Восстановление деталей ручной сваркой и наплавкой

Сварка и наплавка — наиболее распространенные способы восстановления изношенных и поврежденных деталей при ремонте машин. Ручная сварка и наплавка стальных деталей широко применяются как для устранения разрушений (трещин, поломок и разрывов), так и для наращивания изношенных поверхностей.

При восстановлении стальных деталей большей частью применяют электросварку. Газовую сварку используют в основном при сварке стальных деталей с малой толщиной стенок (кабины и оперение трак­торов и автомобилей, обшивка комбайнов, тонкостенные трубы, нефтетара).

При восстановлении деталей электросваркой для получения доброкачественного сварного соединения или заданного качества наплавленного слоя первостепенное значение имеют правильный выбор элек­трода и соблюдение технологии сварки. Выбор электрода зависит от характера устраняемого дефекта, марки стали, из которой изготовлена деталь, и требований к наплавленному слою.

При заварке трещин или поломок обычно применяют сварочные электроды. По ГОСТу они подразделяются на ряд типов от Э-34 до Э-145. Основной характеристикой каждого типа является временное сопротивление разрыву сварного соединения в кгс/мм². Оно указыва­ется в наименовании типа электрода. Например, электроды типа Э-42 дают соединение, имеющее временное сопротивление разрыву, равное 420 кПа (42 кгс/мм²). К каждому типу может относиться несколько марок электродов. Например, к типу Э-42 относятся электроды марок ОЗЦ-1 и ОММ-5; к типу Э-42А — электроды ЦМ-8; УОНИ-13/45П и ОЗС-З; к типу Э-46 — электроды ОЗС-4, ОЗС-6, АНО-3 и АНО-4; к типу Э-50А — электрод УОНИ-13/55 и т. д.

Перечисленные типы электродов применяются для сварки конструкционных мало- и среднеуглеродистых и малолегированных ста­лей. Стержни всех электродов изготовлены из проволоки Св-08 диамет­ром от 1,6 до 12 мм. Типы и марки электродов отличаются друг от друга покрытием. Электроды с меловым покрытием, состоящим из 70...80% молотого мела и 20...30% жидкого стекла, относятся к типу Э-34. Меловое покрытие является только стабилизирующим (ионизирующим), т. е. способствующим возбуждению и устойчивому горению дуги. Остальные типы и марки электродов имеют качественное покрытие, которое, кроме стабилизирующих, содержит защитные шлако- и газо­образующие, раскисляющие, а иногда и легирующие элементы, улуч­шающие качество металла сварочного шва.

Условное обозначение типов составов покрытий: руднокислое — Р, рутиловое — Т, фтористо-кальциевое — Ф, органическое — О.

Полное условное обозначение электрода по ГОСТу содержит пос­ледовательно: марку и тип электрода, его диаметр, вид состава по­крытия и номер ГОСТа. Например, электрод ЦМ-7, относящийся к типу Э-42, диаметром 5 мм, имеющий покрытие рутилового типа, будет иметь обозначение ЦМ-7-Э-42-5.0-Т ГОСТ 9467—60.

По свариваемости стали делят на четыре группы: хорошо сваривае­мые — стали с малым содержанием углерода (углеродистые и низколегированные); удовлетворительно свариваемые — углеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода 0,3...0,4%; огра­ниченно свариваемые — углеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода 0,45...0,50%; плохо свариваемые с содержа­нием углерода более 0,55%.

Поэтому при сварке и наплавке средне-, высокоуглеродистых и легированных сталей требуется предварительный нагрев деталей до следующих температур.

Содержание Температура

углерода, % подогрева, °С

0,20...0,30 100...150

0,30...0,45 150...250

0,45...0,80 250...400

При сварке таких сталей хорошие результаты дает также последую­щий отпуск при температуре 600...650°С или при 400°С в течение 2 ч.

Для получения глубокого провара и предупреждения большого отвода тепла от места сварки в глубь детали рекомендуется перед свар­кой подогревать и массивные детали.

Выбор электродов при восстановлении изношенных поверхностей деталей электродуговой наплавкой зависит от марки стали наплавляе­мой детали, необходимой твердости и износостойкости наплавленного слоя.

