Четвер, 28.03.2024, 19:09
Вітаю Вас Гість | Реєстрація | Вхід
Меню сайту


Категорії розділу
Технологія металів
та інших конструкційних матеріалів
Чорний хліб металургії
Захист нафтових резервуарів від корозії
Конструкція залізничної колії і його зміст
Шлях у космос
Метеоритні кратери на Землі
У світі застиглих звуків
Моделі залізниць
Рентгенотехника
Наука і техніка
Термодинаміка
Ручна ковка
Гумор


Вхід на сайт
Пошук
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0

Головна » Статті » Технологія металів

40. Технологія зварювання чавуну, сталі, кольорових металів і сплавів

§ 25. Зварювання чавуну

Зварювання чавуну найбільш часто застосовується для виправлення дефектів виливків і при ремонтних роботах. В місцях зварювання чавуну утворюється структура білого чавуну підвищеної твердості: внаслідок чого зварний шов важко піддається обробці ріжучим інструментом. З-за великих напружень у виробі утворюються тріщини. Перед заваркою (зварюванням) дефекти вирубують до чистого металу і проводять оброблення V-образних крайок з кутом в 60 - 70'. Краї тріщин засверливают щоб уникнути розширення їх при зварюванні.
Зварювання чавуну виробляють наступними способами. Гаряча зварка застосовується в тих випадках, коли після зварювання шов піддається обробці ріжучим інструментом або повинен мати міцність не нижче основного металу. Після V-подібної обробки кромок чавунну деталь піддають нагріванню до 550 - 600' З і потім виробляють газову або електродугове зварювання з застосуванням прутків або електродів з чавуну.
Попередній нагрів деталі зменшує швидкість затвердіння наплавленого чавуну і його охолодження і сприяє усуненню відбілювання. Після зварювання деталь повільно охолоджують в печі або кладуть в ями й засипають сухим піском.
Дрібні чавунні деталі піддаються загальному нагріванню, а великі деталі - місцевому нагрівання полум'ям деревного вугілля чи коксу в зоні, що безпосередньо прилягає до зварювального шва.
При газовій і електродугової зварюванні застосовують присадні чавунні прутки або електроди діаметром 8 - 12 мм з підвищеним вмістом вуглецю (3,8 - 4,0%) і кремнію (3,4 - 3,6%). При газовій зварці в якості флюсу використовують буру Na₂B₄O₇ або буру в суміші з борною кислотою у відношенні 1:1. Холодна зварка застосовується в тих випадках, коли зварний шов не піддається механічній обробці і може мати знижену міцність. Цей спосіб зварювання проводиться швидко, і він найбільш економічний.Газова або електродугове зварювання проводиться без підігріву із застосуванням присадних прутків або електродів з низьковуглецевої дроту. Зварний шов має структури вибіленого чавуну.
При зварюванні великих і середніх деталей для отримання надійного з'єднання чавуну з наплавленим металом ввертають на різьбі у кромки зварюваних деталей сталеві шпильки в шаховому порядку. До сталевих шпильок добре приварюється електродний метал, в результаті чого отримують міцне з'єднання чавунних деталей.
Зачищення зварного шва при зварюванні без підігріву проводиться абразивними кругами.
Для зменшення твердості зварного шва виробляють зварювання біметалічними електродами (що містять 60 - 70% міді і 30 - 40% заліза), монель-металом (70% нікелю та 30% міді), медноникелевыми і железоникелевыми електродами. Міцність зварного з'єднання при використанні таких електродів складає 60 - 80% від міцності основного металу.
Зварювання білого чавуну здійснюється електричною дугою або газовим полум'ям із застосуванням сталевого дроту, зварювання ковкого чавуну - газовим полум'ям з латунним присадним прутком або електродугова - електродом з мідно-нікелевого сплаву. Можлива зварювання чавуном з подальшим відпалом.

