювання чавуну звичайними електродами, позитивних результатів зазвичай не дає, так як при великих швидкостях охолодження за таких умов зварювання, утворюється структура білого чавуну в шві та високотемпературній області навколошовної зони, а також відбувається гартування ділянок зони термічного впливу. Деформації, що виникають при цьому, перевищують деформаційну спроможність металу, в результаті чого утворюються тріщини. Для запобігання відбілюванню необхідно забезпечити такий склад металу шва, для якого за цих умов буде утворюватись структура сірого чавуну з у найбільшій мірі сприятливою формою графітних включень. Це може бути досягнуто шляхом уведення в наплавлений метал графітизаторів (ванадій, ніобій, титан, наприклад, електроди ЦЧ-4 ТУ 14–4–831–77) та легування чавуну елементами, що сприяють сфероїдизації карбідів (магній). Прикладом таких електродів можуть служити електроди марки ЭМЧ, стрижень яких виготовляють з чавуну з підвищеним (до 5,2 %) вмістом кремнію, покриття двошарове: перший шар — легувальний, другий — забезпечує газовий та шлаковий захист. Отримати в наплавленому металі та металі шва сірий чавун можна застосовуючи спеціальні зварювальні матеріали, які забезпечують легування через електродне покриття. Прикладом можуть служити електроди ЦЧ-5, стрижень яких виготовлений з дроту низьковуглецевої сталі, а в легувальному покритті міститься достатня кількість графітизаторів. Найхарактернішими є електроди марки ЭМЧС стрижень яких складається з низьковуглецевого електродного дроту, а покриття з трьох шарів (легувального, шлако- й газотвірного, газозахисного).
Ручне дугове зварювання пошкоджених чавунних деталей виконують з використанням покритих електродів на нікелівой (ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2), нікель-залізній (ОЗЖН-1), мідній (ОЗЧ-2, ОЗЧ-6) або залізній (ЦЧ-4) основі.
Для холодного та напівгарячого зварювання чавуну автоматами і напівавтоматами використовують спеціальні зварювальні дроти, що забезпечують отримання у шві сірого чавуну. Використовується дріт суцільного перерізу марок ПАНЧ-11 (ТУ 48-21-593–77, склад: 0,1…0,5 РЗМ (мішметал); 0,5…10 %Mn; 0,1…3 %Cu; 0,05…15 %Fe; 0,3 % Si, решта Ni), ПАНЧ-12 (70 % Ni; 30 %Fe; добавки Mn і Ti), МН-25 та ін.
При зварюванні виробів з чавуну слід віддавати перевагу використанню автоматизованих процесів дугового зварювання, так як вони виконуються без перерв при невеликій витраті електродних матеріалів. У разі багатопрохідного зварювання процес може перериватися на зачистку швів, кантування вироби, зміна режиму зварювання.
Для збільшення міцності зварного з'єднання, коли до нього не ставляться інші вимоги (наприклад, при ремонті станин, рам, кронштейнів та інших несучих елементів товстостінних конструкцій), застосовують сталеві шпильки, які частково розвантажують найслабшу частину зварного з'єднання — лінію сплавлення.
Для отримання швів, які мають досить високу пластичність в холодному стані, застосовують електроди, що забезпечують отримання в наплавленому металі сплавів на основі міді та нікелю. Мідь і нікель не утворюють сполук з вуглецем, але їх наявність у сплаві зменшує розчинність вуглецю в залізі та сприяє графітизації. Тому, потрапляючи в зону неповного розплавлення, прилеглу до шву, вони зменшують ймовірність відбілювання. Крім того, пластичність металу шва сприяє часткової релаксації зварювальних напружень і тим самим знижується ймовірність утворення тріщин у зоні термічного впливу. Для зварювання чавуну використовують мідно-залізні, мідно-нікелеві і залізо-нікелеві електроди.
Зварювання мідно-залізними електродами всіх типів слід виконувати так, щоб не допускати сильного розігріву зварюваних деталей: на мінімально можливих струмах, що забезпечують стабільне горіння дуги, короткими ділянками врозкид, з перервами для охолодження зварюваних деталей. Основна перевага цих електродів — можливість проковки наплавленого металу в гарячому стані для зменшення рівня зварювальних напружень. Проковування обов'язкове, так як при цьому зменшується небезпека утворення тріщин у навколошовній зоні. Загальний недолік мідно-залізних електродів — неоднорідна структура шва: м'яка мідна основа і дуже тверді включення залізної складової, що утрудняють обробку і перешкоджають отриманню високої чистоти обробленої поверхні. Трохи кращу оброблюваність мають шви, виконані електродами марки АНЧ-1, стрижень яких складається з аустенітної сталі марки Св04Х18Н9 і мідної оболонки. На електрод наносять покриття фтористо-кальцієвого типу. Найбільш раціонально застосовувати мідно-залізні електроди для заварювання окремих ненаскрізних дефектів або невеликих нещільностей.