Наплавку изношенных поверхностей деталей, изготовленных из малоуглеродистой стали и не подвергавшихся термической или химико-термической обработке, можно проводить сварочными электродами.

При наплавке закаленных деталей из средне- и высокоуглероди­стых и легированных сталей (например, сталей 30, 35, 45, ЗОХ, 35Х, 40Х), а также из малоуглеродистой стали, но с цементированной поверхностью, должны применяться специальные наплавочные элект­роды или твердые сплавы.

ГОСТ устанавливает ряд типов наплавочных электродов, разли­чаемых по химическому составу наплавленного слоя. Обозначение типа электрода расшифровывается следующим образом: буквы ЭН обозна­чают электрод наплавочный, затем указываются основные химические элементы, входящие в состав наплавленного слоя, и их среднее содер­жание в процентах. Обозначение химических элементов общепринято: У — углерод, С — кремний, Г — марганец, Н — никель, X — хром, Т — титан, Р — бор, Ф — ванадий и т. д. Сначала указывается содер­жание углерода, при этом, если в обозначении типа электрода имеется буква У, то содержание углерода дано в десятых долях процента, а если она отсутствует — в сотых долях. Последние цифры указывают твердость слоя (HRC). Например, обозначение типа электрода ЭН- 14Г2Х-30 означает: электрод наплавочный, в наплавляемом слое содер­жится 0,14% углерода, 2% марганца, 1% хрома, твердость слоя — 30 HRC.

Иногда в обозначениях марки электрода содержатся указания на твердость наплавленного слоя (НВ), например электрод ОЗН-ЗОО, Т-590 и др.

Типам электродов соответствуют определенные марки электродов. Полное условное обозначение наплавочного электрода содержит его марку, тип, диаметр и ГОСТ. Например, электрод марки ОЗН-ЗОО диа­метром 5 мм будет иметь обозначение: ОЗН-Зб0-ЭН-15ГЗ-25-5,0 ГОСТ 10051—62 и ГОСТ 9466—60.

Стержни наплавочных электродов изготовляют как из углероди­стой, так и легированной сварочной проволоки. Легирующие элемен­ты вводят в наплавленный слой как из покрытия и материала стержня, так и только из материала покрытия.

Наиболее широкое применение для наплавки автотракторных деталей нашли электроды марок ОЗН-ЗОО и У-340 п/б (тип ЭН-15ГЗ-25), 03H-400 (тип ЭН-20Г4-40) и ОЗШ-1 (тип ЭН-20Г2ХНС-30) — для на­плавки деталей из мало-, среднеуглеродистых и низколегированных сталей; электроды ОМГ, ОМГ-Н (тип ЭН-70ХН-25) и ЦНШ-Н-4 для наплавки деталей из высокомарганцевой стали Г13Л; электроды Т-590, Т-620 (тип ЭН-У30Х23Р2С2ТГ-55), ОЗШ-2 (тип ЭН-У10В2ФМо10-56), ЦС-1 и ЦС-2 (тип ЭН-УЗОХ28С4Н4-50) — для наплавки быстроизна­шивающихся деталей, работающих в абразивной среде.

В последние годы для получения наплавленных слоев высокой твердости применяют порошковые электроды — трубчатые стержни диаметром 2...8 мм из малоуглеродистой стали с наполнителем. В ка­честве наполнителя используют твердые сплавы, чаще всего сормайт, ферросплавы, карбид вольфрама. На электрод наносится защитное покрытие.

Выпускаются трубчатые наплавочные электроды ЭТН-1, ЭТН-2, ЭТН-3, ЭТН-4 и ЭТН-5.

Как при электродуговой, так и при газовой наплавке, твердые и износоустойчивые слои на стальных деталях можно получить путем наплавки на них твердых сплавов, которые могут быть литыми, в виде стержней, порошкообразные (зернообразные), из смеси порошков. К литым относятся, например, сормайт и № 1 и № 2 и стеллиты В2К и ВЗК, имеющие высокую твердость и износоустойчивость за счет большого содержания углерода, хрома, никеля, марганца и т. д. Эти сплавы могут наплавляться газовым пламенем, а также могут являться стержнями электродов (например, электроды ЦС-1 и ЦС-2).