§ 26. Особливості зварювання сталі

Зварювання низьковуглецевої сталі можна виробляти будь-якими методами - газових, електродуговим, контактним та ін. Електродугове зварювання має найбільше застосування. Сталі з вмістом вуглецю менш як 0,25% і низьколеговані добре піддаються зварюванні без застосування попереднього підігріву та спеціальних електродів за умови використання раціональних режимів зварювання і надійного захисту наплавленого металу від впливу повітря.
При зварюванні конструкційних сталей - вуглецевих і середньолегованих щоб уникнути гартування, утворення тріщин, зміни структури необхідно застосовувати залежно від хімічного складу сталі попередній нагрів до 300 с З наступним після зварювання відпалом або відпусткою. При ручного електродугового зварювання слід застосовувати переважно постійний струм; використовувати електроди, що забезпечують в металі шва необхідні властивості.Для підвищення міцності зварного з'єднання у наплавляється метал вводять в ряді випадків легуючі елементи (Mn, Si, Сг, Ti і ін), що сприяють отримання дрібнозернистої структури; виробляють пошарову проковку шва; накладають валики малого перерізу; виробляють місцеве охолодження наплавленого металу тепловідвідними мідними прокладками або водою, щоб уникнути перегріву зони зварювання.
Зварювання високолегованих сталей проводиться за спеціальною технологією в залежності від марки сталі.

§ 27. Зварювання кольорових металів і сплавів 

Зварювання кольорових металів і сплавів часто утруднена через утворення тугоплавких оксидів, здатності до поглинання значної кількості газів (кисню, азоту, водню та ін), зменшення міцності і різкого зростання крихкості при нагріванні та ін.
  Зварювання міді і її сплавів застосовується газове і дугове.
Теплопровідність міді в шість разів більше теплопровідності заліза. Мідь при підвищених температурах з'єднується з киснем, утворюючи закис Cu₂O і окис міді CuO, а також насичується воднем; при нагріванні в середньому діапазоні температур пластичність і міцність її різко знижуються.
При нагріванні міді в окисному полум'ї утворюється закис міді Cu₂O, закис міді відновлюється воднем Cu₂O + Н₂ =- 2Cu + H₂O з утворенням водяної пари, який створює внутрішній тиск в металі, що приводить до утворення в ньому пор і тріщин (воднева хвороба).
Для газового зварювання застосовують присадочний матеріал з міді з вмістом фосфору до 0,25% або кремнію 0,15% або чисту електролітичну дріт, вводячи до складу флюсу розкислювач - фосфорну мідь.
Зазвичай застосовуваний флюс має в своєму складі прогартовану буру або суміш, що містить 70% бури; 10% борної кислоти, 20% кухонної солі.
Щоб уникнути окислення і перегріву міді, зварювання проводять нейтральним полум'ям з підвищеною швидкістю, при витраті ацетилену майже в два рази більшому, ніж при зварюванні стали.
Для підвищення міцності зварний шов зазвичай піддають куванні при температурі 400 - 500' с З подальшим відпалом і охолодженням у воді.
Задовільні результати виходять при зварюванні дугою на постійному струмі з застосуванням вугільних електродів при прямій полярності.Поверхня основного металу в зоні зварювання покривають порошком того ж складу, що і для газового зварювання міді.
Зварювання міді металевим електродом виконують короткою дугою на постійному струмі зворотної полярності. Зварювальний струм застосовують 50 - 100 а на 1 мм діаметра електрода; електроди, присадні прутки виготовляються з оловянистой або кременистої бронзи. Рекомендується проводити попереднє нагрівання виробів при товщині стінки більше 5 - 6 мм.