Мідно-нікелеві електроди у виробництві застосовують переважно для заварювання ливарних дефектів, які виявляються в процесі механічної обробки чавунного литва на робочих поверхнях, де місцеве підвищення твердості неприпустимо. Позитивні властивості таких електродів в тому, що нікель і мідь не розчиняють вуглець і не утворюють структур, що мають високу твердість після нагріву і швидкого охолодження. Відбілювання зони часткового розплавлення при невеликих її розмірах практично відсутнє, так як мідь і нікель — елементи графітизатори, проникаючи в цю ділянку, сприяють графітизації. В той же час нікель і залізо мають необмежену розчинність, сприяючи надійному сплавленню. Для виготовлення електродів використовують і мідно-нікелеві сплави: монель-метал, який містить 65…75 % Ni, 27…30 % Сu, 2…3 % Fe і 1,2…1,8 % Мn (наприклад, НМЖМц 28-2,5-1,5); константан, ніхром. Недоліки цих сплавів — їх висока вартість і дефіцитність, а також більша усадка, що призводить до утворення гарячих тріщин. Гарячі тріщини іноді мають вигляд суцільної сітки, що знижує міцність зварного з'єднання. У зв'язку з цим дані сплави не рекомендується застосовувати для заварювання тріщин у виробах, oj несуть силове навантаження. Заварювання окремих дрібних раковин дозволяє отримати хороші результати, тому що забезпечує можливість подальшої механічної обробки. Знаходять застосування в промисловості електроди марок МНЧ-1 зі стрижнем з монель-металу і МНЧ -2 зі стрижнем з константану. Зварювання виконують електродами діаметром 3 — 4 мм, нитковим швом, короткими ділянками при зворотно-поступальному русі електрода, не допускаючи перегріву деталі, для чого рекомендуються перерви для охолодження. Наплавлені валики в гарячому стані слід ретельно проковувати ударами легкого молотка.
Для заварювання окремих невеликих дефектів на оброблюваних поверхнях відливок відповідального призначення з сірого та високоміцного чавуну, дефектів, виявлених на механічно оброблених поверхнях виробів і при ремонті устаткування з чавунного лиття, використовують також залізо-нікелеві електроди зі сплаву, що містить 40…60 % Ni і 60…40 % Fe. При зварюванні такими електродами забезпечується досить висока міцність і прийнятна в'язкість металу шва. Залізо-нікелеві електроди мають певні переваги, до числа яких, крім високої міцності, можна віднести меншу, ніж у мідно-нікелевих сплавів, ливарну усадку, однобарвність наплавленого металу з чавуном. Прикладом електродів такого типу можуть служити електроди марки ЦЧ-3А зі стрижнем з дроту Св-08Н50 і покриттям з доломіту (35 %), плавикового шпату (25 %), графіту чорного (10 %) і феросиліцію (30 %), замішаних на рідкому склі. Слід врахувати, що всі електроди, які містять нікель, є дефіцитними і можуть застосовуватися для зварювання чавуну обмежено, наприклад, для заварювання невеликих раковин, розкритих на останніх операціях механічної обробки, в деталях великих розмірів і великої жорсткості.
При зварюванні у середовищі аргону використовуються нікелеві присадні прутки. Вони є найприйнятнішими і популярними для зварювання чавуну неплавким електродом. Так само застосовуються як присадки алюмінієво-бронзові прутки, які є набагато дешевшими, та їх використання не рекомендується, якщо деталь згодом піддаватиметься тепловій дії. Як і при будь-якому іншому процесі, при зварюванні аргоном необхідно дотримуватися ряду вимог:
- поверхня місця зварювання повинна бути ретельно очищена від пилу та іржі;
- деталь перед зварюванням аргоном має бути заздалегідь нагріта, щоб запобігти можливості появи тріщин;
- зварювання повинно вестися на низьких струмах короткими ділянками зварювального шва, щоб контролювати температуру і перешкоджати утворенню тріщин;
- кожен зварювальний шов бажано прокувати молотком для зняття залишкових напружень;
- після закінчення зварювання необхідно, щоб виріб охолоджувався повільно.
Газове зварювання
Газове зварювання чавуну є одним з найнадійніших способів, що дозволяють одержувати наплавлений метал із властивостями, близькими до основного металу. Це обумовлено тим, що при газовому зварюванні відбувається триваліше й рівномірніше нагрівання та охолодження деталі, ніж при дуговому зварюванні, а тому забезпечуються кращі умови для графітизації вуглецю в наплавленому металі та зменшується імовірність появи у пришовних ділянках зон вибіленого чавуну. Зменшуються внутрішні напруження, що, зменшує можливість утворення в ньому тріщин.
Газове зварювання сірого чавуну проводять із застосуванням попереднього підігріву. Скіс крайок роблять однобічним (V-подібним), з кутом розкриття 90°. Крайки ретельно очищають від масла, іржі й бруду піскоструминним методом і прогрівають полум'ям пальника. Як садкові прутки для зварювання й наплавлення використовують чавунні стрижні діаметром 6; 8; 10; 12; 14 і 16 мм, довжиною 400…700 мм марок «А» і «Б», а також: НЧ-1 — для низькотемпературного газового зварювання тонкостінних виливків; НЧ-2 — для низькотемпературного газового зварювання товстостінних виливків; ВЧ і ХЧ для зносостійкого наплавлення.