К порошкообразным твердым сплавам-смесям относятся следую­щие: сталинит, содержащий 37,7% феррохрома, 10,8% ферромарганца, 47,1 % чугунного порошка, 4,4% нефтяного кокса; боридная смесь (50% борида хрома и 50% железного порошка); наплавочная смесь К.БХ (60% феррохрома, 33% железного порошка, 5% борида хрома, 2% карбида хрома); смеси БХ, С-2М, ФБХ6-2 и др. Эти сплавы или их смеси наносятся на поверхность детали, расплавляются и сплавляются с ней при помощи газового пламени или электрической дугой на по­стоянном токе угольным или графитовым электродом диаметром 8... 16 мм, длиной 200...300 мм.

При наплавке твердых сплавов как электросваркой, так и газовой сваркой применяют флюс-буру или смесь — 50% буры и 50% борной кислоты.

Диаметр электрода при сварке выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (табл. 3).

Таблица – 3

При сварке вертикальных швов применяют электроды диаметром не более 5...6 мм, а при потолочной сварке — не более 4 мм. Вели­чину силы тока устанавливают в зависимости от диаметра электрода. Для сварки стали в нижнем положении необходимую величину силы тока можно определить по данным таблицы 3 или из выражения:

J = (40... 50) d_ЭЛ,

где d_ЭЛ — диаметр электрода, мм.

При сварке вертикальных и потолочных швов величина сварочного тока принимается на 10...20% меньше, чем при сварке в нижнем положении.

Поверхность металла у линии сварки, или наплавляемая поверх­ность, должна быть зачищена до металлического блеска. При заварке трещины концы ее должны быть засверлены сверлом диаметром 3... 4 мм.

При толщине стенки свариваемой детали или листов (полос) до 4 мм и сварке встык или при заварке трещины разделку кромок не проводят. При толщине стенок от 4 до 8 мм кромки разделывают либо проводят сварку без разделки, но с обеих сторон.

При сварке тонколистовой стали (толщиной до 3 мм) рекомендуется применять электроды МТ или ОМА-2 и маломощные источники пита­ния с пониженным рабочим напряжением — сварочные трансформато­ры ТС-120, ТСП-1, преобразователи ПСО-120.

Диаметр электрода и величину силы тока при наплавке берут пониженные по сравнению со сваркой. Наплавку следует вести корот­кой дугой с перекрытием соседних валиков на 30...50%, причем элект­род должен быть наклонен под углом 15...20° к вертикали по направлению движения. Наплавку рекомендуется проводить, сочетая перемещение электрода в направле­нии наплавки с поперечным коле­банием его таким образом, чтобы ширина валика равнялась примерно 2,5 диаметра электрода. Толщина наплавленного слоя получается равной примерно 0,7 d_ЭЛ.

Полярность постоянного тока принимают в зависимости от марки электрода. Массивные детали сваривают либо на переменном токе, либо на постоянном прямой полярности («+» на деталь), выбирая соответствующую марку электрода, так как на «+» температура на 500...600°С выше, чем на «—». Сварку тонкостенных деталей и наплав­ку ведут на токе обратной полярности.

Заварка отверстий электродом возможна при глубине отверстия l < l,5 d (d — диаметр отверстия). Если глубина отверстия больше l,5 d, но не более 3d, то его можно заваривать с двух сторон, предварительно вложив в середину стальную шайбу. Если же l более 3d, отверстие перед заваркой необходимо рассверлить.

При восстановлении деталей газовой сваркой для заварки трещин, разрывов, приварки накладок на стальных деталях и сварки металлоконструкций применяют сварочную проволоку Св-08А, Св-08.

В последнее время для газовой сварки все шире применяют свароч­ные проволоки с повышенным содержанием марганца и кремния, на­пример проволоки Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, а также легированные сварочные проволоки, например Св-18ХГСА, Св-10ХГ2С и другие, дающие шов с высокими механическими свойствами.