Зварне з'єднання доброї якості виходить при зварюванні в атмосфері захисного газу (аргон, азот або їх суміші) вольфрамовим електродом на постійному струмі прямої полярності.
  Зварювання латуні проводиться газове і електродугове вугільними електродами. Зварювання латуні утруднена через значний випаровування цинку; температура кипіння цинку 907'С близька до температурі плавлення латуні 920 - 950 С. Газова зварка здійснюється окислювальним ацетилено-кисневим полум'ям для створення на поверхні ванни тугоплавкої плівки окису кремнію і цинку, що захищає метал від подальшого випаровування і вигоряння цинку. Присадний пруток зазвичай виготовляють з латунного дроту ЛК 62-0,5.Присадні прутки при електродугової зварюванні вугільним електродом застосовують з фосфористої або кременистої бронзи. При зварюванні дугу направляють на кінець присадочного прутка, що стосується ванни. Флюс уживають той же, що й при зварюванні міді.
  Зварювання оловянистой бронзи зазвичай проводиться електродуговим металевим електродом. Застосовується також електродугова зварювання з використанням вугільних електродів. Електрод застосовують литий з фосфористої бронзи. Попередній нагрів деталі виробляють до 300 - 400' Пн.
При газовій зварці застосовують прутки з фосфористої бронзи або латуні; флюс використовують того ж складу, що й при зварюванні міді. Ацетилено-кисневе полум'я застосовують нейтральне.
  Зварювання алюмінію і його сплавів здійснюють різними способами: газовим зварюванням, електродугового (металевим електродами і вугільним), аргоно-дугового, дифузійної у вакуумі і на контактних машинах. Для зниження температури плавлення тугоплавкої окису алюмінію Al₂O₃ (температура плавлення 2050'С) і захисту розплавленого металу від окислення застосовують спеціальні флюси і обмазки.Для газової та електродугового зварювання вугільним електродом використовують флюс наступного складу: 45% хлористого калію, 15% хлористого літію, 30% хлористого натрію, 7% фтористого калію і 3% сірчанокислого натрію кислого.Обмазка металевих електродів складається з 35% кріоліту, 50% хлористого калію, 15% натрію. Газове зварювання виробляють полум'ям з невеликим надлишком ацетилену.
Присадний матеріал застосовують того ж складу, що і алюмінієвий сплав. Товстостінні вироби перед зварюванням підігрівають до температури 300 - 400' Пн. Поверхню зварюваних кромок ретельно очищається, знежирюється бензином або каустичною содою.Оброблення крайок деталі виробляють при зварюванні алюмінію товщиною більше 5 - 6 мм.
Електродугове зварювання алюмінію і його сплавів виконується на постійному струмі зворотної полярності. Високої якості шва досягають при зварюванні в захисних середовищах.
Для контактного зварювання алюмінію застосовується струм великої сили при незначному часу його протікання.
  Зварювання магнієвих сплавів здійснюється газовим полум'ям, електродугова-вугільним електродом, аргонодуговая, дифузійна у вакуумі, контактна та ін. Зварювання газовим полум'ям і електродугова проводиться із застосуванням спеціальних флюсів, що знижують температуру плавлення тугоплавкої окису магнію. Хороша якість досягається при аргонодугового зварюванні, яка проводиться без флюсу при зварюванні ультразвуком і електронним променем.