Діаметр прутка береться рівним половині товщини основного металу. При газовому зварюванні чавуну необхідним є застосування флюсу, що:
- розчиняє тугоплавкі оксиди заліза, кремнію й мангану, переводячи їх у легкоплавкі шлаки;
- окиснює й частково розчиняє графітні включення чавуну, створюючи мікропоглиблення, що поліпшують сплавність;
- захищає ванну від окиснювання;
- Збільшує рідкотекучесть шлаків і металу ванни.
Як флюс використовують прожарену буру або суміш зі складом: 56 % бури, 22 % карбонату натрію (соди) і 22 % карбонату калію (поташу). Застосовують також флюс, що складається з вуглекислого й двовуглекислого натрію (по 50 %). Добру розкиснювальну здатність має флюс ФСЧ-1, що складається з 23 % бури прожареної, 27 % вуглекислого натрію, 50 % азотнокислого натрію.
Флюс ФСЧ-1 призначений переважно для заварювання більших дефектів, а флюс ФСЧ-2, відрізняється від ФСЧ-1 добавкою вуглекислого літію, застосовують для заварювання невеликих деталей і низькотемпературного зварювання.
Для низькотемпературного зварювання чавуну використовують пропан-бутан-кисневе полум'я і пальники ГЗУ-1-62 або ГЗМ-1-62. Для зварювання застосовуються прутки НЧ-1 і НЧ-2. Потужність полум'я повинна становити 60…70 дм³/год пропан-бутану на 1 мм товщини металу. Попередньо очищені крайки нагрівають до 300…400 °С, покривають флюсом і знову нагрівають до 820 … 860 °С («відіпрівання»). У цей момент у полум'я вводять покритий флюсом пруток і перемішують його кінцем ванну, заповнюючи її металом доверху з невеликою опуклістю. Зварювання ведуть без перерви. При товщині металу 6 мм роблять один прохід, при 9…12 мм — два проходи. Метал наплавлення має структуру з рівномірно розподіленим дрібнопластинчастим графітом, твердість металу шва й перехідної зони 220…245 НВ при твердості основного металу 140…160Н В.
Примітки
- ДСТУ 3328-96 Дугове зварювання конструкційних чавунів. Вимоги до технологічного процесу (ГОСТ 30430-96)
- марки різняться за вмістом кремнію: 3,0…3,5 та 3,6…4,8, відповідно
Джерела
- Зварювання та наплавлення чавунів: навч. посіб. / В. М. Палаш, Р. В. Палаш. — Львів: Бадікова Н. О., 2017. — 176 с. —
- Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. М.: Машиностроение, 1978.
- Калін М. А. Нові матеріали і технології для зварювання чавуну: Монографія. / М. А. Калін. — Горлівка: Ліхтар, 2009. — 85 с. —
- Калинин Н. К. Метлицкий В. А. Новое в сварке чугунка. — Л.: ЛДНТП, 1987. — 20 с.
- ДСТУ 3328-96 Дугове зварювання конструкційних чавунів. Вимоги до технологічного процесу (ГОСТ 30430-96)
Посилання
- Технология сварки чугуна [ 19 липня 2020 у Wayback Machine.]
- Сварка чугуна [ 8 червня 2018 у Wayback Machine.]
- Электроды для сварки чугуна [ 10 листопада 2017 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Zva ryuvannya chavunu angl cast iron welding tehnologiya zvaryuvannya virobiv z chavunu Chavun nalezhit do vazhkozvarnih metaliv cherez vmist velikoyi kilkosti vuglecyu ta nizku plastichnist Zvaryuvannya chavunu nabulo poshirennya yak zasib vipravlennya braku chavunnogo litva remontu chavunnih virobiv a inodi j pri vigotovlenni konstrukcij Zvaryuvannya chavuniv mozhe provoditis elektrodugovim metodom plavkimi abo neplavkimi volframovimi vugilnimi grafitovimi elektrodami z pidigrivom chi bez nogo a takozh metodom gazovogo zvaryuvannya Vlastivosti chavunuDokladnishe Chavun Chavun ce splav zaliza z vuglecem vmist ostannogo u chavuni stanovit vid 2 14 do 6 67 Vuglec nadaye splavam zaliza tverdosti zmenshuye plastichnist ta udarnu v yazkist Vuglec karbon u chavuni mistitsya u viglyadi spoluki cementitu karbid zaliza i grafitu Temperatura plavlennya chavunu 1150 1200 C yaka ye na 300 C nizhchoyu nizh u chistogo zaliza Teploprovidnist chavunu ye nizhchoyu nizh u stalej koeficiyent teplovogo rozshirennya takij zhe Za shvidkogo oholodzhennya chavunu vid temperaturi ponad 750 S vuglec z grafitu perehodit u cementit