При наплавке изношенных поверхностей деталей используют наплавочные проволоки Нп-40, Нп-50, Нп-ЗОХГСА, Нп-50Г, Нп-65Г, Нп-ЮГЗ и другие, дающие наплавленный слой с высокой износостой­костью.

При газовой сварке диаметр прутка или проволоки выбирают из соотношения:

мм – при левом способе сварки;

мм – при правом способе сварки,

где b — толщина основного металла, мм.

Сварочные горелки подбирают из расчета расхода ацетилена 100...120 л/ч на 1 мм толщины металла (при сварке стали).

Стали с содержанием углерода до 0,5% сваривают нейтральным пламенем, а с большим — пламенем с избытком ацетилена.

Детали толщиной до 4 мм обычно сваривают левым способом. В остальных случаях и при наплавке — правым способом.

Угол наклона горелки к поверхности детали зависит от толщины свариваемого металла и принимается 10° при толщине 1 мм, 20° при толщине 1...3 мм, 30° при толщине 3...5 мм и так далее до 80° при толщине 15 мм и более.

Деформации при сварке и наплавке. Вследствие неравномерного нагрева и охлаждения различных участков детали в ней возникают структурные превращения и внутренние напряжения, которые могут привести к деформации (короблению) детали или даже к образованию трещин. Избежать появления этих дефектов можно: предварительным подогревом детали перед сваркой или наплавкой с последующим медленным охлаждением. Температура нагрева зависит от вида термообработки детали при ее изготовлении, но не должна превышать 700°С;

нагревом детали после сварки или наплавки до 600°С (т. е. высоким отпуском);

проковкой шва и околошовной зоны. Проковку производят легкими ударами молотка с круглой головкой, в горячем состоянии при тем­пературе шва и околошовной зоны не ниже 500°С, или в холодном при температуре 100...150°С;

сваркой короткими участками, вразброс. При этом весь шов делят на участки длиной 40...50 мм и накладывают швы вразброс от краев к середине;

жестким креплением детали (деталей). При этом деталь жестко закрепляется при сварке на приспособлении и освобождается после остывания;

предварительным обратным деформированием (выгибом) детали. С помощью зажимного приспособления свариваемой или наплавляе­мой детали задается деформация в сторону, обратную ожидаемой;

определенным чередованием накладываемых швов (валиков). При наплавке цилиндрических поверхностей процесс следует вести или по винтовой линии, или вдоль оси детали, накладывая валики. в порядке с охлаждением участков детали, не подлежащих сварке (наплавке). Например, чтобы не нарушить структуру термически обработанных деталей, их при наплавке можно поме­щать в ванну с водой так, чтобы над водой выступала только наплавляе­мая поверхность.

Сварка инаплавка чугунныхдета­лей связаны со значительными трудно­стями. Из-за быстрого охлаждения шва происходит отбел чугуна, т. е. значительная часть углерода не успе­вает выделиться в виде графита, и чугун кристаллизуется в виде белого чугуна-цементита, представляющего собой химическое соединение углерода с железом (Fe₃C). Это придает шву высокую твердость и хрупкость и спо­собствует образованию трещин. Неравномерность нагрева и охлаждения детали при сварке, разность коэффициентов усадки материала детали и шва создают значительные внутренние напряжения, являющиеся причи­ной образования новых трещин в процессе сварки и после нее. Вследствие выгорания углерода и кремния образуется большое количество газов и различных шлаковых соединений, которые не успевают выйти из расплавленного металла: шов получается пористым и загрязненным неметаллическими включениями.

Подготовка чугунных деталей к сварке начинается с выявления дефектных участков и границ трещин. Концы трещин засверливают сверлом диаметром 3...4 мм, поверхность металла вокруг трещины зачищают до блеска. Характер и размеры разделки трещины зависят от толщины стенки и способа сварки.

Горячая сварка. Наилучшее качество сварного соединения или наплавленного слоя на чугунных деталях получается при горячей газовой сварке с общим нагревом детали. При этом способе деталь нагревают в печи до температуры 650...700°С и в горячем состоянии производят заварку трещины или наплавку. Длительность нагрева 1,5...2,0 часа.