§ 28. Наплавлення твердих сплавів на поверхню деталей

Наплавлення металу на поверхню деталі дає можливість надати їй необхідні механічні та фізико-хімічні властивості і тим самим підвищити надійність і довговічність роботи і знизити собівартість.
На деталі, що піддаються при експлуатації значного зносу, наплавляють сплави, що володіють підвищеною твердістю. Нанесення зносостійкого шару на поверхню сталі здійснюється наплавленням електродами, присадочными прутками, зернистими порошками, що містять легуючі елементи, а також за рахунок переходу зносостійких металів та їх сполук із спеціальних флюсів (обмазок) при розплавлюванні. Чим більше карбідів в наплавленому шарі і чим він твердіше, тим він більш зносостійкий.Один з найбільш дешевих способів нанесення зносостійкого шару на поверхні деталі - наплавлення вибіленого чавуну, при якій наплавлений шар володіє підвищеною твердістю і зносостійкістю за рахунок виділення карбіду заліза.
Високою зносостійкістю володіють наплавлення, містять карбіди хрому і особливо бору. Для наплавлень застосовують хромисті чавуни, хромисті стали 3Х13 та ін.
При використанні електродів для наплавлення марки ХР19 з легуючої обмазкою наплавлений шар, що має підвищену твердість (HRC 60 - 62), містить 3,1%; 22 - 25,0% Cr; 1,0% В.
Наплавлення твердих сплавів на поверхню деталей збільшує стійкість останніх, зменшує знос і подовжує термін роботи. Тверді сплави мають високу твердість (HRC 50 - 90), що зберігається, на відміну від загартованої сталі при нагріванні до високих температур значною крихкістю, понижувальної опір ударним навантаженням.
Тверді сплави наплавляють на поверхню деталей, що піддаються зносу; звичайна товщина шару наплавлення 1,5 - 2,5 мм.
Механічна обробка наплавлених твердих сплавів здійснюється абразивами. Застосовують такі тверді сплави.
  Литі сплави, відливаються у вигляді прутків діаметром 5 - 6 мм, застосовують для наплавлення на поверхні деталей, що піддаються зносу при терті про метал (штампи, пуансони, деталі машин). Вони відрізняються зносостійкістю при нагріванні до 600 - 700' Пн. До них відносяться: сормайт, що містить 2,5 - 3%; 25 - 31% Cr; 3,5% Ni, і ВК-3 (стеллит) з вмістом 1 - 1,5% С; 28 - 32% Cr; 4 - 5% W; 58 - 62% Со.
Литі сплави наплавляють газовим полум'ям і електричною дугою за допомогою вугільного або металевого електрода.
При наплавленні сплаву газовим полум'ям (флюс - бура) поверхню металу нагрівають сильно науглероженным полум'ям для зниження температури плавлення поверхневого шару основного металу. Після розплавлення металу на невелику глибину присаджують розплавлений присадочний пруток з сормайта або сплаву ВК-3. Охолодження деталі виробляють в піску.
Зернисті сплави використовують у вигляді грубозернистого порошку із зернами розміром 1 - 3 мм з матеріалів, які після наплавлення на деталь перетворюються на твердий сплав. Зернисті сплави застосовують для наплавлення на поверхні деталей, що піддаються зносу при зіткненні з породою (деталі землерийних машин). До такої групи твердих металів відносяться:

Найменування Склад в %

Сплав сталініт С - 8 - 10; Mn - 13 - 17; Cr - 16 - 20; інше - Fe
Сплав Вокар З - 9,5 - 10,5; W - 85 - 87
Висхом-9 С - 6; Mn - 15; Cr - 5; інше - чавунна стружка

Наплавка зернистих сплавів здійснюється дугового зварювання вугільним електродом на постійному струмі при прямій полярності. Перед наплавленням деталь ретельно очищається від окислів і забруднень, після чого на неї рівномірно наноситься тонкий шар сплаву, розплавляє потім дугою. Зазвичай наплавлення сталініту роблять у два шари. Бажано по закінченні наплавлення деталь розважатись при температурі близько 900' с З наступним повільним охолодженням.
  Трубчасті зернообразные сплави ТЗ мають високу твердість, використовують для наплавлення бурового інструменту (долота, шарошки). Їх виготовляють у вигляді трубчастих стержнів з маловуглецевої сталі діаметром 6-8 мм, наповнених зернами з карбіду вольфраму, борида хрому та ін.
Володіє високою зносостійкістю сплав КБХ10, що містить борид хрому, застосовуваний для наплавлення вироби зі сталі, піддається значному впливу абразивного середовища. Наплавлений шар металу містить 2,0 - 2,26%; 25% Cr; 2,4%, інше - Fe. Наплавлення сплавів ТЗ виробляють газовим полум'ям або електродугою.
  Металокерамічні сплави у вигляді пластин з карбідів вольфраму, карбідів титану, карбідів хрому, зцементованих кобальтом або нікелем, застосовують для різального та бурового інструменту.
Карбидохромовые тверді сплави мають питому вагу в два рази менший, ніж питома вага вольфрамокобальтовых сплавів, і в 3 - 4 рази меншу вартість; сплав може наплавляться на сталь.



Категорія: Технологія металів | Додав: 26.09.2016
Переглядів: 5785 | Рейтинг: 0.0/0