pri comu chavun peretvoryuyetsya iz sirogo na bilij Utvoryuyetsya gartivna struktura iz vnutrishnimi napruzhennyami sho mozhut sprichinyati poyavu trishin Defekti vid zvaryuvannyaZvaryuvalne nagrivannya z podalshim oholodzhennyam nastilki zminyuyut strukturu i vlastivosti chavunu v zoni rozplavlennya ta navkoloshovnij zoni sho otrimati zvarni z yednannya bez defektiv z neobhidnim rivnem vlastivostej ye dosit skladnim zavdannyam U zoni zvaryuvannya proyavlyayutsya taki negativni yavisha yak poristist trishini okrihchennya tosho Poristist Intensivne gazovidilennya zi zvaryuvalnoyi vanni yake trivaye i na stadiyi kristalizaciyi vnaslidok okisnennya vuglecyu z utvorennyam monooksidu vuglecyu CO viklikaye poyavu poristosti pri zvaryuvanni chavuniv Pri comu ne viklyuchayetsya takozh utvorennya por vid vodnyu ta azotu Metodi zapobigannya utvorennyu por taki zh yak i pri zvaryuvanni stalej a same metalurgijni zv yazuvannya vodnyu u spoluki yaki ne rozchinyayutsya u ridkomu metali HF ta OH tehnologichni retelne ochishennya krajok vid irzhi mastil farbi nadijnij zahist zoni zvaryuvannya vid azotu prozharyuvannya elektrodiv flyusiv zmenshennya shvidkosti zvaryuvannya shob gazi vstigli vidilitis tosho Garyachi trishini Visokij vmist vuglecyu ta nizka plastichnist metalu spriyayut utvorennyu garyachih trishin Holodni trishini Velika kilkist vuglecyu spriyaye utvorennyu martensitnih struktur v procesi oholodzhennya osoblivo v zoni termichnogo vplivu Vnaslidok miscevogo nerivnomirnogo nagrivannya metalu vinikayut zvaryuvalni napruzhennya yaki cherez malu plastichnistyu chavunu prizvodyat do utvorennya holodnih trishin u shvi ta navkoloshovnij zoni Okrihchennya zvarnih z yednan Visoki shvidkosti oholodzhennya metalu shva i zoni termichnogo vplivu vidpovidno do termichnogo ciklu zvaryuvannya prizvodyat do vidbilyuvannya chavunu tobto poyavi dilyanok z vidilennyam cementitu Visoka tverdist vidbilenih dilyanok spriyaye okrihchennyu ta praktichno pozbavlyaye mozhlivosti obroblyati chavuni rizalnim instrumentom Nerivnomicnist zvarnogo z yednannya z osnovnim metalom Rivnomicnist mozhna zabezpechiti lishe pri garyachomu zvaryuvanni chavuniv chavunnimi elektrodami Pidvishena ridkotekuchist chavunu utrudnyaye utrimannya rozplavlenogo metalu vid vitikannya i formuvannya shva Nayavnist kremniyu a inodi j inshih elementiv u metali zvaryuvalnoyi vanni spriyaye utvorennyu na yiyi poverhni tugoplavkih oksidiv sho prizvodyat do utvorennya neprovariv Pidhodi do zabezpechennya yakosti zvarnih z yednan chavunuMetodi pidvishennya yakosti zvarnih z yednan leguvannya naplavlenogo metalu elementami grafitizatorami silicij titan alyuminij z tim shob pri danij shvidkosti oholodzhennya otrimati u shvi strukturu sirogo chavunu leguvannya naplavlenogo metalu takimi elementami yaki dozvolyayut otrimati u shvi perlitno feritnu strukturu harakternu dlya nizkovuglecevoyi stali shlyahom zv yazuvannya nadlishkovogo vuglecyu v karbidi micnishi nizh cementit j rivnomirno rozpodileni u metali vvedennya do skladu zvaryuvalnih materialiv kisnevmisnih komponentiv z metoyu maksimalnogo okisnennya vuglecyu vipalyuvannya jogo ta otrimannya v metali shva nizkovuglecevoyi stali zastosuvannya zvaryuvalnih materialiv sho zabezpechuyut u naplavlenomu metali otrimannya riznih splaviv kolorovih metaliv midno nikelevih midno zaliznih zalizo nikelevih ta inshih sho mayut visoku plastichnist i temperaturu plavlennya blizku do temperaturi plavlennya chavunu Osoblivosti tehnologij zvaryuvannyaGaryache zvaryuvannya Najefektivnishim zasobom zapobigannya vidbilyuvannyu metalu shva i visokotemperaturnoyi dilyanki navkoloshovnoyi zoni a takozh zagartuvannyu na dilyanci navkoloshovnoyi zoni visokij poperednij abo suputnij pidigriv chavunu do temperaturi 600 650 S Zvaryuvannya z takim pidigrivom nazivayut garyachim zvaryuvannyam chavunu Garyache zvaryuvannya chavunu