В процессе сварки деталь не должна охлаждаться ниже 500^сС. Для этого ее после нагрева помещают в термос, имеющий двойные стенки из листовой стали с асбестовым наполнителем. В термосе сде­ланы люки для заварки типичных для данной детали дефектов. После сварки детали подвергают отжигу при температуре 600...650°С и охлаждают вместе с печью или в специальных термосах. Скорость охлаждения рекомендуется 50…100°С в час.

Сварку обычно проводят газовой горелкой, устанавливая пламя с избытком горючего газа. Присадочный материал — чугунные прутки типа А, изношенные поршневые кольца из серого чу­гуна.

В качестве флюса может применяться техническая бура (желательно прокаленная) или смесь — 50% буры и 50% двууглекислого натрия. Для сварки чугуна чугунными прутками промышленность выпускает флюсы марок ФСЧ-1 и ФСЧ-2.

При заварке трещин у нагретых деталей электродуговой сваркой применяют электроды из чугунных прутков с покрытием, значитель­ную долю которого (40...50%) составляет графит (например, элект­роды ОМЧ-1, МСТ, ЦНИИВИТ).

Сварка чугунной детали с общим ее нагревом позволяет получить прочный, плотный и однородный с материалом детали шов. Таким способом можно восстанавливать головки цилиндров (заварка трещин, наплавка изношенных клапанных гнезд).

Недостатки этого способа заключаются в сложности применяемого оборудования, малой производительности и высокой стоимости вос­становления деталей.

Холодная сварка. При этом способе сварки деталь не подогревают, поэтому должны применяться такие приемы, а также электроды и присадочные материалы, которые снижали бы до минимума возможность отбела чугуна, закалки сварочного шва и появление внутренних напряжений в детали.

При холодной газовой сварке чугун в месте заварки расплавляют горелкой медленно, чтобы графит успел раствориться. В то же время нельзя перегревать металл. Поэтому выбирают горелку с меньшим расходом ацетилена (80...90 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла), чем при сварке стали; расстояние между деталью и конусом пламени устанавливают в пределах 20...30 мм.

Холодную электросварку чугуна рекомендуется вести на посто­янном токе при обратной полярности, применяя электроды малого диаметра (3…4 мм). Величину тока устанавливают пониженную, принимая

J = (25...30) d_ЭЛ.

Холодную газовую и электродуговую сварку чугуна следует вести вразброс короткими швами длиной до 40...50 мм с промежуточным охлаждением швов до 50...60°С.

Холодную сварку чугуна можно вести следующими присадочными материалами и электродами: чугунными прутками или электродами; стальными электродами (электродуговая сварка); комбинированными и пучковыми электродами; монелевыми прутками или электродами; латунью или специальными припоями (сварка-пайка газовым пламе­нем).

Сварку чугунными прутками или электро­дами обычно применяют при заварке небольших дефектов на по­верхности детали или таких участков, где сварка не вызовет значи­тельных внутренних напряжений (например, приварка отломанной части фланца, лап кронштейнов и т. п.).

При газовой сварке используются прутки марок Б, НЧ-1, НЧ-2. Можно применять также изношенные чугунные поршневые кольца. Флюсы остаются те же, что и при горячей сварке.

Электродуговую сварку ведут чугунными электродами, покрытия которых дают возможность получать наплавленный слой в виде чугу­на. Для этого в состав покрытия вводят углеродосодержащие и графитообразующие компоненты, способные осуществить графитизацию метал­ла шва в условиях кратковременного существования сварочной ван­ны. Часто применяют покрытия следующего состава: графит (40%), ферросилиций (40...45%), алюминиевый порошок (10%), углекислый барий (5...10%); графит и мел по 50%. Как уже указывалось, выпус­каются электроды с чугунными стержнями ОМЧ-1, МСТ, ЦНИИВТи др.

Сварка электродами из малоуглеродистой стали получила широкое распространение. Для получения свароч­ного шва хорошего качества, а также для того, чтобы избежать закалки шва и образования трещин, применяют специальные способы сварки, например сварку наложением отжигающих валиков. При этом спо­собе обычно используют электроды Св-08 с меловым покрытием или электроды с покрытием УОНИ-13/55 и др. Первый валик, накладывае­мый на чугун, вследствие перемешивания электродного материала с основным представляет собой сталь с содержанием углерода 0,6...0,8%.

При охлаждении шов закаливается. Последующие валики, наклады­ваемые на первые, отжигают нижележащие слои, что позволяет полу­чить относительно мягкий шов.

При заварке трещины в тонкостенной чугунной детали вначале обваривают концы трещины. Затем вразброс на участках длиной 40...50 мм с промежуточным охлаждением наплавляют вдоль трещины подготовительные валики, после чего наносят соединительные валики, которые одновременно являются отжигаю­щими. Можно вначале нанести на подготовительные валики отжигающие, а потом уже соединительные. После нанесения каждого валика рекомендуется его проковка (до охлажде­ния не ниже 800°С).

При сварке толстостенных чугунных деталей шов перед сваркой разделывают так, чтобы ширина разделки в верхней части в 2...3 раза превышала толщину свариваемой детали. На рисунке 21 показана схе­ма обварки кромок и заполнения разделки.

Способ сварки с нанесением отжигающих валиков применяют при восстановлении блоков, картеров, корпусов задних мостов и т. д. Этот способ позволяет получить шов, поддающийся механической обработке при сравнительно высокой прочности и плотности.

Для сварки чугуна выпускаются специальные стальные элек­троды ЦЧ-4 и железоникелевые ЦЧ-ЗА. Этими электродами можно проводить сварку в один слой (без отжигающих валиков).

Для обеспечения плотности шва часто на него наносят клеевой состав, например эпоксидный.

Сварку стальными электродами с установ­кой упрочняющих штифтов и скоб применяют для получения большой прочности (80... 100% прочности основного метал­ла), например приварка лап к корпусу заднего моста, приварка отло­манных проушин к переднему брусу рамы и т. д. В зависимости от толщины детали после ее подготовки устанавливают штифты или скобы. Обварку их проводят в два слоя: первый шов — подго­товительный, второй — отжигающий.

Дальнейшую и окончательную сварку проводят способом отжи­гающих валиков.

Сварка медно-стальными и пучковыми элек­тродами. Для получения плотного соединения при сварке чугуна используют также медно-стальные электроды, содержащие 80...90% меди и 10...20% железа. Такие электроды выпускают под марками ОЗЧ-1 (медный стержень с покрытием УОНИ-13/55, в которое добавлен железный порошок), АНЧ-1 (проволока из хромоникелевой стали 04Х18Н9 с медной оболочкой и защитным покрытием) и т. п. Медно- стальные электроды можно изготовлять самостоятельно, надевая на стальной стержень медную трубку, обматывая медный стержень полос­кой листового железа и т. п. После изготовления на электрод наносят стабилизирующее (меловое) или защитное покрытие (типа УОНИ- 13/55). Сварку рекомендуется проводить на постоянном токе обратной полярности. Разделку кромок трещины выполняют под углом 80...90°. После нанесения каждого валика рекомендуется его проковать.

Прочность шва, полученного при сварке медно-стальными электродами, меньше, чем при сварке стальными или чугунными электродами. Поэтому этот вид сварки применяют для восстановления герметичности и плотности в таких деталях, где не предъявляется высоких требований к прочности. Использование дефицитного материала (меди) и выделение при сварке ядовитых паров являются недостатками дан­ного способа.

Вместо медно-стальных электродов можно использовать пучок электродов, состоящих из стального электрода с покрытием УОНИ- 13/55, одной медной и одной латунной проволоки.

Сварка чугуна монель-металлом (медно-никелевый сплав: медь 30%, никель 65%, марганец 1,5...2% и железо 3... 3,5%) дает хорошие результаты. Сварку можно вести как газовым пла­менем, так и электрической дугой. При электродуговой сварке приме­няются электроды, состоящие из монелевого стержня с покрытием УОНИ-13/55 (электроды МНЧ-1). Сварку ведут на постоянном токе при обратной полярности короткими участками, вразброс, с промежуточным охлаждением и проковкой каждого валика. Монель-металл удовлетво­рительно сплавляется с чугуном, отбеливание чугуна не происходит. Плотность сварного соединения вполне удовлетворительная, а проч­ность шва несколько пониженная. Недостаток — сравнительная дороговизна и дефицитность монель-металла.