dozvolyaye otrimuvati zvarni z yednannya rivnocinni metalu yakij zvaryuyetsya za mehanichnimi harakteristikami shilnistyu obroblyuvanistyu tosho prote ce trudomistkij i dorogij proces Tehnologichnij proces garyachogo zvaryuvannya skladayetsya z takih operacij pidgotovka virobu pid zvaryuvannya poperednij pidigriv detalej zvaryuvannya podalshe upovilnene oholodzhennya Pidgotovka pid zvaryuvannya zalezhit vid vidu defektu sho vipravlyayetsya Odnak u vsih vipadkah pidgotovka defektnogo miscya polyagaye v retelnomu ochishenni vid zabrudnen i v obroblenni dlya utvorennya porozhnin sho zabezpechuyut dostupnist dlya manipulyuvannya elektrodom i vplivu zvaryuvalnoyi dugi Dlya poperedzhennya vitikannya ridkogo metalu zi zvaryuvalnoyi vanni a v ryadi vipadkiv dlya dodannya naplavlenomu metalu vidpovidnoyi formi misce zvaryuvannya formuyut Formuvannya vikonuyut zalezhno vid rozmiriv i miscya roztashuvannya defektu za dopomogoyu grafitovih plastinok sho skriplyuyutsya formuvalnoyu masoyu yaka skladayetsya z kvarcovogo pisku zamishanogo na ridkomu skli abo inshimi formuvalnimi materialami sho zastosovuyutsya v livarnomu virobnictvi Pislya formuvannya neobhidna prosushka formi pri postupovomu pidjomi temperaturi vid 60 do 120 S Podalshij poperednye pidigrivannya dlya zvaryuvannya provodyat zi shvidkistyu 120 150 S god v elektropechah abo polum yam gazovogo palnika Dlya zvaryuvannya vikoristovuyut elektrodi zi strizhnyami z chavunu Do skladu pokrittya sho nanositsya na liti prutki diametrom 5 20 mm vhodyat stabilizuyuchi ta leguyuchi materiali U roli ostannih zazvichaj vikoristovuyut grafit karborund ferosilicij ta inshi sho mistyat elementi grafitizatori Zvaryuvannya vikonuyut na velikih silah postijnogo strumu zvorotnoyi polyarnosti bez pererv do kincya zavaryuvannya defektu Vikoristovuyutsya chavunni elektrodi napriklad OMCh 1 velikogo diametra vid 8 do 16 mm Dlya garyachogo zvaryuvannya chavunu mozhna vikoristovuvati dugove zvaryuvannya vugilnim elektrodom Zvaryuyut na postijnomu strumi pryamoyi polyarnosti vugilnimi elektrodami diametrom 8 20 mm Yak prisadkovij material vikoristovuyut chavunni prutki Dlya perevodu tugoplavkih okisliv u legkoplavki z yednannya zastosovuyut flyusi na bornij osnovi najchastishe tehnichnu bezvodnu prozharenu buru Progresivnim ye garyache zvaryuvannya poroshkovim drotom PP ANCh 5 PPSV 7 sho znachno pokrashuye umovi praci Upovilnene oholodzhennya 50 100 S god spriyayut znizhennyu trishinoutvorennya i poristosti za rahunok zbilshennya chasu isnuvannya ridkoyi vanni i krashoyi yiyi degazaciyi a takozh zmenshennya temperaturnogo gradiyenta a otzhe i termichnih napruzhen Napivgaryache ta holodne zvaryuvannya Zvaryuvannya chavunu z pidigrivom do temperatur 300 400 S nazivayut napivgaryachim a bez poperednogo pidigrivu holodnim zvaryuvannyam Pri napivgaryachomu i holodnomu zvaryuvanni chavunu shiroko vikoristovuyut metalurgijni ta tehnologichni zasobi vplivu na metal z metoyu pidvishennya yakosti zvarnih z yednan Holodne zvaryuvannya chavunu zvichajnimi elektrodami pozitivnih rezultativ zazvichaj ne daye tak yak pri velikih shvidkostyah oholodzhennya za takih umov zvaryuvannya utvoryuyetsya struktura bilogo chavunu v shvi ta visokotemperaturnij oblasti navkoloshovnoyi zoni a takozh vidbuvayetsya gartuvannya dilyanok zoni termichnogo vplivu Deformaciyi sho vinikayut pri comu perevishuyut deformacijnu spromozhnist metalu v rezultati chogo utvoryuyutsya trishini Dlya zapobigannya vidbilyuvannyu neobhidno zabezpechiti takij sklad metalu shva dlya yakogo za cih umov bude utvoryuvatis struktura sirogo chavunu z u najbilshij miri spriyatlivoyu formoyu grafitnih vklyuchen Ce mozhe buti dosyagnuto shlyahom uvedennya v naplavlenij metal grafitizatoriv vanadij niobij titan napriklad elektrodi CCh 4 TU 14 4 831 77 ta leguvannya chavunu elementami sho spriyayut sferoyidizaciyi karbidiv magnij Prikladom takih elektrodiv mozhut sluzhiti elektrodi marki EMCh strizhen yakih vigotovlyayut z chavunu z pidvishenim do 5 2 vmistom kremniyu pokrittya dvosharove pershij shar leguvalnij drugij zabezpechuye gazovij ta shlakovij zahist Otrimati v naplavlenomu metali ta metali shva sirij chavun mozhna zastosovuyuchi specialni zvaryuvalni materiali yaki zabezpechuyut leguvannya cherez elektrodne pokrittya Prikladom mozhut sluzhiti elektrodi CCh 5 strizhen yakih vigotovlenij z drotu nizkovuglecevoyi stali a v leguvalnomu pokritti mistitsya dostatnya kilkist grafitizatoriv Najharakternishimi ye elektrodi marki EMChS strizhen yakih skladayetsya z nizkovuglecevogo elektrodnogo drotu a pokrittya z troh shariv leguvalnogo shlako j gazotvirnogo gazozahisnogo Ruchne dugove zvaryuvannya poshkodzhenih chavunnih detalej vikonuyut z vikoristannyam pokritih elektrodiv na nikelivoj OZCh 3 OZCh 4 MNCh 2 nikel zaliznij OZZhN 1 midnij OZCh 2 OZCh 6 abo zaliznij CCh 4 osnovi Dlya holodnogo ta napivgaryachogo zvaryuvannya chavunu avtomatami i napivavtomatami vikoristovuyut specialni zvaryuvalni droti sho zabezpechuyut otrimannya u shvi sirogo chavunu Vikoristovuyetsya drit sucilnogo pererizu marok PANCh 11 TU 48 21 593 77 sklad 0 1 0 5 RZM mishmetal 0 5 10 Mn 0 1 3 Cu 0 05 15 Fe 0 3 Si reshta Ni PANCh 12 70 Ni 30 Fe dobavki Mn i Ti MN 25 ta in Pri zvaryuvanni virobiv z chavunu slid viddavati perevagu vikoristannyu avtomatizovanih procesiv dugovogo zvaryuvannya tak yak voni vikonuyutsya bez pererv pri nevelikij vitrati elektrodnih materialiv U razi bagatoprohidnogo zvaryuvannya proces mozhe pererivatisya na zachistku shviv kantuvannya virobi zmina rezhimu zvaryuvannya Dlya zbilshennya micnosti zvarnogo z yednannya koli do nogo ne stavlyatsya inshi vimogi napriklad pri remonti stanin ram kronshtejniv ta inshih nesuchih elementiv tovstostinnih konstrukcij zastosovuyut stalevi shpilki yaki chastkovo rozvantazhuyut najslabshu chastinu zvarnogo z yednannya liniyu splavlennya Dlya otrimannya shviv yaki mayut dosit visoku plastichnist v holodnomu stani zastosovuyut elektrodi sho zabezpechuyut otrimannya v naplavlenomu metali splaviv na osnovi midi ta nikelyu Mid i nikel ne utvoryuyut spoluk z vuglecem ale yih nayavnist u splavi zmenshuye rozchinnist vuglecyu v zalizi ta spriyaye grafitizaciyi Tomu potraplyayuchi v zonu nepovnogo rozplavlennya prileglu do shvu voni zmenshuyut jmovirnist vidbilyuvannya Krim togo plastichnist metalu shva spriyaye chastkovoyi relaksaciyi zvaryuvalnih napruzhen i tim samim znizhuyetsya jmovirnist utvorennya trishin u zoni termichnogo vplivu Dlya zvaryuvannya chavunu vikoristovuyut midno zalizni midno nikelevi i zalizo nikelevi elektrodi Zvaryuvannya midno zaliznimi elektrodami vsih tipiv slid vikonuvati tak shob ne dopuskati silnogo rozigrivu zvaryuvanih detalej na minimalno mozhlivih strumah sho zabezpechuyut stabilne gorinnya dugi korotkimi dilyankami vrozkid z perervami dlya oholodzhennya zvaryuvanih detalej Osnovna perevaga cih elektrodiv mozhlivist prokovki naplavlenogo metalu v garyachomu stani dlya zmenshennya rivnya zvaryuvalnih napruzhen Prokovuvannya obov yazkove tak yak pri comu zmenshuyetsya nebezpeka utvorennya trishin u navkoloshovnij zoni Zagalnij nedolik midno zaliznih elektrodiv neodnoridna struktura shva m yaka midna osnova i duzhe tverdi vklyuchennya zaliznoyi skladovoyi sho utrudnyayut obrobku i pereshkodzhayut otrimannyu visokoyi chistoti obroblenoyi poverhni Trohi krashu obroblyuvanist mayut shvi vikonani elektrodami marki ANCh 1 strizhen yakih skladayetsya z austenitnoyi stali marki Sv04H18N9 i midnoyi obolonki Na elektrod nanosyat pokrittya ftoristo kalciyevogo tipu Najbilsh racionalno zastosovuvati midno zalizni elektrodi dlya zavaryuvannya okremih nenaskriznih defektiv abo nevelikih neshilnostej Midno nikelevi elektrodi u virobnictvi zastosovuyut perevazhno dlya zavaryuvannya