Сварка-пайка латунью или специальными припоями проводится газовым пламенем. При толщине деталей до 25 мм делают скос кромок под углом 80...90°, при большей толщине следует производить ступенчатую разделку. Желательно, чтобы поверх­ность кромок была шероховатой, для чего ее насекают зубилом. Из поверхностного слоя кромок рекомендуется выжечь графит, приме­няя газовое пламя с избытком кислорода.

В качестве присадочного материала при пайке применяют латунь. Кромки трещины посыпают флюсом, нагревают до температуры плав­ления флюса, но не более 880...900°С, облуживают припоем, а затем заплавляют шов. Во время пайки нельзя допускать расплавления чу­гуна. При пайке чугуна латунью получают плотный шов, но прочность соединения невелика (не более 50...60% прочности основного металла). Область применения этого способа сварки та же, что и при использо­вании медно-стальных электродов.

В настоящее время для сварки-пайки чугуна выпускают специаль­ные припои (проволоки ЛОК-59-1-03, ЛОМНА-49-05-10-4-04, Л-62 и др.) и флюсы (ФПСН-1 и ФПСН-2).

Ковкий чугун плохо поддается газовой сварке. Поэтому электродуговую сварку ковкого чугуна обычно ведут медно-стальными электро­дами или электродом ЦЧ-4 на постоянном токе обратной полярно­сти.

Сварка деталей из алюминия и его сплавов затруднена, так как алюминий плохо сплавляется с присадочным металлом из-за наличия на поверхности тугоплавкой окисной пленки А1₂0₃, которая плавится при температуре 2050°С, в то время как температура плавления алю­миния 658°С.

Кроме этого, сварка алюминия и его сплавов затруднена из-за большой жидкотекучести расплавленного металла, трудности опре­деления начала плавления, а также склонности к образованию тре­щин.

Для сплавления алюминия с присадочным металлом необходимо разрушить и снять окисную пленку, что достигается применением флю­сов либо механическим удалением пленки. Можно также сваривать алюминий в защитной среде, изолирующей зону сварки (наплавки) от кислорода воздуха.

Сварку и наплавку с применением флюсов можно вести как газовым пламенем, так и электродуговой сваркой.

Для приготовления флюсов применяются в различных соотноше­ниях следующие материалы: хлористые натрий, калий, литий, барий; фтористые калий, кальций; криолит и др. Например, самый распро­страненный флюс АФ-4А для сварки алюминия содержит 28% хло­ристого натрия, 50% хлористого калия, 14% хлористого лития и 8% фтористого натрия.

Флюс разрыхляет окисную пленку и переводит ее в шлак. При электродуговой сварке флюс в виде покрытия толщиной 0,5... 1,0 мм наносят на электродные прутки. Перед нанесением покрытия на элект­роды его составные части смешивают с водой, в которой разведены крахмал или декстрин.

Для сварки чистого алюминия выпускаются электроды ОЗА-1, а для сварки сплавов алюминия — ОЗА-2. Электросварку алюминия следует проводить на постоянном токе обратной полярности короткой дугой без перерыва. Силу тока выбирают в зависимости от диаметра электрода (для диаметров 4;5 и 6 мм — соответственно 110...140, 140...170 и 180...240 А).

Сваривать алюминий и его сплавы можно также угольным или графитовым электродом с присадочным материалом.

Для сварки алюминия и его сплавов при всех видах сварки в ка­честве присадочного материала применяют металл, однородный со свариваемым. Выпускают ряд проволок из алюминия и его сплавов для сварки (проволоки Св-АВ00, Св-1А, Св-АК5, Св-АМЦ, Св-АМг5 и др.).