livarnih defektiv yaki viyavlyayutsya v procesi mehanichnoyi obrobki chavunnogo litva na robochih poverhnyah de misceve pidvishennya tverdosti nepripustimo Pozitivni vlastivosti takih elektrodiv v tomu sho nikel i mid ne rozchinyayut vuglec i ne utvoryuyut struktur sho mayut visoku tverdist pislya nagrivu i shvidkogo oholodzhennya Vidbilyuvannya zoni chastkovogo rozplavlennya pri nevelikih yiyi rozmirah praktichno vidsutnye tak yak mid i nikel elementi grafitizatori pronikayuchi v cyu dilyanku spriyayut grafitizaciyi V toj zhe chas nikel i zalizo mayut neobmezhenu rozchinnist spriyayuchi nadijnomu splavlennyu Dlya vigotovlennya elektrodiv vikoristovuyut i midno nikelevi splavi monel metal yakij mistit 65 75 Ni 27 30 Su 2 3 Fe i 1 2 1 8 Mn napriklad NMZhMc 28 2 5 1 5 konstantan nihrom Nedoliki cih splaviv yih visoka vartist i deficitnist a takozh bilsha usadka sho prizvodit do utvorennya garyachih trishin Garyachi trishini inodi mayut viglyad sucilnoyi sitki sho znizhuye micnist zvarnogo z yednannya U zv yazku z cim dani splavi ne rekomenduyetsya zastosovuvati dlya zavaryuvannya trishin u virobah oj nesut silove navantazhennya Zavaryuvannya okremih dribnih rakovin dozvolyaye otrimati horoshi rezultati tomu sho zabezpechuye mozhlivist podalshoyi mehanichnoyi obrobki Znahodyat zastosuvannya v promislovosti elektrodi marok MNCh 1 zi strizhnem z monel metalu i MNCh 2 zi strizhnem z konstantanu Zvaryuvannya vikonuyut elektrodami diametrom 3 4 mm nitkovim shvom korotkimi dilyankami pri zvorotno postupalnomu rusi elektroda ne dopuskayuchi peregrivu detali dlya chogo rekomenduyutsya perervi dlya oholodzhennya Naplavleni valiki v garyachomu stani slid retelno prokovuvati udarami legkogo molotka Dlya zavaryuvannya okremih nevelikih defektiv na obroblyuvanih poverhnyah vidlivok vidpovidalnogo priznachennya z sirogo ta visokomicnogo chavunu defektiv viyavlenih na mehanichno obroblenih poverhnyah virobiv i pri remonti ustatkuvannya z chavunnogo littya vikoristovuyut takozh zalizo nikelevi elektrodi zi splavu sho mistit 40 60 Ni i 60 40 Fe Pri zvaryuvanni takimi elektrodami zabezpechuyetsya dosit visoka micnist i prijnyatna v yazkist metalu shva Zalizo nikelevi elektrodi mayut pevni perevagi do chisla yakih krim visokoyi micnosti mozhna vidnesti menshu nizh u midno nikelevih splaviv livarnu usadku odnobarvnist naplavlenogo metalu z chavunom Prikladom elektrodiv takogo tipu mozhut sluzhiti elektrodi marki CCh 3A zi strizhnem z drotu Sv 08N50 i pokrittyam z dolomitu 35 plavikovogo shpatu 25 grafitu chornogo 10 i ferosiliciyu 30 zamishanih na ridkomu skli Slid vrahuvati sho vsi elektrodi yaki mistyat nikel ye deficitnimi i mozhut zastosovuvatisya dlya zvaryuvannya chavunu obmezheno napriklad dlya zavaryuvannya nevelikih rakovin rozkritih na ostannih operaciyah mehanichnoyi obrobki v detalyah velikih rozmiriv i velikoyi zhorstkosti Pri zvaryuvanni u seredovishi argonu vikoristovuyutsya nikelevi prisadni prutki Voni ye najprijnyatnishimi i populyarnimi dlya zvaryuvannya chavunu neplavkim elektrodom Tak samo zastosovuyutsya yak prisadki alyuminiyevo bronzovi prutki yaki ye nabagato deshevshimi ta yih vikoristannya ne rekomenduyetsya yaksho detal zgodom piddavatimetsya teplovij diyi Yak i pri bud yakomu inshomu procesi pri zvaryuvanni argonom neobhidno dotrimuvatisya ryadu vimog poverhnya miscya zvaryuvannya povinna buti retelno ochishena vid pilu ta irzhi detal pered zvaryuvannyam argonom maye buti zazdalegid nagrita shob zapobigti mozhlivosti poyavi trishin zvaryuvannya povinno vestisya na nizkih strumah korotkimi dilyankami zvaryuvalnogo shva shob kontrolyuvati temperaturu i pereshkodzhati utvorennyu trishin kozhen zvaryuvalnij shov bazhano prokuvati molotkom dlya znyattya zalishkovih napruzhen pislya zakinchennya zvaryuvannya neobhidno shob virib oholodzhuvavsya povilno Gazove zvaryuvannya Gazove zvaryuvannya chavunu ye odnim z najnadijnishih sposobiv sho dozvolyayut oderzhuvati naplavlenij metal iz vlastivostyami blizkimi do osnovnogo metalu Ce obumovleno tim sho pri gazovomu zvaryuvanni vidbuvayetsya trivalishe j rivnomirnishe nagrivannya ta oholodzhennya detali nizh pri dugovomu zvaryuvanni a tomu zabezpechuyutsya krashi umovi dlya grafitizaciyi vuglecyu v naplavlenomu metali ta zmenshuyetsya imovirnist poyavi u prishovnih dilyankah zon vibilenogo chavunu Zmenshuyutsya vnutrishni napruzhennya sho zmenshuye mozhlivist utvorennya v nomu trishin Gazove zvaryuvannya sirogo chavunu provodyat iz zastosuvannyam poperednogo pidigrivu Skis krajok roblyat odnobichnim V podibnim z kutom rozkrittya 90 Krajki retelno ochishayut vid masla irzhi j brudu piskostruminnim metodom i progrivayut polum yam palnika Yak sadkovi prutki dlya zvaryuvannya j naplavlennya vikoristovuyut chavunni strizhni diametrom 6 8 10 12 14 i 16 mm dovzhinoyu 400 700 mm marok A i B a takozh NCh 1 dlya nizkotemperaturnogo gazovogo zvaryuvannya tonkostinnih vilivkiv NCh 2 dlya nizkotemperaturnogo gazovogo zvaryuvannya tovstostinnih vilivkiv VCh i HCh dlya znosostijkogo naplavlennya Diametr prutka beretsya rivnim polovini tovshini osnovnogo metalu Pri gazovomu zvaryuvanni chavunu neobhidnim ye zastosuvannya flyusu sho rozchinyaye tugoplavki oksidi zaliza kremniyu j manganu perevodyachi yih u legkoplavki shlaki okisnyuye j chastkovo rozchinyaye grafitni vklyuchennya chavunu stvoryuyuchi mikropogliblennya sho polipshuyut splavnist zahishaye vannu vid okisnyuvannya Zbilshuye ridkotekuchest shlakiv i metalu vanni Yak flyus vikoristovuyut prozharenu buru abo sumish zi skladom 56 buri 22 karbonatu natriyu sodi i 22 karbonatu kaliyu potashu Zastosovuyut takozh flyus sho skladayetsya z vuglekislogo j dvovuglekislogo natriyu po 50 Dobru rozkisnyuvalnu zdatnist maye flyus FSCh 1 sho skladayetsya z 23 buri prozharenoyi 27 vuglekislogo natriyu 50 azotnokislogo natriyu Flyus FSCh 1 priznachenij perevazhno dlya zavaryuvannya bilshih defektiv a flyus FSCh 2 vidriznyayetsya vid FSCh 1 dobavkoyu vuglekislogo litiyu zastosovuyut dlya zavaryuvannya nevelikih detalej i nizkotemperaturnogo zvaryuvannya Dlya nizkotemperaturnogo zvaryuvannya chavunu vikoristovuyut propan butan kisneve polum ya i palniki GZU 1 62 abo GZM 1 62 Dlya zvaryuvannya zastosovuyutsya prutki NCh 1 i NCh 2 Potuzhnist polum ya povinna stanoviti 60 70 dm god propan butanu na 1 mm tovshini metalu Poperedno ochisheni krajki nagrivayut do 300 400 S pokrivayut flyusom i znovu nagrivayut do 820 860 S vidiprivannya U cej moment u polum ya vvodyat pokritij flyusom prutok i peremishuyut jogo kincem vannu zapovnyuyuchi yiyi metalom doverhu z nevelikoyu opuklistyu Zvaryuvannya vedut bez perervi Pri tovshini metalu 6 mm roblyat odin prohid pri 9 12 mm dva prohodi Metal naplavlennya maye strukturu z rivnomirno rozpodilenim dribnoplastinchastim grafitom tverdist metalu shva j perehidnoyi zoni 220 245 NV pri tverdosti osnovnogo metalu 140 160N V PrimitkiDSTU 3328 96 Dugove zvaryuvannya konstrukcijnih chavuniv Vimogi do tehnologichnogo procesu GOST 30430 96 marki riznyatsya za vmistom kremniyu 3 0 3 5 ta 3 6 4 8 vidpovidnoDzherelaZvaryuvannya ta naplavlennya chavuniv navch posib V M Palash R V Palash Lviv Badikova N O 2017 176 s ISBN 978 617 7448 13 5 Nikolaev G A Svarka v mashinostroenii Spravochnik v 4 h t M Mashinostroenie 1978 Kalin M A Novi materiali i tehnologiyi dlya zvaryuvannya chavunu Monografiya M A Kalin Gorlivka Lihtar 2009 85 s ISBN 978 966 2129 35 9 Kalinin N K Metlickij V A Novoe v svarke chugunka L LDNTP 1987 20 s DSTU 3328 96 Dugove zvaryuvannya konstrukcijnih chavuniv Vimogi do tehnologichnogo procesu GOST 30430 96 PosilannyaTehnologiya svarki chuguna 19 lipnya 2020 u Wayback Machine Svarka chuguna 8 chervnya 2018 u Wayback Machine Elektrody dlya svarki chuguna 10 listopada 2017 u Wayback Machine