Деталь, подлежащую сварке, очищают от грязи и масла, а место сварки зачищают стальной щеткой до металлического блеска. Затем деталь подогревают до 200...300°С (чтобы избежать коробления и об­разования трещин) и на кромки трещин насыпают слой флюса. При­садочный материал также рекомендуется подогреть.

После сварки детали из алюминия и его сплавов следует медленно охлаждать в термосе. Во избежание разъедания металла шва остатка­ми флюса и шлака шов тщательно промывают горячей или подкислен­ной водой и зачищают стальными щетками.

Детали из магниево-цинковых сплавов алюминия после сварки рекомендуется отжечь путем нагрева до 200...220°С во избежание последующего образования трещин.

Чтобы избежать проплавления («проваливания») металла при за­варке трещин в пустотелых деталях, их набивают песком. Отверстия, через которые может высыпаться песок, замазывают глиной. При заварке отверстий под свечи головки цилиндров устанавливают на подставку с пробками, а внутрь отверстий кладут кусочки присадоч­ного материала. Крупные пробоины в деталях сначала заливают рас­плавленным алюминием, после чего обваривают по линии сплавления. Затем детали медленно охлаждают, удаляют из них песок и глину, промывают в горячей воде, обрабатывают и испытывают на герметич­ность.

На ремонтных предприятиях применяют также газовую сварку алюминия и его сплавов без флюса. Окисную пленку разрушают и удаляют стальными скребками в процессе подогрева и расплавления металла детали.

В последнее время довольно широкое применение на ремонтных предприятиях нашла электродуговая сварка алюминия и его сплавов без флюсов, в защитной среде, предотвращающей образование окисной пленки. Для этого сварку ведут в среде защитного газа — аргоне, который подается из баллона через электрододержатель в зону горения дуги. В электрододержателе установлен неплавящийся вольфрамовый электрод.

Присадочные алюминиевые прутки вводят в дугу, которая горит между деталью и неплавящимся вольфрамовым электродом. Сварку можно вести как на постоянном токе обратной полярности, так и на переменном токе.

Промышленность выпускает установки для аргоно-дуговой сварки УДАР-300, УДАР-500 и УДГ-301, УДГ-501.

Оборудование для ручной сварки и наплавки. В качестве источников питания электроэнергией при электродуговой сварке и наплавке применяют сварочные трансформаторы, преобразователи и выпрями­тели. Наибольшее распространение получили сварочные трансформа­торы типа ТС и ТСК (ТС-120, ТС-300, ТС-500, ТСК-300, ТСК-500. Число обозначает номинальный сварочный ток).

Сварочный преобразователь — агрегат, состоящий из сварочного генератора постоянного тока и двигателя, вращающего генератор. Наибольшее распространение имеют преобразователи ПСО-120, ПСО- 300, ПСО-500, ПСО-800.

Выпрямители, по-существу, также являются преобразователями, где в агрегат объединены трехфазный понижающий трансформатор и блок выпрямителей (селеновых, кремниевых или германиевых).

Для ручной электродуговой сварки (наплавки) применяют выпрямители ВСС-120-4 и ВСС-300-3 (селеновые), ВКС-120, ВКС-300 и ВКС-500 (кремниевые).

Оборудование для газовой сварки зависит от рода применяемого горючего газа. Ацетилен получают или в ацетиленовых генераторах из карбида кальция путем воздействия на него водой, или в баллонах. Пропан-бутановая смесь и естественный газ поступают на предприятия в баллонах. Кислород для смеси с горючими газами доставляется также в баллонах емкостью 40 л.

Горелки для газовой сварки имеют сменные наконечники для сварки металла различной толщины и в зависимости от расхода ацетилена де­лятся на 9 номеров (горелка малой мощности ГС-2 с номерами наконечников от 0 до 3, средней мощности ГС-3 с номерами наконеч­ников от 1 до 7 и большой мощности ГС-4 с наконечниками № 8 и 9).

Для ведения сварки пропан-бутановой смесью или естественным газом с кислородом применяются инжекторные пропан-бутано-кислородные горелки (ГЗМ-1-62 и ГЗУ-1-62) без подогревателей и более мощные горелки с подогревателями и подогревательными камерами (ГЗМ-2-62 и ГЗУ-2-62).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: